Centro Universitário Positivo - UNICENP Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas - NCET Engenharia da Computação Humberto Vinicius Aparecido de Campos

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1 Centro Universitário Positivo - UNICENP Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas - NCET Engenharia da Computação Humberto Vinicius Aparecido de Campos PBX-IP: GERENCIANDO TECNOLOGIAS DE TELECOMUNICAÇÃO Curitiba 2007

2 Centro Universitário Positivo - UNICENP Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas - NCET Engenharia da Computação Humberto Vinicius Aparecido de Campos PBX-IP: GERENCIANDO TECNOLOGIAS DE TELECOMUNICAÇÃO Monografia apresentada à disciplina de Projeto Final, como requisito parcial à conclusão do Curso de Engenharia da Computação. Orientador: Prof. Alessandro Brawerman. Curitiba 2007

3 TERMO DE APROVAÇÃO Humberto Vinicius Aparecido de Campos PBX-IP: Gerenciando Tecnologias de Telecomunicação Monografia aprovada como requisito parcial à conclusão do curso de Engenharia da Computação do Centro Universitário Positivo, pelos componentes da banca examinadora: Prof. Alessandro Brawerman (Orientador) Prof. Edson Pedro Ferlin Prof. Amarildo Geraldo Reichel Curitiba, 10 de Dezembro de 2007.

4 AGRADECIMENTOS Sobre tudo, agradeço a Deus, que além de me dar a vida pôs no meu caminho as diversas pessoas que me apoiaram e me apóiam nos momentos mais complexos. Dentre elas, Maria Filomena de Campos, minha querida mãe, uma mulher de fibra, que me ensinou os princípios para uma vida justa, solidária e honesta. Meu pai, Lázaro Francisco de Campos (in memória), que me ensinou que o homem é fruto do seu esforço e suor, e me foi exemplo de que o trabalho é a maior herança que podemos deixar aos nossos filhos. Às minhas sete irmãs Margarida, Ozana, Antonia, Sonia, Lucilene, Lucenir e Eva, que demonstram que garra e bom caráter não têm sexo. Aos meus irmãos Romeu e Jefferson, que sempre me instigaram a desbravar o novo. Aos meus sobrinhos, responsáveis pelos diversos momentos de felicidade. Aos meus colegas, que além de companheiros mostraram o significado real de cooperativismo, em especial ao Jeronymo, Ricardo, Eduardo e a Andressa, eternos amigos! Aos meus professores, que mostraram que o conhecimento é fruto da prática e do esforço continua. E a você Joelma, meu amor, a quem dedico minhas obras e meu destino.

5 RESUMO Este documento apresenta um sistema para gerenciamento de tecnologias de telecomunicação e reúne metodologias e estudos realizados para construção de ambientes que integram as formas mais comuns de telefonia. O projeto foi baseado no software Asterisk, ferramenta integrante da comunidade Linux, sobre os aspectos de GNU de software livre. O Asterisk é um software que revolucionou o mundo das telefonias modificando completamente o conceito de PBX-IP. Ele não somente é uma solução inovadora na integração comunicação de voz, mas é, sobretudo, a solução completa para as diversas formas (modernas) de se comunicar. O projeto utiliza o Asterisk para desenvolver uma solução de integração entre telefonias convencionais e VoIP (voz sobre IP), a fim de gerar rotas de menor custo de chamadas telefônicas. O projeto ainda apresenta a construção de um módulo de tarifagem que mostra informações de tempo e custo de tarifa que um ramal gastou. Palavras-chave: Asterisk, PBX-IP, Telecomunicações, Display, TCP-IP.

6 ABSTRACT This document holds information, concerning the academic project developed on Telecommunication Technology Management, which gathers methodologies and studies accomplished for the construction of environments which integrates the most common ways of communication. The project uses at software Asterisk structure result, Linux community integrated tool, about the aspects of GNU of (loose, free, detached, etc.) software. Asterisk is software which has revolutionized the world of telephony modifying completely the concept of PBX-IP. It is not only an innovative solution in the integration if voice communication, but it is, above all, a complete solution for the many (modern) ways of communicating. The project uses Asterisk to develop an integrated solution between conventional telephones and VoIP (Voice under IP), in order to generate routes of lower cost for telephone calls. Besides monitoring, through a LCD display, the expenses of a PBX-IP caller. Keywords: Asterisk, PBX-IP, Telecomunicações, Display, TCP-IP.

7 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS... 8 LISTA DE TABELAS LISTA DE ABREVIAÇÕES CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO CAPÍTULO 2 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Contexto literário A rede de comutação de circuitos PABX PABX Tradicional PBX IP Redes de computadores Tipos de redes Internet Protocolos da Internet Protolo IP Protocolo TCP A interligação em redes TCP/IP Protocolo RTP Protocolo RTPC VoIP Telefonia IP Protocolo H Asterisk... 41

8 Redução de Custo extrema Ter controle do Sistema Telefônico Ambiente de Desenvolvimento Provendo recursos dinâmicos por telefone O mercado para o Asterisk Plano de discagem flexível e poderoso Asterisk e a comunidade GNU Limitações da arquitetura do Asterisk Protocolo SIP Bilhetagem e Tarifação Trabalhos Realizados CAPÍTULO 3 - ESPECIFICAÇÃO DO PROJETO Software Asterisk Canais Ramais Modulo CDR Tarifagem com MySQL Extensions.conf Interface WEB Hardware Módulo de controle Módulo de conversão Ethernet/Serial Display LCD Custos do Projeto Cronograma CAPÍTULO 4 - DESENVOLVIMENTO E IMPLEMENTAÇÃO Lógica... 63

9 Diagrama de contexto Diagrama de fluxo de chamadas Software Configuração do Asterisk Gera_rotas Estrutura de Banco de Dados Interface WEB para manipulação do usuário Hardware Coletagem e envio das informações Módulo de Conversão Ethernet/Serial Módulo de controle e display Firmwares CAPÍTULO 5 - VALIDAÇÃO E RESULTADOS CAPÍTULO 6 - CONCLUSÃO CAPÍTULO 7 - BIBLIOGRAFIA APÊNDICE A APENDICE B... 90

10 LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 CLIENTE SERVIDOR...16 FIGURA 2 ESTRUTURA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS...17 FIGURA 3 - TECNOLOGIA ANALÓGICA...18 FIGURA 4 MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO...19 FIGURA 5 MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO...19 FIGURA 6 - ARQUITETURA DE UM PABX IP...21 FIGURA 7 EXEMPLO DE UMA REDE PONTO-A-PONTO,...23 FIGURA 8 CLIENTE/SERVIDOR...23 FIGURA 9 PILHA DE PROTOCOLOS...25 FIGURA 10 - CABEÇALHO DO IPV FIGURA 11 - CABEÇALHO DO IPV FIGURA 12 - CABEÇALHO TCP...31 FIGURA 13 - POSIÇÃO DO RTP NA PILHA DE PROTOCOLOS FIGURA 14 CABEÇALHO DO RTP...34 FIGURA 15 TRAFEGO RTP NÃO CRESCE COM O NÚMERO DE PARTICIPANTES...36 FIGURA 16 TELEFONIA IP PC/PC...38 FIGURA 17 - TELEFONIA IP COM USO DE GATEWAY...39 FIGURA 18 - TELEFONIA IP TELEFONE/TELEFONE...39 FIGURA 19 - PROCESSO GENÉRICO DE ESTABELECIMENTO DE CHAMADAS...40 FIGURA 20 - SINALIZAÇÃO GENÉRICA DO SIP...44

11 FIGURA 21 TOPOLOGIA DA REDE LAN...46 FIGURA 22 ESTRUTRA DE RELACIONAMENTO DO SISTEMA COM O MÓDULO DE CONTROLE...48 FIGURA 23 - EXTENSÕES PARA EXECUÇÃO DE QUERYS NO ASTERISK...51 FIGURA 24 ESTRUTURA DA TABELA CDR...52 FIGURA 25 EXEMPLO DE EXTENSÕES DO EXTENSIONS.CONF...53 FIGURA 26 - SINTAXE EXTENSION...53 FIGURA 27 - FLUXO DO HARDWARE...54 FIGURA 28 ESQUEMÁTICO DO MÓDULO DE CONTROLE...56 FIGURA 29 SIMULAÇÃO DAS INFORMAÇÕES DO DISPLAY...60 FIGURA 30 DIAGRAMA DE CONTEXTO...64 FIGURA 31 FLUXOGRAMA DE CHAMADAS EFETUADAS...65 FIGURA 32 DIAGRAMA DA ESTRUTURA ASTERISK NO PROJETO...66 FIGURA 33 TRECHO DA CONFIGURAÇÃO DO EXTENSIONS.CONF...67 FIGURA 34 FLUXOGRAMA DE GERAÇÃO DAS EXTENSÕES DE MENOR CUSTO...68 FIGURA 35 CLÁUSULA SQL PARA IMPORTAÇÃO PARA TABELA ALL_RATES...70 FIGURA 36 CLÁUSULA SQL PARA ORDENAÇÃO DA TABELA ALL_RATES...70 FIGURA 37 FLUXOGRAMA COMPLETO DO PROGRAMA GERA_ROTAS...71 FIGURA 38 PARÂMETROS PARA CRIAÇÃO DO ARQUIVO ROTAS.TXT...72 FIGURA 39 DIAGRAMA DE RELACIONAMENTO DA BD COM AS APLICAÇÕES...73 FIGURA 40 DIAGRAMA DE CASO DE USO PARA CADASTRO DE RAMAL...74 FIGURA 41 DIAGRAMA DE CASO DE USO PARA CADASTRAMENTO TRONCOS...74

12 FIGURA 42-MÓDULO TARIFADOR...75 FIGURA 43 RELACIONAMENTO ENTRE AS PARTES DO SOFTWARE...75 FIGURA 44 TELA PARA AUTERAÇÃO DOS PARÂMETROS DO MÓDULO...77 FIGURA 45 ESQUEMÁTICO DA PLACA DO MÓDULO DE CONTROLE...78 FIGURA 46 ESQUEMA ELÉTRICO DO MÓDULO DE CONTROLE E DISPLAY...78 FIGURA 47 TRECHO DO FIRMWARE...80

13 LISTA DE TABELAS TABELA 1 ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DO TIBBO EM202-EV...58 TABELA 2 PINAGEM DO LCD...60 TABELA 3 GASTOS COM PROJETO...61 TABELA 4 CRONOGRAMA DE ATIVIDADES...62 TABELA 5 ESTRUTURA DE DIRETÓRIOS DO ASTERISK...66 TABELA 6 PARTE DO CONTEÚDO DO ARQUIVO E TABELA ALL_RATES...69 TABELA 7 CENÁRIO DE TESTES REALIZADOS PARA VALIDAÇÃO DO PROJETO.81 TABELA 8 RESULTADOS DA VALIDAÇÃO DAS ROTAS DE MENOR CUSTO...81 TABELA 9 RESULTADOS DOS TESTES DE VALIDAÇÃO DO MÓDULO DE CONTROLE...82

14 LISTA DE ABREVIAÇÕES ACD Automatic Call Delivery (Entrega Automática de Chamadas). API - Application Programming Interface (Interface de Programação de Aplicativos). CDR - Call Detail Records (Gravação de Detalhes de Chamadas). DNS Domain Name System (Sistema de Resolução de Nomes). DSP Digital Signal Processor (Processador de Sinal Digital). FTP File Transfer Protocol (Protocolo de Transferência de Arquivos). FXO - Foreign exchange Office (Interface de conexão com operadora). FXS - Foreign exchange Subscriber (Interface de conexão com a linha do assinante). GNU Gnu is Not Unix. (GNU não é Unix) GPL General Public License (Licença Pública Geral). IAX Inter-Asterisk exchange (Interface Asterisk de Troca). IP Internet Protocol (Protocolo de Internet). IVR Interactive Voice Response (Resposta Interativa de Voz). LAN - Local Area Network (Rede Local). LCD - Liquid Crystal Display (Display de Cristal Líquido) PABX Private Automatic Branch Exchange (Troca Automática de Ramais). PBX - Private Branch Exchange (Troca de Ramais). PCI - Peripheral Component Interconnect (Interconector de Componentes Periféricos) POTS Plain Old Telephony System (Sistema de Telefonia Convencional). RTP - Real Time Transport Protocol (Protocolo de Transporte em Tempo Real).

15 RTPC Rede Pública de Telefonia Comutada. SIP - Session Initiation Protocol (Protocolo de Inicialização de Sessão). SMTP Simple Mail Transfer Protocol (Protocolo de Transferência Simples de Correspondência). STFC Sistema de Telefonia Fixa Comutada. TCP Transmission Control Protocol (Protocolo de Controle de Transmissão). TDM Time Division Multiplexing (Multiplexação por Divisão de Tempo). TFTP - Trivial File Transfer Protocol (Protocolo de Transferência de Arquivos Triviais). UDP User Datagram Protocol (Protocolo de Datagrama de Usuário). VoIP Voz sobre IP.

