VOIP VOZ SOBRE IP CARLOS ALBERTO DE SOUZA ALVES

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1 UNIÃO EDUCACIONAL MINAS GERAIS S/C LTDA FACULDADE DE CIÊNCIAS APLICADAS DE MINAS Autorizada pela Portaria nº 577/2000 MEC, de 03/05/2000 BACHARELADO EM SISTEMAS DE INFORMAÇÃO VOIP VOZ SOBRE IP CARLOS ALBERTO DE SOUZA ALVES 2004

2 ii CARLOS ALBERTO DE SOUZA ALVES VOIP VOZ SOBRE IP Trabalho de fim de curso apresentado à UNIMINAS como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel e Sistemas de Informação. Orientador: Prof. Esp Alexandre Campos Uberlândia 2004

3 iii CARLOS ALBERTO DE SOUZA ALVES VOIP VOZ SOBRE IP Trabalho de fim de curso apresentado à UNIMINAS, para obtenção do título de Bacharel em Sistemas de Informação. Banca Examinadora: Uberlândia, 26 de Junho de Prof. Esp. Alexandre Campos Profª. Dra. Kátia Lopes Silva Prof. Esp. Alexandre Rangel Prof. Esp. Gilson Marques

4 iv AGRADECIMENTOS Agradeço à minha esposa Graça e meus filhos Renata Laís e Pedro Henrique pela compreensão e incentivo, sem os quais não teria sido possível completar esta árdua jornada. Ao professor Alexandre campos, cuja orientação tornou possível este trabalho. À professora Kátia Lopes Silva pelas orientações normativas, contribuindo para o refinamento desta monografia. Aos colegas, pela amizade, companheirismo e espírito de equipe. À UNIMINAS pela estrutura que me proporcionou uma boa formação na graduação em Sistemas de Informação.

5 v RESUMO A capacidade de transmissão de voz sobre a camada de protocolos TCP/IP, também chamada de Voz sobre IP ou VoIP (Voice Over IP) permite a integração de voz e dados em uma única estrutura, possibilitando a comunicação entre localidades remotas a baixíssimo custo pois aproveita infraestruturas já existentes nas empresas, reduzindo custos operacionais de telecomunicações e comunicação com retorno de investimento em curto espaço de tempo. A melhoria da Qualidade de Serviço (QoS Quality of Service) em Voz Sobre IP tem possibilitado a expansão do uso de VoIP, aumentando a confiabilidade no uso desta tecnologia. Redes de alta velocidade e sistemas poderosos habilitam novos tipos de aplicação, tais como vídeo sob demanda e videoconferência. Tais aplicações são muito dependentes de QoS por causa da natureza isócrona da mídia que elas utilizam. Para suportar tais aplicações, é necessário garantias de QoS. Os sistemas de comunicação multimídia em redes baseadas em pacotes e que não provêem uma Qualidade de Serviço garantida são especificados no padrão H.323, sendo que somente o suporte à mídia de áudio é obrigatório. Por ser completamente independente dos aspectos relacionados à rede, o padrão H.323 pode ser utilizado em quaisquer tecnologias de enlace, podendo-se escolher livremente entre as que dominam o mercado atual como Ethernet, Fast Ethernet, ATM ou Token Ring. Palavras-chave: Voz sobre IP, Qualidade de Serviço, Padrão H.323.

6 vi ABSTRACT The capacity of transmission of voice over IP stack (VoIP Voice Over IP) allows the voice and data convergence in a single structure, allowing communication between remote places with a very low cost because it takes advantage of legacy infrastructure, reducing operational costs of telecommunications with short time of return of investment. The improvement of VoIP Quality of Service (QoS) has allowed an expansion of voice utilization, increasing the reliable of using this technology. High-speed networks and powerful end-systems enable new types of applications, such as video-on-demand and videoconferencing. These applications are very demanding on QoS because of the isochronous nature of media they use. To support these applications, QoS guarantees are required. The multimedia communication systems of networks based on packets that don t provide a guaranteed Quality of Service are specified in H323 standard, and only the support to the audio media is mandatory. As it is completely independent of network aspects, H323 standard may be used in any link technologies, allowing free choice among the ones that lead the actual market like Ethernet, Fast Ethernet, ATM or Token Ring. Key-words Voice over IP, Quality of Service, H.323 standard.

