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

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

2 Sumário Fundamentos de VoIP (Voz sobre IP); Fundamentos de VoIP (Voz sobre IP); Componentes da tecnologia; Componentes da tecnologia; Exemplos de cenários e aplicações; Exemplos de cenários e aplicações; Referências; Referências;

3 VoIP (Voz sobre IP) Voice over IP (VoIP) Voice over IP (VoIP) Conceito: Telefonia/Voz sobre a pilha de protocolos TCP/IP, com possibilidade de integração com a rede pública de telefonia. 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. 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. 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. Telefonia IP é um subconjunto de VoIP. Serviços Multimídia em Redes – VoIP 3

4 VoIP (Voz sobre IP) Redes baseadas em Circuitos Redes baseadas em Circuitos Desperdício de banda Enlace WAN LAN Voz Vídeo Outros PBX Tipos de Tráfego Fatias de tempo (TDM) Desperdício de BandaDesperdício de Banda Não há congestionamentoNão há congestionamento Utilização 50–60% Serviços Multimídia em Redes – VoIP 4

5 VoIP (Voz sobre IP) Redes de Pacotes Redes de Pacotes Células/Pacotes/Quadros LAN Voz Vídeo Vários Tipos de Tráfego Pacotes Individuais Alta eficiência na utilização da BandaAlta eficiência na utilização da Banda Gerência de CongestionamentoGerência de Congestionamento Utilização 90–95% PBX FILAFILA Serviços Multimídia em Redes – VoIP 5

6 VoIP (Voz sobre IP) Problema Problema Avanços em Digital Signal Processors (DSP) Disponibilidade de Largura Banda mais barata IP Precedence, RSVP 802.1p,DiffServ SIP H.323 MGCP IAX Voz Dados Voz Tráfego de Voz excede ao de dados Economia Consolidação da Rede Custos de Utilização DSP Avanços em QoS Padrões e protocolos abertos Dados Momento atual para o mercado de serviços VoIP Serviços Multimídia em Redes – VoIP 6

7 VoIP (Voz sobre IP) Custo por ponto de um sistema telefônico proprietário (PBX) vs. Custo por porta de switch padrão Ethernet Serviços Multimídia em Redes – VoIP 7

8 VoIP (Voz sobre IP) Vantagens: Convergência;Convergência; Possibilidade de novos serviços e aplicações;Possibilidade de novos serviços e aplicações; Diminuição de custos das ligações (DDD/DDI);Diminuição de custos das ligações (DDD/DDI); Melhor aproveitamento da infra-estrutura de rede existente.Melhor aproveitamento da infra-estrutura de rede existente.Desvantagens: Custo dos equipamentos;Custo dos equipamentos; Requisitos para garantir a qualidade da telefonia convencional (QoS);Requisitos para garantir a qualidade da telefonia convencional (QoS); Problemas para garantir a localização das chamadas (911 nos EUA).Problemas para garantir a localização das chamadas (911 nos EUA). Vantagens x Desvantagens do VoIP Serviços Multimídia em Redes – VoIP 8

9 VoIP (Voz sobre IP) Protocolos, recomendações e padrõesProtocolos, recomendações e padrões –SIP, H.323, MGCP, IAX –RTP/RTCP, SDP –ENUM Codecs (codificadores/decodificadores)Codecs (codificadores/decodificadores) ArquiteturasArquiteturas EquipamentosEquipamentos Componentes: Serviços Multimídia em Redes – VoIP 9

10 VoIP (Voz sobre IP) Esquema simplificado da distribuição dos protocolos e recomendações VoIP Sinalizaçã o Transporte da Sinalização / Mídia Transporte dos Dados (Voz) Transporte da Sinalização / Mídia Dados Sinalizaçã o Serviços Multimídia em Redes – VoIP 10

11 VoIP (Voz sobre IP) Tem a função de gerar bits a partir de amostras de voz 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 Podem fazer a compressão da voz, diminuindo a largura de banda necessária para a transmissão Inserem perdas na qualidade do sinal da voz Inserem perdas na qualidade do sinal da voz Existem codecs comerciais e gratuitos Existem codecs comerciais e gratuitos Possuem papel importante na tecnologia de VoIP Possuem papel importante na tecnologia de VoIP Codecs (codificadores/decodificadores): Serviços Multimídia em Redes – VoIP 11

12 VoIP (Voz sobre IP) Processo de Digitalização, Codificação e Empacotamento de amostras de voz DigitalizaçãoDigitalização CodificaçãoCodificação CompactaçãoCompactação Aplicação Transporte Rede Enlace Física Inserção dos cabeçalhosInserção dos cabeçalhos Overhead muito altoOverhead muito alto Serviços Multimídia em Redes – VoIP 12

13 VoIP (Voz sobre IP) Baseado em forma de onda (WaveForm codecs)Baseado em forma de onda (WaveForm codecs) Amostragem e digitalizaçãoAmostragem e digitalização Baseado em voz humana (Vocoders)Baseado em voz humana (Vocoders) Transmite parâmetros de variação de uma voz padrãoTransmite parâmetros de variação de uma voz padrão Tipos de Codecs CaracterísticasG.711G.729AG Kbps Quadro (ms)10 30 Atraso algor. (ms) QualidadeÓtimaBoa Tabela com características de alguns codecs Serviços Multimídia em Redes – VoIP 13

