Introdução a VoIP. Caciano Machado <caciano@gmail.com>

Transcrição

1 IntroduçãoaVoIP

2 VoIP PesquisaobjetivanosEUAfeitaem2005sobreoqueaspessoas achavamqueeravoip Cercade20%acreditavamqueVoIPeraumautomóveleuropeu Cercade10%acreditavamquefosseummarcadeVodka Aotodocercade87%daspessoasnãosabiamoqueeraVoIP.

3 VoIP VoIPnãoéumproduto VoIPnãoéumsoftware VoIPnãoéumaempresa VoIPnãoéumautomóvel,emuitomenosumamarcadeVodka VoIPéoprocessodetransmissão devozemtemporealatravésderedes depacotesip(internetprotocol)

4 RededeTelefoniaFixaComutada Década Tecnologias Telégrafosconectadospontoaponto,fioaéreoúnico,loopfechadopeloterra Telefonesconectadospontoaponto,fioaéreoúnico,loopfechadopeloterra 1900 Looplocalcompardefiosisolados Telefonesconectadosporestaçõesdecomutação Comutação nobraço atravésdejumpers UtilizaçãododispositivodeStrowgerparacomutaçãoautomáticadaschamadas MultiplexaçãoFDM(Analógica) MultiplexaçãoTDM(Digital) MultiplexaçãoPDH(FibraÓtica) TelStar(SatéliteArtificial) MultiplexaçãoSDH/SONET(FibraÓtica) MultiplexaçãoWDM(FibraÓtica) MultiplexaçãoDWDM,ODT(FibraÓtica)

5 RededeTelefoniaFixaComutada Volume detráfego Dados Voz Voicecentric Datacentric Em2002otráfegodedadosnarede detelefoniafixaera10vezesmaior queotráfegodevozecontinua crescendoexponencialmente. Tarifaçãosobrevozémaiorquea tarifaçãosobredados.

6 RededeTelefoniaMóvel Geração 1G 2G 2,5G 3G 4G Recursos VozAnalógica VozDigital VozDigitaleDados VozeVídeoDigitaleDados? Tecnologias Sistemaspush to talk,imts,amps D AMPS,GSM,CDMA,PDC EDGE(sobreGSM),GPRS(sobreD AMPSouGSM) W CDMA,CDMA2000 Wi Fi,Wi Max?

7 AcessosCorporativos 2a10Mbit/s 2a30Mbit/s B:64kbit/s E1:2Mbit/s E3:34Mbit/s ~40Kbit/s 30a40 Mbit/s (partilhado) Wireless PCS(IMS) ADSLSDSL IDSL 30a40 Mbit/s (partilhado) Cable Modem 2a30Mbit/s ADSLSDSL IDSL CanaldeVoz Modem N ISDN comsuportepara X.25eFrameRelay Suportede Telecomunicações Público CanaldeVoz Modem Cable Modem RádioEnlace WLL CanaisDig. dedicados AcessosUsuárioPessoal ~40Kbit/s RededeTelefonia Celular (CDPD) Rede Metropolitana (PDH/SDH) INTERNET RENPAC X.25eFrameRelay DQDB IEEE802.6 TVacabo(NET) Videoemdemanda B ISDN (ATM) Provedorde Serviçosde AcessoàInternet Teleserviços Ex.:VideoemDemanda, PayperViewetc.