7 vii SUMÁRIO Pág. 1 INTRODUÇÃO VOZ SOBRE IP CONCEITOS BÁSICOS TRATAMENTO DOS SINAIS PARA TRANSMISSÃO Modulação PAM, Quantização e Modulação em código de Pulso Conversão e Codificação: Codecs (Codificadores/decodificadores) APLICAÇÕES E BENEFÍCIOS DA VOZ SOBRE IP Exemplos de arquiteturas básicas: Vantagens da tecnologia VoIP CARACTERÍSTICAS DOS PROTOCOLOS DE REDES PARA TRANSPORTE DE VOZ DESAFIOS AO DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS VOIP SUPORTE DA REDE IP PARA VOZ A IMPLEMENTAÇÃO DE VOZ SOBRE IP QUALIDADE DE SERVIÇO EM VOZ SOBRE IP FATORES QUE INFLUENCIAM A QUALIDADE DE SERVIÇO Atrasos fixos: Componentes do atraso fim-a-fim Atrasos variáveis: Jitter (Variação do atraso): Perda de Pacotes: Erros de sequenciamento: Eco Segurança MEDINDO A QUALIDADE Avaliações objetivas Avaliações subjetivas Métodos Objetivos Perceptuais PSQM PAMS PESQ SOLUÇÕES PARA OS PROBLEMAS DE TRANSMISSÃO DE VOZ EM REDES IP Cancelamento de Eco Atraso da rede e Variações no Atraso (Jitter) Priorização do pacote de VoIP Segmentação do Pacote IP O PADRÃO H BENEFÍCIOS DA ADOÇÃO DO PADRÃO H COMPONENTES H ARQUITETURA H GERENCIAMENTO DE ZONA H

8 viii 5 CONCLUSÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 56

9 ix LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 Sinais analógicos... 5 FIGURA 2 Sinais digitais... 5 FIGURA 3 Modulação PAM... 6 FIGURA 4 Sinal Quantizado... 6 FIGURA 5 Sinal quantizado, com valores... 7 FIGURA 6 Percurso dos sinais de voz... 7 FIGURA 7 Arquitetura PC a PC FIGURA 8 Arquitetura com Gateway FIGURA 9 Arquitetura híbrida FIGURA 10 Estrutura de Protocolos VoIP FIGURA 11 Limites para tempo de transmissão FIGURA 12 Atrasos na rede FIGURA 13 Atrasos fim-a-fim FIGURA 14 Efeito Jitter FIGURA 15 O buffer de jittter FIGURA 16 Perda de pacotes em uma rede IP FIGURA 17 Limites aceitáveis de atraso e perda de pacotes para VoIP FIGURA 18 Efeito dos erros de sequenciamento FIGURA 19 MOS de algumas Recomendações ITU-T FIGURA 20 E-model x MOS FIGURA 21 Esquema simplificado de funcionamento do PAMS FIGURA 22 Teste com sinal limpo (esquerda) e ruidoso (direita) FIGURA 23 Priorização do Pacote de Voz nos Roteadores FIGURA 24 Componentes H FIGURA 25 Terminais H.323 numa rede baseada em pacotes FIGURA 26 Arquitetura de um terminal H FIGURA 27 Zonas Gatekeeper FIGURA 28 Ligação usando H FIGURA 29 Protocolos em uma estrutura H Pág.

