01. Redes Convergentes
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Redes Convergentes
Conceitos e Definições
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Conceitos e DefiniçõesSom, Voz e Áudio
Som é o efeito produzido por ondas mecânicas longitudinais capazes de impressionar o ouvido humano.
O som é produzido por corpos que vibram, em movimentos ondulatórios, os quais são percebidos pelo tímpano.
Isso não significa que qualquer vibração possa dar origem a um som
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Conceitos e DefiniçõesSom, Voz e Áudio
Produção de sensação auditiva Freqüência da onda acústica ou vibração
deve estar entre 20 Hz e 20.000 Hz > 20.000 Hz onda ultra-sônica < 20 Hz onda infra-sônica
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Conceitos e DefiniçõesSom, Voz e Áudio
Características fisiológicas do som Altura: permite distinguir um som agudo de um som
grave. Quanto maior a freqüência mais agudo o som Intensidade: permite distinguir entre um som fraco e
um som forte. Depende da energia com que vibram as partículas do ar em contato com o tímpano
Timbre: permite distinguir dois sons de mesma altura (mesma freqüência) e de mesma intensidade (mesma amplitude) emitidos por fontes diferentes. São diferentes as impressões resultantes de fontes diferentes (mesma altura e intensidade).
Ex: Piano e voz humana
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De acordo com as características fisiológicas, podem-se distinguir entre os diversos sons existentes na natureza, inclusive diferenciando as vozes dos “bilhares” de habitantes do mundo, desde que dentro do espectro de freqüências do ouvido humano.
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Conceitos e DefiniçõesSom, Voz e Áudio
A voz é o som ou conjunto de sons emitidos pelo
aparelho fonador; faculdade de falar ou fala; o som resultante da vibração das cordas vocais
A Fala É uma característica tipicamente humana,
sendo expressa por palavras para compor o diálogo entre os interlocutores
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A passagem do ar pelas cordas vocais faz com que elas vibrem, gerando o som.
Este processo é similar ao que ocorre no telefone: cabe ao microfone do aparelho telefônico a tarefa
de transformar as ondas sonoras da voz em sinais elétricos, de forma que possam trafegar pela linha telefônica.
Nos telefones mais simples e baratos, os microfones são feitos por cápsulas cheias de grãos finos de carvão. Uma das faces da cápsula é feita com uma lâmina fina, o diafragma, o qual vibra acompanhando as vibrações produzidas pela voz.
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A fala humana divide-se em pequenas partes denominadas fonemas. O que caracteriza os diversos sotaques e
sons peculiares de cada idioma são os vários tipos de sons, as suas características fisiológicas e as várias formas de utilização.
De uma maneira geral, os sons da fala humana podem ser classificados em vocálicos, fricativos, plosivos e nasais.
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Os sons vocálicos são aqueles emitidos durante a pronúncia de uma vogal, seja com entonação aberta ou não;
os sons fricativos são aqueles em que não há vibração das cordas vocálicas (o som é produzido simplesmente pela passagem de ar pelo trato laringo-bucal, com a pronúncia do /f/ ou do /s/);
os sons plosivos, também chamados de sons de parada, podem ser exemplificados pelos sons de /p/ e /b/; e
os sons nasais são aqueles produzidos na pronúncia de /m/ ou /n/, os quais também podem ser chamados de sons semi-vocálicos.
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Conceitos e DefiniçõesSom, Voz e Áudio
Áudio é o som audível, reproduzido eletronicamente, como em um CD musical, fazendo parte do sinal que contém as informações de som
Para que o som da fala humana(voz) possa ser transmitido por sistemas de comunicação, ela necessita receber um tratamento especial de forma que se adapte às características do meio ao mesmo tempo em que promova o maior grau possível de entendimento
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Voz: Sinal analógico ou digital
Na comunicação com o ambiente ao seu redor, o homem faz uso de informações, linguagens e meios para transmitir suas idéias e pensamentos.
Com as redes de computadores, o processo de comunicação é o mesmo. No entanto, para que a informação possa ser
transmitida, ela deve apresentar-se de forma apropriada, tornando possível ao meio de transmissão a sua manipulação, o seu processamento e envio ao destino.
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As características da informação a ser transmitida e as propriedades físicas de seu meio de transmissão são questões preponderantes para o projeto de qualquer sistema de comunicação em rede. Redes de Comutação de Pacotes Redes de comutação de circuito telefônico Redes de radiodifusão
Cada um projetada para o transporte específico de um tipo de informação
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Voz: Sinal analógico ou digital
Quando da transmissão da informação este deve ser transformada (codificada) em sinais (ondas eletromagnéticas) que se propagam através de meios físicos de comunicação analógicos ou digitais, de acordo com as variações de suas amplitudes. Sinal Analógico – são sinais elétricos contínuos que
podem assumir no tempo, infinitos valores de amplitude permitidos pelo meio de transmissão. Voz
Sinal Digital – são sinais elétricos que podem assumir valores de amplitude predeterminados no tempo, representando valores lógicos de “0” e “1”
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Voz: Sinal analógico ou digital
Um dos problemas da telefonia é a reprodução com qualidade da voz humana em um terminal à distância.
Isto é possível quando se codifica o sinal da voz e o transmite em um ambiente de telefonia totalmente analógico, através de meio metálico, com possíveis amplificações.
Neste caso, ocorre a transformação de energia acústica em energia elétrica, possibilitando a transmissão da voz pelo microfone do telefone. As vibrações sonoras produzidas pela voz através da membrana da cápsula de carvão do microfone são transformadas em corrente elétrica, em uma linha que varia no tempo, podendo assumir diversos valores de acordo com as vibrações.
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Voz: Sinal analógico ou digital
Qualquer tipo de informação (analógica ou digital) pode ser transmitida através de sinal analógico ou digital A informação analógica pode ser codificada em
sinal digital; quando uma ligação de telefone é transmitida entre
centrais de telefonia pública digitais, a informação manipulada é em sinal digital.
Ao se capturar um som no computador, a informação analógica está sendo convertida em sinal digital;
a conversão é realizada por dispositivos específicos, denominados CODECs (Codificador / DECodificador)
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Voz: Sinal analógico ou digital
Informação digital Sinal Analógica Conexões dial-up através de linhas telefônicas. Processo de modulação por meio de MODEMs
(Modulador/Demodulador) A informação digital é modulada em sinal
analógico para transmissão em um meio físico analógico
Informação digital Sinal digital Qualquer dado armazenado, processado e ou
codificado por computadores está no formato digital.m
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Voz: Sinal analógico ou digital
A transmissão da informação no formato digital apresenta vantagens sobre o formato analógico Substituição de centrais analógicas por
digitais Possibilidade de restauração do sinal original
pelo receptor mesmo com a incidência de falhas (ruídos, ecos, etc) na transmissão
Possibilidade de utilizar o meio físico para a transmissão de mais de um canal através da multiplexação
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Largura de Banda e Taxa de Transmissão
Diferentes tipos de sinais (dados, voz, imagem) necessitam de diferentes capacidades de canal As quais são indicadas em termos de largura de banda e
velocidade de aplicação, dentre outros fatores, para efetivar a sua passagem através dos meios físicos de comunicação.
O meio físico do sistema telefônico foi projetado para transmitir freqüências da voz humana. Sendo um sinal complexo, a energia da voz está distribuída de modo não uniforme em um espectro de freqüências de aproximadamente 15 Hz a 14.000 Hz
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Por questões de economia foi escolhida a freqüência de voz entre 300 Hz e 3.300 Hz (de um sussurro a um grito) para a construção de linhas telefônicas, o que garante 85 % de inteligibilidade (palavra bem compreendidas) e 68% de energia da voz humana
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Largura de Banda e Taxa de Transmissão
Para evitar a interferência entre os sinais que fluem em canais vizinhos, a largura de banda de um canal de voz foi definida em 4 Khz, onde as extremidades (0 a 300 Hz e de 3.300 a 4.000 Hz) são utilizadas como banda guarda.
Sendo assim, a taxa em que se podem enviar dados sobre o canal é proporcional à sua largura de banda.
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Largura de Banda e Taxa de Transmissão
Banda passante do sinal de voz é o intervalo de freqüências que o compõe
Largura de banda É o tamanho da banda passante ou a diferença
entre os limites superior e inferior das freqüências que são suportadas pelo canal
Largura mínima necessária de banda de cabo telefônico para garantir uma qualidade mínima no recebimento da voz é de 3 Khz. Banda passante é o intervalo de 300 hz a 3.300 hz
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Taxa de Transmissão
Quantos bits por segundo (bps) podem ser transmitidos em um meio físico cuja largura de banda é de 4.000 hz ?
Nyquist formulou uma equação para um canal de banda passante limitada e livre de ruído. Segundo ele, um sinal analógico pode ser transmitido em formato digital e reconstituído sem perdas pelo receptor a partir de 2 x W amostras por segundo C = 2 W log2 L bps
W = largura de banda e L = número de níveis utilizados para a codificação
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Taxa de Transmissão
Exemplo: A taxa máxima de transmissão de um circuito de 4 Khz é: C = 2 x 4.000 x Log2 256 bps C = 8.000 x 8 bps C = 64.000 bps C = 64 Kbps
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Taxa de Transmissão
Todo canal está sujeito a distorções e variações do meio físico
1948- Lei de Shannon C = W log2 (1 + S/N) Onde S/N é a razão sinal-ruído
10 dB: S/R = 10 20 dB: S/R = 100 30 dB: S/R = 1000
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Distorções do sinal na transmissão
Todo e qualquer sinal quando transmitido por meio físicos está sujeito a variações do meio, as quais poderão ou não provocar distorções em seu formato original. A voz, um sinal analógico, está sujeita a
interferências que poderão prejudicar a qualidade do som ou mesmo o entendimento dos interlocutores da conversa.
É certo que o desempenho de um sistema de transmissão de voz é avaliado através do seu grau de inteligibilidade, ou seja, palavras bem compreendidas entre os locutores.