8 RedesIPTradicionaiseRedesde TelefoniaFixa Características Serviços Estruturasdedados Terminação Protocolos RedesIP DadosdeAplicações Pacotes/DatagramasAssíncronos Computador MR OSI Comutaçãodepacotes Comutação (store and forward) Sensibilidadeaodelay/jitter Insensível QoS Nãogarantido IntegraçãocomMultimídia TolerânciaaFalhas Congestionamento Complexa Falhaemumnónãoéfatal Emqualquerpacote RedesdeTelefonia Voz QuadrosSíncronos AparelhoTelefônico SS7 Comutaçãodecircuitos (read and forward) Sensível Garantidoapósestabelecimento dachamada Trivial Falhaemumnóéfatal Duranteaconfiguração

9 ComutaçãodeCircuitos/Pacotes ComutaçãodeCircuitos Read and Forward Estabelecimentodecaminho físicofimafim. Dadospercorremsempreo mesmocaminhofísico. Enlacesintermediáriospodem serdequalquertecnologia (microondas,fibraótica,etc). Delay(Atraso)constante duranteatrocadedados. Jitter(Variaçãododelay) insignificanteouinexistente Tarifaçãotrivial,porduraçãodo circuito

10 ComutaçãodeCircuitos/Pacotes ComutaçãodePacotes Store and Forward Cópiaintegraldosdadosdo pacoteacadasalto(hop) roteador. Análisedocabeçalhodopacote IPparadeterminaçãodo próximosalto. Dadospodempercorrer caminhosdiferentes. Delay(Atraso)inseridoemcada salto. Jitter(Variaçãododelay) dependendodacargados roteadoresintermediários. Tarifaçãocomplexa,porpacote

11 VoIP ChamadaEstabelecida Utilizaçãodeinfra estruturaipcomomeiopara transmissãodevozemtemporeal. Aparelho Telefônico Conversor AD CODEC RTP/UDP IP RedeIP IP RTP/UDP Cadaetapaintroduzatraso CODEC Conversor DA RedeIPintroduzatrasovariávelcausandojitter Aparelho Telefônico

12 VoIP Vantagens Economia: Aproveitamentodeinfra estruturasderedeip. Tarifaçãodedados<Tarifaçãodevoz. Facilidadedeintegraçãodoserviçodevozcomoutros serviços: Vídeo CRM(CustomerRelationshipManager) InstantMessenger Mobilidade Mão de obraabundante ProtocoloIP

13 VoIP Desvantagens Bacalhau,redeIPnãofoiprojetadapara transmissãodevozemtemporeal: Soluções: Delay(Atraso) Jitter(Variaçãodoatraso) JitterBuffers,QoS, EngenhariadeTráfego Congestionamentos Tolerânciaafalhas DNS,DHCP,aprópriaenergia elétrica

14 EquipamentosdeTerminaçãoemVoIP PlacasFXS Equivaleaumramalanalógicode PABXoulinhaexternadaredede telefonia. Podeserconectadoaumaparelho telefônico,umtroncoanalógicode PABXouumaportaFXO. ComoumaplacaFXSrecebe chamadas? Detectandooff hookdafxoqueestá conectada. DetectandodígitosDTMF. ComoumaplacaFXSrealiza chamadas? Apresentandotomdediscagemparaa interfacefxoconectada. FXSequivaleauma tomadaquevaipara acentraldetelefonia

15 EquipamentosdeTerminaçãoemVoIP PlacasFXO Equivaleaumtroncoanalógicode PABXouaparelhotelefônico. Podeserconectadoaumramal analógicodepabx,umalinhaexterna darededetelefoniaouaumafxs. ComoumaplacaFXOrecebe chamadas? Detectandotomdelinhageradopor umafxs Entrandoemestadooff hookpara atenderachamada ComoumaplacaFXOrealiza chamadas? Entrandoemestadooff hook GerandotonsDTMF FXOequivaleaum aparelhotelefônico

16 EquipamentosdeTerminaçãoemVoIP ATA AnalogTelephoneAdapter Custorelativamentebaixo. Conectaumaparelhode telefoneconvencionalaum serviçodevoip(sipouh.323). Possuinomínimoumaporta FXSeumaportaEthernet.