16 CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO A Telecomunicação é o segmento que integra as diversas tecnologias desenvolvidas para interligar as pessoas ao redor do mundo. Partindo desse objetivo, as indústrias do segmento lançam constantemente novidades no mercado. No entanto, a falta de informação (dentre outros motivos) ocasiona a restrição de uma parcela de usuários na utilização de tecnologias que podem agregar soluções de redução de custos. Em virtude disso ainda é de grande escala a utilização a Rede Pública de Telefonia Comutada (RTPC serviço de telefonia analógica convencional), que oferece poucas vantagens e soluções ao usuário que viabilizem a redução de tarifas telefônicas. Outro fato é a utilização de centrais de PABX convencionais (Private Automatic Branch Exchange - Troca Automática de Ramais), principalmente em empresas de médio e grande porte. Apesar de terem surgido há mais de 20 anos como uma grande facilitadora das comunicações no mundo corporativo, atualmente as centrais PABX de grande porte são de alto custo e necessitam de técnicos especializados para realização de manutenções. Por outro lado as centrais de pequeno porte não oferecem todos os recursos necessários para integrar os serviços de telecomunicações. Com a Internet novos serviços de telecomunicações foram desenvolvidos com o intuito de acelerar a velocidade da informação e viabilizar os custos. Uma das tecnologias desenvolvidas a partir da Internet foi o VoIP (voz sobre IP Internet Protocol), que digitaliza, codifica, empacota e envia dados de voz em datagramas IP (protocolo de envio de pacotes de dados) em uma rede que utiliza a pilha de protocolos TCP/IP. Dessa forma essa tecnologia consegue unificar em uma única rede de serviços a transmissão de voz e de dados. A partir da tecnologia VoIP especialistas do segmento de telecomunicações criaram o conceito de Telefonia IP, que agrega além do VoIP outras soluções em telecomunicações. Com este conceito novos sistemas foram desenvolvidos para o gerenciamento de telecomunicações, dentre eles o Asterisk. 14

17 O Asterisk é considerado a peça de integração de telecomunicações mais potente, flexível e extensível disponível atualmente no mercado. Ele é um software livre de código fonte aberto e gratuito, que possui as funcionalidades de uma central PBX-IP (Private Branch Exchange - Troca de Ramais) e é reconhecido pela comunidade GNU como solução Linux para Telefonia- IP. Acompanhando a crescente utilização da Telefonia-IP e também com o intuito de combater tarifas abusivas praticadas no mercado. Este projeto defende a implantação de um sistema que contraponha a utilização de centrais PABX de alto custo e limitadas, ao mesmo tempo em que proporcione ao usuário a redução e o controle dos custos de telefonia sem a necessidade de grandes recursos financeiros, prezando pela alta qualidade dos serviços ofertados. No desenvolvimento do sistema foram utilizados os seguintes componentes: o Asterisk, rotas telefônicas de menor custo, dispositivo tarifador e interfaces WEB para manutenção da central PBX-IP. Com a utilização da arquitetura disponível no sistema Asterisk, é possível criar um sistema híbrido de telefonia que garante as funcionalidades existentes nas telefonias convencionais e IP. As Rotas de Menor Custo são geradas, a partir de tabelas que contém tarifas praticadas por operadoras telefônicas convencionais e VoIP. Dessa forma o sistema reconhece e separa automaticamente as rotas de menor custo agrupando-as ao plano de discagem do Asterisk, utilizando como critério o valor das tarifas. O Módulo Tarifador é um hardware que tem a finalidade de coletar a duração e o custo de uma ligação realizada em um ramal (cada ramal possui um módulo). Ele é composto, dentre outros componentes, de um display LCD que mostra ao usuário, ao término de cada ligação efetuada, as informações coletadas. A interface WEB desenvolvida tem a função de minimizar os esforços para manutenção da central PBX-IP, pois, o Asterisk, por ser um software desenvolvido para o sistema operacional Linux, possui um o ambiente de manutenção não amigável à maioria dos usuários. O projeto desenvolvido além de proporcionar novos serviços com qualidade em relação à telefonia atual, tem como grande atrativo a redução de custos com tarifas telefônicas. 15

18 CAPÍTULO 2 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA O projeto foi desenvolvido mediante pesquisas voltadas para telecomunicações, telefonia analógica e digital, telefonia IP (Internet Protocol), redes de computadores, protocolos de redes e de telefonia, sockets, centrais PABX (Private Automatic Branch Exchange), banco de dados, programação em linguagens C e Java Script, sistema operacional Linux, software de gerenciamento e controle de telefonia Asterisk, microcontroladores, programação de microcontroladores, funcionamento de display LCD, comunicação serial, conversão serial/ethernet. A pesquisa foi realizada em livros, manuais, artigos, periódicos, e Internet que formaram a base técnico-científica deste projeto Contexto literário Nos dias atuais é quase inconcebível praticar uma atividade sem que esteja de alguma forma vinculada às redes de computadores. A constate evolução e os vários estudos e teses sobre redes, foram motivados por diversas necessidades. Uma delas foi a segurança das informações. Pois, o fato de um determinado arquivo ou banco de dados pode ser armazenada de forma distribuída em locais remotos, o que garante uma maior segurança na preservação das informações (TORRES, 2001). FIGURA 1 CLIENTE SERVIDOR 16 A Figura 1 mostra o fluxo de informações da rede Cliente/Servidor. A vantagem dessa topologia reside na concentração de serviços em apenas uma máquina. A partir desta, os serviços podem ser distribuídos para as demais estações (DANTAS, 2002).

19 Existem, ainda, diversas outras topologias de rede, dentre as quais as: ponto-a-ponto, estrela e anel. Apesar das diversidades, prós e contras, todas tem a mesma característica: distribuição de recursos e informações para todos que estejam interligados (DANTAS, 2002). FIGURA 2 ESTRUTURA DE COMUNICAÇÃO DE DADOS A Figura 2 mostra como é a estrutura primária de comunicação de dados em redes. Apesar da grande evolução, os princípios dos sistemas de comunicação de dados são basicamente representados por cinco componentes: fonte da informação, que é a responsável pela produção dos dados a serem transmitidos; transmissor que é o responsável em converter os dados a serem transmitidos em um sinal apropriado; a rede de transmissão que corresponde ao meio físico no qual a informação irá trafegar; receptor, que é o responsável em converter a informação recebida em uma forma inteligível ao destinatário que é o elemento no qual foi destinada a informação transmitida (DANTAS, 2002) A rede de comutação de circuitos Redes de comutação de circuitos correspondem às telefonias convencionais analógicas e digitais. Atualmente, a mais utilizada em residências, empresas e diversos setores sociais é a telefonia analógica por deter a maior malha de cabeamento em quase todo mundo (HERSENT, GUIDE e PETIT, 2002). 17

20 FIGURA 3 - TECNOLOGIA ANALÓGICA A Figura 3 mostra de forma simplificada o funcionamento de ligações por meio de tecnologias analógicas. As extremidades se comunicam por cabos que transmitem os sinais modulados em pacotes de voz. Apesar de ser uma tecnologia muito antiga, a transmissão analógica tem muitas vantagens: ela é simples e mantém o atraso de fim a fim de transmissão de voz muito baixo, uma vez que o sinal se propaga ao longo do cabo quase na velocidade da luz. Também é barata quando há relativamente poucos usuários falando ao mesmo tempo, e quando eles não estão muito distantes entre si. Entretanto, a tecnologia analógica mais básica requer um par de cabos por conversão ativa, o que se torna rapidamente impraticável e caro (HERSENT, GUIDE e PETIT, 2002). O recurso utilizado pela tecnologia analógica é baseado na multiplexação dos sinais em diferentes freqüências compartilhando o mesmo cabo. Este recurso não impede a transmissão de ruídos, uma vez que os mecanismos e componentes geram interferências eletromagnéticas. Aos poucos a tecnologia analógica está sendo substituída pela digital. Atualmente, em muitos países a tecnologia é inteiramente digital, e em outras localidades a linha é analógica, mas o serviço é digital (HERSENT, GUIDE e PETIT, 2002). 18

21 FIGURA 4 MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO Assim, vários canais de voz podem ser multiplexados na mesma linha de transmissão, usando uma tecnologia chamada multiplexação por divisão no tempo (Time Division Multiplexing TDM). Nessa tecnologia, o fluxo dos dados digitais são divididos em blocos (geralmente um octeto, também chamado de amostra). Os blocos dos vários canais de voz que foram previamente multiplexados, são intercalados em intervalos de tempo na linha de transmissão, como pode ser visto na Figura 4 (HERSENT, GUIDE e PETIT, 2002). Com essa tecnologia digital, o ruído adicionado na transmissão não influencia a qualidade da comunicação, uma vez que os sinais digitais podem ser recuperados. Além disso, a multiplexação digital por divisão de tempo torna possível a comutação digital. O equipamento de comutação precisa copiar o conteúdo das diversas linhas de transmissão para uma única linha dentro de um canal. As informações são ordenadas de acordo com o intervalo de tempo originalmente indicado pelas linhas, conforme mostra a Figura 4. Com base nesse princípio, a comutação pode ser executada por um computador (PETIT, 2002). FIGURA 5 MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO 19 A Figura 5 mostra a multiplexação por divisão de tempo (TDM) trabalhando com circuitos eletrônicos e sinais digitais. Como as centrais locais trabalham com sinais analógicos, estes sinais passam por codecs (codificador-decoficador) que produzem amostras de séries de números de 8 bits por segundo o necessário e suficiente para captar as informações de um canal de banda de voz (4 KHz).

22 Estas amostras por segundo equivalem a 125 microssegundos por amostra, e em conseqüência, todos os intervalos são múltiplos de 125 microssegundos (PETIT, 2002) PABX Um PABX (Private Automatic Branch Exchange) é uma central de distribuição telefônica. Ele permite efetuar ligações internas entre ramais sem intervenção manual e, também, receber e efetuar telefonemas externos. Outra funcionalidade atribuída ao equipamento é controlar o acesso individual de usuários. As centrais PABX são formadas por plataformas de hardwares e softwares, nas centrais mais atuais os softwares são utilizados, dentre outras funções, para a interação com a telefonia IP (SPENCER, RHODES, 2003) PABX Tradicional Em meados dos anos 80, quando os PABXs tradicionais foram desenvolvidos, tanto os computadores quanto os microprocessadores eram limitados e com custo elevado, a rede de dados desconhecida e formada pela comutação de circuitos (SATO, 2004). O PABX tradicional utiliza tecnologia proprietária e os usuários ficam sempre limitados ao mesmo fabricante para adicionar outras funcionalidades. Quaisquer modificações na programação ou conserto, normalmente dependem de técnicos especializados, o que onera o custo de manutenção e operação PBX IP As centrais PBX-IP (Private Branch Exchange) interligam a telefonia convencional com os serviços disponibilizados pela telefonia IP. Este aspecto diferencia estas centrais das centrais PABX tradicionais. Após 15 de estabilidade, fabricantes e vendedores de PABXs estão introduzindo no mercado um novo conceito de telefonia, que por meio da arquitetura VoIP, possiblita a utilização de infraestruturas de redes TCP/IP que agrega outros serviços com qualidade, segurança e flexibilidade (SATO, 2004). 20

23 Ramal Internet Telefone Analógico Controlador de processo Módulo Módulo de Interconexão Gateway RTPC Telefone Digital Telefone Digital FIGURA 6 - ARQUITETURA DE UM PABX IP Esta nova tecnologia está redefinindo a arquitetura de um PABX. Muitos dos componentes são distribuídos ao longo da rede IP para transmitir informações de voz e controle da ligação, a arquitetura é mostrada e esquematizada na Figura 6 (SATO, 2004). 1. Controlador de processo: servidor que executa uma aplicação num sistema operacional padrão (Microsoft, Unix ou Linux). Existe um grande benefício em se utilizar um hardware e software comercial, permitindo uma grande redução nos custos de desenvolvimento e fabricação (SATO, 2004); 2. Os dispositivos de ponta (endpoints): são os telefones IPs que conectam-se diretamente na Internet ao invés de interligar nos cartões de interfaces dedicadas dos módulos. Esses equipamentos necessitam de um endereço IP e podem ser atualizados (firmware) por meio de um servidor TFTP com novas funcionalidades. Diferente do PABX tradicional, dois telefones IPs conversam diretamente, sem utilizar recursos do servidor (SATO, 2004); 3. Gateway: são interfaces ou equipamentos que convertem a sinalização e o canal de voz para a rede IP, fazendo a integração com a rede STFC e para permitir utilizar os telefones analógicos ou digitais existentes, reduzindo os custos da migração para a nova arquitetura (SATO, 2004); 4. Módulos de interconexão: é realizado em redes IP e ocasiona em uma degradação na qualidade da voz, se acontecer algum congestionamento ao longo do trajeto dos dados, normalmente no link WAN (SATO, 2004); 21

24 5. Mobilidade de ramais: é possível que uma central telefônica esteja num estado e o telefone em outro estado, por meio de recurso citado acima é possível ter ramais remotos em uma PABX (SATO, 2004) Redes de computadores As redes de computadores surgiram da necessidade de troca de informação. Com elas é possível ter acesso a informações em locais remotos. As redes existem desde a época dos primeiros computadores, antes mesmo dos primeiros computadores pessoais (PC). Entretanto, novas padronizações e tecnologias permitiram que comutadores pudessem se comunicar melhor por um custo menor (TORRES, 2001). As redes de computadores têm crescido explosivamente. Há duas décadas, poucas pessoas tinham acesso a uma rede. Agora, a comunicação via computador transformou-se em uma parte essencial de qualquer infra-estrutura (COMER, 2001) Tipos de redes Existem dois tipos basicos de uma rede compartilhar os dados : ponto-a-ponto e cliente/servidor. O primeiro tipo é usado em redes pequenas, enquanto o segundo tipo é largamente usado tanto em redes pequenas quanto em redes grandes. Essa classificação independe da estrutura física usada pela rede, isto é, como a rede está fisicamente montada, mas depende da maneira com que ela está configurada por meio de softwares (TORRES, 2001). Redes Ponto-a-ponto: esse é o tipo mais simples de rede que pode ser montada. Praticamente todos os sistemas operacionais já vêm com suporte à rede ponto-a-ponto (TORRES, 2001). 22

25 FIGURA 7 EXEMPLO DE UMA REDE PONTO-A-PONTO, Na rede ponto-a-ponto, exemplificada na Figura 7, os micros compartilham dados e periféricos sem muita burocracia. Qualquer micro pode facilmente ler e escrever arquivos armazenados em outros micros da rede bem como usar periféricos que estejam instalados em outros PC s. Obviamente, tudo isso depende da configuração que é feita em cada micro individualmente, ou seja, não há o papel de um micro servidor como nas redes cliente/servidor, qualquer um dos micros da rede pode ser um servidor de dados e periféricos (TORRES, 2001). Redes Cliente/Servidor: esta arquitetura normalmente é usada para redes com mais de 10 micro-computadores ou no caso de redes pequenas, nas quais a segurança seja uma questão importante (TORRES, 2001). FIGURA 8 CLIENTE/SERVIDOR Nesse tipo de rede, ilustrada na Figura 8, há um servidor que gera recursos para os demais clientes da rede. Com uma máquina dedicada a uma tarefa consegue-se ter uma resposta rápida aos pedidos dos demais micros da rede, não comprometendo ao desempenho do serviço (TORRES, 2001). 23

26 Existem soluções para servidores no mercado onde computadores são substituídos por aparelhos desenvolvidos exclusivamente para uma atividade específica (TORRES, 2001). Existem soluções para servidores no mercado onde computadores são substituídos por aparelhos desenvolvidos exclusivamente para uma atividade específica (TORRES, 2001). Nas redes cliente/servidor, a administração e configuração da rede são centralizadas, o que melhora a organização e segurança da rede. Além disso, há possibilidade de serem executados programas cliente/servidor, com um banco de dados que pode ser manipulado por diversos usuários ao mesmo tempo Internet A Internet pode ser definida como um conjunto de redes diferentes que utilizam certos protocolos comuns e fornecem determindados serviços comuns (TANENBAUM, 2003). A Internet teve sua origem a partir da ARPANET, que era a rede de computadores desenvolvida pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos. Logo após o surgimento da ARPANET surgiu a NSFNET com o objetivo de ser sua sucessora, já que para fazer parte da ARPANET necessitava-se um contrato com o Departamento de Defesa dos Estados Unidos, o que inibia a participação de outros centros de pesquisa no projeto (TANENBAUM, 2003). A partir do momento em que a pilha de protocolos TCP/IP tornou-se o protocolo oficial da ARPANET e ocorreu sua conexão com a NSFNET, o número de usuários e máquinas conectados a rede cresceu de forma exponencial. Muitas redes regionais passaram a ser integradas, foram criadas conexões com redes no Canadá, Europa e no Pacífico. Apesar de não ter havido nenhuma data específica de surgimento da Internet, foi em meados dos anos 80 que conjuntos de redes começam a ser tratados como inter redes, e mais tarde como Internet. Os elementos básicos que formaram a Internet foram o modelo de referência TCP/IP e a pilha de protocolos TCP/IP, elementos estes que permitiram que diferentes redes com diferentes tecnologias pudessem se comunicar. Pode-se definir, segundo Tanenbaum, que uma máquina está na Internet quando executa a pilha de protocolos TCP/IP, tem um endereço IP e pode enviar pacotes IP a todas as outras máquinas da Internet (TANENBAUM, 2003). 24