10 x LISTA DE SIGLAS ACELP Algebraic Code Excited Linear Prediction Coder ADPCM Adaptive Differencial Pulse Code Modulation ANATEL Agência Nacional de Telecomunicações ATM Asynchronous Transfer Mode BICC Bearer Independent Call Control Codecs Codificadores/Decodificadores CS-ACELP Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction CT Central de Telecomunicação DHCP Dynamic Host Control Protocol DSP Digital Sign Processo ETR ETSI Technical Report ETSI European Telecommunications Standard FDD Frequency Division Duplex FDDI Fiber Distributed Data Interface FEC Forward Error Correction FIFO First Input First Output FR Frame relay FTP File Transport Protocol HTTP Hypertext Transport Protocol IETF Internet Engineering Task Force IP Internet protocol IPM IP Multicast IPV4 Internet Protocol Version 4 IPV6 Internet Protocol Version 6 ISDN Integrated Services Digital Network ITU-T International Telecommunication Union - Telecommunication LAN Local Area Network LD-CELP Low-Delay Code Excited Linear Prediction LFI Link Fragmentation and Interleaving MC Multipoint Controller MCU Multipoint Control Units MIPS Milhões de operações Inteiras Por Segundo MOS Mean Opinion Score

11 xi MP Multipoint Processors MPEG Moving Picture Experts Group MP-MLQ Multi-Pulse, Multi-Level Quantization OSS Operations Support System PAM Pulse Amplitude Modulation PAMS Perceptual Analysis Measurement System PBN Packet Based Network PCM Pulse Code Modulation) PESQ Perceptual evaluation of speech quality PPP Point to Point Protocol PSQM Perceptual Speech Quality Measure PSTN Public Switched Telephone Network QCIF Quarter Commom Intermediate Format QoS Quality of Service RAS Registration, Admission e Status RDSI Rede Digital de Serviços Integrados RED Random Early Detection RFC Request For Comments RSVP Resources Reservation Protocol RTCP Real Time Control Protocol RTP Real-Time Protocol RTPC Rede Telefônica Pública Convencional SIP Simple Internet Protocol SIP-T Session Initiation Protocol for Telephones SNMP Simple Network Management Protocol SOHO Small Office - Home Office SS7 Sistema de Sinalização Nº7 TCP/IP Transmission Control Protocol /Internet Protocol TDM Time Division Multiplex TMN Telecommunication Management Network TTL Time-To-Live UDP User Datagram Protocol VPN Virtual Private Network WAN Wide Area Network

12 xii LISTA DE TABELAS Pág. TABELA 1 Características dos codecs...8 TABELA 2 Atrasos de alguns codecs...22 TABELA 3 Atrasos de serialização de alguns links...23 TABELA 4 Cálculo dos atrasos fixos...23 TABELA 5 Pontuação MOS...32 TABELA 6 - Descrição de protocolos H

13 1 INTRODUÇÃO Talvez a principal limitação dos sistemas tradicionais de transporte de tráfego telefônico seja justamente a sua inadequação para a transmissão de dados. A comunicação de dados cresceu em intensidade, tornando-se representativa da Era da Informação e sendo comandada pelo crescimento da própria Internet, eventualmente ultrapassando o tráfego tradicional de voz em volume. Apesar de ter uma série de pontos fortes como padronização estabelecida, transparência na interoperabilidade entre grande parte de seus elementos de hardware/software, capilaridade, estabilidade e aceitação não há como negar que a PSTN (como é conhecida no jargão em inglês Public Switched Telephone Network) e sua tecnologia distintiva, comutação de circuitos não foram originalmente desenhadas para transportar dados de forma eficaz. Enquanto o tráfego de voz é considerado como mais previsível e estável, com ligações de duração média de 3 a 4 minutos, o tráfego de dados é imprevisível, ocorre em rajadas e apresenta duração média superior. (LEONEL, 2003). A comutação de circuitos baseia-se na reserva de largura de banda pela duração de uma chamada telefônica (64 kbps). Tal característica apresenta vantagens e desvantagens: se por um lado viabiliza com grau de qualidade para as interações telefônicas, por outro representa um desperdício de recursos de rede já que essa largura de banda fica reservada durante toda a duração da chamada em curso. Uma rede de transmissão de dados em pacotes, em contrastes, consegue usar de forma mais otimizada a largura de banda disponível (por meio de facilidades como multiplexaçao estatística, por exemplo), viabilizando um grau superior de utilização dos ativos de rede sem comprometer a função de transportar os sinais de voz envelopados em pacotes de dados. A capacidade de se realizar uma chamada telefônica através da Internet tem sido demonstrada e comercializada desde Contudo, prover este tipo de serviço com qualidade e satisfazendo as necessidades dos usuários de empresas é uma outra questão. Para que o sistema de pacotes de voz seja