17 EquipamentosdeTerminaçãoemVoIP GatewaysdeVoz Conectamaparelhosde telefoneconvencionaisà RedeIP. Integrammaisrecursosque osatas. FuncionalidadesdePABX. PortasFXS PortasFXO

18 EquipamentosdeTerminaçãoemVoIP IPPhones Sistemaembarcado comaparelho telefônicointegrado. USBPhones ConectadosaoPCvia portausb. Microfone,alto falante etecladonumérico

19 EquipamentosdeTerminaçãoemVoIP IPPhonesWireless Sistemaembarcado comaparelho telefônicointegradoe tecnologiaswifi.

20 Softphones SoftwareparacomputadorquepermitefazerchamadasviaInternet Integraçãocomvídeo,instantmessengerseoutrosrecursos ServiçosdeIntegraçãocomsistemadetelefonia Recebimentodechamadasdarededetelefoniafixaemóvel Realizaçãodechamadasparaarededetelefoniafixaemóvel Oserviçopodeseralgumdoprópriofabricantedosoftwareou algumserviçodeoutraempresaescolhidopelousuáriodo softphone

21 Softphones Gizmo ProtocoloSIP Skype Protocoloproprietário EncriptaçãodaVoz Integraçãodemuitosrecursos Softwaresgratuitosmasnãosão abertos Possuemserviçospagospara integraçãocomtelefoniafixa

22 Softphones Xten/Xlite ProtocoloSIP. VersõesDemoePro. Ekiga ProtocolosSIP/H.323 GnomeMeeting GPL

23 Softphones Linphone ProtocoloSIP GPL minisip ProtocoloSIP Encriptaçãodaschamadas GPL PhoneGaim ProtocoloSIP IntegraçãocomIMscomo ICQ,MSN,Yahoo

24 PilhadeProtocolosdeVoIP

25 ProtocolosdeMídiaeCodecs ProtocolosdeMídia Transportedeáudio RTP Real timetransportprotocol RTCP Real timetransportcontrolprotocol Pacotescarregamosquadrosdeáudio. Característicasdosquadrosdeáudiodependemdo Codecutilizado. Codecs Codificação/Decodificaçãodeáudio Codecsutilizamváriastécnicasdecompactaçãode áudioparaeconomiadebanda. Análisepsicoacústicadoouvidohumano.

26 Codecs MOS 5 G.711PCM 4 G.726ADPCM 3 G.728LD CELP G G.729AB 1 GSM G.723.1A 0 5,3 6, kbit/s MOS MeanOpinionSquare Descritordequalidadedevoz maisutilizado.médiadenotassubjetivasdeouvintes.valores de0a5.

27 ProtocolosdeSinalização ControledeChamada Responsáveispeloestabelecimento,negociaçãode codificadores,controleetérminodaschamadasvoip. SIP PadrãodoIETF H.323 PadrãodoITU

28 SIP SIP SessionInitiationProtocol Simples,modulareextensível. SDP SessionDescriptionProtocol Descriçãodosendereços,portasecodecsparafechamento docanaldemídia PadrãodoIETF RFC2543 MensagensnoformatodetextoASCIIsemelhantesaHTML URISIP endereçodeusuáriosip

29 SIP Entidades UserAgent(UA):Terminações.(Softphone,SIPphone,...) RedirectServer:Retornalocalizaçãodousuárioprocurado. Proxy:Encaminhachamadasparaalocalizaçãodousuário. Registrar:Registralocalizaçãodeusuários. RegistrarServernormalmenteéutilizadoem conjuntocomproxyserveroucomredirectserver

30 SIP Mensagens INVITE ChamadaparausuárioSIP REGISTER RegistrodelocalizaçãodeusuárioSIP CANCEL Cancelachamada BYE Encerramentodachamada ACK Confirmaçãoderesposta

31 REGISTERparaRegistrarSIP

32 INVITEparaProxySIP

33 INVITEparaRedirectSIP

34 INVITESIP Pacote

35 SIP MododeOperaçãoBásico Registro REGISTER UsuárioseregistraemRegistrarServer RegistrarServeratualizabasededadosdelocalização Chamada INVITE UsuáriochamaoutrousuárioatravésdeProxySIP ProxySIPconsultabasededadosdelocalizaçãoe encaminhachamada

36 H.323 H.323 VisualTelephoneSystemsandEquipmentforLocal AreaNetworksWhichProvideaNon GuaranteedQualityof Service Grande,complexoeinflexível MaiscompletoqueoSIP ConjuntodepadrõesdoITU Q.931,H.323,H.225,H.245,H.235,H.332,...