27 Protocolos da Internet Protocolo pode ser definido como um conjunto de regras que controla o formato e o significado dos pacotes ou mensagens trocadas por entidades. (TANENBAUM, 2003) A arquitetura nas redes de computadores consiste na existência de diversas camadas e cada camada possui um protocolo. Figura 10 mostra uma pilha de protocolos que compõe um pacote de informações trafegados pela Internet, uma interface e prestando um serviço a uma camada logo acima. Os protocolos que caracterizam a Internet são: IP, TCP e UDP. FIGURA 9 PILHA DE PROTOCOLOS A Figura 9 representa um dos vários estilos de representação de pilhas de protocolos. Na primeira linha, ou primeira camada, aparecem os protocolos para aplicativos que utilizam os recursos de rede para efetuar comunicação (Telnet, FTP, SMTP, DNS) (TANENBAUM, 2003). Na segunda camada aparecem os protocolos de transporte, TCP e UDP, que de um modo bem abrangente enviam o pacote de dados sem obter o retorno do destino sobre o recebimento. Esta camada é executada na terceira camada, ainda por um protocolo, porém, agora, pelo IP, protocolo que monitora o caminho do transporte, indicando se há conectividade e se o destino recebeu as informações enviadas. Este recurso reduz a perda de pacotes e dificulta o envio para destinos errados. 25 A última camada, representada na Figura 9, é meio de transporte, o caminho físico pelo qual trafega os dados dos protocolos. O mais popular e comumente usual é a ethernet, utilizado na grande maioria das redes locais (TANENBAUM, 2003).

28 2.6 -Protolo IP O IP (Internet Protocol) é o protocolo que mantem a Internet unida. Sua principal tarefa é transportar datagramas da origem para o destino independente da localização das máquinas, podendo elas estarem na mesma rede ou em redes diferentes (TANENBAUM, 2003). Um datagrama IP é composto por um cabeçalho e uma parte de dados, tendo o cabeçalho uma parte de tamanho fixo de 20 bytes e uma parte opcional de tamanho variável. Atualmente, o datagrama IP mais utilizado é o IPv4, no entanto, devido ao aumento de hosts conectados a Internet, a tendência para um futuro breve é a utilização predominante do IPv6, que é uma versão que mantém os recursos do IP, simplifica o cabeçalho permitindo uma maior rapidez no processamento, aumenta significantemente o número de endereços e descarta ou reduz características ruins da versão anterior (TORRES, 2001). FIGURA 10 - CABEÇALHO DO IPV4 O cabeçalho de um datagrama IPv4 é composto por 13 campos é representado na Figura 10 e explicado a seguir (SMETANA, 2005): Version: campo que dá o nome ao protocolo, pois corresponde a sua versão, 4. Length: corresponde ao comprimento do datagrama, limita o tamanho das palavras até 32- bits. Type of service: Contém 5 subcampos que específica à procedência, o delay, a forma de transporte, a conectividade e o custo desejado pelo pacote (na internet não há garantias desse recurso). 26

29 Total Length: comprimento total de todo o datagrama, o tamanho máximo do pacote transportado. Identification: 16 bits. Número de identificação do datagrama para permitir que o destino remonte os datagramas. Flags: 3 bits. Bits que identificam a transmissão de sinais de controle. Fragment offset: Esse campo indica a posição desse fragmento em relação ao do datagrama original. O valor desse campo é expresso em unidades de 8 octetos (64 bits), portanto o tamanho mínimo do campo de dados de um fragmento é de 64 bits. O primeiro fragmento tem valor 0 nesse campo. Time to live: 13 bits. 8 bits. Indica o tempo máximo que o datagrama pode permanecer na rede. Se o valor nesse campo for 0, o datagrama deve ser destruído. A intenção desse campo é não permitir que datagramas cujo destino seja inalcançável fiquem eternamente circulando pela rede. Inicialmente, a duração do TTL é era em fração de segundos, mas como cada unidade processadora de datagramas (roteadores, switches de camada 3, etc.) deve diminuir o TTL de uma unidade e o tempo de processamento de pacotes é muito inferior a 1 s, o TTL passa a ser somente um limite superior da existência de cada datagrama. Protocol: 8 bits. Indica o protocolo da camada superior que está utilizando os serviços da camada IP. Esses valores estão definidos no RFC 790 Assigned Network Numbers (Números de Redes Designados) de Esse RFC foi substituído pelo RFC 1700 Assigned Numbers. O número do TCP, por exemplo, é 6. Quando o IP estiver encapsulado em outra camada IP, como em uma Virtual Private Network, por exemplo, o valor desse campo é 4.x Header checksum: 16 bits. Esse checksum é calculado somente sobre o cabeçalho IP. Como alguns campos mudam freqüentemente, como o TTL, esse valor tem que ser recalculado. Para se calcular esse checksum, faz-se o complemento de um de cada palavra de 16 bits do cabeçalho, soma-se elas e faz-se o complemento de um da soma total (para feitos de cálculo, o campo Header Checksum vale 0). Embora esse algoritmo seja simples, ele é suficiente e seguro para a maioria das situações. Pode ser que ele seja substituído por um algoritmo do tipo CRC. Source address: 32 bits. Informa o endereço de origem. 27

30 Destination address: 32 bits. Informa o endereço de destino. Essa informação é utilizada pelos roteadores para o encaminhamento (roteamento) do datagrama. Alguns equipamentos podem utilizar os campos IP de origem, de destino e até mesmo informações de protocolos de níveis superiores e o tipo de dado sendo transmitido para realizar o roteamento de pacotes e juntamente realizar algum tipo de priorização ou QoS. Options: Tamanho variávgfel, entre 0 e 320 bits (40 octetos). O que é opcional é a transmissão desse campo, não sua implantação. Todos os roteadores e gateways devem utilizar meios de codificação/decodificação desse campo. Pode haver mais de uma opção nesse campo. As opções servem, entre outras coisas, informar se o próprio campo option deve ou não ser copiado para os fragmentos, caso o pacote venha a ser fragmentado, para embutir um timestamp da rede, adicionar informações relativas ao nível de segurança do pacote (confidencialidade) ou para especificar uma rota para um determinado destino. Mais informações sobre esse campo pode ser encontrado no RFC 791. Padding: Tamanho variável, entre 0 e 31 bits. O campo Padding serve apenas para que o cabeçalho IP tenha um tamanho múltiplo de 32 bits. Só se faz o enchimento (obrigatoriamente com 0), se o tamanho do campo Option não for múltiplo de 32 bits. FIGURA 11 - CABEÇALHO DO IPV6 O cabeçalho de um datagrama IPv6 é representado na Figura 11, é composto por 8 campos e diferente do IPv4 com um tamanho fixo de 40 bytes (SMETANA, 2005). Version (Versão): 4 bits. Para essa versão, o valor é Traffic Class (Classe de Tráfego): 8 bits. Esse campo ainda é experimental e pode vir a ser modificado. Na primeira especificação do IPv6, RFC 1883, esse campo não existia. Em seu lugar havia um campo de 4 bits chamado Priority (Prioridade). A função desse campo é

31 permitir diferenciação de tráfego (classes de tráfego) e mecanismos de prioridade, para que os roteadores possam prover tratamento apropriado em cada caso. Flow Label (Identificação do Fluxo): 20 bits. Um flow é uma seqüência de pacotes enviados a partir de uma determinada origem, para um determinado destino (unicast ou multicast), requerendo um tratamento especial pelos roteadores, como QoS ou reserva de banda (RSVP Resource Reservation Protocol), por exemplo. O campo Flow Label ainda é experimental e pode vir a ser modificado, como já ocorreu desde a primeira especificação do IPv6, onde ele possuía 24 bits. As mudanças dependem da identificação das características que forem surgindo do tráfego na Internet. A intenção do Flow Label é permitir que a origem possa atribuir uma identificação (padronizada) aos pacotes, para que eles recebam tratamento especial por um roteador (fazer QoS, tráfego de tempo real, etc.). Roteadores e hosts que não são capazes de identificar o Flow Label de um pacote devem deixar o campo com valor igual a 0, quando originá-lo, deixá-lo inalterado, quando retransmiti-lo, ou ignorá-lo, quando recebê-lo. Payload Length (Comprimento da Carga): 16 bits. Informa o comprimento dos dados, em octetos, encapsulados pela camada de rede, isto é quantos bytes vêm depois do cabeçalho IPv6 (os campos de extensão são contabilizados). Caso esse campo seja 0, indica que o comprimento do payload é superior a octetos e é informado em um Extension Header. Next Header (Próximo Cabeçalho): 8 bits. Informa qual o protocolo da camada superior que está utilizando os serviços da camada IP. A numeração também segue o RFC O UDP, por exemplo, é número 17. No IPv6, pode haver um campo opcional após o cabeçalho. Nesse caso, o valor de Next Header informa qual o tipo de extensão que vem após o cabeçalho IPv6. Hop Limit (Limite de Hop): 8 bits. Semelhante ao TTL do IPv4, cada unidade processadora de pacotes (nó) subtraí o valor de uma unidade e quando esse valor chegar a 0, o pacote é descartado. Source Address (Endereço de Origem): 128 bits. Informa o endereço de origem do pacote. 29 Destination Address (Endereço de Destino): 128 bits. Informa o endereço de destino. O endereço de destino pode não ser o endereço do hosts final, porque pode ser um cabeçalho de roteamento.

32 Extension Header (Cabeçalho de Extensão): Tamanho variável, mas sempre múltiplo de 8 octetos (64 bits). Pode haver mais de um campo de extensão. A presença de um campo de extensão pode ser determinada pelo valor do campo Next Header. Cada Extension Header tem um campo Next Header informando o próximo protocolo. Upper-Layer Packet Length (Comprimento do Pacote da Camada Superior): 32 bits. Corresponde ao comprimento em bytes da camada superior, incluindo o cabeçalho e os dados (PDU e SDU). Para protocolos de camada superior que carregam seu comprimento no próprio cabeçalho, como o UDP, o valor desse campo é o mesmo do presente na camada superior. Next Header (Próximo Cabeçalho): O Next Header do pseudo-cabeçalho será diferente do Next Header do cabeçalho IPv6, somente no caso em que houver Extension Headers após o IPv6. Nesse caso, o Next Header do IPv6 informa o valor do Extension Header Protocolo TCP O TCP (Transmission Control Protocol) é o protocolo de transporte destinado a aplicações que necessitam de uma entrega confiável e em seqüência. O protocolo utiliza o estabelecimento de uma conexão entre o transmissor e o receptor (TANENBAUM, 2003). Uma conexão TCP é full-duplex e ponto a ponto. Consiste em um fluxo de bytes e cada byte em uma conexão TCP tem seu próprio número de seqüência de 32 bits. As entidades transmissoras e receptoras trocam dados na forma de segmentos, sendo um segmento TCP composto por um cabeçalho de tamanho fixo de 20 bytes que pode ser seguido por opções de cabeçalho, seguido por um conjunto de bytes de dados (TANENBAUM, 2003). 30

33 FIGURA 12 - CABEÇALHO TCP O cabeçalho TCP é composto por 16 campos, e está representado na Figura 12. Conforme Tanenabum, 2003: Porta origem e porta destino: Identificam os pontos terminais da conexão: processos ou threads. Número de seqüência: Identifica a posição deste segmento no fluxo de dados e cada conexão possui um fluxo de dados particular. Número de confirmação: Utilizado para confirmar o recebimento de segmentos enviados anteriormente e especifica o próximo segmento aguardado. Tamanho do cabeçalho: Tamanho do cabeçalho TCP (números de palavras de 32 bits). Urgent Point: Seu valor é igual a 1 se houver informação no campo Urgent Pointer. ACK: Se seu valor for 1: indica que o segmento é parte de uma conversação e que o valor do campo Acknoledgement number é válido,`se seu valor for 0 e o flag SYN for 1: indica que o segmento é uma solicitação de conexão. PSH: Campo usado pelo remetente do segmento para indicar ao receptor que o segmento em questão deve ser entregue imediatamente ao nível superior. RST: Utilizado para reiniciar uma conexão que tenha ficado confusa devido a uma falha na estação ou por qualquer outra razão. SYN: Usado em conjunto com o ACK para solicitar ou aceitar uma conexão. 31 SYN=1 ACK=0: requisição de conexão;

34 SYN=1 ACK=1: conexão aceita; SYN=0 ACK=1: confirmação do recebimento. FIN: Usado para encerrar uma conexão e indica que o transmissor não tem mais dados para enviar. Tamanho da janela deslizante: Indica o tamanho (disponível) do buffer do receptor e é usado pelo receptor para indicar ao transmissor que diminua o fluxo de transmissão de dados. Checksum: Verificação de erros. Urgent pointer: Usado pela origem para indicar onde se encontra algum dado urgente dentro do segmento. Opções: Campo para configuração de opções. Dados: Dados das aplicações A interligação em redes TCP/IP A Pilha de Protocolos de interligação em redes denominado TCP/IP pode ser utilizada para comunicação em qualquer conjunto de redes interconectadas. Algumas empresas, por exemplo, utilizam o TCP/IP para interconectar todas as redes de sua organização, ainda que a empresa não se comunique com redes externas. Outros grupos utilizam o TCP/IP para estabelecer comunicações entre sites geograficamente distantes (COMER, 2001). O TCP/IP é, sem dúvidas, a tecnologia mais importante para interligar computadores e redes, ela é a base para o funiconamento da Internet. Ela é responsável pelo transporte de pacotes de informações e pela garantia de comunicação extremidades. Como a utilização da Internet tende a expandir cada vez mais durante os próximos anos, o dispositivo ou aplicativo que não estiverem preparados para agregar este conjunto de protocolos estará fadado ao fracaço, porque chegará um momento que ele não terá interface com diversos outros recursos. 32