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Fontes de distorção: Ruídos: qualquer transmissão esta´sujeita a
ocorrência de ruído, tornando-se assim um fator limitante do desempenho de sistemas. O ruído presente em uma transmissão é expresso pela relação sinal-ruído (S/N) em dB, medido pela razão entre a potencia do sinal (S) e a potencia do ruído (N)
Crosstalk ou linha cruzada – Interferência entre condutores próximos que induzem sinais entre si, gerando perturbações na ligação.
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Distorções do sinal na transmissão
A injeção de ruído pode ser ocasionada por linhas de forças muito próximas ou transmissores de rádio.
Qualquer ruído que é capturado em trânsito na origem ou na terminação da ligação telefônica é também “digitalizado” e enviado para a outra ponta. A rede de telefonia pública não é uma tecnologia eficiente nesta questão; ela não consegue reconhecer quais partes do sinal analógico representam o conteúdo voz e simplesmente convertem todo o sinal apresentado no ponto de origem, reconstruindo exatamente a mesma na entrega do destino – incluindo qualquer ruído que tenha sido capturado quando da codificação.
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Atenuação: efeito que ocorre quando o sinal perde potência de acordo com a distância
Ecos: reflexão do sinal transmitido pela mesma linha
Eco do interlocutor: se o usuário fala e escuta o reflexo da própria voz
Eco do Ouvinte: se o usuário escutar a voz da outra pessoa duas vezes
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Retardo ou atraso: é a combinação dos atrasos de propagação (transmissão) e dos atrasos de manuseio da informação (acesso).
No caso de transmissões de voz, o atraso pode se tornar um fator determinante da qualidade do sistema, já que provoca incômodos aos interlocutores de uma conversa.
A incidência de atrasos provoca diálogos cortados e de difícil compreensão.
Quando combinado com o eco, torna-se um agravante, principalmente se for significativo o tempo de atraso entre o momento em que o usuário fala e o momento em que este usuário escuta sua voz refletida
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Comutação de circuitos X Pacotes
Alocação de recursos (chaveamento) é executada através de comutação
Comutação de circuitos caminho dedicado de comunicação entre duas estações ou dispositivos
Estabelecimento do circuito Transferência de informações Desconexão do circuito
Rede Telefônica Usado quando existe um fluxo contínuo e
constante de informação
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Comutação de circuitos X Pacotes
Comutação de pacotes os dados são fragmentados pacotes Baseada no endereçamento dos pacotes ao seu
destino. A informação pode viajar por caminhos
diferentes Aproveita melhor os recursos da rede (depende
da aplicação) Tráfego de Voz Rajadas usar comutação de
pacotes Necessidade de mecanismos de controle e prioridade
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Multiplexação e Modulação
Quando a banda passante de um meio físico for maior ou igual à banda passante necessária para um sinal, pode-se transmitir mais de um sinal neste meio físico. Esta técnica é denominada
multiplexação e o seu objetivo é a diminuição do custo das linhas de comunicação em uma rede.
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Multiplexação e Modulação
As duas principais técnicas de multiplexação são: por divisão de freqüência (FDM) e
divide a largura de banda em frequências. Cada espectro formado pode ser usado individualmente
como se fosse uma linha separada. por divisão de tempo (TDM).
intercala os bits, que fluem das linhas de baixa velocidade, dentro da linha de maior velocidade.
Em ambos os métodos o resultado é que uma linha transmite em paralelo um número de sinais de linhas de velocidades mais baixas
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Multiplexação e Modulação
Para a realização da FDM, é necessário o emprego de técnicas de modulação, as quais permitem o deslocamento, sem sobreposição, das faixas de freqüência dos sinais. Tecnicamente, a modulação é o processo pelo qual
se imprime uma informação em uma onda portadora pela variação de um de seus parâmetros (amplitude, freqüência ou fase).
O processo inverso, no qual a informação é retirada da onda portadora, é denominado demodulação.
O equipamento que realiza a adequação dos sinais binários ao canal de transmissão é denominado MODEM (Modulador-DEModulador).
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Multiplexação e Modulação
A técnica de TDM define um modo de compartilhamento do meio físico de transmissão, através do particionamento do tempo em intervalos discretos (time slots ou “janelas de tempo”), os quais são ocupados pelos usuários individuais. Durante o período de ocupação de uma janela, o
usuário tem acesso a toda a largura de faixa disponível.
São dois os métodos de TDM: síncrono e assíncrono.
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Multiplexação e Modulação
No TDM síncrono,a amostragem das informações dos usuários ocorre em turnos repetitivos, nos quais os canais dos usuários se sucedem, respeitando uma ordem fixa determinada. Periodicamente, cada canal ocupa uma janela de
tempo regular, a ele dedicada, que na prática representa uma fatia reservada da largura de faixa.
O termo “síncrono” refere-se à natureza dependente do tempo dos canais do usuário dentro das estruturas compartilhadas da camada física; nelas os canais não trazem qualquer tipo de identificação explícita e são identificados unicamente pelos intervalos de tempo alocados para um dado canal.
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Multiplexação e Modulação
Este é reservado mesmo quando se encontra inativo e nada se tem a transmitir.
Enquanto o canal permanece inativo, nenhuma carga útil é transmitida durante as janelas de tempo a ele dedicadas. Como conseqüência da alocação estática, se outros canais tem mais informações a transmitir, eles devem esperar até que suas janelas de tempo ocorram novamente.
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Multiplexação e Modulação
As redes baseadas em TDM síncrono abordam esquemas que definem hierarquias digitais de transmissão, as quais foram criadas para tornar o particionamento dos quadros independente do crescimento das capacidades de transmissão do meio. Estas hierarquizações baseadas na multiplexação
síncrona de sinais básicos (com uma taxa C bps) no tempo, onde vários sinais são transportados por um único caminho físico, intercalando-se porções (slots) de cada sinal no tempo.
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Hierarquia de sinais digitais norte-americano
Sinal Capacidade Número de DS-0s Esquema AT&TDS-0 64 Kbps 1 -DS-1 1,544 Mbps 24 T1
DS-1C 3,152 Mbps 48 T1CDS-2 6,312 Mbps 96 T2DS-3 44,736 Mbps 672 T3DS-4 274,176 Mbps 4.032 T4
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Multiplexação e Modulação
Uma linha T1 transporta o sinal denominado DS-1 (digital signal level 1) de 1,544Mbps. Este esquema permite 24 (vinte e quatro) canais
de 64Kbps, ou seja, vinte e quatro conversas simultâneas podem ser conduzidas sobre dois pares de cobre, um para transmissão e o outro para recepção.
A utilização eficiente do cabo de cobre foi uma das razões que levou à aplicação em massa de circuitos T1 para a transmissão digital de voz em sistemas telefônicos.
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Multiplexação e Modulação
Outras hierarquias foram definidas, como a européia, a qual é adotada no Brasil e permite 30 (trinta) canais de 64 Kbps em um sinal básico E1 (02 canais são usados para sinalização). Na Europa, a definição de hierarquia foi
realizada pela Committee of European Postal and Telephone (CEPT) e é denominado sistema E.
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Multiplexação e Modulação
Com a utilização de fibra ótica para as comunicações, foi criado um padrão internacional denominado Synchronous Digital Hierarchy (SDH), sinal básico é de 51.84 Mbps, chamado Synchronous
Transport Signal level 1 (STS-1). As taxas seguintes são múltiplos da STS-1. A título de informação, as taxas STS são iguais às
taxas dos níveis Optical Carrier (OC) do Synchronous Optical Network (SONET).
O SONET foi um padrão proposto pela Bellcore (Bell Communications Research) para uma nova família de interfaces a serem utilizadas em redes de fibra ótica.
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Hierarquia de sinais digitais CEPT
Sinal Capacidade Número de E1sE0 64 Kbps -E1 2,048 Mbps 1E2 8,448 Mbps 4E3 34,368 Mbps 16E3 139,264 Mbps 64
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Tabela SDH
STS Capacidade Nível OCSTS-1 51,84 Mbps OC-1STS-3 155,52 Mbps OC-3STS-12 622,08 Mbps OC-12STS-24 1,244 Gbps OC-24STS-48 2,488 Gbps OC-48STS-96 4,976 Gbps OC-96
STS-192 9,952 Gbps OC-192
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Multiplexação e Modulação
As tecnologias Frame Relay e ATM adotam um esquema de multiplexação estatística, em que os recursos da rede são utilizados por um dado canal do usuário apenas quando existe atividade nesse canal. Os esquemas de multiplexação estatística
também são conhecidos como TDM assíncrono (ou Statistical TDM), onde as janelas de tempo são alocadas dinamicamente sob demanda e devem estar disponíveis para qualquer usuário que deseje transmitir informações.
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Multiplexação e Modulação
No entanto, as janelas não estão reservadas ou dedicadas aos usuários individuais, podendo ocorrer períodos de inatividade na transmissão.
O TDM assíncrono é uma alternativa ao método síncrono, procurando eliminar o desperdício de capacidade existente neste último esquema.
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Tipo de Serviço: Com ou Sem conexão
As camadas de uma arquitetura de rede podem oferecer diferentes classes de serviços às camadas superiores. Estes serviços podem ser orientados a conexão ou não orientados a conexão (também chamada sem conexão).
No que diz respeito ao serviços orientados à conexão, podemos citar como exemplo típico o sistema telefônico. Para que seja possível falar com alguém no telefone é necessário, inicialmente, tirar o fone do gancho, digitar (ou discar) um número, esperar que o interlocutor atenda, falar com a pessoa que precisamos e, finalmente, desligar.
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Tipo de Serviço: Com ou Sem conexão
Este é o princípio de base de um serviço orientado conexão: estabelecimento da conexão, utilização do serviço (ou enviar mensagem) e término da conexão.
O aspecto principal da conexão é o fato de que ela funciona como uma espécie de canal virtual através do qual irão transitar as mensagens envolvidas na realização do serviço.
