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Administração de Sistemas
Universidade da Beira Interior Departamento de Informática
Serviços de Voz sobre IP
Unidades Curriculares Administração de Sistemas
Licenciatura em Tecnologias e Sistemas de Informação
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Administração de Sistemas
Cap. 5 - Sumário
ü Introdução ü Protocolo H.323 ü Session Initiation Protocol
(SIP)
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Administração de Sistemas
Introdução • A Internet é uma rede em que cada vez mais
se procura uma integração de serviços. • A Internet utiliza a arquitectura TCP/IP. • Disponibilizando um serviço sobre o
protocolo IP, temos acesso ao mercado global.
• Deste modo, o serviço de voz também se apresenta como um serviço de enorme potencial para a Internet.
• É expectável que possa vir a substituir, em grande medida, o serviço de voz convencional.
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Administração de Sistemas
Introdução • O desafio associado a esta transição
prende-se com a necessidade da existência de garantias a vários níveis, nomeadamente, em termos de operacionalidade, segurança, etc.
• Assim, o serviço de voz sobre IP (VoIP), apresenta-se como um serviço apetecível para o cliente: – redução de custos – facilidade de administração
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Administração de Sistemas
Introdução • Para o operador (enquanto fornecedor)
que disponibiliza este serviço, também é apetecível pois dispõe de um mercado completamente aberto à escala global.
• O serviço de VoIP também é conhecido por telefonia IP, telefonia via Internet ou telefone digital.
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Introdução
• Que tipo de protocolos são necessários: – Sinalização – Protocolo para estabelecer a
presença, localizar utilizadores, e estabelecer, alterar e desligar sessões.
– Media – Protocolos de transporte para transmissão de áudio/vídeo em pacotes.
– Protocolos de suporte: localização de Gateways, IP, tradução de endereços, Qualidade de Serviço, etc.
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Introdução
• Alguns protocolos que temos ao dispor: – Sinalização – H.323 (ITU-T) e SIP (IETF). – Media – RTP (IETF, adoptado pela ITU-T). – Transporte – TCP, UDP e o Stream Control
Transmission Protocol (RFC 2960) – Protocolos de suporte: DNS, TRIP (telephony
routing over IP), RSVP (resource reservation setup protocol), COPS (common open policy service, para QoS) e Diameter (para autenticação, accounting e autorização)
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Introdução
• A maioria das soluções de VoIP usam os protocolos de sinalização: – H.323 (definido pela ITU-T)
– Session Initiation Protocol (SIP), definido pela IETF (mais recente que o H.323 e em franco crescimento)
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Introdução • Outros protocolos são:
– Megaco (Media Gateway Controller), definido pelo RFC 2535, fruto de um trabalho conjunto entre a IETF e a ITU. Megaco é o nome utilizado pela IETF e H.248 é o nome utilizado pela ITU.
– Skinny Client Control Protocol – Protocolo proprietário da Cisco
– MiNET - Protocolo proprietário da Mitel
– CorNet-IP - Protocolo proprietário da Siemens
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Introdução
• Outros protocolos são: – IAX – Protocolo Inter-Asterisk eXchange
usado pelo servidor PBX (open source) Asterisk, e pelo respectivo cliente
– Skype – Protocolo proprietário Peer-to-Peer usado pelo Skype
– Jajah - Protocolo proprietário Peer-to-Peer usado pelo Jajah, que é compatível com o SIP e IAX.
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VoIP – uma Solução Típica
Fonte: Wikipedia
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Cap. 5 - Sumário
ü Introdução ü Protocolo H.323 ü Session Initiation Protocol
(SIP)
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H.323 - Introdução • O protocolo H.323 é um protocolo standard
para comunicações multimédia em redes comutadas de pacotes (não apenas em redes IP).
• O H.323 é uma espécie de “chapéu de chuva” que inclui os protocolos estandardizados H.323, H.225.0, H.245, a série H.450, e a série H.460.