35 Contudo, a exploração e o desenvolvimeno de aplicações que utilizem essa tecnologia é um grande mistério, pois as literaturas existentes tratam cada protocolo separadamente ao invés de integrados (COMER, 2001). A tecnologia TCP/IP abrange vários protocolos que interagem. Para preencher completamente os detalhes e a implementação de um protocolo, uma pessoa precisa levar em consideração a interpretação de tal protocolo com outros protocolos em conjunto (COMER, 2001). Quando se programa para TCP/IP utiliza-se de recursos do sistema operacional onde se está programando. O recurso mais usado sempre serão as portas utilizadas pelos aplicativos nativos do sistema. Este, acaba sendo o método utilizado pelos desenvolvedores para ativar novos recursos de rede com a utilização de TCP/IP. O modelo mais usado atualmente em sistemas de uma rede TCP/IP é o de cliente/servidor, com interface gráfica e multimídia, sem sessão, implementado por meio de tecnologia existente no WWW (World Wide Web): o cliente WWW (browser), o protocolo HTTP e o servidor WWW (VILLAS, 2007). Normalmente cliente e servidor estão em computadores diferentes, ambos conectados à mesma rede TCP/IP, como por exemplo a Internet (VILLAS, 2007) Protocolo RTP O RTP (Real Time Transport Protocol - Protocolo de Transporte em Tempo Real) é um protocolo que funciona no espaço de usuário do sistema operacional, vinculado à camada de aplicação, porém é um protocolo genérico e independente de aplicações, comum aos protocolos da camada de transporte, por isso pode ser definido como um protocolo de transporte implementado na camada de aplicação (TANENBAUM, 2003). No espaço de usuário está contida a biblioteca RTP, na qual são armazenados fluxos de mídia. Esta biblioteca faz a multiplexação destes fluxos e os codifica em pacotes RTP que são colocados em um soquete. Na outra extremidade do soquete, já no núcleo do sistema operacional, são gerados os pacotes UDP e inseridos em pacotes IP. A Figuras 13 e 14 33

36 demonstram a posição do RTP num pacote de dados e como é a disposição de seu cabeçalho (TANENBAUM, 2003). FIGURA 13 - POSIÇÃO DO RTP NA PILHA DE PROTOCOLOS. FIGURA 14 CABEÇALHO DO RTP A Figura 13 mostra a posicionamento da interface socket que ficam entre o aplicativo virtual e o sistema operacional, este último onde estam alocados as camadas de transporte e comunicação. Já a Figura 14 demonstra o encapsulamento do protocolo RTP. Que possui no campo Ethernet hearder um espaço para identificação, no cabeçalho (TANENBAUM, 2003): V (Versão) - 2 bits: Identifica a versão de RTP utilizada. Este item descreve a versão "dois" do protocolo. A versão 0 foi inicialmente desenvolvida para o VAT (ferramenta de transmissão de áudio). 34 P (Acolchoamento ou Padding) - 1 bit: Este bit é "um" quando existem um ou mais octetos adicionais ao final do pacote que não fazem parte dos dados. Estes deverão ser ignorados pois estão ali apenas devido a certos algoritmos de encriptação necessitarem um tamanho fixo dos blocos. O último octeto de acolchoamento possuirá a informação de quantos octetos foram inseridos.

37 X (Extensão) - 1 bit: Se este bit for "um", o cabeçalho fixo será seguido de apenas uma extensão de cabeçalho. Conta de CSRC - 4 bits: Quantidade de identificadores CSRC presentes no cabeçalho. Estes serão explicados mais à frente. O número de CSRC's está limitado entre 0 e 15. M (Marcador) - 1 bit: Este bit pode ser usado pela aplicação para marcar determinados pacotes. Tipo de dados - 7 bits: Este campo define que tipo de dados há no pacote e como devem ser interpretados pela aplicação. Número Seqüencial - 16 bits: Este campo serve para ordenar os pacotes de uma comunicação, sendo que o primeiro pacote recebe um número seqüencial aleatório e os seguintes recebem o número seqüencial do pacote imediatamente anterior incrementado de um. Carimbo de Tempo - 32 bits: Ilustra o momento em que o primeiro octeto dos dados foi gerado. Identificador SSRC (Fonte de Sincronização ou Synchronization Source) - 32 bits: Identifica as fontes de sincronização. Cada participante de uma sessão RTP escolhe de forma aleatória um identificador SSRC que irá identificá-lo dentro desta sessão frente aos outros participantes. A probabilidade de duas fontes escolherem o mesmo SSRC é quase nula, mas mesmo assim, todas as aplicações RTP devem estar preparadas para detectar e solucionar colisões. Identificador CSRC (Fonte Contribuinte ou Contributing Source) - 32 bits: Identifica as fontes que contribuíram para a formação dos dados contidos no pacote. Este identificador se aplica a pacotes gerados por Misturadores. A função básica do RTP é a multiplexação de vários fluxos de dados de tempo real em um fluxo UDP (HART, 2005). Cada pacote de um fluxo RTP recebe um número de seqüência, permitindo assim, que caso um pacote se perca, o receptor perceba sua falta e por meio de interpolação gere um valor aproximado para substituir o pacote perdido (TANENBAUM, 2003). 35

38 2.10 -Protocolo RTPC RTPC é usado para transmitir aos participantes, de tempos em tempos, pacotes de controle relativos a uma versão RTP em particular. Esses pacotes de controle podem incluir informações a respeito dos participantes (seus nomes, endereços de , etc.) e informações sobre o mapeamento dos participantes em suas fontes de fluxo individuais (HERSENT, GUIDE e PETIT, 2002). Todos os participantes devem enviar pacotes RTPC, o que causa um problema de dimensionamento em potencial para grandes conferências multicast: o tráfego RTPC deve crescer linearmente com o número de participantes. Esse problema não existe com fluxos RTP em conferências com apenas áudio que usem supressão de silêncio, por exemplo, uma vez que as pessoas geralmente não falam ao mesmo tempo (veja Figura 15) (HERSENT, GUIDE e PETIT, 2002). FIGURA 15 TRAFEGO RTP NÃO CRESCE COM O NÚMERO DE PARTICIPANTES A taxa de envio média é obtida pelo participante a partir do tamanho dos pacotes RTCP que ele deseja enviar e a partir do número de transmissores e receptores que aparece nos pacotes RTPC que ele recebe (HERSENT, GUIDE e PETIT, 2002) VoIP VoIP é o setor de telecomunicaçoes que mais cresce. Seu crescimento está ocorrendo a uma taxa mais veloz do que o crescimento da telefonia móvel. Fabricantes, operadoras e gerentes precisam se adaptar mais rápido do que nunca, mas a curva de aprendizado é bastante íngreme e requer de fato um estratégia educacional (HERSENT, GUIDE e PETIT, 2002) 36

39 VoIP é uma tecnologia utilizada para digitalizar, codificar, empacotar e enviar dados de voz em datagramas IP numa rede que utiliza a pilha de protocolos TCP/IP (HART, 2005). A tecnologia surgiu tendo como um de seus objetivos unificar em uma única rede de serviço a transmissão de voz e de dados. Mas para que o sistema funcionasse foi necessário o desenvolvimento de um protocolo comum. Então, várias partes interessadas se uniram e sob o patrocínio da ITU (International Telecommunication Union) foi emitida a recomendação H.323 que consiste em um conjunto de protocolos que permitem a comunicação de terminais utilizando aplicações de áudio, vídeo e dados multimídia (HART, 2005). Em março de 1999 a IETF (Internet Engineering Task Force) apresenta sua solução denominada SIP (Session Initiation Protocol), que é uma forma mais simples e modular de utilizar voz sobre IP. O MGCP (Media Gateway Control Protocol) é o protocolo presente nos gateways dos sistemas VoIP. Foi definido pela IETF em conjunto com a ITU e tem a função de controle de chamadas, transmissões e sinalização, monitorando os troncos de telefonia e enviando mensagens de mídia para endereços específicos (HART, 2005) Telefonia IP O conceito de telefonia IP atual não resume-se somente ao estabelecimento de comunicação de voz pela Internet, pois agregam-se a este sistema diversos outros serviços como correio de voz, , conferência e diversas outras funcionalidades (HART, 2005). À primeira vista, a tecnologia por trás da telefonia IP pode parecer quase trivial. Mas não é. Em particular, ela é muito mais complexa do que a transmissão unidirecional (streaming) de mídia (usada na transmissão de TV ou de rádio na rede), porque a latência entre locutor e ouvinte é muito baixa, ao passo que aplicações tipo streaming podem usar buffers muito grandes (HERSENT, GUIDE e PETIT, 2002). A velocidade com que a telefonia IP se transformou em uma indústria é realmente impressionante, mas ainda está longe de ter atingido a maturidade (HERSENT, GUIDE e PETIT, 2002). 37

40 A telefonia IP tem redefinido o sistema de telefonia apresentando como principais características (HART, 2005): Segurança - utilizando-se os protocolos de transporte de fluxos de mídia na Internet, como por exemplo o RTP, tem-se a possibilidade de criptografar estes fluxos, impossibilitando os grampos telefônicos ; Serviços e personalização - a telefonia IP permite que o próprio usuário inclua novos serviços de forma fácil e consistente, o que na telefonia convencional é permitido somente a adição de serviços pela companhia telefônica e, ainda assim, não são todos os serviços disponíveis; Preço - os custos da telefonia IP são reduzidos em relação a telefonia convencional, referindo-se aos custos de ligações interurbanas e utilização de serviços. Esta redução de custos se dá pelo fato de que a comunicação passa a ser feita pela Internet, não havendo mais a cobrança de pulsos ou ligações interurbanas pela companhia telefônica. A telefonia IP se apresenta em três cenários (HART, 2005): PC para PC: Todo o tratamento de voz (amostragem, compressão, empacotamento) ocorre nos PCs, chamadas baseadas em endereços IP ou nomes associados, ambiente totalmente IP, sem conexões com o sistema telefônico convencional, conforme mostra a Figura 16; FIGURA 16 TELEFONIA IP PC/PC PC para telefone: funciona com intervenção de um gateway (Figura 17); 38

41 FIGURA 17 - TELEFONIA IP COM USO DE GATEWAY Telefone para telefone: há a necessidade de usar um gateway em cada ponta. As redes de telefonia podem ser formadas por centrais de PBXs ou operadoras públicas, cenário esquematizado na Figura Protocolo H.323 FIGURA 18 - TELEFONIA IP TELEFONE/TELEFONE O H.323 define principalmente a sinalização necessária para estabelecer chamadas e conferências, para excolher codec. O núcleo do RTP/RTCP ainda é usado para transportar fluxos isócronos e obter retorno sobre a qualidade da rede, mas apsectos mais peculiares do RTP, como distribuição de alias de , geralmente não são usados pelo H.323 (HERSENT, GUIDE e PETIT, 2002). De um modo geral, o processo de estabelecimento de chamada pode ser representado na Figura 19. Onde a esquerda são demonstrados os protocolos disponíveis para transmissão do terminal 1 ao terminal 2, entre os dois há o gatekeeper que interage com a transmissão oferecendo, sobre tudo, segurança à conexão. 39

42 FIGURA 19 - PROCESSO GENÉRICO DE ESTABELECIMENTO DE CHAMADAS O H.323 utiliza vários canais para a estruturação e troca de informações durante a comunicação. Um canal é uma ligação a nível de camada de transporte, podendo ser uni ou bi-direcional (NUNES, 2004). Para o estabelecimento de uma chamada existe a necessidade da utilizaçao de canais de ligação. O H.323 utiliza para este propósito alguns canais. O canal RAS (Registration, Admission e Status) tem a função de estabelecer e encerrar uma conexão entre um terminal e um gatekeeper. Pelo canal RAS o terminal faz a requisição para dar início a uma chamada ao gatekeeper que é encontrado pela transmissão de um pacote UDP na porta O gatekeeper verifica se é possível a prestação do serviço, verifica se o número máximo de chamadas ainda não foi atingido, se a largura de banda requisitada pelo terminal está disponível e retorna ao terminal o endereço do canal de sinalização de chamada do destinatário (NUNES, 2004). O canal de sinalização de chamada transporta a informação para a sinalização da chamada e todas as outras funções da telefonia padrão, como estabelecimento de conexão, sons de discagem, entre outros. O serviço de sinalização é realizado com a utilização de protocolos TCP e utiliza o protocolo Q.931 (NUNES, 2004). Após a chamada estabelecida, o gatekeeper está fora do loop, os pacotes subseqüentes vão diretamente ao endereço IP do gateway, utiliza-se o canal de controle de chamada que utiliza o protocolo H.245. Tendo em vista que diversos protocolos podem ser usados para a realização da 40

43 compactação da voz, o protocolo H.245 é responsável pela negociação de qual algoritmo deve ser usado e negocia outros aspectos da transmissão, como taxa de bits (TANENBAUM, 2003). Após efetuada a negociação e estabelecidos os parâmetros, são requisitados os canais lógicos para o transporte de dados de mídia, utilizando-se os protocolos RTP e RTCP. Para o encerramento da chamada são requisitados novamente os canal de controle H.245, que tratará do encerramento entre os terminais, e o canal RAS que tratará do encerramento com o gatekeeper Asterisk Asterisk é um software TDM híbrido de Código Aberto, uma plataforma de pacotes de voz PBX e uma plataforma IVR com funcionalidades ACD(Automatic Call Delivery usados call centeres para gerenciar chamadas). A ferramenta possui um recurso denominado Interactive Voice Response (IVR), que é um sistema de voz automatizada que permite provedores implantarem menus em que o usuário navegue usando o teclado do telefone ou via comandos falados. Informalmente o Asterisk é, possivelmente, a peça de integração de telecomunicações mais potente, flexível e extensível disponível no mercado de software. Seu nome vem do símbolo asterisco, *, o qual em UNIX (incluindo Linux e DOS) representa um wildcard, significando qualquer nome de arquivo. Similarmente, Asterisk o PBX é destinado a integrar qualquer peça de telefonia, seja hardware ou software, a aplicações, com facilidade e consistência. Tradicionalmente, produtos de telefonia são desenvolvidos para atender a uma necessidade específica em uma comunidade. No entanto, muitas aplicações da telefonia compartilham de um grande acordo tecnológico. O Asterisk toma vantagem desta sinergia para criar um único ambiente que pode ser moldado para agregar qualquer aplicação particular, ou uma coleção de aplicações, como o usuário achar melhor. O Asterisk é geralmente distribuído sob os termos do GNU (termo usado a qualquer sistema operacional baseado em UNIX) ou GPL (General Public License - Licença Pública Geral). Esta licença permite a distribuição do código e dos binários do Asterisk com ou sem modificações e sem qualquer restrição de uso ou redistribuição do código. 41