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Tipo de Serviço: Com ou Sem conexão
Já os serviços sem conexão são estruturados como o sistema postal, onde cada mensagem (ou carta, se consideramos o exemplo citado) contém o endereço do destinatário e é encaminhada no sistema, independente de outras. O princípio básico é então apenas: enviar mensagem. Normalmente, se duas mensagens são enviadas a um
mesmo destinatário, a primeira a ser enviada deve ser a primeira a ser recebida. Por outro lado, neste modo de serviço pode ocorrer que uma mensagem seja atrasada fazendo com que a segunda mensagem seja recebida primeiro
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Sistema Telefônico
A comutação de circuitos foi a técnica de transferência que teve seu uso introduzido pelos serviços de telefonia pública.
Nesta aplicação, o circuito é estabelecido para toda a duração da conversa.
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Basicamente, os principais motivos que levaram ao surgimento deste modo de transferência foram: Nas aplicações telegráficas, o uso de estações de
repetição era impraticável, pois não somente inibia o contato direto dos usuários, mas também reduzia a integridade da informação recebida no destino;
A existência de um aparelho telefônico não mais impunha a necessidade da informação; o sinal poderia ser transmitido em seu formato original. O único requisito estão seria que um circuito deveria ser estabelecido de modo que o sinal fosse enviado fim-a-fim, da origem ao destino.
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As redes telefônicas, denominadas nos EUA inicialmente pela sigla POTS – Plain Old Telephone System e, mais recentemente, pela sigla PSTN – Public Switched Telephone Network, foram dimensionadas para tráfego exclusivo de voz, de forma que a largura de banda de um circuito entre dois assinantes, dois ramais telefônicos, foi calculada tendo em vista o compromisso entre a economia de troncos das centrais de comutação e a inteligibilidade da fala humana.
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Assim, embora essa largura de banda varie entre redes distintas, normalmente possui um valor de 4 Khz, bem abaixo das reais capacidades de transmissão da malha de cobre usada na planta telefônica. Além disso, a relação entre sinal e ruído existente em todo o meio de transmissão também foi dimensionada em função desse compromisso, variando normalmente entre 3dB e, raramente, 35dB.
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Inicialmente, os sistemas telefônicos faziam uso de chaveamento físico manual, onde as “telefonistas” ou “telephone operators” recebiam pedidos de ligação, procedendo então com a conexão entre circuitos (fechamento físico com cabos e conectores). Com a evolução dos sistemas, os relés foram
introduzidos, possibitando a comutação automática das conexões; o estabelecimento do circuito era controlado mecanicamente. Nesta fase, as linhas de comunicação eram multiplexadas com a técnica de chaveamento de freqüências.
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Recentemente, com a proliferação da transmissão digital nos sistemas de telefonia, os circuitos passaram a ser estabelecidos eletronicamente e as linhas passaram a ser multiplexadas com a técnica do TDM síncrono; as centrais começaram a utilizar chaveamento
do tempo. Mas, mesmo com todo o advento tecnológico
nos dispositivos comutadores, o modo de transferência da rede telefônica ainda continuou a ser o da comutação de circuitos.
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A rede TDM, faz uso das seguintes técnicas de digitalização e comutação para chamadas de voz: No estabelecimento da rede, os troncos
de um determinado nó TDM que são destinados para o mesmo nó TDM são agrupados em “grupos de troncos”.
A partir de traduções baseadas em software nos comutadores (switches) TDM, estes grupos são mapeados para diretórios de números (endereços);
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Quando uma ligação é executada, sinais analógicos representando a voz são enviados a uma estação central, onde são convertidos por amostragem em formato digital.
Esta conversão é executada usando a técnica de codificação PCM, de forma que os sinais possam ser comutados e roteados na rede telefônica.
Os sinais digitais são então convertidos novamente em sinais analógicos quando da entrega ao destino;
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O nó de origem TDM processa os números discados e, após reservar um tronco dentro do grupo de troncos correto, direciona as amostras codificadas pelo caminho definido.
A informação de sinalização é transmitida pela rede (podendo ser através do padrão SS7) e, em cada nó, é provisionado um tronco (de 64Kbps) para o encaminhamento da chamada;
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Cada chamada, dependendo do destino, pode ser transportada por diversos nós TDM, onde em cada um, conforme parágrafo anterior, é provisionado um tronco para continuidade da chamada.
Cada amostra de 8 bits que chega é imediatamente, assumindo um atraso mínimo (em microsegundos), comutada pela rede, um bit por vez.
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Segundo, a combinação da codificação PCM e das técnicas de comutação TDM garantem, ao serviço de voz em redes telefônicas tradicionais, valores mínimos de atraso, variação de atraso, degradação de codificação, e, assim, asseguram voz de alta qualidade.
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Sistema Telefônico
O sistema telefônico é organizado como uma hierarquia multinível de alta redundância. Para identificação dos pontos (ou
terminais) telefônicos foi aplicado um plano de numeração definido na recomendação do ITU-T E.164, o qual os identifica unicamente através de um esquema de endereçamento.
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Estrutura do Sistema Telefônico
Esquema de Endereçamento DDI-DD-nnn-xxxx
DDI – identificação internacional DDD – região geográfica NNN – código de estação XXXX – código assinante
Os telefones de cada assinante ou usuário são ligados à estação central mais próxima através de dois fios de cobre, por uma distância de até 10 Km. A conexão com os dois fios entre o telefone de
cada assinante do serviço e a estação é conhecida por malha de assinante ou loop local.
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Estrutura do Sistema Telefônico
Atualmente os loops locais são formados por cabos de par trançado. Entretanto, no passado, o mais comum
eram os cabos sem isolamento, separados 25cm um do outro nos pólos telefônicos.
Entre as estações de comutação, o uso de cabos coaxiais, microondas e, principalmente, de fibras ópticas é bastante freqüente.
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Estrutura do Sistema Telefônico
Os sistemas telefônicos inicialmente foram implementados usando apenas tecnologias analógicas, tanto entre os assinantes e as centrais telefônicas, quanto nas conexões internas entre as centrais. Usando técnicas FDM.
Essas centrais de comutação estão sendo gradativamente substituídas por equipamentos mais modernos, baseados em tecnologias digitais; embora o sinal nos ramais dos assinantes continue sendo de natureza analógica, a comunicação entre as centrais usa técnicas de multiplexação e transmissão de dados digitais.
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Central de Voz PBX
Na mesma forma de trabalho nas centrais públicas, a maioria das empresas confiam suas ligações em uma central de comutação particular ou Private Branch eXchange – PBX, para realizar suas próprias comutações.
É instalado um PBX no local, empresa ou residência, para conectar os telefones e ramais, possibilitando a comunicação interna e externa. A partir do PBX, o usuário se conectará à rede
telefônica com um número específico de linhas ou troncos.
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Central de Voz PBX
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Central de Voz PBX
Sem uma central privada em sua rede telefônica, seria necessária uma linha telefônica para cada destino que desejasse contatar por telefone. As centrais possibilitam construir uma linha
dedicada durante o período da conversa telefônica, sendo a mesma desativada ao término da chamada.
Uma rede telefônica comutada é análoga aos circuitos virtuais comutados. A conexão somente existe durante o tempo de
duração da chamada, sendo após este desfeita.
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Central de Voz PBX
Os PBXs são em geral sistemas proprietários e de padrão “fechado”. Mesmo que atualmente esteja sendo
feito um esforço no sentido da criação de padrões abertos, facilitando a interoperabilidade das centrais.
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Central de Voz PBX
O PBX moderno, também conhecido como PABX (Private Automated Branch eXchange) ou CBX (central de comunicação computadorizada) é um sistema de terceira geração. Os PBXs de primeira geração eram painéis de
derivação operados pelas telefonistas e os de segunda geração eram compostos por
relés eletromecânicos que faziam a conexão no lugar do operador humano.
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Sinalização Telefônica
Sinalização é o meio para estabelecer, supervisionar e encerrar uma sessão entre dois pontos específicos, os quais se constituem de dois usuários identificados unicamente por um esquema de endereçamento predefinido.
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Na realização de uma chamada, são necessárias informações de controle para execução das tarefas inerentes ao processo, como discagem, roteamento, conexão e desconexão
Essas informações podem ser definidas como a sinalização. A informação de sinalização inclui os números
discados, o estado de “no gancho”, estado de “fora do gancho” e, possivelmente, uma variedade de outras informações para controle e roteamento.
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O procedimento de realização de uma chamada no sistema de telefonia tradicional, onde a partir de um número discado, a rede telefônica roteia a chamada até o destino especificado, é dividido em três fases: Estabelecimento de chamada (call setup) Conversação (conversation phase) Encerramento da sessão (call clear down)
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As mensagens de sinalização são usadas para estabelecer e terminar as fases, acima descritas, de uma chamada.
Basicamente, existem duas classificações de sinalização: Supervisora e de endereços.
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Sinalização Telefônica
O usuário do serviço e a sua companhia telefônica se informam sobre o status de uma chamada mediante a utilização de tons audíveis e intercâmbio de corrente elétrica; o status informa se o canal está ativo ou inativo. Este intercâmbio de informações é denominado
sinalização supervisora: Loop Start Ground Start Ear and Mouth
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Sinalização Telefônica
Loop Start: este tipo de sinalização é aplicada na malha do assinante ou loop local, sendo utilizada primariamente para conexão entre aparelhos telefônicos e comutadores (PBX).
Liberação de conexão (“no gancho”) Solicitação de serviço (“fora do gancho”)
Ground Start: fornece a mesma indicação e controle da sinalização Loop Start, no entanto é um método que detecta a corrente em ambos loops locais e pode ser utilizada para conexões entre comutadores (PBXs);
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Sinalização Telefônica
Ear and Mouth (E&M): a sinalização E&M também fornece indicação e controle dos estados de “no gancho”, sendo usada entre PBXs ou outros tipos de comutadores telefônicos.