14 2 implementado, este deve satisfazer as expectativas que o sistema público de telefonia já realiza há décadas aos seus usuários. (GUIMARÃES, 1999) O capítulo 2 deste trabalho abordará desde os conceitos básicos da transmissão da voz sobre uma rede IP até as funcionalidades básicas que uma rede deve ter para a viabilidade da sua implementação. No capítulo 3 será feito um estudo sobre a qualidade de serviço necessária para a transmissão de voz sobre a rede IP, serão vistos os fatores que impactam a qualidade da voz, algumas formas de medição desta qualidade e os principais procedimentos para garantia da qualidade dos serviços em VoIP. O capítulo 4 será dedicado ao padrão H.323 da ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication), que vem se firmando como o padrão para comunicação multimídia em redes que não provêm uma Qualidade de Serviço (QoS) garantida, como é o caso da rede IP, que utiliza o conceito de melhor esforço 1 (best effort) para transmissão de pacotes. 1 Melhor esforço - Os fluxos de dados realizam a melhor forma possível para chegar ao seu destino, conforme as rotas definidas e a largura de banda que estiver disponível. Quando há congestionamento pacotes são descartados sem distinção. Não há garantia de que o serviço será realizado com sucesso, nem mesmo de desempenho.

15 2 VOZ SOBRE IP A tecnologia não espera pela regulamentação para ser adotada, essa é uma verdade absoluta para o mundo Internet, seu protocolo, agregados de segurança e, naturalmente, serviços relacionados. É simples entender: em matéria de flexibilidade, custos, multiplicidade de produtos e serviços, as redes e soluções de comunicação (voz, dados, imagens) baseadas em comutação por pacotes e no protocolo IP vêm se mostrando cada vez mais competitivas em relação às tradicionais ofertas TDM, Frame Relay ou mesmo ATM. É crescente a demanda tanto por simples serviços de acesso, como por redes privadas virtuais (VPNs IP), sobre as quais trafegam voz, dados e imagens. Assim, mesmo que os serviços IP ainda não representem fonte de receita relevante para muitos provedores de serviços de comunicação, eles admitem que muitos clientes cogitam a possibilidade de migrar para IP. Por isso, aquelas que ainda não tem ofertas IP estão prestes a lançar estas ofertas. Isso, para não falar de prestadores de serviços exclusivamente IP sejam eles ensino à distância ou comunicação multimídia corporativa, ou das operadoras móveis cujas plataformas são baseadas em comutação por pacotes. Se os prestadores de serviços corporativos de telecomunicações vêem, no mundo IP, uma oportunidade de oferecer serviços de maior valor agregado, as concessionárias de telefonia entram neste mundo com cautela. Em seus pacotes corporativos, já oferecem voz sobre IP para atender à pressão dos clientes, numa atitude mais reativa que pró-ativa. Afinal, investiram bilhões de reais em suas redes de comutação por circuitos e não querem perder a receita do tráfego de voz tradicional. Mas como sabem que têm que avançar em direção ao mundo IP para não perder market share 2 no mercado corporativo, também investem em serviços de valor adicionado, como o PABX IP lançado recentemente pela Brasil Telecom. (LEONEL, 2003). 2 Market share Participação da empresa no mercado.