44 A GPL não se extende para o hardware ou software utilizados pelo Asterisk. Por exemplo, se você estiver usando um telefone IP como cliente pelo Asterisk, não é requerido que este programa também seja distribuído sob GPL. Adicionalmente, aplicações AGI são simplesmente carregadas pelo Asterisk e comunicam-se por essas aplicações nas quais o GNU-GPL não é apropriado. A Digium é a única capaz de licenciar o Asterisk fora dos termos da GPL, em sua discrição. O Asterisk é desenvolvido para permitir que novas interfaces e tecnologias sejam adicionadas/agregadas facilmente. Essa sublime meta é para suportar qualquer tipo de tecnologias telefônicas possíveis. As diversas tecnologias agregadas ao Asterisk são divididas em três grupos gerais: Interface Pseudo TDM Zaptel: Esta interface permite a integração com o sistema telefônico digital e analógico e possui suporte à Pseudo-TDM switching, o que permite a realização realização de video conferência. Interface não Zaptel: Esta interface permite a integração com o sistema telefônico digital e analógico, mas não dá suporte à Pseudo-TDM switching, permitindo assim somente a realização de chamadas telefônicas. Protocolos de pacotes de voz: São os protocolos padrões para a comunicação por meio da tecnologia VoIP (SIP, IAX, H.323, etc.), e não necessitam de nenhum hardware adicional Redução de Custo extrema Ao comparar o Asterisk com um PABX convecional, talvez a diferença seja pequena, principalmente pelo custo do hardware e dos telefones IP. Entretanto, ao adicionar recursos avançados como VoIP, URA e DAC, a diferença vai à mais de dez para um (GONÇALVES, 2005) Ter controle do Sistema Telefônico Este é um dos benefícios mais citados, porque a configuração não necessita de técnicos autamente especializados, o proprio usuário pode configurar o Asterisk de acordo com sua necessidade (GONÇALVES, 2005). 42

45 Ambiente de Desenvolvimento O Asterisk pode ser programado em C com as API s nativas ou em outra linguagem usando AGI (GONÇALVES, 2005) Provendo recursos dinâmicos por telefone Como o Asterisk é programado em C ou outras linguagens de domínio da maioria dos programadores, as possibilidades de prover conteúdo dinâmico por telefone são bastante expansíveis O mercado para o Asterisk O mercado vem se adaptando aos novos conceitos de tecnologia e apresentando soluções mais baratas e eficientes utilizando o conceito de telefonia IP e encontrando o Asterisk como a melhor ferramenta (GONÇALVES, 2005) Plano de discagem flexível e poderoso Outro aspecto que destaca o Asterisk dentre as outras centrais telefônicas é rota de menor custo, que nas centrais convencionais não possui e no Asterisk este processo se torna simples e prático (GONÇALVES, 2005) Asterisk e a comunidade GNU A comunidade GNU há muito tempo tem se mostrado muito cooperada, os softwares desenvolvidos são de códigos abertos e atraem diversos colaboradores em todo mundo. O Asterisk por sua vez tem se tornado dos softwares livres o que mais tem recebido colaboradores e adeptos, enriquecendo ainda mais suas funcionalidades (GONÇALVES, 2005) Limitações da arquitetura do Asterisk O Asterisk usa a CPU do servidor para processar os canais de voz em contra partida de um DSP (processador de sinais digitais) Protocolo SIP O SIP tem a função de iniciar, configurar, gerenciar e encerrar sessões multimídia, como chamadas telefônicas ou conferências multimídia. O SIP é um protocolo da camada de aplicação 43

46 e baseia-se em outros protocolos como o SMTP (Simple Mail Transport Protocol) e HTTP (Hyper Text transport Protocol), e pode funcionar sobre o UDP ou TCP (TANENBAUM, 2003). O principal papel do SIP é o estabelecimento de sessões ou associações, que posteriormente são utilizadas para troca de dados de mídia. A Figura 20 demonstra este conceito (NUNES, 2004) Bilhetagem e Tarifação FIGURA 20 - SINALIZAÇÃO GENÉRICA DO SIP O CDR (Call Detail Record) é um registro que contém informações sobre uso recente de sistema, como a identificação de fontes (pontos de origem), as identidades de destinos (extremidades), a duração de cada telefonema, a quantia faturada para cada telefonema, o tempo de uso total no período de faturamento, o tempo livre total permanecendo no período de faturamento, e o corrente total carregado durante o período de faturamento. A utilização desse recurso serve para formar toda estrutura necessária para gerar os arquivos e tabelas para envio das informações de tarifação aos módulos de tarifagem, que estarão próximos de cada ramal. Haverá uma tabela com os valores das rotas que será extraído do site da Agencia Nacional de Telecomunicações (ANATEL) e de empresas prestadores de serviços de coletas de valores de rotas telefônicas Trabalhos Realizados No decorrer do desenvolvimento da pesquisa foram descobertas algumas monografias que utlizaram o mesmo princípio de pesquisa deste projeto e todas adotando o Asterisk como recurso. 44

47 Um dos trabalhos estudou o desenvolvimento de solução de voz sobre ip (VoIP) baseada em software livre e foi apresentado para o curso de graduação de Ciências da Computação. Outro trabalho, também de graduação, do curso de Bacharelado em Informática, desenvolveu uma estrutura de telefonia que interligava filias em localizações remotas com a matriz, com a utlização do Asterisk como central PBX-IP. Esses trabalhos mostram como a Telefonia-IP vem sendo explorada e como o Asterisk pode contribuir o desenvolvimentos de novas alternativas de telecomunicações. 45

48 CAPÍTULO 3 - ESPECIFICAÇÃO DO PROJETO O projeto consiste no desenvolvimento de um sistema PBX-IP que fornece o serviço de telecomunicações para uma rede local, oferencendo o recurso de gerenciamento de telefonias convencionais e IP, por meio de rotas de menor custo e do controle de ligações realizadas nos ramais telefonicos com links no servidor pela rede. A topologia foi baseada na estrutura de uma rede cliente/servidor e demonstra o tráfego de dados e voz com a utlização da mesma estrutura. VOIP INTERNET FXS RTPC Router ADSL FXO ETH ETH Hub Asterisk Estação de Trabalho (Página e X-Lite) MÓDULO TARIFADOR com Display LCD FIGURA 21 TOPOLOGIA DA REDE LAN A Figura 21 representa a topologia da rede desenvolvida. É uma rede ethernet com velocidade de 100Mbps, contém dois servidores, um para realizar o papel de DNS, DHCP e Gateway e outro para prover os serviços relacionados ao Asterisk. 46

49 Estão agrupados à rede, 3 tipos de clientes: telefone IP, estação de trabalho e o módulo tarifador, porém o telefone IP pode ser substituído por um softfone (software para telefone) representado na Figura 21. O módulo tarifador é o hardware desenvolvido, ele é formado, dentre outros componentes, por um display LCD, contém um endereço IP e um mac-address. O módulo tarifador mostra informações correspondentes à realização de ligações externas por um ramal vinculado a ele. A Figura 21 mostra o link com a operadora VoIP, por meio da Internet e o link com a RTPC (Rede Pública de Telefonia Pública Comutada) que fornece o tronco de telefonia convencional. Os links garantem que o sistema terá as opções para realização da rota de menor custo. Ambas as conexões estão ligadas no servidor PBX-IP. O servidor consegue conectar se a RTPC, devido a uma placa PCI denominada X100P, fabricada pela Digium com o objetivo de efetuar conexões do tipo FXS/FXO. O PBXIP é um computador que não necessita de muito recurso de memória, mas precisa que o processador tenha um clock rápido, pois o Asterisk executa muitas interrupções na execução dos processos no ato das ligações telefônicas. A máquina utilizada como servidor tem a seguinte configuração: Sistema Operacional Linux, com kernel 2.6, distribuição Fedora release 6. Foi utilizado um microcomputador com processador AMD Athlon 64, 1600 MHz (8 x 200) 2600+, placa mãe ASUS K8V X, memória: 256 MB (PC3200 DDR SDRAM). Sua principal funcionalidade é controlar o fluxo de ligações realizadas pelos ramais e determinar a melhor rota entre os troncos de telefonia IP e convencional, com a utilização do software desenvolvido pela empresa Digium Asterisk, que está na versão O Asterisk tem recurso de integrar suas funções ao banco de dados MySQL. No projeto foi utilizado este recurso para armazenar as informações de tarifas telefônicas e relacionar o IP do módulo tarifador com o ramal correspondente, além da funcionalidade já existente para o armazenamento do histórico na tabela CDR das ligações efetuadas Software O projeto é composto por hardware e software, no entanto, o desenvolvimento do software utilizou mais tempo no projeto. Foram desenvolvidos aplicativos para gerar Rotas de Menor 47

50 Custo, coletagem da duração de uma ligação em um ramal e o cálculo para o valor da tarifa, e o desenvolvimento de três páginas com o objetivo de facilitar a manutenção na central PBX-IP. Todos os módulos se relacionam com intermediação do Asterisk que realiza uma interligação com banco de dados MySQL. VOIP INTERNET RTPC SIMPLESERVER GERA_ROTAS ASTERISK ENVIA_LCD EnviaLCD SIMPLECLIENT BD ASTERISK LAN MÓDULO TARIFADOR com Display LCD ALL_R ATES CDR DISPR AMAL FIGURA 22 ESTRUTRA DE RELACIONAMENTO DO SISTEMA COM O MÓDULO DE CONTROLE A Figura 22 mostra o fluxo de informações entre os aplicativos do sistema. Nela pode-se visualizar o Asterisk como centralizador do fluxo. Ele faz o tratamento dos troncos para realização das ligações, conforme representam as nuvens da Internet e da RTPC (Rede de Telefonia Pública comutada). O tronco VoIP existe após a criação de uma conta em uma operadora e o acesso a ela é por meio da Internet. O Asterisk tem um relacionamento com o banco de dados MySQL que alimenta a base de dados Asterisk no MySQL, esta base tem três tabelas: all_rates, cdr, dispramal. A tabela all_rates contém os valores de tarifas praticadas por diversas operadoras convencionais e uma operadora VoIP para diversas localidades ao redor do mundo. 48

51 A tabela CDR é conseqüência do relacionamento do Asterisk com a base de dados Asterisk, ela contém informações de todas as ligações efetuadas que, passaram pelo Asterisk. Essa tabela é usada para verificação do ramal que a realizou a ligação e o tempo utilizado na ligação efetuada. A tabela all_rates contém informações de tarifas praticadas por operadoras convencionais e VoIP da cidade de Curitiba-PR para diversas localidades, inclusive locais para telefones fixos e móveis. Essa tabela é utilizada para aplicar valor às ligações realizadas e para rotas de menor custo. A tabela dispramal contém informações do relacionamento entre o número do ramal e o IP do módulo tarifador, sendo que cada ramal deve utilizar um módulo tarifador. A Figura 22 demonstra, também, que o aplicativo desenvolvido Gera_Rotas recebe as informações da tabela all_rates e as trata de forma a separar as operadoras com as menores tarifas, em seguida estes dados são enviados ao plano de discagem do Asterisk. Ao término de uma ligação realizada e atendida pelo destinatário, o Asterisk chama o aplicativo Envia_LCD, este software busca as informações na tabela CDR da última ligação realizada,calcula o valor com base na rota utilizada e na duração da ligação. Partindo desta linha são separadas todas as ligações efetuadas pelo ramal em um período de 20 dias, período de cobrança de uma fatura praticado em uma operadora. Em seguida, para enviar ao módulo tarifador, são preparadas strings com as informações de: duração da ligação, valor da ligação efetuada, quantidade de ligações e o valor gasto pelo ramal até o momento. O Envia_LCD busca ainda, com o número do ramal usado, o IP do módulo de controle. Logo após o aplicativo chama o software desenvolvido simple_server que abre a conexão com a porta 1001, utilizada pelo módulo tarifador. O Envia_LCD chama o aplicativo simple_client que recebe as strings preparadas com as informações das ligações do ramal e envia-as para o IP do módulo tarifador pela porta Asterisk Grande parte das funcionalidades do servidor existem devido os recursos do Asterisk, o aplicativo está arquitetado com APIs, codecs e canais. 49

52 As APIs (Application Programming Interface) são usadas na conectividade com outros aplicativos e dispositivos. As API s são utilizadas nas situações: Para tradução de CODECS: interfaces já desenvolvidas no Linux para tratamento de som protocolos de mídias de um modo geral. Aplicações Asterisk: interfaces entre os arquivos de configuração do Asterisk Formato de arquivo Asterisk: GSM, WAV, MP3. Canais Asterisk: o Asterisk vincula suas ligações aos canais conectados ao servidor devido essa API. Toda configuração do Asterisk, incluso de canais, contém um arquivo.conf correspondente, que estão localizados por padrão na pasta /etc/asterisk que interagem entre si por meio de API s. O arquivo mais importante para arquitetura do Asterisk é o extension.conf, que reune todas as informações necessárias para o funcionamento do PBX-IP, inclusive o plano de discagem, originado da rota de menor custo Canais Todas as linhas telefonicas agrupadas ao Asterisk são consideradas troncos telefônicas ou canais de comunicação, e cada um representa uma operadora telefonica. Eles são as portas de saída do sistema e o fato de ter mais de um canal possibilita a realização da rota de menor custo, pois a finalidade da rota é utilizar o valor mais baixo de tarifa entre as operadoras. No projeto foram utilizadas os canais convencionais (analógico/digital) e VoIP. O canal VoIP utiliza a Internet para usar a conta criada na operadora VoIP, que prove os serviços telefônicso. No Asterisk as configurações correspondentes a esta ação são realizadas no arquivo USERS.CONF e SIP.CONF Canal analógico/digital utiliza a Rede Pública de Telefonia Comutada. A interface enre a rede o PBX-IP é uma placa para conexão com troncos telefônicos denomindas, X100P desenvolvida pela mesma empresa do Asterisk, digium. As configurações atribuidas a este canal são relizadas, no arquivo Zapata.conf e os drives da placa X100P no arquivo Zaptel.conf. 50 Essa placa tem interface PCI (Peripheral Component Interconnect), com um canal de comunicação. Ela contem um chip Motorola que controla a interface PCI e oferece uma