No entanto, em sua implementação, E&M não envia informação de voz e de sinalização pelo mesmo caminho, ou seja, utiliza cabos (fios) separados.
Existem 05 (cinco) tipos de sinalização E&M (tipos I, II, III, IV e V) podendo ser implementadas com configurações de 02 (dois) ou 04 (quatro) fios. O tipo mais comum é o “V”, o qual foi padronizado pelo ITU-T.
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Sinalização Telefônica
A sinalização de endereço representa a forma como a rede telefônica obtém, transfere, controla e direciona informação pelo sistema de comutação.
Os tipos de sinalização de endereço são discagem por pulso e discagem por tom.
Ao fazer uma chamada, cada uma destas sinalizações utiliza diferentes tipos de mecanismos para notificar a companhia telefônica para onde a chamada estará sendo feita.
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Sinalização Telefônica
O método de discagem por tom vem substituindo a discagem por pulso; também conhecido como discagem multifrequencial
ou DTMF (Dual Tone Multifrequency). à cada botão do teclado é associado um conjunto de
altas e baixas freqüências. Ao observar um teclado nota-se que cada fileira
horizontal está identificada com um tom de baixa freqüência e cada fileira vertical está associada com um tom de alta freqüência.
A combinação de ambos os tons notifica a companhia telefônica sobre o número que está sendo chamado, por isso o termo DTMF.
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Sinalização Telefônica
Além das sinalizações supervisora e de endereço, ainda existe uma sinalização informativa que envia sinais representando ocupado, tom de discagem e campainha (no transmissor e no receptor).
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Sinalização Telefônica
Nas redes modernas de comutação de voz, o protocolo de sinalização usado é o SS7 (Signaling System 7), Permite troca de mensagens para a implementação
de funções de roteamento, solicitação de chamadas, tradução de endereços, reserva de recursos, gerenciamento de chamadas, dentre outros.
Em sua arquitetura, o SS7 faz uso de sinalização “fora de banda” ou sinalização de canal associado (CAS – channel associated signaling),
Existe um canal separado para tratamento específico de informação de sinalização, sendo que a informação é intimamente relacionada a chamada específica.
82
Sinalização Telefônica
Freqüências
1209 hz 1333 hz 1447 hz
697 hz 1 2 3
770 hz 4 5 6
852 hz 7 8 9
941 hz * 0 #
Redes Convergentes
Requisitos Básicos para Convergência
84
Requisitos Básicos para Convergência
De todos os dispositivos criados pelo homem, o telefone é sem dúvida o mais utilizado e o mais popular de todos
Com quase 130 anos de existência (Graham Bell em 14 de fevereiro de 1876 ), o telefone possibilitou a quebra de diversas barreiras de distância, aproximando a comunicação de milhares de pessoas
85
Requisitos Básicos para Convergência
Atualmente o computador é considerado um utensílio doméstico e item fundamental quanto o telefone, em diversas residências
No mundo dos negócios é inconcebível a idéia da existência de qualquer empresa sem um computador ou sem um sistema de informação.
Com a evolução da TI, as redes de computadores integram departamentos e filiais, e fornecem acesso à Internet
86
Brasil tem mais domicílios com Internet, diz IBGE
O número de pessoas com computador em casa aumentou 15,1% de 2001 para 2002 e a elevação do número de residências com computador ligado à Internet foi ainda mais acentuada, 23,5%. Esse crescimento foi muito superior em relação ao registrado para rádio, televisão, geladeira, freezer e máquina de lavar. De acordo com dados da Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílio 2002 (PNAD), divulgada hoje pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), o microcomputador está presente em 80% dos domicílios com renda superior a cinco salários mínimos, especialmente nos grandes centros urbanos das regiões Sudeste e Sul. Em 2001, quando o microcomputador foi incluído na PNAD, o IBGE constatou a existência do bem em 12,6% dos domicílios. A pesquisa mostra que em 2002 o percentual de domicílios com televisão ultrapassou o de habitações com rádio, confirmando a trajetória de retração na aquisição de aparelhos de rádio iniciada em 1999. Em 1992, 84,9% das residências tinham rádio, em 1996 e 1998, eram 90,4%, e, em 2002, caiu para 87,9%. Já o percentual de domicílios com televisão ascendeu continuamente, passando de 74%, em 1992, para 89,9%, em 2002.
Sexta, 10 de outubro de 2003, 10h28Fonte:http://noticias.terra.com.br/brasil/
interna/0,,OI157795-EI306,00.html
87
Requisitos Básicos para Convergência
No cenário atual, ativos, como pessoas, as bases de conhecimentos, são cruciais para a aplicação eficaz de regras de negócio das empresas.
Neste ambiente, a COMUNICAÇÃO entre ativos e processos é crítico
Os negócios de hoje exigem rapidez, acesso, mobilidade e flexibilidade Empregar Tecnologia da Informação
88
Requisitos Básicos para Convergência
Aplicando corretamente as tecnologias disponíveis no mercado, podemos ter: Sistema de unificação de mensagens: voz, fax e
Correio eletrônico A partir de um teclado de telefone integrado ao
diretório (catálogo) de usuários da rede, poder solicitar chamadas por nomes, ou através do PC discar para um nome de diretório, ou ainda, instalar um bina no telefone ou PC com toda identificação do usuário solicitante
89
Requisitos Básicos para Convergência
Receber ligações telefônicas e acessar sites WEB através de uma única conexão com a Internet
O PBX funcionar integrado com uma aplicação de atendimento aos clientes, otimizando os sistemas de fidelização
Por meio de uma única conexão, funcionários remotamente poderiam ter acesso a dados e efetuar ligações telefônicas como se estivessem em um departamento qualquer da empresa
90
Requisitos Básicos para Convergência
Um usuário doméstico qualquer pudesse economizar custos com tarifas telefônicas, através de ligações telefônicas interurbanas ou internacionais pela internet
Uma empresa com diversas filiais nacionais, esta pudesse combinar o uso de sua rede privada telefônica com a capilaridade de sua rede de dados
91
Requisitos Básicos para Convergência
Redes convergentes Redes de integração de dados e voz Uso das redes de dados para voz
92
Requisitos Básicos para Convergência
PBXPBX
VídeoVídeo
DadosDados(grande porte)(grande porte)
Dados Dados (roteador)(roteador)
ATMATM
Linha Pública
Linha Dedicada/ Linha Dedicada/ X.25X.25
Linha Dedicada
ISDNISDN
Frame RelayFrame Relay
Matriz Filiais
PBXPBX
VídeoVídeo
DadosDados(grande porte)(grande porte)
DadosDados(roteador)(roteador)
ATMATM
93
Requisitos Básicos para Convergência
PBXPBX
VídeoVídeo
DadosDados(grande porte)(grande porte)
Dados Dados (roteador)(roteador)
ATMATM
Matriz Filiais
PBXPBX
VídeoVídeo
DadosDados(grande porte)(grande porte)
DadosDados(roteador)(roteador)
ATMATM
IP sobreIP sobreATM, SDH, ATM, SDH,
WDMWDM
94
1. Tendências para a convergência
Até o início da convergência, duas redes distintas de comunicação existiam Uma para voz Outra para dados
Nas comunicações de voz, os serviços de transmissão podem ser providos através de redes privadas, quanto redes públicas ou combinação de ambas. Depende de vários fatores, como custo por
minuto, funcionalidade das redes distribuídas, suporte a serviços, requisitos operacionais e disponibilidade das operadoras
95
Tendências para a convergência
O fator de maior peso na decisão da escolha de uma operadora é o custo ou a condição comercial do serviço; políticas de aplicação de descontos gradativos, tarifas especiais em horários de pico, redução de custos dos serviços de instalação e manutenção, etc
O Maior benefício para a integração de dados e voz em um única rede é a redução dos custos combinados de componentes de comunicação medidos não simplesmente pelo custo capital, mas também pelo ciclo total de vida do sistema.
96
Tendências para a convergência
Necessidade de redução de custos das empresas para melhor competir no mercado
Surgimento de novas operadoras com ofertas de serviços e custos diferenciados
Aprimoramento de padrões de compressão de voz Aparecimento de tecnologias de voz sobre redes
Frame-Relay, ATM e IP Avanços nos protocolos de garantia de qualidade de
serviço Consolidação das redes de comunicação de dados-
diminuição de custo e aumento de disponibilidade Crescimento de aplicações de dados
97
Benefícios da convergência
Novas aplicações Disponibilidade de aplicações modificando os
modelos de negócio e gerando novas oportunidades de ganho
Novas Tecnologias Disponibilidade de tecnologias que permitam às
redes de dados, voz e aplicações evoluírem da mesma forma que a Internet
Mudanças nos custos de investimento de equipamentos Aquisição de um mesmo equipamento para tratar
dados e voz
98
Benefícios da convergência
Otimização do uso de recursos de rede Com novos protocolos, dados e voz podem
fazer uso eficiente dos recursos de uma mesma rede, como a banda
Padronização Fácil integração com aplicações do mundo
moderno, como a WEB, Voice Mail, sistemas de unificação de mensagens, entre outros
99
Benefícios da convergência
Gerenciamento facilitado Estrutura simplificada na integração de
dados e voz, contando com uma equipe de suporte unificada
Facilidade de migração Os equipamentos atuais proporcionam
ambientes de fácil migração e de crescimento escalonado, com garantia do investimento tecnológico
100
Definindo Convergência
Tendência do mercado a uma integração mais forte entre ambientes distintos de dados e voz
Redes convergentes reúnem diversos aspectos relacionados às atividades de inter-rede, como :
101
Definindo Convergência
Convergência de Payloads (carga útil) Transporte de diferentes tipos de informações na mesma
unidade de dado Ex: Transportar dados e voz no mesmo formato de pacote
Convergência de Protocolo Movimento do uso de multiprotocolos para um único
protocolo na rede As redes convergentes são projetadas para suportar um
protocolo e prover serviços necessários aos tipos de informação (voz, dados e vídeo)
102
Definindo Convergência
Convergência Física Os Payloads trafegam pelos mesmos
equipamentos da rede física indiferentemente dos requisitos de serviço.