• Geralmente, referimo-nos apenas ao protocolo H.323 – Por exemplo, o protocolo H.460.2 é utilizado
em sistemas de videoconferência profissionais
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H.323 - Introdução • O âmbito do protocolo H.323 abrange:
– Voz em tempo real; – Vídeo; – Comunicações de dados em redes de pacotes.
• A primeira versão draft do H.323 foi lançada em Fevereiro de 1996
• H.323 foi o primeiro protocolo estandardizado de VoIP
• Actualmente a ITU-T trabalha no H.323v6
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H.323 • Elementos de um sistema H.323:
– Terminais – Multipoint Control Units (MCUs) – Gateways – Gatekeeper – Border Elements
• Terminais: – Telefones – Videotelefones – Dispositivos IVR (sistemas Interactive Voice Response) – Sistemas de Voicemail – “Soft phones” (ex.: NetMeeting®)
Referred to as “endpoints”
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H.323 - MCUs
• Multipoint Control Units (MCUs) – São responsáveis pela gestão de
sessões/conferências multiponto • O MCU contém um controlador
multiponto que gere a sinalização das chamadas e, opcionalmente, pode ter processadores multiponto para gerir vários tipos de media, comutação e outros processamentos
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H.323 - Gateway • A Gateway é composta por um “Media
Gateway Controller” (MGC) e uma “Media Gateway” (MG), que podem existir ou coexistir separadamente.
• O MGC gere a sinalização das chamadas e outras funções não relacionadas com os media.
• O MG gere os próprios media. • A interface da Gateway H.323 com outras
redes inclui a rede telefónica pública, os sistemas H.320,e outras redes H.323 (como proxy).
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H.323 - Gatekeeper
• O Gatekeeper é um componente opcional de um sistema H.323, sendo usado inicialmente para controlo de admissão e resolução dos endereços.
• O Gatekeeper permite chamadas directamente entre pontos terminais ou pode encaminhar o sinal de chamada através dele próprio para desempenhar funções como follow-me/find-me e reencaminhar quando ocupado.
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H.323 – Border elements e Peer Elements
• Os Peer Elements, que muitas vezes são colocados com um Gatekeeper, trocam informação de endereçamento e participam na autorização da chamada dentro e entre domínios
• Os Peer Elements podem agregar informação de endereçamento por forma a reduzir a informação de routing passada através da rede
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H.323 – Border elements e Peer Elements
• Os Border Elements são um tipo especial de Peer Element que existe entre dois domínios
• Os Border Elements também podem auxiliar directamente na autorização/autenticação da chamada entre dois domínios
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H.323 - Protocolos • O H.323 é um documento de referência que descreve o
modo como as várias peças do sistema trabalham em conjunto.
• O H.225.0 define a sinalização de chamada entre pontos teerminais e o Gatekeeper.
• O RTP/RTCP (Real-Time Protocol/ Real-Time Control Protocol) (RFC 3550) é o protocolo usado para transmitir medias, tais como vídeo e vídeo sobre IP.
• O H.225.0 Anexo G e o H.501 definem os procedimentos e protocolos para comunicação dentro e entre os Peer Elements.
• O H.245 é o protocolo usado para controlar o estabelecimento e encerramento dos canais dos media dentro do contexto de uma chamada e gerir o controlo da conferência.
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H.323 - Protocolos • O H.450.x é uma série de protocolos de serviços
complementares. • O H.460.x tem uma série de extensões
(independentemente da versão) para o protocolo H.323 base.
• T.120 especifica como fazer data conferencing • T.38 define como retransmitir sinais de FAX. • V.150.1 define como retransmitir sinais de modem. • H.235 define a segurança dentro dos sistemas H.323 • X.680 define a sintaxe ASN.1 (Abstract Syntax
Notation One). • X.691 define as Packed Encoding Rules (PER) usadas
para codificar mensagens para transmissão na rede.
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H.323 - Registration, Admission, and Status – RAS
• Definido no protocolo H.225.0. • Permite que um ponto terminal possa pedir
autorização para efectuar ou aceitar uma chamada.