16 4 2.1 Conceitos básicos A voz é um sinal analógico produzido pela excitação de um tubo acústico de 17 cm, chamado de canal ou aparelho vocálico. Começa na glote e termina nos lábios. Quando desejamos transmitir voz através de uma rede telefônica, temos que transformá-la em um sinal elétrico, também analógico. Na telefonia convencional esta função é realizada pela cápsula receptora do aparelho telefônico. Se, ao invés de utilizarmos a telefonia convencional, desejarmos transmitir a voz através de uma rede de computadores, cujo meio de transmissão é digital, devemos, antes de enviar, transformá-la em um sinal digital. Voz sobre IP (VoIP) é uma tecnologia que permite realizar chamadas telefônicas e enviar fax sobre uma rede de dados IP, como se estivesse utilizando a Rede Telefônica Pública Convencional (RTPC). 2.2 Tratamento dos sinais para transmissão A digitalização de um sinal de voz permite que seu armazenamento e transmissão sejam feitos de forma mais eficiente. As redes telefônicas adotaram inicialmente a técnica de codificação PCM (Pulse Code Modulation Modulação por Codificação de Pulsos), que consiste em amostragens do sinal de voz contínuo, por segundo, representando o valor discreto amostrado em 8 bits. Isto implica na necessidade de um canal digital de 64Kbps para transmissão de cada canal de voz. Este tipo de codificação procura reproduzir o sinal amostra por amostra, possui baixo atraso para o processo e pequena complexidade, mas requer um taxa de transmissão elevada Modulação PAM, Quantização e Modulação em código de Pulso Os sinais analógicos sofrem variação contínua no tempo e assume qualquer valor de amplitude dentro de valores pré-estabelecidos. A FIGURA 1 (MARTIGNONI, 2001) ilustra um sinal senoidal e o sinal gerado pela voz.

17 5 FIGURA 1 Sinais analógicos Os sinais digitais assumem valores pré-determinados no tempo e apresentam variações descontínuas de amplitude. A FIGURA 2 (MARTIGNONI, 2001) nos mostra um sinal digital e um sinal digital multinível, ou seja, com variações descontínuas de amplitude. FIGURA 2 Sinais digitais A conversão do sinal analógico em sinal digital pode ser feita por três processos básicos, modulação PAM, Quantização e PCM (Modulação em Código de Pulso). - Modulação PAM É a transformação do sinal analógico em um trem de pulsos onde a amplitude do pulso é diretamente proporcional à amplitude instantânea do sinal amostrado. É utilizada como modulação secundária no processo de digitalização. O processo de amostragem transforma o sinal analógico em digital a uma taxa mínima de 2x a freqüência máxima do sinal. Na modulação PAM esta taxa é de 8 Khz, codificada em 8 bits. A taxa total de amostras é de 64 Kbits. A parte superior da FIGURA 3 (MARTIGNONI, 2001) evidencia uma senóide normal e a parte inferior evidencia os sinais digitais gerados na modulação PAM.

18 6 FIGURA 3 Modulação PAM - Quantização É o processo de tornar o sinal modulado em PAM, dentro de níveis pré-estabelecidos de tensão chamados de valores de decisão. Quando um pulso está acima de um nível de decisão, ele é aproximado para o nível superior imediato. Quando está abaixo da linha de decisão, ele é aproximado para o nível inferior imediato. Durante o processo de quantização do sinal podem ocorrer erros. Uma técnica de diminuir os erros é fazendo a compressão dos sinais, evitando-se distorções. A FIGURA 4 (MARTIGNONI, 2001) nos mostra os sinais quantizados gerados. FIGURA 4 Sinal Quantizado

19 7 - PCM (Modulação em Código de Pulso) É a técnica de relacionarmos cada nível de decisão de um sinal modulado tipo PAM, a um código binário de 8 bits. O sinal resultante será uma cadeia de zeros e uns. Este sinal está pronto para trafegar em uma rede LAN ou WAN, faltando apenas codificá-lo. A FIGURA 5 (MARTIGNONI, 2001) mostra novamente o sinal quantizado, desta vez com valores binários atribuídos. FIGURA 5 Sinal quantizado, com valores Conversão e Codificação: A FIGURA 6 (PEIXOTO, 2004) demonstra o comportamento do sinal da voz durante todo o percurso. A voz é introduzida na rede pelo microfone, gerando um sinal analógico; este sinal é convertido pelo computador em um sinal digital e codificado para transmissão via rede IP, na outra ponta o sinal passa por uma pilha IP e pelo buffer dejitter, passando, então, pelo processo de decodificação e conversão em sinal analógico para que se torne audível. FIGURA 6 Percurso dos sinais de voz

