Serviços Multimídia em Redes: VoIP
Prof. André MoraesMaterial 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.
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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%
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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
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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
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VoIP (Voz sobre IP)Custo por ponto de um sistema telefônico proprietário (PBX)
vs.Custo por porta de switch padrão Ethernet
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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
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VoIP (Voz sobre IP)
• Protocolos, recomendações e padrões– SIP, H.323, MGCP, IAX– RTP/RTCP, SDP– ENUM
• Codecs (codificadores/decodificadores)• Arquiteturas• Equipamentos
Componentes:
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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
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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):
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VoIP (Voz sobre IP)
Processo de Digitalização, Codificação e Empacotamento de amostras de voz
•Digitalização•Codificação•Compactação
AplicaçãoTransporte
RedeEnlaceFísica
•Inserção dos cabeçalhos•Overhead muito alto
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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.723.1Kbps 64 8 5.3-6.3
Quadro (ms) 10 10 30Atraso algor.
(ms)- 15 37.5
Qualidade Ótima Boa BoaTabela com características de alguns codecs
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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
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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:
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Implementações do H.323
Bibliotecas:OpenH323 – http://www.openh323.org
Gatekeeper:GnuGK – http://www.gnugk.org
Terminais:Openphone – http://www.openh323.org
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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)
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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:
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Componentes
Equipamentos:
•Softphones (Telefones em Software)•Telefones IP•Adaptadores analógicos (ATA)•Gateways•PABX IP (Private Automatic Branch Exchange)
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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)
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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!
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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)
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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
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Componentes Cenários mais comuns de serviços VoIP:
•VoIP VoIP
RPTC – Rede Pública de Telefonia Comutada
•RPTC VoIP RPTC
•VoIP RPTC
Telefonia Convencional
Telefonia Convencional
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
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Componentes
Cenário típico de uma rede corporativa com serviços VoIP
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