Mecanismos de priorização e reserva de recursos podem ser usados para diferenciais os requisitos de serviços necessários às aplicações
103
Definindo Convergência
Convergência de Dispositivo Tendência na arquitetura dos dispositivos de rede em
suportar diferentes tecnologias de rede em um mesmo sistema.
Deste modo, um switch pode suportar transmissão de pacotes Ethernet, roteamento IP e comutação ATM
Convergência de Aplicação Representa o surgimento de aplicações que integram antigas
funções separadas. EX: Browsers WEB permitem a incorporação de pluig-ins habilitando
páginas WEB no transporte de áudio, vídeo, gráficos de alta resolução e voz interativa
104
Definindo Convergência
Convergência de arquitetura Movimento em direção às arquiteturas comuns de
rede que satisfaçam ambos os requisitos de redes locais e de longa distância
Convergência organizacional Centralização de recursos de rede,
telecomunicações e serviços computacionais sob uma mesma autoridade, provendo uma estrutura de gerenciamento para integração de voz e dados em uma mesma rede.
105
Definindo Convergência
Quando a convergência ocorre em nível físico, de dispositivo ou arquitetura, a sua prática está intimamente ligada à economia de recursos financeiros, enquanto a convergência de aplicação representa o poder de geração de recursos financeiros.
Logicamente, a convergência de aplicação se beneficia da convergência baseada na infra-estrutura da rede.
106
2. Definições de Desempenho
O desafio para a implementação de voz sobre redes de pacotes está justamente nas funcionalidades oferecidas pela telefonia tradicional, onde a qualidade do serviço é denominada “toll quality”. Por exemplo:
Padrão de 99,999% de confiabilidade Tempo fora de serviço – 6 seg. por semana
+ 97 % chamadas completadas com sucesso Praticamente não há desconexões depois de completada a
chamada Excelente inteligibilidade (palavras bem compreendidas) Eco e atrasos imperceptíveis
107
Definições de Desempenho
Padrão “5 nines reliability” ou 99,999% Reliability = confiabilidade (% de tempo
em que o serviço está disponível, ou seja, trata de medir a disponibilidade)
A confiabilidade 99,999% considerada um valor padrão de benchmark, é usada por fabricantes ou provedoras para definir serviços de alta disponibilidade
108
Definições de Desempenho
Número de "9"s Percentual Tempo fora de Serviço3 99,9 10 min / Semana4 99,99 1 min / Semana5 99,999 6 seg / Semana
Disponibilidade = ( MTTR + MTBF ) / MTBF
109
Definições de Desempenho
Os usuários estão cada vez mais analisando as possibilidades de migração do legado , baseado em circuitos dedicados de voz de “alta disponibilidade”, para as novas redes de pacotes de funcionalidades integradas, contanto que se mantenha a qualidade tradicional oferecida pelas redes públicas telefônicas e pelos PBXs
110
Definições de Desempenho
No processo de migração de ambientes distintos de dados e voz para um ambiente integrado, é fundamental a compreensão de que Voz é uma aplicação e como tal deverá ser tratada de forma adequada pela rede de comunicação, devendo assim ser garantida qualidade de serviço necessária.
As características de requisitos de comunicação exigidos pelos diversos tipos de mídia são bastante diferentes. No caso da voz, isto se torna mais crítico, a aplicação é caracterizada como de tempo real com interatividade
111
Definições de Desempenho
A voz é considerada como sendo um tráfego em rajadas, apresentando períodos de silêncio aleatoriamente distribuídos
A natureza do sinal de voz é contínuo com uma taxa constante de bits, pois o sinal deve ser reproduzido no destino a uma taxa constante para que assim a naturalidade da conversa seja preservada
Entender as características e os requisitos de sinal de voz é questão básica pára a migração ou construção de uma rede integrada.
112
Definições de Desempenho
Qualidade de Serviço (QoS) - Recomendação E.800 do ITU-T Efeito coletivo provocado pelo
desempenho de um serviço, determinando o grau de satisfação do usuário do serviço.
Serviço é o conjunto de funções oferecidas ao usuário por uma organização e
Usuário é qualquer entidade externa da rede que utiliza suas conexões para comunicação.
113
Definições de Desempenho
A satisfação do usuário é fator preponderante de sucesso em uma migração para ambientes convergentes; se o serviço não estiver sempre disponível para uso e se o som não for bom, o usuário não irá utilizá-lo e este com certeza estará com total descrédito, e o projetista também
114
Definições de Desempenho
Aplicações Multimídia – exigem maior QoS. Quando a voz, dividida e empacotada, é intimada a compartilhar um meio físico com tráfego de dados, imprevisível; QoS é requerida para proteger o tráfego de
voz. Desafio: Entregar voz com qualidade e
prover tempos de resposta aceitáveis para as aplicações de dados
115
Definições de Desempenho
Segundo modelo RM-OSI, a camada de transporte tem como objetivo principal complementar o serviço de transmissão de dados fim-afim fornecido pela camada de rede, ampliando a qualidade de serviço fornecida por essa camada. É então função da camada de transporte
examinar os parâmetros requerido e determinar se pode ou não fornecer o serviço solicitado
116
Definições de Desempenho
A Obtenção de uma QoS adequada implica no atendimento ou não de um serviço, ou seja, é um requisito de operação da rede, de seus componentes e dos equipamentos para viabilizar a operação com qualidade para uma aplicação baseados em determinados parâmetros, definidos limite máximo e mínimo.
117
Definições de Desempenho
Parâmetros (mínimo e máximo) podem ser expressos através de SLAs (service level agreements) Endereçam e descrevem todos os aspectos de
QoS por meio de um contrato de serviço. É um acordo executado entre o usuário de um
serviço e o provedor deste, especificando os níveis de qualidade de serviço que serão providos nos circuitos contratados
Quando estes limites não são respeitados, existe geralmente uma provisão financeira para compensar as perdas.
118
Definições de Desempenho
Monitoração e verificação do atendimento aos parâmetros definidos no SLA é crucial para o desempenho da rede. Implementações corretas de SLAs representam a “chave do sucesso” na construção de redes integradas.
Utilizar meios pró-ativos para notificação e solução de problema que estejam afetando a qualidade de serviço de uma aplicação
Do ponto de vista do gerente ou administrador de rede, o conhecimento da qualidade de serviço é mais orientado no sentido da utilização de mecanismos, algorítmos e protocolos de Qos em benefício de seus usuários e suporte às aplicações
119
Definições de Desempenho
QoS de uma rede necessária às aplicações é definida em termos de um contrato do tipo SLA.
Por exemplo, na especificação de um SLA para o serviço de voz sobre redes de pacotes: Técnicas de codificação do sinal analógico em digital Determinação da taxa de transmissão Escolha dos algoritmos de compressão Mecanismos de priorização e fragmentação Limitação de valores de atraso e variação de
atraso(jitter) Mecanismos de priorização e fragmentação Mecanismos de cancelamento de eco Taxas de perda ou corrupção da informação
120
Definições de Desempenho
Para aplicações de voz, deve ser garantida quantidade mínima de banda para a sua execução (parâmetro básico de Qos) Considerado nas Fases de projeto e
implantação da Rede Componente mais caro em conexões WAN Parâmetros como atraso, variação do atraso,
eco, codificação, compressão devem ser muito bem gerenciados pela tecnologia de suporte e por todos os agentes envolvidos no processo
121
2.1. Codificação de Voz
Voz é uma informação do tipo analógico e para ser manipulada por redes de dados (pacotes), deve ser transformada em sinal digital.
Esta transformação é denominada codificação e é realizada por dispositivos do tipo CODECs.
Para a codificação da voz humana, dois métodos podem ser usados:
122
Codificação de Voz
Método baseado na forma da onda Através da modelagem de sua forma física Obter um sinal reproduzido cuja forma de onda
se assemelhe ao máximo à do sinal original Produz uma qualidade elevada do sinal
Método baseado nos padrões de voz Modelagem de características do sinal de voz Mecanismo de produção de voz humana
complexo processo de codificação de baixa qualidade
Redução na taxa de transmissão
123
Codificação de Voz
Modulação por codificação de Pulsos (PCM) recomendação G.711 do ITU-T Baseado na forma de onda, efetua a conversão
de cada amostra em um número binário AT&T, 1950 Boa qualidade da voz na telefonia Não é eficiente para redes convergentes, a
técnica gera um sinal que ocupa uma banda de 64 Kbps
Frequência de amostragem= 2*w= 8000 hz ou 8000 amostras por segundo
Nível de codificação=256 (Palavras de 8 bits)
124
PCM - Pulse Code Modulation- Exemplo -
1.4
3.3
2.2
4.1
1.1
2.8 2.4
4.6
3.0
Ts
1
3
2
4
1
3
2
5
3
001 011 010 100 001 011 010 101 011
Sinal original
Resultado da amostragem
Resultado da quantificação pelo inteiro mais próximo
Resultado da codificação (palavra binária), i.e. sinal PCM
125
Codificação de Voz
Em geral, os codecs utilizam de predição, ou seja, geração de código baseada em análise de amostras dos padrões repetitivos conhecidos como pitches
A seguir alguns modelos de CODECs:
126
Codificação de Voz
Codificação Preditiva Linear (LPC) O trato vocal é modelado como um sistema
linear, utilizando um modelode filtro digital d tipo Infinite Impulse Response – IIR (resposta intuitiva infinita), o qual excitado por um sinal de entrada apropriado, fornece o sinal de voz observado. Este sinal é amostrado em janelas de 20 a 40 ms, espaçadas de 10 a 30 ms
Taxas de 2,4 kbps Baixa qualidade
127
Codificação de Voz
Codificação com Excitação a pulsos regulares (RPE)
Janela de 20ms de voz dividida em 40 amostras Taxas de 13 kbps
Codificação Preditiva Linear com excitação Multipulsos (LPC)
Predição Linear com Excitação de códigos(CELP e LD-CELP)
Predição Linear com Excitação de Soma Vetorial (VSELP)
Predição Linear com Excitação de Códigos Algébricos (ACELP e CS-ACELP)
128
2.2. Largura de Banda
Otimizar utilização de banda significas evitar desperdícios e reduzir custos Banda requerida por um sinal de voz
codificado em PCM é de 64 Kbps Banda usada na maioria de circuitos LPCD
ou Frame-Relay é de 64 Kbps Como fica o tráfego de dados ?