20 Codecs (Codificadores/decodificadores) O objetivo do codificador de voz é reduzir a taxa de transmissão de bits, ao mesmo tempo em que mantém o máximo possível de qualidade subjetiva original do sinal. As características de alguns codificadores de áudio são mostradas na TABELA 1. TABELA 1 Características dos codecs Recomendações Codificação Taxa (Kbps) Quadro / Ano (codecs) look-ahead (ms) G.711 PCM 64 0,125/ G.726 ADPCM ,125/ G.728 LD-CELP 16 0,625/ G.729.A CS-ACELP 8 10/ G MP-MLQ 6,3 30/7, G ACELP 5,3 30/7, FONTE: (OLIVEIRA, 2003) Os Codecs mais utilizados atualmente são: - G.711 (1972), que define um codec de alta velocidade para conversão que gera um fluxo constante a uma taxa de 64 Kbps. Sua vantagem é sua velocidade, reduzindo o atraso fim a fim dos pacotes de voz, e sua desvantagem é o maior uso de mais largura de banda. - G (1996) e G.729 (1996), que definem codecs de baixa velocidade, sendo que o G tem duas opções de taxa de bits, 5.3 e 6.4 Kbps, e o G.729 gera uma taxa de 8Kbps. Em ambos, a taxa de bits é variável. Esta baixa taxa de bits gerada é a vantagem do uso destes codecs. A desvantagem é o aumento no atraso fim-afim do fluxo de voz, devido à complexidade computacional do algoritmo de compressão. 2.3 Aplicações e benefícios da Voz Sobre IP A telefonia IP definida pelo conceito do uso de uma rede IP para o transporte de serviços de telecomunicações, ainda é um mundo distante para

21 9 as incumbents 3, que investiram bilhões em suas redes tradicionais e não pensam em transformá-las em IP antes que esses investimentos sejam amortizados. Todas, no entanto, já aderiram ao serviço de voz sobre IP, baseados em redes Frame Relay ou ATM, e dizem que esse é um mundo real, uma tendência que veio para ficar e que caminha para a oferta no mercado de novos aplicativos - seja na forma de produtos, como os PABX IP, seja como soluções que agreguem valor ao negócio. (LEONEL, 2003). São com essas novidades que elas esperam compensar a perda de receita quando um cliente corporativo opta por serviços de VoIP, em detrimento da voz sobre circuito. "É inevitável: a VoIP tira um potencial de receita, e acrescenta em dados, mas não compensa a perda de receita com a voz tradicional. A saída para as empresas de telecom é o valor adicionado. É preciso colocar mais aplicações em cima do IP", resume Luiz Gonzaga Vilela Neto, diretor geral de comunicação de empresas da Telefônica Empresas. Quando se fala em VoIP, o serviço é relacionado à perda pela concessionária, porque transforma o tráfego telefônico, especialmente de longa distância (uma receita considerável), em tráfego interno de rede de dados, que não é remunerado da mesma forma. "A questão da perda é relativa, porque o cliente que usa VoIP tem que pagar pelo link, por uma conexão de boa qualidade; então, existe um redirecionamento dessa receita para outros serviços", pondera Mauro Amorim, gerente sênior de produtos da diretoria de marketing e soluções integradas da Embratel. No futuro esse ganho vai ser em aplicações. Falar ao telefone vai virar commodity (mercadoria) e vai ganhar dinheiro quem oferecer o transporte de VoIP com qualidade e aplicações de valor adicionado, como por exemplo, PABX IP. Há um interesse grande das empresas por serviços IP e, no futuro, vão predominar duas interfaces, a voz e um browser (programa que permite navegar na web e em sites de FTP), ou seja, tudo vai ser através da Internet ou de um portal de voz", completa Amorim. Segundo ele, desde 2000, os clientes da Embratel trafegam voz em cima da Internet. "Estamos, agora, trabalhando para que três pontos 3 Incumbent Operadora de telefonia pública.

