Serviços Multimídia em Redes: VoIP Prof. André Moraes Material Cedido por prof. Eduardo Maroñas...

Serviços Multimídia em Redes: VoIP

Prof. André Moraes

Material Cedido por prof. Eduardo Maroñas Monks

Sumário

Fundamentos de VoIP (Voz sobre IP);

Componentes da tecnologia;

Exemplos de cenários e aplicações;

Referências;

VoIP (Voz sobre IP)

Voice over IP (VoIP)

Conceito: “Telefonia/Voz sobre a pilha de protocolos TCP/IP, com possibilidade de integração com a rede pública de telefonia”.

VoIP não é um protocolo.

É uma coleção de protocolos e padrões que permitem a codificação, transporte e roteamento (sinalização) da chamadas de áudio sobre uma rede TCP/IP.

Telefonia IP é um subconjunto de VoIP.

Serviços Multimídia em Redes – VoIP 3

VoIP (Voz sobre IP)

Redes baseadas em Circuitos

Desperdício de banda

Enlace WAN

LAN

Voz

Vídeo

Outros

PBX

Tipos de Tráfego

Fatias de tempo (TDM)

• Desperdício de Banda• Não há congestionamento

Utilização

50–60%


VoIP (Voz sobre IP)

Redes de Pacotes

Células/Pacotes/Quadros

LAN

Voz

Vídeo

Vários

Tipos de Tráfego

Pacotes Individuais

• Alta eficiência na utilização da Banda• Gerência de Congestionamento

Utilização

90–95%

PBX

FILA


VoIP (Voz sobre IP)

Problema

Avanços em Digital Signal Processors

(DSP)

Disponibilidade deLargura Banda

mais barata

IP Precedence, RSVP802.1p,DiffServ

SIPH.323MGCPIAX

VozDados

Voz

Tráfego de Voz excede ao de dados

EconomiaConsolidação da RedeCustos de Utilização

DSP DSP

Avanços em QoS Padrões e protocolos abertos

Dados

Momento atual para o mercado de serviços VoIP


VoIP (Voz sobre IP)

Custo por ponto de um sistema telefônico proprietário (PBX) vs.

Custo por porta de switch padrão Ethernet


VoIP (Voz sobre IP)

Vantagens:

• Convergência;• Possibilidade de novos serviços e aplicações;• Diminuição de custos das ligações (DDD/DDI);• Melhor aproveitamento da infra-estrutura de rede

existente.

Desvantagens:

• Custo dos equipamentos;• Requisitos para garantir a qualidade da telefonia

convencional (QoS);• Problemas para garantir a localização das chamadas (911

nos EUA).

Vantagens x Desvantagens do VoIP


VoIP (Voz sobre IP)

• Protocolos, recomendações e padrões– SIP, H.323, MGCP, IAX– RTP/RTCP, SDP– ENUM

• Codecs (codificadores/decodificadores)• Arquiteturas• Equipamentos

Componentes:


VoIP (Voz sobre IP)

Esquema simplificado da distribuição dos protocolos e

recomendações VoIPSinalizaçã

o

Transporte da

Sinalização/

Mídia

Transporte dos Dados

(Voz)

Transporte da

Sinalização/

Mídia

Dados

Sinalização


VoIP (Voz sobre IP)

• Tem a função de gerar bits a partir de amostras de voz

• Podem fazer a compressão da voz, diminuindo a largura de banda necessária para a transmissão

• Inserem perdas na qualidade do sinal da voz

• Existem codecs comerciais e gratuitos

• Possuem papel importante na tecnologia de VoIP

Codecs (codificadores/decodificadores):


VoIP (Voz sobre IP)

Processo de Digitalização, Codificação e Empacotamento de amostras de voz

•Digitalização

•Codificação

•Compactação

Aplicação

Transporte

Rede

Enlace

Física

•Inserção dos cabeçalhos

•Overhead muito alto


VoIP (Voz sobre IP)

•Baseado em forma de onda (WaveForm codecs)

• Amostragem e digitalização

•Baseado em voz humana (Vocoders)

• Transmite parâmetros de variação de uma voz padrão

Tipos de Codecs

Características G.711 G.729A G.723.1

Kbps 64 8 5.3-6.3

Quadro (ms) 10 10 30

Atraso algor. (ms)

- 15 37.5

Qualidade Ótima Boa Boa

Tabela com características de alguns codecs


VoIP (Voz sobre IP)