53 comunicação bi-direcional. No sistema a comunicação é unidirecional, isto quer dizer que a placa não é utilizada como ramal Ramais No Asterisk os ramais são configurados sobre o mesmo aspecto de uma conta de usuário. Nesta configuração são determinados quais os acessos do ramal e as regras para efetuar e receber chamadas. Cada ramal é trasnportável a qualquer local da rede, pois, o acesso é realizdo após a autenticação do usuário e senha Modulo CDR CDR significa Call Detail Records (gravação de detalhes de chamadas), neste módulo define-se a forma de registro da chamadas telefônicas do Asterisk e o formato que serão gravadas. O módulo é alterado no arquivo CDR.conf, este contém as informações para armazenagem na base de dados Tarifagem com MySQL Existem "infinitas" possibilidades do que pode ser realizado com o Asterisk. Algo que pode ser muito útil é a conexão com banco de dados, que pode ser feita via aplicações AGI, System() e MYSQL(). No sistema foi utilizado a conexão com o MySQL. Antes de executar as querys MySQL no Asterisk é necessário que o pacote relacionado a ação esteja instalado. As claúsulas SQL são usadas pelo Gera_Rotas, que após executar envia o resultado para o plano de discagem no arquivo extensions.conf. hostname= dbname=asterisk table=cdr password= user=root port=3306 sock=/tmp/mysql.sock userfield=1 FIGURA 23 - EXTENSÕES PARA EXECUÇÃO DE QUERYS NO ASTERISK Antes de usar o MySQL deve-se editar o arquivo cdr_mysql.conf com configurações de acesso, como mostra a Figura

54 FIGURA 24 ESTRUTURA DA TABELA CDR Além da configuração de conexão entre o Asterisk e o MySQL, é necessário criar uma base de dados Asterisk e as tabelas descritas, principalmente a CDR, que é utilizada para aramazenar o histórico das ligações realizadas. A Figura 24 mostra cláusula utilizada para a criação dessa tabela. CREATE DATABASE asterisk; GRANT INSERT ON asterisk.* TO IDENTIFIED BY 'yourpassword'; USE asterisk; CREATE TABLE `cdr` ( `calldate` datetime NOT NULL default ' :00:00', `clid` varchar(80) NOT NULL default '', `src` varchar(80) NOT NULL default '', `dst` varchar(80) NOT NULL default '', `dcontext` varchar(80) NOT NULL default '', `channel` varchar(80) NOT NULL default '', `dstchannel` varchar(80) NOT NULL default '', `lastapp` varchar(80) NOT NULL default '', `lastdata` varchar(80) NOT NULL default '', `duration` int(11) NOT NULL default '0', `billsec` int(11) NOT NULL default '0', `disposition` varchar(45) NOT NULL default '', `amaflags` int(11) NOT NULL default '0', `accountcode` varchar(20) NOT NULL default '', `userfield` varchar(255) NOT NULL default '', `vallig` flow NOT NULL default '' ); ALTER TABLE `cdr` ADD INDEX ( `calldate` ); ALTER TABLE `cdr` ADD INDEX ( `dst` ); ALTER TABLE `cdr` ADD INDEX ( `accountcode` ); Extensions.conf Alguns autores consideram o extensions.conf o principal arquivo do Asterisk. Nele é efetivamente usado o plano de discagem e onde são definidas as regras de discagem. Ele consiste de uma lista de instruções ou passos disparados a partir dos dígitos recebidos de um canal ou aplicação. O arquivo pode ser seprado em quatro partes: Aplicações: as aplicações são chamadas com opções que afetam a sua forma de funcionamento. Contextos: são definidos entre conchetes ([]), eles tem um papel importante no Asterisk na organização e segurança das ligações. Os contextos também definem o escopo e permitem separar diferentes partes do plano de discagem. Os contextos estão ligados diretamente aos canais. Cada canal existe dentro de um contexto e quando uma ligação entra no Asterisk ela é processada em um contexto. 52

55 Todas as instruções colocadas após a definição são partes dos contexto e Para iniciá-los é necessário simplesmente digitar o novo contexto ([novocontexto]). Extensões: em cada contexto serão definidas diversas extensões. No Asterisk uma extensão é uma string que dispara um evento. FIGURA 25 EXEMPLO DE EXTENSÕES DO EXTENSIONS.CONF A Figura 25 mostra como as extensões são configuradas nos Extensions.conf. A instrução exten => descreve qual o próximo passo para a ligação. O 8580 é o conjunto de dígitos que foi recebido (número discado). O 1, 2 e 101 são prioridades que determinam a ordem de execução dos comandos. Neste exemplo, discando 8580 irá tocar o telefone IP registrado como 8580 se não atender em 20 segundos será desviados para prioridade 2. Extensões determinam o fluxo das chamadas e podem ser para diversas aplicações. FIGURA 26 - SINTAXE EXTENSION A Figura 26 mostra a sintaxe de uma extensão, nela observa-se que a extensão pode chamar uma outra aplicação. O comando exten=> é seguido por um número da extensão, a prioridade, e a aplicação. Prioridades: são passos numerados na execução de cada extensão. Cada prioridade chama uma aplicação especifica. Normalmente estes números de prioridade começam com 1 e aumentam de um em um para cada extensão. Os números de prioridade não são necessariamente consecutivos. As prioridades são executadas em ordem numérica Interface WEB No sistema foram desenvolvidas três páginas para facilitar a manutenção da central PBX-IP, todas elas estão armazenadas no servidor Asterisk. O acesso à interface de manutenção é feita por um navegador de internet em qualquer estação de trabalho da rede local, o endereço de acesso é o IP do servidor. 53

56 As páginas foram desenvolvidas em liguagens Java Script, C e HTML. E tem as seguintes funcionalidades: Atenticação de usuários: realiza consulta no arquivo manager.conf do Asterisk que contém o cadastro dos usuários que podem realizar a manutenção do sistema. Manutenção de ramais: página que altera as configurações do arquivo sip.conf e user.conf do Asterisk necessárias para inclusão e exclusão de ramais. Manutenção de troncos: altera as configurações dos arquivos zapata.conf e sip.conf, cada arquivo contém informações dos troncos telefônicos Hardware A finalidade do hardware é informar aos usuários dos ramais interligados à central telefônica a duração e o custo das ligações efetuadas para fora da rede. O circuito projetado está preparado para receber quatro strings da central PBX-IP (por Ethernet) e imprimir em um display de LCD (Liquid Crystal Display) as seguintes informações: Valor da ligação efetuada; Duração da última ligação efetuada; Quantidade de ligações efetuadas em um período; Valor total gasto pelo ramal dentro em um período. O dispositivo é composto por um módulo de controle, um modulo conversor de Ethernet-serial (Tibbo EM202 EV) e um display de LCD 20 X 4. MÓDULO DE CONVERSÃO ETHERNET/SERIAL MÓDULO DE CONTROLE DISPLAY LCD FIGURA 27 - FLUXO DO HARDWARE 54

57 A Figura 27 mostra o fluxo correspondente à comunicação entre os estágios do hardware. O módulo de conversão Ethernet/Serial se comunica com o módulo de controle para enviar as informações que chega da rede para o display Módulo de controle Foi desenvolvido para o sistema uma placa de circuito integrado que contém um microcontrolador PIC16F877A, um MAX 232, um cristal de 20MHz, um regulador de tensão L7805, um resistor de 10Ω, cinco capacitores eletrolíticos de 1µF, 2 capacitores de porcelana de 15pF, uma conexão fêmea DB9 serial e um conector de 16 pinos. 55

58 56 U1 PIC16F877 OSC1/CLKIN 13 OSC2/CLKOUT 14 MCLR/Vpp/THV 1 RA0/AN0 2 RA1/AN1 3 RA2/AN2/VREF- 4 RA3/AN3/VREF+ 5 RA4/T0CKI 6 RA5/AN4/SS 7 RE0/AN5/RD 8 RE1/AN6/WR 9 RE2/AN7/CS 10 RB0/INT 33 RB1 34 RB2 35 RB3/PGM 36 RB4 37 RB5 38 RB6/PGC 39 RB7/PGD 40 RC0/T10S0/T1CKI 15 RC1/T10S1/CCP2 16 RC2/CCP1 17 RC3/SCK/SCL 18 RC4/SDI/SDA 23 RC5/SDO 24 RC5/TX/CK 25 RC7/RX/DT 26 RD0/PSP0 19 RD1/PSP1 20 RD2/PSP2 21 RD3/PSP3 22 RD4/PSP4 27 RD5/PSP5 28 RD6/PSP6 29 RD7/PSP7 30 VDD 11 VSS 12 VDD 32 VSS 31 U3 MAX232 C1+ 1 C1-3 C2+ 4 C2-5 V C C 1 6 G ND 1 5 V+ 2 V- 6 R1OUT 12 R2OUT 9 T1IN 11 T2IN 10 R1IN 13 R2IN 8 T1OUT 14 T2OUT 7 + C14 1uF + C15 1uF + C16 1uF + C17 1uF GND Y1 CRYSTAL C2 15pF C3 15pF GND + C4 10uF R1 10K J1 CON J2 DISPLAY LCD GND LO FIGURA 28 ESQUEMÁTICO DO MÓDULO DE CONTROLE

59 No esquemático da Figura 28 aparece a placa desenvolvida para módulo de controle. No bloco U1, o qual que representa o PIC16F877A, os pinos 13 e 14 estão conectados a um cristal de 20MHz, representado pelo bloco Y1, e é responsável por gerar os pulsos precisos para o bom funcionamento do microcontrolador. Ao cristal estão conectados dois capacitores de 15pF ligados ao negativo da fonte (terra). O pino 1 é o pino de reset do PIC. Os pinos 11 e 12, 31 e 32 do microcontrolador recebem a alimentação da fonte. Os pinos 11 e 32 recebem a alimentação positiva e os 12 e 31 ligados no terra. O pino 33 está conectado ao display (no esquemático, bloco CON16) e habilita o sinal para inicializar transmissão quando estiver em nível lógico alto. O pino 34, também conectado ao display, emite um sinal para seleção de registro e o pino 35 é responsável por definir o módulo em leitura ou gravação. Os pinos 37, 38, 39 e 40 juntos formam um pacote de 4 bits denominado nible por onde são transmitidos os dados ao display. O pino 25 está conectado ao bloco U3 que representa o conversor MAX232, esta ligação é uma comunicação TX, ou seja, do qual são enviados os dados do PIC para o conversor. Esta configuração é utilizada para dar resposta à rede quando o broadcast ou cliente envia um sinal para identificá-lo. O MAX 232 é um conversor CMOS (Complementary Metal Oxide Semicondutor) / TTL (Transistor-Transistor Logic) utilizado para fazer conexão entre o microcontrolador e o ambiente externo com a utilização da porta serial. Observa-se na Figura 28 que o pino 7 do MAX232 está conectado ao pino 2 do conector fêmea serial (representado por J1) a fim de receber as informações enviadas a partir de uma conexão RX. O pino 8 envia as informações (TX) para ambiente externo PIC16F877A Neste projeto o microcontrolador é responsável por interpretar um sinal TTL e imprimir a informação no display. 57 Existem vários microcontroladores no mercado, a razão que levou à escolha do PIC16F877A foi seu baixo custo e a versatilidade em adaptá-lo em diversas interfaces de comunicação

60 Ele é um microcontrolador de 8 bits, tem 40 pinos, é do tipo DIP com 8Kbytes de memória para programa. Ele tem dois barramentos internos independentes, sendo um para memória de dados e outro para memória de programa Módulo de conversão Ethernet/Serial Toda estrutra do módulo de controle (apresentado na seção 3.2.1) foi projetado para interpretar um sinal TTL enviado por uma conexão serial. No entanto, prezando pela praticidade e mobilidade do dispositivo, foi utilizado o conversor Ethernet/Serial EM202 da Tibbo para transformar o sinal dos protocolos TCP/IP em TTL, de forma que o módulo de controle entenda. O módulo possibilitou que o hardware obtivesse um endereço IP e um mac address, com isto o hardware consegue operar na rede local. Específicações: Item Interface ethernet Protocolos de rede suportados Interface serial e pinos I/Os TABELA 1 ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DO TIBBO EM202-EV Especificação Ethernet 100BaseT UDP, TCP, ARP, ICMP (PING) e DHCP RS232 (TX, RX, RTS, CST, DTR, DSR) Velocidade da porta serial Até bps Porta serial UART -none/even/odd/mark/space parity, 7/8 bits/character, full-duplex com opcional para controle de fluxo RTS/CTS, half-duplex com controle de direção automático. Buffer de roteamento 12Kbytes x 2 Alimentação 10 ~ 25VDC, 500mA Temperatura (ambiente) -5 à 70ºC Umidade relativa 10-90% Dimensão 125x95x52 mm Peso 110g. FONTE: Site Akiyama (2007) Nas específicações do EM202-EV da Tabela 1 nota-se uma interface ethernet de 100BaseT, isto significa que a velocidade máxima das informações que trafegam pelo módulo são 100 Mbps. Ele suporta os principais protocolos de transporte da rede, no entanto, neste projeto o dipositivo foi configurado para utilizar o protocolo TCP (transmission control protocol). 58

61 A conexão ethernet possui 8 pinos, cada um com uma funcionalidade específica para conexão. O pino 1 de TX+, o 2 de TX-, o 3 de RX+, o 6 de RX e o 4, 5, 7 e 8 não tem funcionalidade. O conversor tem um RS232 que efetua a comunicação serial utilizando os pinos correspondentes ao RX para recepção das informações da rede e o TX para envio, os outros pinos não são utilizados. O módulo contém uma porta serial com os recursos de full-duplex e hal-duplex, no projeto utilizou-se o full-duplex porque por causa da rápidez contida no recurso (MANUAL TIBBO, 2007). A conexão serial, com nove pinos e a função de cada um é: 2 RX (input); 3 TX (output); 4 DTR (output); 5 Ground; 6 DSR (input); 7 RTS (output); 8 CTS (input). Os pinos 1 e 9 não possuem funcionalidade. A placa é alimentada com tensão que varia entre 10 e 25 V e corrente de 500mA, contém um buffer de 12Kbytes, utilizado para armazenagem de dados até que toda a informação seja processada pelo dispositivo agrupado ao módulo (MANUAL TIBBO, 2007). A Tibbo disponibiliza no site da companhia os softwares de configuração e controle do dispositivo, usados para comunicação Ethernet, endereçamento IP e comunicação serial. Dentre eles, foram utilizados: DS Manager: são configurados os aspectos da comunicação, como, a conexão utilizada para enviar ou receber as informações (serial ou ethernet) o módulo será identificado na rede. Definição do IP do módulo, se o endereço será fixo ou dinâmico, qual a port utilizada, o protocolo de envio, o estado na rede local como servidor TCP-IP (escuta a rede e recebe as requisições), cliente (envia requisições à rede) ou ambos, máscara de rede e o endereço IP do Gateway, dentre outras funcionalidades de controle de informações (MANUAL TIBBO, 2007). No DS Manager as características da serial, sobre a interface (full-duplex, half-duplex ou automático), velocidade (baud rate), paridade e bits de dados (MANUAL TIBBO, 2007). No projeto as configurações foram: 59 Ethernet: DHCP: Desabilitado

