Telefonia IPDisciplina de Telefonia IP - FLF

Quem sou?• Francisco Fábio de Aquino Alves• Formado em Telemática• MBA em Arq. De Redes e Cloud Computing• CCNA e LPI 1

Ementa• Introdução a tecnologia VoIP• Aspectos de Implantação• Qualidade de Serviço – QoS• Chamadas de Emergência• Integração entre serviços Globais de Telefonia• Telefonia Movel• Segurança• Arquitetura para VoIP• Protocolos

Telefonia Tradicional - PSTN• Separadas e caras• Todo o custo cai no bolso das Empresas!!!

• Crescimento é isolado

• Não preciso de QOS.

Video

PBX

TDMCircuits

Voice Mail

IP

Web

DSLCableDial

ISDNExtranet

E-Commerce

H.320

Room-Based

H.323

Desktop Video

VoiceE-Mail

Fundamentos da PSTN - OLD• O padrão de numeração é E.164, uma recomendação do ITU-T

que define o plano de numeração telefônico público internacional.

• Esse padrão define um máximo de 15 números usualmente escritos com um prefixo +.

• Inicialmente a voz é transmitida na forma analógica.

Fundamentos da PSTN - Atual• PCM: Método mais comumente utilizado para a codificação de

voz em um fluxo digital 1s e 0s.• Todas as técnicas utilizam o teorema de Nyquist.• Teorema de Nyquist: Diz que ao retirar uma amostra com a

velocidade igual ao dobro da maior frequência utilizada na linha de voz, obterá uma boa qualidade de transmissão de voz.

• PCM: Filtro amostras(8000) Digital

Telefonia Tradicional - PSTN• O termo PSTN(Public Switched Telephone Network) se refere

aos equipamentos que as operadoras usam para criar serviços básicos de telefonia entre quaisquer dois telefones no mundo.

Telefonia Tradicional

Introdução a tecnologia VoIP• O que é VoIP: VoIP é o envio, transmissão ou roteamento da

voz humana ou áudios analógicos sobre o protocolo IP.

Introdução a Tecnologia VoIP

Introdução a Tecnologia VoIP• Mas o que impulsionou o VoIP?

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tive

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Year

New World

Voice

Old World

Data

Source: ElectroniCast, BT Alex Brown Research

Introdução a Tecnologia VoIP

• CONVERGÊNCIA

Matriz

PABX

Correio de Voz

TelefonesDAC

PABX / KS

FilialFuncionárioRemoto

Acesso VPN

Escritório Regional

PABX

Internet

PSTN

IP WAN

Roteador/GW

QoSRoteador/GW

QoS

Roteador/GW

QoS

Introdução a Tecnologia VoIP• O explosivo crescimento do tráfego de dados forçou as

operadoras a expandirem suas infraestruturas de redes de dados constantemente.

• Porém é importante frisar que os rendimentos do serviço de voz continua mantendo os provedores de serviço e são responsáveis ainda por mais da metade de seus rendimentos.

• A não regulamentação das telecomunicações, a explosão do tráfego de dados e a renovação dos serviços forçaram as operadoras a reexaminarem suas propostas para proverem serviços de voz e dados.

Introdução a Tecnologia VoIP• Alguns analistas chegaram a fazer previsões de que o tráfego

de dados iria consumir 90% da largura de banda mundial em 2003, e com a diminuição dos rendimentos e lucros da telefonia tradicional as operadoras foram forçadas a:

• Reduzir o número de plataformas simultâneas que normalmente eram operadas separadamente com circuitos comutados;

• Congelar os investimentos nas tradicionais redes de comutação por circuito e migrar para infra de redes convergentes;

• Prover serviços mais rentáveis e avançados a partir da necessidade de plataformas(hardware e software) desenhada para entrega de serviços de voz, dados e vídeo.

Introdução a Tecnologia VoIP• A migração e/ou adequação afetou a rentabilidade e a

viabilidade das operadoras em longo prazo.• Com as mudanças ocorridas as operadoras começaram a

procurar maneiras de cobrir seu tráfego de voz e dados, migrando assim seus serviços de voz para a rede de dados, com o intuito de reduzir os custos internos como para prover mais serviços de valor agregado.