• Permite que um Gatekeeper controle o acesso de e para dispositivos que estão sob seu controlo.
• Permite que um Gatekeeper comunique o endereço de outros pontos terminais.
• Permite que dois Gatekeepers possam facilmente trocar informação de endereçamento.
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H.323 – Sinalização de chamada c/ H.225.5
• Permite que um ponto terminal inicialize e termine uma chamada com outro ponto terminal
GW GW Setup Alerting
Connect (chamada está estabelecida)
Release Complete (chamada está terminada)
H.245 Sinalização pode ocorrer noutro lugar qualquer
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H.323 – Sinalização H.245
• O H.245 é usado para negociar capacidades e controlar aspectos da conferência entre dois ou mais pontos terminais
Abre um canal em
cada direcção
TCS + MSD TCS + TCS Ack + MSD Ack
TCS Ack + MSD Ack + OLC OLC Ack + OLC
OLC Ack
GW GW
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H.323 – Ligação rápida e H.245
• Algumas chamadas H.323 não utilizam grande parte das capacidades oferecidas pelo H.245 e apenas usam os procedimentos “Fast Connect” dos canais de dados (media)
• Deste modo, uma chamada pode ser estabelecida com apenas duas mensagens (Setup / Connect)
Setup Connect GW GW
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H.323 – Pilha Protocolar
RAS RTP / RTCP
Rede de Pacotes
Aplicações H.323
H.245
Sinalização de chamada H.225.0
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H.323 – Resolução dos Endereços • Uma Gatekeeper pode resolver os endereços de várias
formas – Enviando uma mensagem Location Request (LRQ) para outra
Gatekeeper – Acedendo a um Peer Element – Acedendo a uma base de dados back-end (e.g., LDAP)
• Os Gatekeepers e os Peer Elements podem efectuar queries a outros Gatekeepers e outros Peer Elements e podem trocar informações de endereçamento fora do contexto de uma chamada.
• Desde que um Gatekeeper não seja requisitado, os pontos terminais podem resolver os endereços eles próprios usando, por exemplo, o DNS, o LDAP ou outro “phonebook” local que contenha endereços IP estáticos.
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H.323 – Características principais • Videoconferência avançada (ex.: MCUs em
cascata, controlo do MCU sobre audio e video).
• Serviços complementares (ex.: transferência de chamadas, chamada em espera, etc. e controlo baseado em HTTP - H.323 Anexo K).
• Routing e Re-routing dinâmico (ex.: o Gatekeeper pode fornecer caminhos alternativos para o destino e o protocolo H.460.8 permite que um ponto terminal possa efectuar uma query ao Getekeeper para buscar um caminho alternativo quando o inicial está indisponível).
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Administração de Sistemas
H.323 – Características principais • Endereçamento (ex.: suporta URLs, incluindo URLs
“h323” e URLs “tel”; números e chamadas para telefones normais).
• Qualidade de Serviço (QoS) (ex.: o protocolo H.460.9 permite que um ponto terminal possa enviar informação de QoS ao Gatekeeper; os dispositivos podem utilizar os standards da IETF para fornecer QoS).
• Outras capacidades: – Diagnóstico do dispositivo (utilizando “test calls” ou “media loops”
para medir o atraso e perda de pacotes) – Serviços de emergência (os dispositivos podem indicar a prioridade
de uma chamada) – Apoio ao utilizador, ao terminal e serviço de mobilidade (H.510)
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H.323 – Características principais • Escalável (permite a ligação entre pontos terminais sem
necessidade de uma entidade intermédia para manter a ligação).
• Decomposição de Gateways (O H.248.1 define como decompor uma Gateway H.323 em uma Media Gateway Controller, e uma ou mais Media Gateways).
• Robustez (permite Gatekeepers alternativos).
• Flexibilidade (Suporta: VoIP, videoconferência, T.120 – troca de dados, comunicação em tempo real em modo texto e retransmissão de sinais FAX e Modem - T.38 e V.150.1).