62 IP-Address: Port: 1001 Gateway: Máscara de Rede: Protocolo de Transporte: TCP Serial: Interface Serial: Automática Baud Rate: 9600 bps Paridade: 0 Bits de Dados: 1-8 bits VSP Manager: relaciona o IP a uma porta serial virtual (COM1, COM2 e etc.). Tibbo Monitor: monitora o estado da porta, mostrando o estado e o que está pelo módulo Display LCD O Display no escopo do hardware encaixa-se como o receptor das informações geradas pelo servidor, convertidas de TCP-IP para serial pelo módulo de conversão e interpretada pelo módulo de controle. A finalidade é informar ao usuário o valor, a duração da última ligação realizada, a quantidade e o valor total gasto em um determinado período, préestabelecido no PBX-IP. FIGURA 29 SIMULAÇÃO DAS INFORMAÇÕES DO DISPLAY A Figura 29 simula como as informações são dispostas no display e quais pinos são utilizados durante a comunicação, indicados com o ponto azul. O display utilizado é de LCD (liquid crystal display), contém 20 colunas e 4 linhas,e backlight (luz de contraste), 16 pinos. A utilidade de cada pino é mostrada na Tabela TABELA 2 PINAGEM DO LCD

63 PINO Símbolo FUNÇÃO 1 Vss GND 2 Vdd +3V ou +5V 3 Vo Ajuste Contraste 4 RS H/L Sinal de Seleção de Registro 5 R / W H/L Sinal de Leitura/Escrita 6 E H->L Sinal de Habilitação 7 DB0 H/L Linha de Barramento de Dados 8 DB1 H/L Linha de Barramento de Dados 9 DB2 H/L Linha de Barramento de Dados 10 DB3 H/L Linha de Barramento de Dados 11 DB4 H/L Linha de Barramento de Dados 12 DB5 H/L Linha de Barramento de Dados 13 DB6 H/L Linha de Barramento de Dados 14 DB7 H/L Linha de Barramento de Dados 15 A/Vee +4,2V para LED/Saída com tensão negativa 16 K Power supply for B/L (0V) FONTE: Datasheet do Fabricante (WinStar) De acordo com a Tabela 2 são utilizados para alimentação o pino 1 e 2, para contraste o pino 3 e do pino 7 ao 14 para os dados, oito pinos um para cada bit de dados, acompanhando a capacidade do microcontrolador descrito no item No desenvolvimento do projeto foram utilizados dos pinos 11 ao 14, quatro bits de dados Custos do Projeto Foram adiquiridos recursos excênciais, como os componentes usados para o desenvolvimento do hardware e geração da documentação e recursos que facilitaram o desenvolvimento do projeto, como notebook. A Tabela 3 mostra a lista de itens e os valores investidos. Os softwares não estão listados porque foram utilizados aplicativos de laboratórios e programas gratuítos como o Linux, o Asterisk e o MySQL. O valor total investido foi de R$ 3.907,33 (três mil, novecentos e sete reais e trinta e três centavos). TABELA 3 GASTOS COM PROJETO 61

64 INVESTIMENTOS VALOR (R$) Telefonia (ADSL, assinatura básica, provedor e tarifa) 1.040,00 Energia elétrica 227,33 Documentação (encadernação, impressão e tinta de impressão) 168,00 Notebook 2.000,00 Componentes eletrônicos e acessórios (resistor, capacitores, placa de circuito impresso, MAX 232, Cristal, etc.) 230,00 PIC16F877A 15,00 Display 40,00 Módulo de conversor Serial/Ethernet 187,00 TOTAL 3.907,33 FONTE: AUTOR, Cronograma O trabalho durou 238 dias e mesclando as atividades sendo 14,70% do tempo voltado para desenvolvimento do software, 6% para o hardware e 78,99% voltado para pesquisa e construção da documentação. Conforme mostra Tabela 4. TABELA 4 CRONOGRAMA DE ATIVIDADES ATIVIDADE DESCRIÇÃO DATA INCIO DEPENDECIA DA ATIVIDADE FIM DURAÇÃO (DIA) 1 Proposta do Projeto 05/03/07 05/03/07-2 Pesquisa Asterisk 04/03/ /03/ Pesquisa Linux 04/03/ /03/ Coleta Bibliográfica 04/03/ /03/ Especificação Técnica (Capitulos 1, 2 e 3) 04/03/ /04/ Instalação e Configuração do Asterisk 03/04/07 03/04/07-7 Instalação e Configuração do MySQL 03/04/ /04/07-8 Desenvolvimento de rotas 04/04/ /04/ Desenvolvimento do módulo tarifador 04/04/07 19/04/ Desenvolvimento do envio Tarifagem 19/04/ /06/ Integração Asterisk Módulo de Controle 19/05/ /06/ Teste preliminares 03/06/ /05/ Capítulo 4 30/05/ /06/ Ajustes 11/06/ /10/ Finalizar monografia 29/10/ /10/07 - DURAÇÃO DO PROJETO 238 FONTE: AUTOR,

65 CAPÍTULO 4 - DESENVOLVIMENTO E IMPLEMENTAÇÃO Foi densevolvido todo método e aplicação para rota de menor custo, hardware e softwares para o módulo tarifador e páginas de Internet para interface de manutenção. No entanto, além dos atributos criados, foram realizadas modificações nas configurações do Asterisk para adaptá-lo à estrutura do sistema. Na base de dados padrão do MySQL para Asterisk foram criadas duas tabelas: all_rates e dispramal e a inclusão do campo valor na tabela CDR, criada para armazenar históricos de ligações do Asterisk Lógica O PBX-IP recebe e envia informações para outras redes de telecomunicações por meio de links com as operadoras de telefônia convecional e IP. Todo o fluxo de ligações efetivadas e recebidas é tratada pelo Asterisk. As ligações realizadas são discadas por meio de um ramal. O Asterisk identifica onúmero discado e este é comparado com o plano de discagem. Por sua vez, o plano de discagem é formado pelo processo da rota de menor custo que é executado sempre que a tabela de tarifas sofre alguma modificação. Se a ligação for atendida pelo destinatário e finalizada, o Asterisk executa uma chamada para rotina de coleta e envio das informações para o módulo tarifador que mostra as informações ao usuário Diagrama de contexto O Diagrama de Contexto mostra o fluxo dos serviços providos pelo servidor PBX-IP. A Figura 30 mostra o servidor PBX-IP representado pelo Asterisk que identifica a chamada realizada por um ramal compara o prefixo do número discado com os valores do plano de discagem e identifica qual a melhor rota a ser usada entre: tronco VoIP ou convecional e, se for convecional, identifica qual a melhor operadora a ser utilizada. 63

66 O ramal no projeto foi um softfone, aplicativo utilizado em estações de trabalho. Este perfil foi escolhido pela praticidade e flexibilida em comparação ao telefone VoIP. Internet RTPC ASTERISK Ramais / Displays FIGURA 30 DIAGRAMA DE CONTEXTO Diagrama de fluxo de chamadas As chamadas descritas são realizadas através de ramais para o meio externo à rede. A Figura 31 mostra o processo de tratamento das ligações efetivadas. Quando o usuário retira o telefone do gancho é emitido um tom de discagem para então efetuar chamada. Este processo é conhecido como off-hook (fora do gancho), neste estado o usuário retira o telefone do gancho que fecha um loop elétrico e indica ao Asterisk que o usuário deseja efetuar uma chamada. Nesse ponto o servidor fica pronto para receber o endereço de destino. Para ligações interurbanas ou internacionais, o número discado não pode conter a operadora, mas apenas o código de localidade e o número de destino. Quando recebe o endereço de destino, o Asterisk, por meio das extensões definidas no extensions.conf, determina qual a melhor rota dentre os dois canais de comunicação, além de indicar qual a operadora, entre as convencionais, que pratica a tarifa mais baixa. Quando a outra ponta atende a chamada é estabelecida e os arquivos cdr.conf e cdr_mysql.conf são utilizado para atualizar em just time a tabela CDR, até o término da ligação. Quando a ligação é finalizada o Asterisk aciona o aplicativo Envia_LCD, que coleta da base de dados as informações necessárias para enviar tarifador. 64

67 INICIO 1 Estabelecendo Conexão Definir Rota Não Conexão Estabelecida? Efetua Chamada Sim Verificar Endereço de destino Bilhetagem 1 INICIO FIGURA 31 FLUXOGRAMA DE CHAMADAS EFETUADAS 4.2 -Software As atividades que mais utilizaram tempo no projeto são atribuídas ao desenvolvimento dos softwares, configuração do Asterisk e tratamento de banco de dados. O desenvolvimento originou as rotas de menor custo, ambiente de manutenção via web e a tarifagem das ligações realizadas. As configurações do Asterisk formaram a base e caracterizaram o projeto como PBX-IP. O banco de dados MySQL formou o acervo de consulta para as ações da rota e tarifagem. A programação foi realizada de forma estruturada, basicamente utilizando a liguagem C. A base de dados criada e alterada por cláusulas SQL. As páginas para interface web para manutenção do sistema foi realizada em linguagem HTML e Java Script, o princípio fundamental do desenvolvimento foi atribuir e consultar valores dos arquivos de configuração do Asterisk Configuração do Asterisk 65 OAsterisk segue o padrão dos sofwares Linux, suas configurações nativas são realizadas em ambiente modo texto, forma que oferece flexibilidade e expansão das atividades do

68 servidor. Ele é criado com o objetivo de organizar e dividir por categorias estes arquivos, conforme Tabela 5. TABELA 5 ESTRUTURA DE DIRETÓRIOS DO ASTERISK DIRETÓRIO /etc./asterisk /usr/sbin /usr/lib/asterisk/modules /var/lib/asterisk/agi-bin /var/lib/asterisk/astdb /var/lib/asterisk/mohmp3 /var/lib/asterisk/sounds /var/spool/asterisk/outgoing /var/spool/asterisk/vm DESCRIÇÃO Arquivos de configurações zaptel.conf e digivoice.conf Executáveis Módulos dos aplicações, codec, drivers Diretório das aplicações AGI Banco de dados Arquivos de áudio utilizados para Música de Espera Arquivos de áudio Diretório das gravações de ligações Diretório das Caixas Postais FONTE: GONZALES (2007) Para adaptação do sistema foram alteradas as configurações dos seguintes arquivos: cdr.conf, cdr_mysql.conf, extensions.conf, sip.conf, users.conf e zapata.conf. TRONCOS E RAMAIS ZAPATA.CONF SIP.CONF/ USERS.CONF CENTRALIZADOR DE INFORMAÇÕES EXTENSIONS.CONF COLETAGEM CDR.CONF CDR_MYSQL.CONF FIGURA 32 DIAGRAMA DA ESTRUTURA ASTERISK NO PROJETO A Figura 32 mostra como está estruturado o Asterisk para as tarefas executadas no sistema. O Zapata.conf é o arquivo que contém as configurações relacionadas ao tronco analógico. Ele está diretamente relacionado aos drives da placa X100P, dessa forma, se o periférico não estiver instalado o Zapata.conf não terá efeito e o acesso a rede pública de telefonia comutadas não será realizada. O SIP.conf contém as configurações para habilitar o uso de VoIP. As configurações a respeito das operadoras VoIP são realizadas no arquivo USERS.conf 66

69 O CDR.conf é o arquivo que define a forma que será realizada o registro das chamadas, contudo, com a escolha de armazenamento dessas informações em base MySQL é necessário configurar o arquivo CDR_MySQL.conf com dados de acesso à base. O EXTENSIONS.conf é o arquivo que concentra todas configurações do Asterisk. As APIs entre os outros módulos de configuração do sistema são muito utilizadas neste arquivo. É neste arquivo que as rotas de menor custo são concatenadas formando os plano de discagem. [DID_trunk_3] exten=_00119x.,1,dial(zap/g3/${exten:0}) exten=_0011x.,1,dial(sip/${exten}) exten=_00219x.,1,dial(zap/g3/${exten:0}) exten=_0021x.,1,dial(sip/${exten}) exten=_00319x.,1,dial(zap/g3/${exten:0}) exten=_0031x.,1,dial(sip/${exten}) exten=_00519x.,1,dial(zap/g3/${exten:0}) exten=_0051x.,1,dial(sip/${exten}) exten=_00619x.,1,dial(zap/g3/${exten:0}) exten=_0061x.,1,dial(sip/${exten}) FIGURA 33 TRECHO DA CONFIGURAÇÃO DO EXTENSIONS.CONF A Figura 33 mostra o conteúdo do contexto DID_trunk_3, este é um trecho das configurações das rotas de menor custo geradas a partir do aplicativo gera_rotas Gera_rotas O gera_rotas foi desenvolvido com a finalidade de gerar as extensões que definem efetivamente a rota de menor custo. Ele foi desenvolvido em linguagem C e compilado pelo GCC apartir de make file. O aplicativo foi desenvolvido para realizar chamadas nas bibliotecas padrões do C (stdio.h, stdlib.h, conio.h) e na biblioteca mysql.h que contém funções de acesso, consultas e manipulação no banco de dados MySQL. O software foi armazenado no diretório \etc\rotas, e é executado automática pelo Asterisk apartir de uma chamada no extensions.conf por uma macro alocada no contexto [default]. 67

70 INICIO ARQUIVO ALL_RATES.SCV IMPORTAÇÃO DO ARQUIVO PARA TABELA ALL_RATES NA BASE DE DADOS ASTERISK AGRUPAMENTO DE PREFIXOS IGUAIS CÁLCULO PARA DEFINIÇÃO DA ROTA DE MENOR CUSTO GERAÇÃO DE ARQUIVO ROTAS.TXT COM A LISTA DE CAMINHOS CONCATENAÇÃO DO CONTEÚDO DE ROTAS.TXT COM EXTENSIONS.CONF FIM FIGURA 34 FLUXOGRAMA DE GERAÇÃO DAS EXTENSÕES DE MENOR CUSTO No fluxograma representado na Figura 34, mostra o algoritmo para geração da rota de menor custo. Um arquivo All_rates.scv, armazenado no diretório /etc./rotas, contém as informações completas de custos das ligações, da origem ao destino, de todas as operadoras VoIP e convencionais. As tarifas são constituídas pelo minuto cobrado pelas operadoras de ligações efetuada da cidade de Curitiba-PR para diversas localidades em todo o mundo. Estas informações foram coletadas do site da Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL) e pesquisas em sites de coleta de valores de rotas. Cabe aqui uma observação: no mercado há empresas que fornecem base de dados com informações de valores de tarifas telefônicas que poderiam substituir as pesquisas, no entanto, o serviço não é gratuito e devido ao custo da assinatura não foi utilizado. 68