14 VoIP (Voz sobre IP) Recuperação de perdas Recuperação de perdas Nível de perdas de pacotes deve ficar abaixo dos 5% para não haver prejuízo na qualidade da conversação 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 Quanto maior a compressão e número de amostras por pacote, menor a tolerância a perdas Consumo de banda diretamente relacionado a compressão dos codecs Consumo de banda diretamente relacionado a compressão dos codecs Detecção de atividade de voz (VAD – Voice Activity Detection) Detecção de atividade de voz (VAD – Voice Activity Detection) Características dos Codecs Serviços Multimídia em Redes – VoIP 14

15 Componentes ITU-T – H.323 ITU-T – H.323 É uma recomendação abrangente que determina os padrões a serem utilizados para: É uma recomendação abrangente que determina os padrões a serem utilizados para: sinalização;sinalização; estabelecimento de sessões;estabelecimento de sessões; controle de chamadas;controle de chamadas; gerenciamento de largura de banda;gerenciamento de largura de banda; controle de admissão;controle de admissão; codecs para transferência de áudio e vídeo, e;codecs para transferência de áudio e vídeo, e; protocolos de transferência de dados.protocolos de transferência de dados. Protocolos e padrões: Serviços Multimídia em Redes – VoIP 15

16 Implementações do H.323 Bibliotecas: OpenH323 – Gatekeeper: GnuGK – Terminais: Openphone – Serviços Multimídia em Redes – VoIP 16

17 Componentes Protocolo com funções de sinalizaçãoProtocolo com funções de sinalização Mensagens Textuais Mensagens Textuais Parecidas com o protocolo HTTPParecidas com o protocolo HTTP Parte de um conjunto de vários protocolosParte de um conjunto de vários protocolos SDP (Session Description Protocol) – Descrição de sessãoSDP (Session Description Protocol) – Descrição de sessão SIP – Início de sessãoSIP – Início de sessão Adotado amplamente pela indústriaAdotado amplamente pela indústria IETF - SIP (Session Initiation Protocol) Serviços Multimídia em Redes – VoIP 17

18 Componentes Clientes – originam as chamadasClientes – originam as chamadas Telefones SIP, softphones (e.g messenger)Telefones SIP, softphones (e.g messenger) Servidores – atendem ou direcionam a chamadaServidores – atendem ou direcionam a chamada Proxy (funciona também como cliente)Proxy (funciona também como cliente) RedirectRedirect User-agentUser-agent RegistrarRegistrar IETF - SIP (Session Initiation Protocol) Agentes: Serviços Multimídia em Redes – VoIP 18

19 ComponentesEquipamentos: Softphones (Telefones em Software)Softphones (Telefones em Software) Telefones IPTelefones IP Adaptadores analógicos (ATA)Adaptadores analógicos (ATA) GatewaysGateways PABX IP (Private Automatic Branch Exchange)PABX IP (Private Automatic Branch Exchange) Serviços Multimídia em Redes – VoIP 19

20 Componentes Softphones 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)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.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 maisSoftphones mais simples são gratuitos simples são gratuitos Serviços Multimídia em Redes – VoIP 20

21 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) Serviços Multimídia em Redes – VoIP 21

22 Componentes Telefones IP 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.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.Funciona como uma linha telefônica convencional. Alimentação pela rede (Power over Ethernet)Alimentação pela rede (Power over Ethernet) Custo alto (~R$ 700,00)Custo alto (~R$ 700,00) Telefones USB são apenas uma interface, não um telefone IP! Telefones USB são apenas uma interface, não um telefone IP! Serviços Multimídia em Redes – VoIP 22

23 ComponentesGateways Tem a função de converter a mídia e a sinalização entre VoIP e a telefonia convencional. 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 Pode fazer a conversão entre protocolos de sinalização (H.323, SIP) e entre tipos de codecs Possuem capacidade de interface de telefonia digital - E1. Possuem capacidade de interface de telefonia digital - E1. Interfaces FXS e FXO (para uso com telefones e linhas convencionais) Interfaces FXS e FXO (para uso com telefones e linhas convencionais) Alguns modens podem funcionar como gateways de uma porta FXO (Chipset MD3200) Alguns modens podem funcionar como gateways de uma porta FXO (Chipset MD3200) Serviços Multimídia em Redes – VoIP 23

24 Componentes PBX IP É uma central telefônica digital conectada a rede local ou Internet, com todas as funcionalidades de um PABX.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.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) PBXs em software: Asterisk, SER, GnuGK (gratuitos) Cisco CallManagerCisco CallManager Serviços Multimídia em Redes – VoIP 24

25 Componentes Cenários mais comuns de serviços VoIP: Cenários mais comuns de serviços VoIP: VoIP VoIPVoIP VoIP RPTC – Rede Pública de Telefonia Comutada RPTC VoIP RPTCRPTC VoIP RPTC VoIP RPTCVoIP RPTC Telefonia Convencional Rede TCP/IP Fone Fone Fone Gateway Gateway Gateway Roteador Fone IP Serviços Multimídia em Redes – VoIP 25

26 Componentes Cenário típico de uma rede corporativa com serviços VoIP Serviços Multimídia em Redes – VoIP 26


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