22 10 funcionem em sintonia: a rede do cliente, a conexão do cliente com o backbone 4 da Embratel e a conexão com a rede de destino", diz Amorim, enfatizando que a prestadora acredita plenamente que VoIP já é uma realidade. Esses clientes estão praticamente no eixo Rio-São Paulo-Minas Gerais. "Já temos mais de mil portas em VoIP e clientes com mais de 50 pontos", destaca Amorim. Alguns exemplos de aplicações para VoIP: a) RTPC gateways: interconexão entre a Internet e a Rede de Telefonia Pública Comutada pode ser realizada utilizando um gateway, seja integrado no PBX (o ipbx) ou como um dispositivo à parte. b) Entroncamentos entre escritórios através de uma intranet corporativa: a substituição dos entroncamentos atuais possibilitaria economia de escala e ajudaria na consolidação de facilidades de rede. c) Acesso remoto de um SOHO (Small Office - Home Office): um escritório pequeno ou doméstico poderia obter acesso à voz, dados e fax corporativos utilizando a Intranet da companhia (emulando uma extensão remota de um PBX, por exemplo). d) Chamadas de voz a partir de um computador móvel via Internet: chamadas para o escritório podem ser realizadas através de um computador multimídia móvel que esteja conectado na Internet. e) Acesso a call centers: acesso a facilidades de call centers através da Internet é um serviço em ampla expansão nas aplicações de comércio eletrônico. Um acesso destes poderia permitir, por exemplo, que um cliente faça perguntas ou comentários on-line sobre algum produto anunciado na rede Exemplos de arquiteturas básicas: - Arquitetura PC a PC: Nesta arquitetura dois computadores providos de recursos multimídia, conectados a uma LAN (tipicamente no ambiente corporativo) ou, através da RTP, a um provedor de serviços Internet (tipicamente no endereço residencial), se comunicam para a troca de 4 Backbone - Interconexão de nós de comutação de rede.

23 11 sinais de voz. Todo o tratamento do sinal de voz (amostragem, compressão e empacotamento) é realizado nos computadores, sendo a chamada de voz estabelecida com base no endereço IP do receptor (ou através de um nome, que será convertido para um endereço IP utilizando-se um serviço de diretório público). Esta arquitetura está ilustrada na FIGURA 7 (BRITO, 2000). FIGURA 7 Arquitetura PC a PC - Arquitetura com Gateway: Nesta arquitetura, ilustrada na FIGURA 8 (BRITO, 2000), um telefone padrão é utilizado para gerar e receber chamada telefônica sobre a Internet. O usuário chamador disca para o Gateway de telefonia IP mais próximo de sua central telefônica local; este Gateway reconhece e valida o número telefônico do usuário chamador (para fins de autenticação e bilhetagem) e solicita a este que forneça o número do usuário de destino. O Gateway de entrada identifica o Gateway de saída mais próximo do usuário de destino e inicia com este uma sessão para transmissão de pacote de voz. O Gateway de saída chama o telefone receptor e, após a chamada ser atendida, a comunicação fim-a-fim tem início, com o sinal de voz sendo enviado através de datagramas IP entre os Gateways. A codificação e o empacotamento do sinal de voz são feitos no Gateway de origem, enquanto a decodificação e o desempacotamento são feitos no Gateway de destino. A digitalização do sinal de voz pode ser feita na central, no Gateway ou mesmo no telefone (caso do RDSI, por exemplo).