• Entretanto, a consolidação das redes de voz com a de pacotes, ocorreu com bastante dificuldade, já que a PSTN não foi projetada para trabalhar com dados e nem tinham a intenção de acomodar aplicações de voz ou serviços de valor agregado com voz para usuários de telefonia.

Convergência - NGN• A convergência, então, é a fusão da tecnologia de comutação

por pacotes com a sinalização telefônica e a inteligência de processamento de chamada, permitindo às operadoras consolidar as redes de voz e dados que tipicamente eram separadas, e prover um novo e diferenciado serviço integrado de comunicações.

Convergência - NGN• A convergência é possível pelas novas características técnicas

dos equipamentos, em conformidade com a plataforma NGN(Next Generation Network).

• Entenda que as NGN podem ser interpretadas como a integração das redes WAN(Wide Area Network), LAN(Local Area Network) e MAN(Metropolitan Area Network), respectivamente, rede corporativa de longa distância, rede local e infraestrutura pública.

Convergência - NGN• A transição de ambientes rumo a um cenário convergente

passa pelos seguintes pontos:• Da banda estreita para banda larga;• Da infraestrutura analógica para digital;• Da comunicação fixa para móvel;• Passando a ter assim ambientes mais competitivos através da

utilização em larga escala do protocolo IP.

Aspectos de Implantação• Funcionamento: Por utilizar da rede IP para transmissão da

voz em forma de dados, esses dados necessitam ser digitalizados.

Aspectos de Implantação• Dificuldades: Garantia da qualidade das chamadas, custo

inicial para implantação, dependência da infraestrutura da rede de computadores, energia e etc.

• Distorção do Sinal em Transmissão: Banda Passante Limitada, ruídos, atenuação e Ecos.

Aspectos de Implantação

Aspectos de ImplantaçãoPré-Requisitos

• Qualidade de Serviço.

• Estudo de impacto de Banda.

• Atualização de Hardware e Software (roteadores/switches/pabx).

• Interligação com o PABX (Analógica/Digital/IP).

• Plano de Numeração Integrado

Vantagens

• Redução de Custo

• Redundância entre os escritórios.

Do que eu preciso?

• Roteadores com Software de voz e DSP (digitaliza a voz)

Cisco 2800 Series Routers

Cisco 3800 Series Routers

Cisco Catalyst 6500 Series

O que eu ganho?• Redução de custo na comunicação;• Redução de custo de cabeamento;• Mobilidade;• PC – Ramal;• Unificação dos serviços de rede;• Aumento da produtividade;• Padrões de compatibilidade.

Qualidade de Serviço - QoS• O QoS esta diretamente relacionada ao tráfego, ou seja, ele

controla o tráfego da rede definindo prioridades e limites com o proposito de otimizar o uso dos diversos serviços na rede IP.

• Quando implementamos o QoS, temos em mente que iremos diminuir problemas como atraso e perdas de pacotes na rede.

• Fatores determinantes ao QoS: Latência ou delay, Jitter, perda de pacotes, Bandwidth.

• Modelos de QoS: IntServ , DiffServ, BestEffort e MPLS.

Qualidade de Serviço - QoS• A largura de banda é suficiente?• Antes de considerar a aplicação de quaisquer dos recursos de

QoS, deve-se fornecer largura de banda de rede suficiente para suportar tráfego de voz em tempo real. Por exemplo, uma chamada VoIP de 80 kbps G.711 (64 kbps de carga mais 16 kbps de cabeçalho) será deficiente em uma ligação de 64 kbps porque pelo menos 16 kbps dos pacotes (o que representa 20 por cento) serão descartados.

Qualidade de Serviço - QoS• Forma do cabelhado IP

Qualidade de Serviço - QoS• Como em outras aplicações de tempo real o VoIP é

extremamente sensível a largura de banda , atraso, jitter;• Os pacotes não devem ser descartados;• Padrões seguidos:• CODEC padrão G729 requer perda de pacote menos que 1%;• A especificação do ITU G.114 recomenda menos que 150 ms

de atraso em uma via;• Os buffers de variação de sinal acrescentam mais ao atraso

ponta a ponta(geralmente > 100 ms.)