37 H.323 ModeloArquitetônico Terminal IPPhone,Softphone,etc.Podeounãoestarsoba jurisdiçãodeumgatekeeper Gatekeeper Responsávelpelocontroledaschamadasdos terminaissobsuajurisdição Gateway Responsávelpelainterconexãoentrearedede telefoniaeoh.323.

38 H.323 Funcionamento Estabelecimentodachamada PrimeiraconexãoTCP CanalQ.931quetransportamensagens deestabelecimentodechamadah.225

39 H.323 Funcionamento EstabelecimentodoCanaldeControle SegundaconexãoTCP Mensagensdecontroledefinidasno H.245

40 H.323 Funcionamento Estabelecimentodoscanaisdemídia TráfegosRTP AberturadoscanaisdemídiaviaRTPutilizandoo protocolodecontroleh.245

41 H.323 Funcionamento Diálogo OsdadosdemídiasãoenviadosatravésdepacotesRTP

42 H.323 FuncionamentocomGatekeeper ProcuradeGatekeeper GRQ(GatekeeperRequest)emmulticast GatekeeperregistrausuárioerespondecomGCF (GatekeeperConfirm)

43 H.323 FuncionamentocomGatekeeper Chamada ARQ AdmissionRequest ACF AdmissionConfirm

44 SIPeH.323 QuadroComparativo Item Projetadopor CompatibilidadecomaInternet Arquitetura Completeza Formatodasmensagens Transportedemídia Chamadasdeváriosparticipantes Conferênciasmultimídia MensagensInstantâneas Criptografia Documentaçãodepadrões Implementação Status H.323 ITU Não Monolítica PilhadeProtocolosCompleta Binário RTP/RTCP Sim Sim Não Sim 1400páginas Grandeecomplexa Extensamentedistribuído SIP IETF Sim Modular Configuraçãodaschamadas ASCII RTP/RTCP Sim Não Sim Sim 250páginas Moderada Boasperspectivasdeêxito

45 SER/OpenSER SIPExpressRouter RoteadordePacotesSIPdealtodesempenho,robusto,flexívele escalável. UtilizadocomoProxy/Redirect/Registrar Linguagemdescriptprópriaparaanálise,tratamentoeroteamento dospacotessip. MódulosparaintegraçãocomBDsparagerenciamentodecontas, autenticaçãodeusuários,instantmessengersetarifaçãode chamadas. MySql,PGSql,LDAP,Radius,Jabber,2G/SMS SuporteaIPV6 GPL

46 SER/OpenSER SER /etc/ser/ser.cfg OpenSER BranchdoSERcriadoporcausadalentaevoluçãodoSERe resistênciadogrupodoseremaceitarpatchesdacomunidade /etc/openser/openser.cfg Arquivosdeconfiguraçãosão quase compatíveis

47 SER/OpenSER #se URI for numerica encaminha para um gateway de voz if (uri=~ { # match com expressões regulares forward(gateway.foo.bar, 5060); } else { # senao encaminha para servidor de localizacao forward(userloc.foo.bar, 5060); }

48 SER/OpenSER # guarda localizacao se receber uma mensagem REGISTER if (method == REGISTER) { save( mydomain ); } else { # se nao for um REGISTER consulta localizacoes registradas if (lookup( mydomain )) { # se encontrar entao encaminha chamada t_relay(); } else { # se nao encontrar enviar mensagem de erro sl_send_reply( 404, Not Found ); } }