• Multimedia (“H.323 is multimedia over IP”)
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Administração de Sistemas
H.323 – Mailing Lists • H.323 Announcement List - Para
subscrever: [email protected]
• H.323 Implementors List - Para subscrever: [email protected]
• ITU SG16 WP2 Mailing List - Para subscrever: [email protected] – No corpo da msg, escrever: subscribe itu-sg16
• H.323 Forum - Para subscrever, visitar: http://www.h323forum.org/mailing-lists/
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Cap. 5 - Sumário
ü Introdução ü Protocolo H.323 ü Session Initiation Protocol
(SIP)
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SIP • O SIP é um protocolo em modo texto
semelhante ao HTTP ou ao SMTP. • Permite o estabelecimento de uma ligação
interactiva (uma sessão), em tempo real, entre utilizadores, em redes IP.
• Esta ligação pode incluir voz, vídeo, chat, jogos interactivos e realidade virtual.
• O SIP surgiu em 1995, no IETF mmusic Workgroup, sendo publicado o 1º Draft em 1996.
• O SIP é um protocolo standard da IETF.
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Administração de Sistemas
SIP • O SIP é menos complexo que o H.323. • O SIP é um protocolo de sinalização de sessão
extremo a extremo baseado no modelo Cliente-Servidor.
• O SIP não está limitado à telefonia via Internet, permitindo estabelecer a presença do utilizador.
• É um protocolo apropriado para: – Sistemas distribuídos de realidade virtual; – Jogos em rede; – Videoconferência; etc.
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Administração de Sistemas
SIP • A negociação das capacidades é efectuada pelo
protocolo SDP (Session Description Protocol) • O protocolo SDP foi desenvolvido para
descrever sessões de áudio, vídeo e multimedia (qualquer tipo de MIME - Multipurpose Internet Mail Extension pode ser descrita de forma semelhante à facilidade do e-mail suportar todos os tipos de anexos em mensagens).
• A descrição da sessão pode ser usada para negociar a aceitação de um conjunto de tipos de medias compatíveis.
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Administração de Sistemas
SIP • O SIP utiliza mensagens, sendo o seu
tamanho maior que as do H.323. • A Microsoft desinvestiu no H.323 (do
NetMeeting) e apenas se dedica ao SIP (incluído no Messenger).
• A especificação mais recente do SIP está no RFC 3261.
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Administração de Sistemas
SIP – Terminais • Aplicações/terminais para o utilizador:
– User agent cliente (para efectuar chamadas); – User agent Servidor (para receber as
chamadas de entrada); – Equipamentos (hardware) e software
disponível.
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Administração de Sistemas
SIP - Componentes • O SIP define e utiliza os seguintes
componentes: – UAC (User agent client) – cliente no terminal que
inicializa a sinalização SIP. – UAS (User agent server) – servidor no terminal que
responde à sinalização SIP que vem do UAC. – UA (User Agent) – Terminais de rede SIP (telefones
SIP ou gateways para outras redes), contém UAC e UAS.
– Proxy server – recebe pedidos de ligação de um UA e transfere-o para outro servidor proxy caso uma estação em particular não esteja na sua área de administração.
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Administração de Sistemas
SIP - Componentes • O SIP define e utiliza os seguintes componentes:
– Redirect server – recebe pedidos de ligação e responde ao autor do pedido, incluindo os dados de destino.
– Location Server – recebe os pedidos de registo do UA e actualiza a base de dados de terminais com eles.
• As sessões dos servidores (proxy, redirect e location servers) estão geralmente localizadas na mesma máquina que é o Proxy Server, que é responsável pela manutenção da base de dados dos clientes e pelo estabelecimento, manutenção e terminação das ligações.