Qualidade de Serviço - QoS• Em geral o QoS fornece um serviço de rede melhor

fornecendo os seguintes recursos:• Suportando a largura de banda dedicada;• Aprimorando as características de perda;• Impedindo e gerenciando o congestionamento na rede;• Modelando o tráfego de rede;• Definindo prioridades no tráfego.

Qualidade de Serviço - QoS• A base para fornecer QoS esta na capacidade de um

dispositivo de rede em identificar e agrupar os pacotes específicos.

Qualidade de Serviço - QoS• Priorizar o tráfego de voz, sobre o tráfego padrão da rede.

QoS – Classificação e Marcação• A classificação é o processo de identificar a classe ou grupo ao

qual o pacote pertence.• Os dispositivos de rede utilizam alguns critérios de

correspondência para colocar o tráfego em um determinado número de classe:

• ACL – Protocolos – Porta de entrada – Ethernet 802.1p CoS.

• Ex.: access-list 100 permit udp any any range 16384 32000

Qualidade de Serviço - QoS

QoS - Enfileiramento• Depois que todo o trafego for colocado em classes QoS com

base em seus requisitos de QoS, é preciso fornecer garantias de largura de banda e serviços de prioridade por meio do mecanismo de enfileiramento.

• O tipo de enfileiramento mais comum em redes VoIP é o LLK(low latency queueing) é recomendado por que é mais flexível e fácil de se configurar.

• A fila de prioridade do LLK é monitorada na taxa configurada para que o tráfego de prioridade não monopolize toda a largura de banda disponível.

QoS - Enfileiramento

Session 1 Session 2 Session 3 Session 4

SQLnet

FTP

SNMP

Voz

Chamadas de Emergência• Não há como especificar a localização exata pelos protocolos

da internet, isso dificulta as chamadas de emergência. • É necessário a adaptação ou configuração de rotas especificas

para essas chamadas uma vez que não temos como saber por onde será encaminhada a chamada, mesmo que seu provedor esteja localizado no País de origem.

Integração entre sist. Global de número telefônico• DUNDi(Distributed Universal Number Discovery) é um

protocolo de pesquisa que utiliza a porta UDP 4520. • DUNDi não é um protocolo VoIP, e sim um protocolo de

pesquisa de rotas, que utiliza VoIP para estabelecimento da chamada.

Telefonia Móvel• O Serviço de telefonia móvel atual é segmentado em 3 tipos.• Serviço Móvel Pessoal(SMP): é o serviço que permite a

comunicação entre celulares e celulares e fixos.• Serviço Móvel Especializado(SME): é o serviço que permite a

comunicação entre um determinado grupo de pessoas por meio de radio difusão

• Serviço Especial de Radiochamada(SER): conhecido como bip ou paging, permite o envio de informações de uma central a um destinatário especifico. São unidirecionais .

Segurança• A segurança nas redes VoIP não foge do padrão de segurança

das redes de dados, a garantia da integridade, privacidade, autenticidade e disponibilidade são primordiais, mas para interceptar uma chamada IP é necessário um bom conhecimento de redes.

• Proteger os dispositivos de voz e da infraestrutura que compõem a rede VoIP são fundamentais para garantir a disponibilidade do serviço.

• Principais problemas: Escutas, Phishing e Cobranças Fraudulentas.

Arquitetura VoIP• Na tecnologia VoIP diferentemente da rede de telefonia

tradicional a rede é plana e não hierárquica. Ela é especializada no roteamento e transporte dos pacotes de dados, possuem terminais inteligentes, onde a área geográfica do mesmo não interfere na questão de endereçamento.

Packetized Voice

IP

WebE-Mail

DSLCable

Dial

ISDNExtranet

E-CommerceIP Phone

Network PBX

Internet Call Center

Data

Video

Protocolos• Os protocolos são responsáveis pela comunicação entre os

clientes ou equipamentos de usuários finais na tecnologia VoIP.

• Eles tem a função de estabelecer , acompanhar e finalizar a conexão.

• Exemplos de protocolos: SIP(IETF – RFC2543), H323(ITU-T), IAX2, MGCP.