71 TABELA 6 PARTE DO CONTEÚDO DO ARQUIVO E TABELA ALL_RATES PREFIXO DECRICAO OPERADORA MOEDA TARIFA 11 Sao PauloSP\Fixo 25 BRZ 0, Sao PauloSP\Fixo 14 BRZ 0, Sao PauloSP\Fixo 21 BRZ 0, Sao PauloSP\Fixo 31 BRZ 0, Sao PauloSP\Fixo 23 BRZ 0, Sao PauloSP\Fixo 15 BRZ 0, Sao PauloSP\Móvel 21 BRZ 1, Sao PauloRJ\Móvel 23 BRZ 2, Sao PauloRJ\Móvel 15 BRZ 2, Sao PauloSP\Fixo Voip BRZ 0, Sao PauloSP\Móvel Voip BRZ 0,70 21 Rio de JaneiroRJ\Fixo 25 BRZ 0, Rio de JaneiroRJ\Fixo 14 BRZ 0, Rio de JaneiroRJ\Fixo 21 BRZ 0, Rio de JaneiroRJ\Fixo 31 BRZ 0, Rio de JaneiroRJ\Fixo 23 BRZ 0, Rio de JaneiroRJ\Fixo 15 BRZ 0, Sao PauloRJ\Móvel 14 BRZ 1, Sao PauloRJ\Móvel 31 BRZ 2, Rio de JaneiroRJ\Móvel 21 BRZ 1, Rio de JaneiroRJ\Móvel 14 BRZ 1, Rio de JaneiroRJ\Móvel 31 BRZ 2, Rio de JaneiroRJ\Móvel 23 BRZ 2, Rio de JaneiroRJ\Móvel 15 BRZ 2, Rio de JaneiroRJ\Fixo Voip BRZ 0, Rio de JaneiroRJ\Móvel Voip BRZ 0,70 41 CuritibaPR\Fixo Voip BRZ 0, CuritibaPR\Móvel Voip BRZ 0,70 41 CuritibaPR\Fixo 14 BRZ 0, CuritibaPR\Móvel 14 BRZ 0,19 51 Porto AlegreRS\Fixo 25 BRZ 0, Porto AlegreRS\Fixo 14 BRZ 0, Porto AlegreRS\Fixo 21 BRZ 0, Porto AlegreRS\Fixo 31 BRZ 0, Porto AlegreRS\Fixo 23 BRZ 0, Porto AlegreRS\Fixo 15 BRZ 0, Porto AlegreRS\Móvel 21 BRZ 1, Porto AlegreRS\Móvel 14 BRZ 1, Porto AlegreRS\Móvel 31 BRZ 2, Porto AlegreRS\Móvel 23 BRZ 2, Porto AlegreRS\Móvel 15 BRZ 2, Porto AlegreRS\Fixo Voip BRZ 0, Porto AlegreRS\Móvel Voip BRZ 0,70 FONTE: ANATEL, COMPARATEL E ONDA (2007) A Tabela 4 mostra parte do conteúdo do arquivo all_rates.csv, alimentado pelas informações coletadas. A tabela está estruturada com as informações: de prefixo e 69

72 descrição do destino, operadora convencional (cada número representa uma operadora diferente) e VoIP, moeda e valor da tarifa. SELECT * FROM `asterisk`.`all_rates` LOAD DATA INFILE '/etc/rotas/all_rates.csv' INTO TABLE all_rates FIELDS TERMINATED BY ',' LINES TERMINATED BY '\n'; FIGURA 35 CLÁUSULA SQL PARA IMPORTAÇÃO PARA TABELA ALL_RATES O arquivo all_rates.csv foi criado exclusivamente para ser a fonte da tabela all_rates. A Figura 35 mostra a clausula SQL usada para inserção do conteúdo do arquivo. O comando SELECT seleciona a tabela para a execução do comando LOAD DATA INFILE, que carrega um arquivo dentro de uma tabela, neste caso o arquivo é o all_rates.csv e a tabela all_rates, o parâmetro FIELDS TERMINATED BY indica o que determina o limite dos campos, nesta clausula o caractere, (vírgula) e o LINES TERMINATED BY define o final da linha, na clausula o \n (marcador de final de linha). SELECT * FROM `asterisk`.`all_rates` ORDER BY `prefixo`; FIGURA 36 CLÁUSULA SQL PARA ORDENAÇÃO DA TABELA ALL_RATES A Figura 36 mostra o próximo passo, referente à ordenação da tabela pelo campo prefixo. Esta função é necessária para realizar o cálculo da rota de forma seqüencial. O cálculo da rota inicia com a ordenação da tabela pelos prefixos, quando os prefixos forem iguais é realizado uma simples subtração do valor da tarifa da linha corrente com o da linha anterior, dessa forma o menor valor é indexado e assim para todos outros prefixos. O agrupamento são as rotas de menor custo no formato das extensões do arquivo extensions.conf e resultando no arquivo Rotas.txt. 70

73 INÍCIO 1 Conecta na base Var <- Tarifa[Linha] Abre Tabela Pos <- Linha Ordena Prefixo Linha <- Linha + 1 Linha <- 1 Final Tabela? Sim Enviar Conteúdo[Pos] para nrotas.txt Não 1 Nao Fim Prefixo[Linha]= Prefixo [Linha-1]? Nao Enviar Conteúdo[Pos] para Rotas.txt Sim Result <- (Tarifa[linha] Var) Result < 0? Sim FIGURA 37 FLUXOGRAMA COMPLETO DO PROGRAMA GERA_ROTAS A Figura 37 mostra o fluxograma completo do processo de geração de rotas, contido no algoritmo gera_rotas. O programa conecta-se a base de dados Asterisk no MySQL, abre a tabela All_Rates, ordena o campo Prefixo. Atribui à variável Linha o valor 1, à variável Var o valor da primeira linha da coluna correspondente à tarifa o valor da tabela. 71

74 Atribui à variável Pos o valor da variável Linhas, utilizando desse recurso com a finalidade de assegurar a posição do último valor válido. Incrementa a variável Linha para ler a próxima linha da tabela e verificar se chegou ao final da Tabela. Se estiver no final da tabela envia o conteúdo da última linha registrada indexada pela variável Pos para o arquivo Rotas.txt. Prefixo = mysql_query(strcat("select `OPERADORA` FROM `asterisk`.`cdr` limit,",pos,"1;")); op = mysql_query(strcat("select `OPERADORA` FROM `asterisk`.`cdr` limit,",pos,"1;")); if (op = VoIP) then str_1_rota = strcat("_00 ",prefixo,"dial(sip/${exten})") else str_1_rota = strcat("_0",operadora,prefixo,"dial(zap/g3/${exten:0})") end if; cat str_1_rota >> /etc./rotas/rotas.txt FIGURA 38 PARÂMETROS PARA CRIAÇÃO DO ARQUIVO ROTAS.TXT Antes propriamente de enviar a linha indexada para o arquivo o programa gera uma string no formato necessário para execução das rotas pelo extensions.conf, conforme ilustrado na Figura 46, que mostra o trecho do código do Gera_Rotas, no qual é criado o conteúdo do Rotas.txt. Na Figura 38 a primeira providência, mostrada, é a atribuição de um select à variável prefixo, que retorna o valor do campo prefixo da tabela indexado na posição indicada em pos. Na mesma figura, a variável "op" recebe a identificação da operadora na posição de indicada pela variável pos. Em seguida o código verifica se a operadora é VoIP ou convencional atribuindo, então, o resultado em str_1_rota. A principal diferença entre as duas possibilidades é que, para a operadora VoIP a string não necessita do código da operadora. A última instrução é adicionar ao Rotas.txt o valor de str_1_rota. Para finalizar o Gera_rotas, é usado o comando cat /etc./rotas/rotas.txt >> /etc./asterisk/extensions.conf, que concatena o conteúdo do arquivo Rotas.txt no extensions.conf 72

75 Estrutura de Banco de Dados O banco de dados está estruturado de forma a atender as necessidades do sistema, as três tabelas estão organizadas com as informações para ativação das rotas de menor custo e tarifagem. Como já dito anteriormente, a base possuí um vinculo direto com o Asterisk, o que faz com que o processo seja mais dinâmico. GERA_ROTAS ASTERISK ENVIA_LCD MySQL ALL_RAT ES DB Asterisk DISPR AMAL CDR FIGURA 39 DIAGRAMA DE RELACIONAMENTO DA BD COM AS APLICAÇÕES A Figura 39 mostra o relacionamento do BD e as três tabelas contidas nas base: all_rates, cdr e dispramal. As consultas são realizadas pelos softwares: Gera_rotas, Asterisk e envia LCD Interface WEB para manipulação do usuário O ambiente de programação do Asterisk não é amigável à maioria dos usuários, para minimizar o impacto que isto proporciona em relação ao custo com pessoal especialisado foram desenvolidas três páginas para: autenticação de usuários, manutenção de ramais e manutenção de troncos. Estas ações realizam modifiações e consultas no arquivos de 73

76 configuração do Asterisk: manager.conf (para autenticação), users.conf, sip.conf, zapata.conf e extensions.conf. CADASTRA RAMAL FIGURA 40 DIAGRAMA DE CASO DE USO PARA CADASTRO DE RAMAL A Figura 40 mostra o relacionamento do usuário com a página para cadastramento de novos ramais CADASTRA TRONCO USUÁRIO FIGURA 41 DIAGRAMA DE CASO DE USO PARA CADASTRAMENTO TRONCOS A Figura 41 mostra o relacionamento do usuário com a página para cadastramento de troncos, no caso de novas operadoras VoIP ou aumento nos troncos convencionais 4.3 -Hardware O hardware desenvolvido é denominado módulo tarifador, mostrado na Figura 42, que recebe as informações de tempo e custo das ligações realizadas por um ramal. Na Figura aparece o display LCD, a conexão RJ45 para interface de rede, pino para fonte de alimentação e push button de reset. EÉ alimentado por tensão de 5 a 12 volts e está preparado para trabalhar em redes TCP/IP com velocidade de até 100Mbps. 74

77 FIGURA 42-MÓDULO TARIFADOR Ele é divido em três partes, como mostra a Figura 43: conversor serial/ethernet que recebe as informações da rede e converte em sinal TTL, módulo de controle que trata as informações recebidas e o display que mostra as informações tratadas pelo módulo de controle. DISPLAY LCD PIC 16F877A CONEXÃO SERIAL CONVERSOR SERIAL/TCP FIGURA 43 RELACIONAMENTO ENTRE AS PARTES DO SOFTWARE A interface do conversor com a o módulo de controle é realizada por meio de comunicação serial, com um conector DB9 macho para o conversor e fêmea para o módulo. O módulo de controle com um microcontrolador de PIC de 8 bits que efetua o tratamento das informações recebidas e as imprime no display LCD Coletagem e envio das informações 75 A coletagem das informações são realizadas por um aplicativo denominado Envia_LCD, que é executado por uma chamada no Asterisk ao término de cada ligação.

78 O processo consiste na busca, na base de dados, das informações relacionadas ao tempo e ao valor de tarifa da última ligação realizada. A partir deses resultados são separadas as chamadas atendidas no período de vinte dias, utilizado como filtro o ramal que efetuou a última ligação. A valorização da ligação é feita de acordo com a duração e com a rota utilizada, cada chamada contém o seu valor de tarifa, estas infomações são usadas no algorítmo para calcular o total gasto pelo ramal. O processo de envio das informações coletados em duas fases: abrir a conexão com a porta do módulo de controle (1001), por meio do aplicativo desenvolvido denominado simple_server e envio, propriamente dito, para o endereço IP do módulo, por meio do aplicativo simple_client. O Envia_LCD, forma quatro strings com as iformações a respeito: da duração da última chamada, do valor dessa chamada, da quantidade de ligações realizadas pelo ramal e do valor total das tarifas. O aplicativo busca o endereço IP do módulo na tabela dispramal, de acordo com o ramal utilizado, pois cada ramal possuí um disposistivo. O Envia_LCD executada a chamada ao simple_server e quando executa a chamada ao simple_client envia as informações coletadas, inclusive o IP do módulo. O simple_client atribui no início das strings caracteres para impressão do cabeçalho no display: caracter _ correspondente ao cabeçalho Dura.:, caracter > correspondente ao cabeçalho Tari.:, o caracter - correspondente ao cabeçalho QLig.: e o caracter < correspondente ao cabeçalho Vtot.:. Estes caracteres são necessários para o tratamento do firmware. Em seguida o simple_client envia as informações com os caracteres ao módulo correspondente ao endereço IP. Os programas foram desenvolvidos em C, compilados em gcc e executados por intermédio de makefile. Eles estão preparados para utilização de sockets e transportam os dados via o protocolo TCP. 76

79 Módulo de Conversão Ethernet/Serial O módulo de conversão Ethernet/Serial recebe as informações por TCP-IP e converte para serial para impressão no display. Este módulo tem a função de reset da impressão do display As configurações de rede são gerenciadas por um software do fabricante, mostrado na Figura 44. FIGURA 44 TELA PARA AUTERAÇÃO DOS PARÂMETROS DO MÓDULO Módulo de controle e display O módulo de controle é a principal parte do hardware, ele faz o tratamento das informações do servidor PBX-IP enviadas para o hardware. O módulo é composto por uma placa de circuito impresso, alimentada por 5 volts, contém um converso TTL/R232 (MAX232), um crital de 20MHz, resitores, capacitores, regulador de função (LM78L05), conector serial e microcontroaldor PIC 16F877A. O microncontrolador recebe as informações da entrada serial por meio da interação com o MAX232, que converte o sinal da porta serial em TTL. 77

80 FIGURA 45 ESQUEMÁTICO DA PLACA DO MÓDULO DE CONTROLE A Figura 45 mostra o esquemático projetado para a placa do módulo de controle, com detalhes das trilhas criadas e da pinagem para integração dos componentes. A interface de comunicação entre o display e o módulo de controle é realizada entre o microcontrolador e os pinos de habilitação e de dados do display LCD. Conforme ilustara o esquema elétrico mostrado na Figura 46 LM041L R1(2) D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 C1 R VSS VDD VEE E RS RW 15p C2 15p C3 10u X k U1 13 OSC1/CLKIN 14 OSC2/CLKOUT 1 MCLR/Vpp/THV 2 RA0/AN0 3 RA1/AN1 4 5 RA2/AN2/VREF- RA3/AN3/VREF+ 6 RA4/T0CKI 7 RA5/AN4/SS 8 RE0/AN5/RD 9 RE1/AN6/WR 10 RE2/AN7/CS RB0/INT RB1 RB2 RB3/PGM RB4 RB5 RB6/PGC RB7/PGD RC0/T1OSO/T1CKI RC1/T1OSI/CCP2 RC2/CCP1 RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT RXD TXD RTS RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP CTS PIC16F FIGURA 46 ESQUEMA ELÉTRICO DO MÓDULO DE CONTROLE E DISPLAY

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