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Administração de Sistemas
Mensagens SIP • Mensagens mais importantes trocadas no
ambiente SIP (RFC 2543): – INVITE – pedido para o estabelecimento de uma
ligação – ACK – acknowledgement do INVITE por parte do
destinatário final da mensagem – BYE – terminação da ligação – CANCEL – terminação de uma ligação não
estabelecida – REGISTER – registo do UA no proxy SIP – OPTIONS – inquirição das opções do servidor
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Administração de Sistemas
Extensões às Mensagens SIP • Extensões às mensagens SIP:
– INFO – permitir o carregamento da informação relacionada com o controlo da sessão (RFC 2976) – Ex. Mensagens de sinalização RDIS usadas para controlar a chamada de serviços telefónicos
– COMET – usado para confirmar a conclusão de todas as pré-condições por parte do originador da sessão (draft-ietf-sip-manfolks-resource)
– PRACK – Provisional Response ACKnowledgement - resposta afirmativa provisional (draft-ietf-sip-100rel)
– SUBSCRIBE/NOTIFY/MESSAGE – mensagem instantânea (draft-rosemberg-impp-*)
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Administração de Sistemas
SIP - Respostas • As respostas às mensagens SIP são em formato
digital, semelhantes às do protocolo HTTP. • As mais importantes são as seguintes:
– 1XX – mensagens informativas (100 – trying, 180 – ringing, 183 – progress)
– 2XX – pedido satisfeito com successo (200 – OK) – 3XX – reencaminhamento de chamada, o pedido deve
ser dirigido para outro lado (302 – temporarily moved, 305 – use proxy)
– 4XX – erro (403 – forbidden - proibido) – 5XX – erro no servidor (500 – Server Internal Error,
501 – not implemented) – 6XX – falha global (606 – Not Acceptable)
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Administração de Sistemas
Estrutura da Mensagem SIP Request Method
INVITE SIP: [email protected] SIP/2.0 Response Status
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP here.com:5060 From: BigGuy<sip:[email protected]> To: LittleGuy<sip:[email protected]> Call-ID: [email protected] Cseq: 1 INVITE Subject: Happy Christmas Contact: BigGuy<sip:[email protected]> Content-Type: Application/SDP Content-Length: 147
v=0 o=UserA 28908442556 2890844526 IN IPv4 here.com s=Session SDP c=IN IPv4 193.136.45.21 t=0 0 m=audio 49172 RTP/AVP 0 a=rtpmap:0 PCMU/8000
Payload
Campos do Cabeçalho da Mensagem:
“Recebe RTP G.711 - Áudio codificado no 193.136.45.21:49172”
Via: SIP/2.0/UDP here.com:5060 From: BigGuy<sip:[email protected]> To: LittleGuy<sip:[email protected]>;tag65a35 Call-ID: [email protected] Cseq: 1 INVITE Subject: Happy Christmas Contact: BigGuy<sip:[email protected]> Content-Type: Application/SDP Content-Length: 134
Campos do Cabeçalho da Mensagem:
v=0 o=UserB 2890844527 2890844527 IN IPv4 there.com s=Session SDP c=IN IPv4 193.136.68.70 t=0 0 m=audio 3456 RTP/AVP 0 a=rtpmap:0 PCMU/8000
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Administração de Sistemas
Session Description Protocol (SDP) • O SDP fornece informação suficiente para
permitir uma sessão multimédia. • O SDP inclui descrição do:
– Media utilizado (Codec, taxa de amostragem); – Media de destino (Endereço IP e nº do porto); – Nome da sessão e propósito; – Tempo desde que a sessão está activa; – Informação de contacto.
Nota: O SDP, mais que um protocolo, é uma forma de formatação de dados.
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Administração de Sistemas
Campos do Cabeçalho da Mensagem From: Criador da mensagem To: Receptor final Contact: Aparece nos pedidos de INVITE, OPTIONS, ACK ou
REGISTER e nas respostas. Indica o endereço directo da resposta para as transações subsequentes que são enviadas. – Um UA (user agent) pode enviar subsequentemente BYE ou
ACK para o Contact: endereço; – Inclui redireccionamento do endereço em respostas 3xx ou
485; – Inclui informação adicional de erro nas respostas 4xx, 5xx ou
6xx; – Pode incluir pesos de referência; – Inclui a localização actual nos pedidos REGISTER; – Em múltiplos contactos: os campos do cabeçalho podem ser
incluídos.