24 12 FIGURA 8 Arquitetura com Gateway - Arquitetura Híbrida: A FIGURA 9 (BRITO, 2000) mostra uma arquitetura híbrida entre as duas arquiteturas apresentadas anteriormente. Nas estruturas híbridas um usuário de um telefone padrão origina (ou recebe) uma chamada para um usuário de PC (ou telefone IP). Em tais situações deve haver um serviço de mapeamento ou translação de endereços IP em números telefônicos. Existem quatro caminhos unidirecionais neste caso: PC-a-PC, Gateway-a-Gateway, PC-a- Gateway, Gateway-a-PC. Em todas estas arquiteturas os pontos terminais (PC ou Gateways) devem empregar o mesmo esquema de codificação de voz. FIGURA 9 Arquitetura híbrida

25 Vantagens da tecnologia VoIP O desenvolvimento e a expansão de uma nova tecnologia só acontecem a partir de uma justificativa clara e sustentável. O VoIP tem conseguido demonstrar benefícios para os usuários e deve se firmar seu sucesso a longo prazo. Os benefícios da tecnologia podem ser divididos dentro de quatro categorias (FAGUNDES, 2003): Redução de custos. Apesar da redução de custos das chamadas de longa distância pelas companhias telefônicas, esse assunto é bastante popular para a introdução do VoIP. Os preços fixos para acesso a Internet podem se configurar numa excelente oportunidade para reduzir os custos de voz e fax. Estima-se que 70% dos custos de transmissão de fax entre os Estados Unidos e Ásia poderiam ser substituídos por FoIP (Fax over IP). Essas reduções de custos estão baseadas em evitar o uso das chamadas internacionais e estatuais usando a infra-estrutura da Internet do que a redução dos custos globais de um melhor compartilhamento dos equipamentos e rede pelos provedores de telecomunicações. Esse melhor compartilhamento levará uma redução de custos em larga escala para a voz. Simplificação. A integração da infra-estrutura que suporta todas as formas de comunicação permitirá uma maior padronização e redução nos investimentos em equipamentos. Esta infra-estrutura compartilhada pode aperfeiçoar o uso da largura de banda e a minimização dos custos de redundância da topologia de rede. As diferenças nos padrões de uso de voz e dados oferecem oportunidades adicionais para melhor a eficiência das redes de comunicações. Consolidação. Uma vez que pessoas estão nas extremidades das redes, qualquer oportunidade para combinar operações, eliminar pontos de falhas e consolidar atividades que gerem custos. Nas empresas, o uso de sistema de gerenciamento de rede centralizado baseado em SNMP monitorando voz e dados trazem excelentes benefícios tanto de redução de custos como de agilidade na determinação de problemas.

26 14 Aplicações avançadas. Embora os serviços básicos de telefonia e fax sejam as aplicações iniciais do VoIP, no longo prazo é esperado o uso de aplicações multimídia e aplicações multiserviços. Por exemplo, as soluções de e-commerce podem combinar acessos a Web e a partir desse acesso, através do próprio PC os usuários terem acesso imediato para chamar o atendente do call-center. 2.4 Características dos protocolos de redes para transporte de voz Para que o transporte de voz seja aceitável e praticável, algumas características devem ser observadas: Atrasos (delays) pequenos; QoS na entrega da voz (capacidade de predição de chegada de pacotes); Priorização de pacotes; Eficiência no transporte de tráfegos maiores de voz. Uma variedade de tecnologias, incluindo protocolos, padrões das indústrias e tecnologias de transmissão operam para habilitar o trabalho da rede de Voz Sobre IP. Estas tecnologias incluem (VOZ, 2003): - ATM Tecnologia de transmissão em rede que suporta voz, vídeo e dados. Utiliza switches para estabelecer uma ligação lógica fim-a-fim para cada chamada, garantindo a qualidade de serviço (QoS). No entanto, a banda larga não utilizada em uma rede ATM pode ser prontamente usada para outras chamadas e serviços. - BICC Protocolo usado para gerenciar tráfico de voz entre servidores de comunicação trabalhando com a rede SS7 existente. - H.248 Padrão que fornece uma performance altamente eficiente em chamadas em tempo real e controle de gateway. Também habilita conexões many-to-one requeridas em videoconferências. - IP Usado para rotear mensagens em uma rede IP. Cada pacote contém seu próprio cabeçalho, o qual fornece a informação que permite a ele chegar ao seu destino. Pacotes IP podem variar de tamanho, fornecendo grande flexibilidade no tráfego e maximizar o uso da banda da rede.