Usando técnicas de compressão de voz (retirando informações redundantes, previsíveis ou inúteis) o sinal digital pode ser reduzido para 8 kbps
129
Largura de Banda
Com tecnologias disponíveis no mercado para redução de diálogos entre interlocutores, serão tratadas as seguintes: Algoritmos e padrões de Compressão Técnicas de supressão de Silêncio Técnicas de remoção de sons repetitivos
da fala humana
130
Compressão de Voz
Existem diferentes técnicas de compressão para diferentes tipos de informação: Dados, voz e imagem
Compressão de Vídeo (Simples, Pixels repetidos).
Compressão de texto + simples que vídeo Compressão de áudio
Difícil A natureza do tráfego é imprevisível
131
Compressão de Voz
Para a informação de voz, o objetivo da compressão é produzir uma representação compacta da fala humana de forma que a sua reconstrução seja feita fielmente a do sinal original.
As duas principais medidas de reprodução da voz Inteligibilidade: palavras bem entendidas Naturalidade: tom natural de uma conversa
132
Compressão de Voz
Vantagens: Garantia de alta qualidade de áudio Maximização da utilização da banda
Desvantagens: Distorção do sinal (múltiplas
codificações) Inserção de atrasos (processo de
compressão)
133
Compressão de Voz
A codificação tradicional de telefonia, PCM, consome 64 Kbps desenvolvimento de práticas ou “algoritmos” para a realização dos processos de compactação Para um dado nível de complexidade no algoritmo
de compressão (e o poder de processamento requerido), aumentando o grau de compressão, diminui-se o grau de fidelidade de reprodução
Para um dado grau de compressão (para uma da taxa de bit), aumentando a complexidade do algoritmo de compressão, aumenta-se o grau de fidelidade de reprodução
134
Compressão de Voz
Pode-se então dizer que o algoritmo de compressão é o principal fator de determinação da qualidade de reprodução de voz; Executado pelo chip DSP (digital signal processor)
Microprocessadores de propósito especial(40 MIPS) Conjunto de instruções projetadas para a manipulação de
sinais digitais, particularmente os que são gerados a partir de codificações analógicas (voz e vídeo)
Os DSPs Recebem como entrada sinal produzido pela técnica de PCM
Formato PCM é padrão de saída em PBXs digitais e comutadores de telefones
Os Chips de codificação PCM são baratos
135
Compressão de Voz
CODECDSP
Analógico Digital
10110101
136
Compressão de Voz
Significativos avanços nos processadores DSP permitiram que fabricantes trouxessem avanços ao mercado de algoritmos de compressão de alta qualidade e de baixo consumo de banda, provendo o alcance da voz nas qualidades exercidas pela telefonia pública http://www.ti.com/sc/brasil/mundo/dsp.htm http://www.wave-report.com/tutorials/DSP.htm
137
Padrões de Compressão
ITU (International Telecommunication Union)
TIA (Telecommunication Industries Association)
Vantagem: garantia de interoperabilidade de equipamentos
Os padrões estão divididos em dois grupos: Não paramétrica ou baseada na forma das ondas
sonoras; Paramétrica ou baseada na fonte
138
Padrões de Compressão
Não paramétrica ou baseada na forma das ondas sonoras; Técnicas de compressão exploram as características
da forma das ondas e trabalham com amostragem fixa, como é o caso do PCM e de suas variações
Paramétrica ou baseada na fonte Baseia-se em modelos paramétricos que
representam a origem da fala, isto é, dos componentes do órgão fonador humano que formam o trajeto da voz.
LPC, CELP, MP-MLQ
139
Padrões de Compressão
Por modelar a fala humana, o grupo de recomendações paramétricas produz compressão de melhor qualidade; a vantagem destes padrões é o conhecimento e interpretação do processo da voz. São mais eficientes sem sacrificar a sua qualidade.
140
Padrões de Compressão
O desenvolvimento CELP aumentou a complexidade do modelo da voz; maior compressão devido a processadores + rápidos e poderosos, produzindo melhores resultados.
A qualidade do som melhorou, enquanto que a proporção de compressão aumentou. O algoritmo compara a fala humana com um modelo analítico da área vocal e processa os erros entre a fala original e o modelo
141
Padrões de Compressão
Fatores que devem ser analisados para a escolha de um algoritmo de compressão para aplicações de voz: Qualidade acústica da reprodução da voz
O algoritmo influi diretamente na qualidade do sistema
Largura de Banda Atraso DSP
Dimensionamento de processadores que suportem o algoritmo sem imposição de atrasos adicionais
142
Padrões Não Paramétricos
ITU-T G722 (SB-ADPCM) 64, 56 e 48 Kbps Aplicações de videoconferência
Sinal amostrado em 7 Khz ITU-T G726 (ADPCM)
40, 32, 24 e 16 Kbps Sinal amostrado em 8 Khz, codificado
em 8 bits e são transmitidas diferenças entre amostras com 5,4,3 ou 2 bits
143
Padrões Não Paramétricos
ADPCM é muito eficiente na codificação digital de ondas sonoras
Necessário execução do PCM antes do ADPCM
Diminuir o número de bits para codificação Usar o conhecimento do passado do sinal de
modo a prever o futuro
144
Padrões Paramétricos
ITU-T G.728 (LD-CELP) Requer Banda de 16 Kbps Em cada janela de 0,625 ms do sinal de
voz, são analisadas 5 amostras de 8 bits e é gerado um código de 10 bits. A tabela utilizada é formada por 1024 valores.
145
Padrões Paramétricos
ITU-T G.729 (CS-ACELP) Voz codificada a 8 Kbps
G.729 e G.729 anexo A Provê qualidade de voz similar à ADPCM Padrão na implementação de redes
convergentes Em cada janela de 10 ms do sinal de voz,
são analisados 80 amostras de 8 bits para a geração de 10 códigos de 8 bits
146
Padrões Paramétricos
ITU-T G.723 (ACELP/MP-MLQ) Descreve uma representação codificada que pode
ser usada para compressão da voz ou qualquer outro sinal de audio a taxas muito baixas, fazendo parte da família de padrões H.324
5,3 Kbps (ACELP) – G.723.1 baixa taxa 6,3 Kbps (MP-MLQ) – G.723.1 alta taxa Em cada janela de 30 ms do sinal de voz, são
analisados 240 amostras de 16 bits do sinal de voz (a 8 Khz) para identificação de pitches e são gerados 12 ou 10 códigos de 16 bits, conforme o algoritmo
147
Padrões Paramétricos
H.320, H.323, H.324 Padrões de comunicação para videoconferência. O
H.320 é usado em redes do tipo ISDN e H.323 em redes locais. Já o H.324 define a videoconferência pela linha telefônica.
TIA IS-54 (VSELP) Patente proprietária Variação do CELP Trabalhando a 8 kbps, em cada janela de 20 ms
de sinal de voz, são analisados 160 amostras de 8 bits para a geração de 10 códigos de 16 bits.
Bastante aplicado em telefonia móvel digital
148
Padrões Paramétricos
TIA IS-641 (ACELP) Baseado no ACELP a uma taxa de 7,4
Kbps Em cada janela de 230 ms do sinal de
voz, são analisados 160 amostras de 8 bits para a geração de um quadro de 148 bits.
Próprio para telefonia celular digital
149
Padrões Paramétricos
O Padrão TDMA (IS-54) Tendo como requisito a compatibilidade com o sistema existente, foi
aprovado pela TIA um padrão TDMA com 30 KHz por freqüência portadora, designado originalmente por IS-54 (Interim Standard). Posteriormente passou a ser conhecido por D-AMPS digital. Esse padrão utiliza um TDMA com três usuários por portadora. O quadro tem a duração de 20 ms, correspondendo cada janela a 6,67 ms.
A taxa de transmissão na saída do codificador (VSELP - Vector Sum Excited Linear Predictive Coding) e de 7,95 kbit/s. O circuito corretor de erro contribui com 5,05 kbits/s. Tem-se ainda mais 3,2 kbits/s do canal de controle e dos bits do sincronismo. Dessa forma, a taxa por usuário é de 16,2 kbits/s, o que leva a uma taxa de transmissão total de 48,6 kbits/s. A essa taxa, o uso de equalizadores poderia ser opcional, sendo recomendável apenas nas situações em que o retardo fosse superior a 2us. Entretanto, o emprego de equalização é previsto no padrão D-AMPS.
http://www.gta.ufrj.br/~flavio/commovel/IS-54.htm
150
Padrões Paramétricos
O Padrão CDMA (IS-95) A tecnologia de espalhamento do espectro manteve-se durante muito
tempo restrita a aplicações militares, aproveitando suas características de privacidade (dificuldade da interceptação) e resistência a sinais interferentes (intencionais ou não). Apenas na década de 80, o potencial dessa tecnologia passou a ser explorado também em aplicações comerciais.