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Administração de Sistemas
Endereços SIP • O SIP fornece um endereço único. • Exemplos de endereços SIP:
– sip:[email protected] – sip:[email protected]?subject=callme – sip:[email protected];geo.position:=48.54_-123.84_120
• O endereço deve incluir o nome da máquina, pode incluir o nome do utilizador, o porto da máquina, parâmetros (ex.:transportes), etc.
• O endereço SIP pode ser embebido em páginas web, assinaturas eMail, impresso no cartão de visita, etc.
• Também podem ser usados endereços não SIP (ex.: http:, mailto:, etc.)
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Administração de Sistemas
Servidores Públicos SIP • http://www.hotfoon.com (sip:hotfoon.com) • http://www.iptel.org/user (sip:[email protected]) • http://www.lucent.com (sip:www-db.research.bell-labs.com) • http://www.coe.psu.ac.th (sip:cnrsipserver.coe.psu.ac.tw) • http://www.ikn.tuwien.ac.at (sip:kalipso. ikn.tuwien.ac.at) • http://www.zdots.com (sip:zdots.com) • http://sipfx.com (sip:sipfx.com) • http://www.sipcenter.com (sip:sipcenter.com) • http://www.siphappens.com (sip:siphappens.com) • http://sipaccount.mci.com (sip:sipaccount.mci.com)
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Administração de Sistemas
Comunicações Multimedia baseadas em IP
• O SIP estabelece, principalmente, os endereços IP e os portos para que os pontos terminais possam enviar e receber dados.
• O SIP não transporta dados e não está dependente do tipo de compressão utilizado.
• Provavelmente, os pacotes de dados não seguem o mesmo caminho que os pacotes SIP.
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Administração de Sistemas
Comunicações Multimedia baseadas em IP
• As fontes de áudio/vídeo são digitalizadas, comprimidas e enviadas em pacotes UDP.
• Os algoritmos de compressão utilizam as limitações dos ouvidos/olhos humanos para reduzir a largura de banda.
• Reduz-se a largura de banda áudio usando a supressão do silêncio.
• Reduz-se a largura de banda vídeo usando a detecção do movimento.
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Administração de Sistemas
Protocolo RTP – Real Time Transport Protocol
• O protocolo RTP foi estandardizado pela IETF e também é usado pela ITU-T
• Este protocolo foi desenhado para ser escalável, flexível e existe separação entre os mecanismos de dados e controlo
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Administração de Sistemas
Funções do Protocolo RTP • O protocolo RTP Fornece informação
acerca do(e/a): – Tipo de conteúdo do media – Fluídos/jorros de conversa – Identificação de quem enviou – Sincronização – Detecção de perdas – Segmentação e re-assemblagem – Segurança (encriptação)
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Administração de Sistemas
SIP – Mailing Lists
• SIP - Para subscrever: [email protected]
• sipping - Para subscrever: [email protected]
• simple - Para subscrever: [email protected]
• SIP implementations - Para subscrever: [email protected]
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Administração de Sistemas
Algumas referências Internet • http://www.ietf.org/html.charters/sip-charter.html • http://www.softarmor.com/sipwg/ • http://en.wikipedia.org/wiki/VoIP • http://www.sipforum.org • SIP Information Site (http://www.packetizer.com/voip/sip/) • Tech-invite SIP Technical Portal (http://www.tech-invite.com/) • SIP - Columbia University (http://www.cs.columbia.edu/sip/) • Session Initiation Protocol (SIP) Working Group Supplemental
Home Page (http://www.softarmor.com/sipwg/) • JAIN(tm) SIP API (http://jcp.org/jsr/detail/32.jsp) • Unicoi Systems - SIP Stack (http://www.unicoi.com/fusion_net/
fusion_sip.htm) • Tekea - SIP ENUM Directory Services (http://www.tekea.com/
frames.php?session_id=21694006748634) • SIP Foundry (http://www.sipfoundry.org/)