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

Componentes da tecnologia; Exemplos de cenários e aplicações; 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

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

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

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

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

Vantagens x Desvantagens do VoIP VoIP (Voz sobre IP) Vantagens x Desvantagens do VoIP 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). Serviços Multimídia em Redes – VoIP 8

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

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

Codecs (codificadores/decodificadores): VoIP (Voz sobre IP) Codecs (codificadores/decodificadores): 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 Serviços Multimídia em Redes – VoIP 11

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

Tabela com características de alguns codecs VoIP (Voz sobre IP) Tipos de Codecs Baseado em forma de onda (WaveForm codecs) Amostragem e digitalização Baseado em voz humana (Vocoders) Transmite parâmetros de variação de uma voz padrão Características G.711 G.729A G.723.1 Kbps 64 8 5.3-6.3 Quadro (ms) 10 30 Atraso algor. (ms) - 15 37.5 Qualidade Ótima Boa Tabela com características de alguns codecs Serviços Multimídia em Redes – VoIP 13

Características dos Codecs VoIP (Voz sobre IP) Características dos Codecs 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) Serviços Multimídia em Redes – VoIP 14

Componentes Protocolos e padrões: 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. Serviços Multimídia em Redes – VoIP 15

Implementações do H.323 Bibliotecas: Gatekeeper: Terminais: OpenH323 – http://www.openh323.org Gatekeeper: GnuGK – http://www.gnugk.org Terminais: Openphone – http://www.openh323.org Serviços Multimídia em Redes – VoIP 16

IETF - SIP (Session Initiation Protocol) Componentes IETF - SIP (Session Initiation Protocol) Protocolo com funções de sinalização Mensagens 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 Serviços Multimídia em Redes – VoIP 17

IETF - SIP (Session Initiation Protocol) Componentes IETF - SIP (Session Initiation Protocol) Agentes: 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 Serviços Multimídia em Redes – VoIP 18

Componentes Equipamentos: Softphones (Telefones em Software) Telefones IP Adaptadores analógicos (ATA) Gateways PABX IP (Private Automatic Branch Exchange) Serviços Multimídia em Redes – VoIP 19

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 Softphones Serviços Multimídia em Redes – VoIP 20

ATA - Analog Telephone Adapter (Adaptador de Telefone Analógico) 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

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! Serviços Multimídia em Redes – VoIP 22

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) Serviços Multimídia em Redes – VoIP 23

Componentes PBX IP Linux 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 Linux Serviços Multimídia em Redes – VoIP 24

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

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