No caso dos sistemas móveis celulares, o emprego como técnica de acesso na versão CDMA tem base na alta rejeição a sinais interferentes, tanto no que diz respeito às interferências inerentes ao próprio sistema (co-canal e canal adjacente) como para interferências externas. Como decorrência dessa propriedade, as seguintes características podem ser destacadas (Lee, 1991):
http://www.gta.ufrj.br/~flavio/commovel/index.htm http://www.3g.com.br/tecnologia/tdma_cdma.htm
151
Ciclos de Compressão e Descompressão
Quanto maior é o número de ciclos de compressão e descompressão, maior é a possibilidade de se prejudicar a qualidade da voz
Em qualquer implementação de voz, deve-se garantir que somente ocorrerá uma compressão (na origem) e uma descompressão (no destino), independente do número de saldos ou nós que uma rota possua
152
Supressão de Silêncio e Remoção de sons repetitivos
A compressão de voz é resultado também da remoção dos períodos de silêncio e da informação redundante da fala humana
A transmissão dos sons repetitivos à voz (causada pela vibração das cordas vocais) não é necessária para a comunicação efetiva.
A Comunicação entre duas pessoas é half-duplex A incidência de pausas é muito comum Estas pausas podem ser suprimidas e recriadas na
outra extremidade
153
Supressão de Silêncio e Remoção de sons repetitivos
Análise de exemplos de voz falada levou à representação de que :
Componentes essenciais comunicação= 22% Silêncio = 56 % Padrões repetitivos = 22 %
Os Componentes essenciais à comunicação são os únicos que devem ser analisados e processados, possibilitando o empacotamento da voz eficientemente “comprimida” e a sua transmissão a baixas taxas de bits
154
22%
22%56%
Silêncio Padrões Repetitivos Componentes Essenciais
Supressão de Silêncio e Remoção de sons repetitivos
155
Supressão de Silêncio e Remoção de sons repetitivos
Nos equipamentos de tratamento de voz sobre redes de pacotes , a supressão de silêncio é executada através da função de VAD (voice activity detection) A VAD é um nodelo eficiente de liberr
dinamicamente a largura de banda, permitindo que esta seja alocada para outras aplicações
+/- 56 % de economia de largura de banda
156
Supressão de Silêncio e Remoção de sons repetitivos VAD é uma variação do método de
interpolaçãp digital da fala ou DSI (Digital speech interpolation)
O método DSI explora o fato que a voz humana contém períodos de atividade e períodos de silêncio. Isso permite a multiplexação de N conversações telefônicas em Nv canais, onde N pode ser maior que Nv. A idéia básica é a de que uma conversação necessita ocupar um determinado canal somente nos períodos de atividade. Durante os períodos de silêncio outros usuários podem utilizar o canal.
157
Supressão de Silêncio e Remoção de sons repetitivos
Para a qualidade do som, é crítica a performance de mecanismos de supressão de silêncio como o VAD Quando a fala é muito frequente, os ganhas
com supressão de silêncio não são alcançados
Os algoritmos de compressão avançados já possuem integradas as funções de VAD
Podem ocorrer problemas de clipping Ruídos muito altos podem ser empacotados
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Supressão de Silêncio e Remoção de sons repetitivos Clipping é causado pelo atraso entre a
detecção do som (voz) e a ativação de sua transmissão, causando o corte das primeira sílabas da locução
Como eliminar ou minimizar clipping: Enviar os primeiros pacotes de voz com
prioridade alta Amostrar e empacotar todas as amostras da
conversa e, então suprimir pacotes vazios Uso do método TTM (Tachyon Transmission
Mode)
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Supressão de Silêncio e Remoção de sons repetitivos
Para remover o silêncio total usa-se um mecanismo denominado CNG (Comfort Noise Generation)
O receptor simula características de ruído de fundo
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Taxa Constante e Variável de Bits
Algoritmos que trabalham a uma taxa constante de bits para a codificação e compressão da voz Chamadas telefônicas – taxa constante de bits
Algoritmos que operam em taxas variáveis representam possibilidade de otimização de banda e garantia de qualidade de serviço a baixas taxas de transmissão
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Questões para a formação da amostra de voz
Existem vários fatores envolvidos quando se tenta calcular a banda requerida pela rede para o tráfego de amostras de voz. Esses fatores vão desde a determinação do algoritmo de codificação e compressão até a escolha da tecnologia de rede (FR, ATM, IP)
162
Questões para a formação da amostra de voz
Definições: Frequencia do pacote é o número de pacotes
contendo amostras de voz que são enviados por segundo
A frequencia do pacote é o inverso da duração em segundos representada pelas amostras de voz
Se uma amostra de voz em um pacote representar a duração de 50 ms São necessários 20 amostras por segundo A frequência do pacote é 20
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Questões para a formação da amostra de voz
A duração do payload é uma composição entre os requisitos de banda e qualidade Menores payloads demandam maior banda Maiores payloads geram atraso e descarte de
pacotes RFC 1889 da IETF fornece diretivas quanto
à duração de pacotes A tabela a seguir apresenta os principais
CODECs Payload= ( taxa * duração ) / 8
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Questões para a formação da amostra de voz
Algoritmo G.711 G.726 G.728 G.729 G.723.1 G.723.1
Taxa (Kbps) 64 32 16 8 6,3 5,3
Duração da Amostra (ms)
20 15 20 20 30 30
Tamanho do Payload (bytes)
160 60 40 20 24 20
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2.3. Atraso e Variação do Atraso
Atraso é fator importante no projeto de redes convergentes
Numa rede de pacotes Os atrasos ba transmissão e da rede devem
ser mantidos pequenos o suficientes para tornarem imperceptíveis aos usuários
Excelente Bom Regular PobreInaceitável
0 ms 150 ms 250 350 450
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Atraso e Variação do Atraso
Em redes de pacotes, os atrasos podem ser gerados por dois processos Na formação do pacote (Tempo de
preenchimento do pacote de voz a ser enviado na rede)
Em torno de 20 a 30 ms Interface com a rede telefônica Processamento do sinal (Codificação / compressão/
supressão silêncio) Formação do quadro Tempo de processamento (do DSP)
Empacotamento (ex.: RTP UDP IP) Manipulação do pacote
167
Atraso e Variação do Atraso
Pela Rede (Tempo necessário para o transporte do pacote de origem até o destino)
Atraso de Roteamento Atraso de Acesso ao Meio Atraso em Proxy / Firewalls
168
Atraso e Variação do Atraso
Atraso Fixo Sempre presente no processo – soma
dos atrasos de vários elementos de rede Atraso Variável
Incremental Congestionamento da rede ou pelos equipamentos de tratamento de voz
nas pontas
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Atrasos FixosDescrição do Atraso Valor
Interface com a rede Telefônica 1 ms
Codificação e Compressão 20 - 45 ms
Empacotamento (Origem) 10 ms
Manipulação (Origem) 0,25 – 7 ms
Transmissão na Rede 20 – 40 ms
Manipulação (Destino) 0,25 – 7 ms
Buffer Configurável
Desempacotamento (Destino) 10 ms
Decodificação e Descompressão 10 ms
Total 71,5 – 130 ms
170
Atraso e Variação do Atraso
O jiiter ou variação de atraso devem apresentar valores iguais a zero. Afetam a continuidade do diálogo Para compensar a variação do atraso
introduz-se um atraso inicial a cada amostra de voz. No receptor é utilizado um jitter buffer para armazenar os pacotes para depois gerar o som.
171
Priorização
Toda tecnologia de suporte a voz deve permitir a priorização de pacotes de voz, de modo que os equipamentos que tratarem a voz switches e roteadores) deverão ser instruídos a considerar os pacotes de voz mais importantes do que os de dados e encaminhá-los ao destino prioritariamente
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Fragmentação
Em redes convergentes é usada para quebrar grandes blocos de dados em pequenos blocos, fazendo que estes sejam intercalados com quadros de tempo real – de Voz
A fragmentação usada com mecanismos de priorização, serve para garantir um fluxo constante de informações de Voz, reduzindo a variação do atraso já que os pacotes de voz são transmitidos e recebidos regularmente
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2.4. Cancelamento de Eco
Eco é um fenômeno existente em redes de voz.
Ocorre quando a voz transmitida é refletida de volta ao ponto de transmissão, ou seja, quando se ouve a própria voz no monofone do aparelho telefônico enquanto se está falando
174
Cancelamento de Eco
Isto ocorre em virtude do loop local do aparelho telefônico ser composto por 2 fios e, após chegar na central, a conexão passa a ter 4 fios através de um conversor híbrido de 2 para 4 fios, de modo que seu sinal possa ser transportado através de troncos da rede.
Se há um bom casamento de impedância entre as linhas, o híbrido é considerado balanceado; com muito pouca ou nenhuma energia refletida. Entretanto, quando o híbrido está inadequadamente balanceado, uma parte da voz transmitida pode ser refletida de volta em direção ao lado oposto da recepção, ocorrendo o eco.
175
Solução na rede telefônica
Supressão do ECO Determina quais sinais representa a fala
e quais representam os ecos. Identificando a presença do eco, ele
atenuará ou cortará este percurso de transmissão
Cancelamento do ECO Utiliza um cancelador para elaborar um
modelo matemático do padrão da fala e subtrai o eco do percurso da rede
176
Cancelamento de Eco
Nas redes convergentes , o eco também está presente e é determinada por dois fatores: Nível do sinal e atraso.
Sua presença é notada pelos ouvintes quando o atraso de propagação dos pacotes é maior do 20 ms
A degradação do sinal tem várias origens: ruídos, inexatidão na codificação digital, perda de células
177
Cancelamento de Eco
Instalação de canceladores de eco para resolver o problema. Quanto maior a distância , maior o
atraso, maior chance de eco Os equipamentos de cancelamento
de eco podem ser instalados adjacentes aos equipamentos de interconexão das redes ou poderão ser integrados aos CODECs / DSPs
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2.5. Vazão e Precisão
Vazão refere-se à quantidade de pacotes
transferidos com sucesso, sem perdas, entre dois nós por unidade de tempo
Em condições ideais, a vazão deve ser igual à capacidade total de transporte ou largura de banda
Medida em pacotes por segundo (PPS)
179
Vazão e Precisão
Precisão É a proporção de tráfego útil transmitido
corretamente em relação ao tráfego total. A meta global para precisão é que os dados
recebidos no destino devem ser iguais aos dados enviados pela origem
A precisão é medida como uma taxa de erros de bits (bit error rate – BER) ou como uma taxa de erro de célula (Cell error rate – CER)
180
Vazão e Precisão
A ocorrência de congestionamento pode interferir na vazão da rede. Controle de congestionamento é um
desafio em redes de voz sobre pacotes Pode causar : Descarte de pacotes Retransmisão de pacotes não é
desejável (TCP)
181
Vazão e Precisão
Em transmissões de voz, a perda de pacotes: Menores que 5% - imperceptível Entre 5 e 10 % - percebidas, mas toleráveis Acima de 10 % - intolerável para o usuário
O ideal é a escolha de meios de transmissão confiável e a determinação da taxa máxima de erros admitida no circuito ou canal, para colaborar com a garantia de QoS.