• Recuperação de perdas

• Nível de perdas de pacotes deve ficar abaixo dos 5% para não haver prejuízo na qualidade da conversação

• Quanto maior a compressão e número de amostras por pacote, menor a tolerância a perdas

• Consumo de banda diretamente relacionado a compressão dos codecs

• Detecção de atividade de voz (VAD – Voice Activity Detection)

Características dos Codecs


Componentes

ITU-T – H.323

É uma recomendação abrangente que determina os padrões a serem utilizados para:

• sinalização;• estabelecimento de sessões;• controle de chamadas;• gerenciamento de largura de banda;• controle de admissão;• codecs para transferência de áudio e vídeo, e;• protocolos de transferência de dados.

Protocolos e padrões:


Implementações do H.323

Bibliotecas:OpenH323 – http://www.openh323.org

Gatekeeper:

GnuGK – http://www.gnugk.org

Terminais:

Openphone – http://www.openh323.org


http://www.openh323.org/

http://www.gnugk.org/

http://www.openh323.org/

Componentes

•Protocolo com funções de sinalizaçãoMensagens Textuais

• Parecidas com o protocolo HTTP

•Parte de um conjunto de vários protocolos

• SDP (Session Description Protocol) – Descrição de sessão

• SIP – Início de sessão

•Adotado amplamente pela indústria

IETF - SIP (Session Initiation Protocol)


Componentes

•Clientes – originam as chamadas

• Telefones SIP, softphones (e.g messenger)

•Servidores – atendem ou direcionam a chamada

• Proxy (funciona também como cliente)

• Redirect

• User-agent

• Registrar

IETF - SIP (Session Initiation Protocol)

Agentes:


Componentes

Equipamentos:

•Softphones (Telefones em Software)

•Telefones IP

•Adaptadores analógicos (ATA)

•Gateways

•PABX IP (Private Automatic Branch Exchange)


Componentes

Softphones

•Software de telefonia que permite a utilização de todas as funções de um telefone convencional, através da utilização de placa de som e microfone/fone de ouvido (headsets)

•Ideal para uso em laptops, uma vez que basta estar conectado à Internet para ser possível originar e receber chamadas IP, independente do local onde esteja.

• Softphones mais simples são gratuitos


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Componentes

ATA - Analog Telephone Adapter (Adaptador de Telefone Analógico)

• Conecta-se um telefone convencional e passa a ser um terminal VoIP

• Funciona como um gateway de uma porta• Basta conectar um telefone convencional e

um cabo de rede para poder realizar ligações

• Custo relativamente baixo (~R$ 500,00)


Componentes

Telefones IP • Equipamento conectado diretamente a um acesso de

rede, estando sempre em operação e dispensando o uso do computador para originar e

receber chamadas. • Funciona como uma linha

telefônica convencional.• Alimentação pela rede (Power

over Ethernet)• Custo alto (~R$ 700,00)

• Telefones USB são apenas uma interface, não um telefone IP!


Componentes

Gateways• Tem a função de converter a mídia e a sinalização entre VoIP e a telefonia convencional.• Pode fazer a conversão entre protocolos de sinalização (H.323, SIP) e entre tipos de codecs• Possuem capacidade de interface de telefonia digital - E1. • Interfaces FXS e FXO (para uso com telefones e linhas convencionais)• Alguns modens podem funcionar como gateways de uma porta FXO (Chipset MD3200)


Componentes

PBX IP •É uma central telefônica digital conectada a rede local ou Internet, com todas as funcionalidades de um PABX.

•Os ramais são telefones IP, ATA ou softphones e não estão limitados ao ambiente da empresa, podendo estar instalados na rede da empresa ou num ponto remoto conectado a Internet.

• PBXs em software: Asterisk, SER, GnuGK (gratuitos)

•Cisco CallManager


Componentes

Cenários mais comuns de serviços VoIP:

•VoIP VoIP

RPTC – Rede Pública de Telefonia Comutada

•RPTC VoIP RPTC

•VoIP RPTC

Telefonia Convencional



Rede TCP/IP

Rede TCP/IP

Rede TCP/IP Rede TCP/IP

FoneFone

Fone

VVVVVVVV

VVVV

Gateway Gateway

Gateway

Roteador

Fone IP

Fone IP Fone IP


Componentes

Cenário típico de uma rede corporativa com serviços VoIP


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