49 GnuGatekeeper FazotrabalhodeGatekeeperH.323deumazona. Gerenciamentodecontas,autenticação,monitoramento. GPL

50 Asterisk PABXcompletoemsoftware Integraçãodediversastecnologiasdetelefonia convencionalcomtecnologiasvoip Telefoniaconvencional(Hardwarenecessário) FXS,FXO,ISDN,E1,T1 VoIP SIP,H.323,IAX,MGCP/Megaco GPL

51 Asterisk CanalSIP CanalMGCP CanalH.323 PlanodeDiscagem esoftwaredepabx CanalIAX CanalZaptel Driversparautilizaçãode placaspcifxs,fxo,e1,...

52 Asterisk CanaisePlanodeDiscagem Configuraçãodoscanais: /etc/asterisk/sip.conf,/etc/asterisk/zaptel.conf, /etc/asterisk/iax.conf,... Codecsutilizados,portasparatráfegodepacotes,cancelamento deeco,mododeoperaçãodasportasdetelefonia Configuraçãodoplanodediscagem: /etc/asterisk/extensions.conf Utilizadoportodososcanais Listasdeextensões(ramais)comaçãoquedevesertomada quandoaextensãofordiscada Organizadoemcontextos Cadacanalinformaocontextoemquesuaschamadasdevem chegar.cadacontextotemsuasextensões.

53 Asterisk extensions.conf # contexto para chamadas chegando do canal SIP [from-sip] # chamada SIP recebida para a extensão 201 exten => 201, 1, Dial(Zap/1) # Discar para porta FXS 1 # chamada SIP recebida para a extensão 201 exten => 202, 1, Dial(Zap/2) # Discar para a porta FXS 2 exten => 202, 2, Playback(outforlunch) # Mensagem # contextos para chamadas chegando do canal Zaptel [from-zaptel] exten => 301, 1, Dial(SIP/zemane@proxy.foo.bar) # Discar via SIP exten => 302, 1, Dial(SIP/juquinha@proxy.foo.bar) # Discar via SIP

54 Asterisk extensions.conf # contexto para chamadas chegando do canal SIP [from-sip] # chamada SIP recebida para a extensão 201 exten => 201, 1, Dial(Zap/1) # Discar para porta FXS 1 # chamada SIP recebida para a extensão 201 contexto extensão prioridade ação exten => 202, 1, Dial(Zap/2) # Discar para a porta FXS 2 exten => 202, 2, Playback(outforlunch) # Mensagem # contextos para chamadas chegando do canal Zaptel [from-zaptel] exten => 301, 1, Dial(SIP/zemane@proxy.foo.bar) # Discar via SIP exten => 302, 1, Dial(SIP/juquinha@proxy.foo.bar) # Discar via SIP

55 Asterisk Planodediscagem

56 Regulamentação Anatel somentequandoovoiprepresentarumterçodototal dosserviçosdetelecomunicaçõesemusonobrasil(oque correspondea15milhõesdeusuários),haveránecessidadede regulamentação.

57 Reaçãodasempresasdetelefonia NarusInsight Discover Suite (NDS) Software de análise de tráfego que passouaserutilizadoporgigantescomoat&tebrasiltelecom.tambémé utilizadopelansa(nationalsecurityagency)doseua. SitedaNarus: Brasil Telecom, one of the largest telecommunications companies in Brazil,hasleveragedNarusInsighttoimplementtheindustry sfirstsolutionto effectively identify and collect unclaimed revenues due to the revenue leakage ofunmanagedipservicessuchasvoip.usingibmbladecenter hardware and the NarusInsight Discover Suite (NDS), Brasil Telecom can now efficiently manage revenue streams across services running on their networks. BrT justifica que a utilização do software se deve à perda de receita causadapelovoip.

58 Obrigado info.org