182
2.6. Medindo a performance de voz sobre pacote
A percepção da qualidade da voz é individual e subjetiva “O som que é bom para mim, pode ser
ruim para você” Fato pelo qual torna-se problemático
para qualquer provedor de serviço garantir a completa satisfação do usuário
183
Medindo a performance de voz sobre pacote
Fatores que contribuem para a satisfação do ouvinte: Distorção do discurso Volume do som Som (ruído) de ambiente Volume de voz Crosstalk Eco da rede Performance dos canceladores de eco Atraso fim-a-fim Performance da supressão do silêncio
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Medindo a performance de voz sobre pacote
Métodos para medir a qualidade do com (VOZ) padronizados pelo ITU-T
Métodos de avaliação subjetiva de voz - MOS Recomendação P.800 ou Mean Opinion
Score (MOS) Medição realizada por uma equipe de juízes
185
Medindo a performance de voz sobre pacote
Métodos perceptuais de avaliação de qualidade de voz Recomendação P.861 ou Perceptual
Speech Quality measurement (PSQM) A qualidade do som pode ser medida por
equipamentos de teste e instrumentação Perceptual Analisys Measurement
System (PAMS) Perceptual Evaluation of Speech Quality
(PESQ) – ITU-T P.862
186
Medindo a performance de voz sobre pacote
Modelos analíticos de avaliação de qualidade de voz E-Model (G.107, G.113. G.108) E-Model estendido
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MOS
Processo ACR (Absolute Category Rating) Grupo de pelo menos 30 juízes
Nota Qualidade
5,0 Excelente – nenhuma degradação é percebida
4,0 a 4,9Bom – comparável à telefonia (toll quality), mas com degradações mínimas
3,0 a 3,9Moderada – passível de comunicação, mas com incômodo e sem interrupções
2,0 a 2,9Pobre – som sintético, com muitas interrupções devido às degradações
1,0 a 1,9Ruim – inintelegível, o usuário não entende a mensagem transmitida
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PSQM
Utiliza algoritmos que automatizam a atividade de avaliar a qualidade do som;
São cálculos objetivos e repetitivos e que incluem também o fator de subjetividade humana no teste. Cada representação do discurso possui um fator de peso.
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E model
Definido nos documentes ITU-T G.107, ITU-T G.108 e ETSI ETR 250
Método objetivo que se baseia na análise dos fatores que influenciam a qualidade da voz nos sistemas de transmissão
Projetado para fazer o planejamento de redes de comutação de pacotes que transportam voz
Através da análise de uma ligação telefônica (codec utilizado, pacotes perdidos, pacotes descartados no buffer de compensação de jitter, atraso total de comunicação,jitter, etc...) computa um valor quantitativo que avalia a qualidade de voz, chamado R factor, ou fator R
190
E model
O Fator R varia de varia de uma escala de 100 (qualidade ótima) a zero (qualidade péssima)
Define meio para inferir um valor de MOS dado um Fator R
Define também um mecanismo para inferir a percentagem de usuários satisfeitos (Good or Better - GoB) e de usuários insatisfeitos (Poor or Worse PoW)
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E model
192
E model
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Ferramentas
VQmon Desenvolvida pela Telchemy (www.techemy.com) Empresa que desenvolveu as extensões ao E model Utiliza os benefícios das extensões para avaliar a
qualidade de voz Chariot
Desenvolvida pela netiQ (www.netiq.com) Utiliza o E model para avaliar a qualidade de voz Não expõe se faz alguma modificação proprietário
do modelo em sua ferramenta
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3. Sinalização
Da mesma forma que a rede telefônica necessita de informação de sinalização para prover conexão das chamadas, a incorporação de voz na rede de pacotes implica na implementação de métodos de sinalização, de modo que a rede de dados consiga estabelecer a comunicação com sucesso.
195
Sinalização
Telefonia tradicional Conversão analógica-digital nas centrais (PCM
G.711) Na rede de telefonia tradicional, a voz trafega
em um circuito digital dedicado de 64 kbps Banda alocada completamente para a sessão de voz Sinal digital é convertido novamente em analógico
para ser enviado ao assinante Comutação por circuito, sem filas ou atrasos
intermediários
196
Sinalização
Os dígitos discados são usados para montar a rota até o destino
Caso um canal de 64 kbps não esteja disponível em qualquer enlace intermediário, o estabelecimento da chamada é interrompido e ouvimos o sinal de chamada não completada
Quando ouvimos o toque de chamada no destino, essa é a confirmação de que um circuito fim-a-fim de 64 kbps foi estabelecido
197
Sinalização
Serviços complementares no PBX Chamada em espera Call forward Call transfer Serviço de secretária eletrônica Call conference Call ID (BINA)
198
Sinalização
Basicamente nos modelos de rede convergentes os agentes de voz (gateways, switches, gerenciadores de chamadas) correlacionam e roteiam números de telefone para endereços ATM, FR ou IP, através de um diretório ou um plano de numeração que mostra quais endereços de voz podem ser alcançados por cada agente
199
Sinalização
Para garantir a comunicação entre terminais na rede de pacotes e telefones analógicos presentes na rede telefônica convencional, os protocolos devem ser capazes de interagir com os equipamentos nesta rede. Esta interconexão é efetuada por um gateway (agente gerenciador de chamada) Converte comandos do protocolo de controle
baseados em pacotes (FR, ATM, IP) para protocolos tradicionais de sinalização como SS7 e ISDN
Converte o fluxo de voz para sinais de voz compatíveis com a rede telefônica convencional
200
Sinalização Externa
Gateway é o elemento que faz a interconexão entre a PSTN (PBX) e a rede de pacotes
Interfaces E1 para troncos digitais
R2, ISDN e Q.SIG FXO e E&M para troncos
analógicos FXS para conexão de
aparelhos analógicos
201
Sinalização Externa
Interface FXS – Foreign Exchange Station Conecta diretamente um telefone, um
aparelho de fax ou dispositivo similar que tenha “ring”, voltagem, e tom de discagem
Gateway emula uma linha telefônica para este dispositivo
Interface usa o conector RJ-11
202
Sinalização Externa
Interface FXO – Foreign Exchange Office Conexão analógica RJ-11 com PBX ou linha
telefônica Interface FXO se comporta como um telefone para PBX
Não permite conexão de um telefone convencional, pois não provê tom de discagem
Sinalização padrão para FXO é loop-start Não tem como evitar que as duas pontas do loop
iniciem chamadas simultaneamente (glare) PBX não tem como indicar término de chamada
Melhor usar ground-start, onde término de chamada pode ser indicado e não ocorre glare
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Sinalização Externa
Tronco Analógico E&M Permite conectar PBXs entre si (tie-lines) e com
operadora Interface E&M (recEive e transMit) RJ11 ou
comumente chamada de Ear & Mouth E&M define um lado como “circuito do tronco”
e outro lado como “unidade de sinalização” para cada conexão
Similar a DCE (Data Circuit-Termination Equipment) e DTE (Data Terminal Equipment)
Normalmente, PBX fica com o lado “tronco”, e a operadora (ou o gateway VoIP) é fica com o lado “unidade de sinalização”.
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Sinalização Externa
Channel-Associated Signaling (CAS) Sinalização “em banda” usada em troncos
digitais T1/E1, onde a informação de sinalização trafega no mesmo canal da informação de voz
Common Channel Signaling (CCS) Sinalização “fora de banda” usada em
troncos digitais de multicinexão (T1/E1 /J1) , onde a informação de sinalização trafega em canais separados do canal da informação de voz
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Sinalização Externa
ISDN Primary Rate Interface (PRI) Provê ligações entre comutadores do
tipo T1/E1 ISDN Basic Rate Interface (BRI)
Provê ligação do tipo FXO para PBXs digitais
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Sinalização Interna
A sinalização interna é aplicada entre os próprios agentes de voz e a rede de dados
Esta sinalização baseia-se nos padrões de rede de pacotes, tendo o objetivo de prover funções de controle de conexão, onde cria relacionamento e rotas entre os agentes de voz da rede, e progresso da chamada, para sinalizar o estado da chamada – toque de campainha, sinal de ocupado, etc
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Sinalização Interna
As redes de transporte possuem seus próprios padrões de sinalização Frame-Relay: Fórum FRF.11 ATM –ITU-T Q.931 e Q.2931 IP – ITU-T H.323 e IETF SIP
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4. Plano de Numeração
O plano de numeração é o esquema de endereçamento que será aplicado na rede integrada de dados e voz, servindo de base pra identificação e localização dos pontos telefônicos. Este plano associa estações específicas com dígitos de discagem específicos e devem ser completos e consistentes de forma a garantir o correto funcionamento da rede.
Antes de analisar as soluções, é imperativa a especificação e detalhamento de um plano de numeração o qual será adotado pela rede, independente da tecnologia de transporte escolhida
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Exemplo
Para capturar linha externa: discar 0 Para ligação via rede: discar 8 + DDD + Ramal
Localidade Código de DDD Composição dos RamaisCuiabá 65 65+XXXXPorto Velho 69 69+XXXXRio Branco 68 68+XXXXRondonópolis 66 66+XXXXSão Paulo 11 11+XXXXRio de Janeiro 21 21+XXXX