IRICUP. Telefonia IP na Universidade do Porto

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1 Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores Relatório de Estágio IRICUP Telefonia IP na Universidade do Porto por Ricardo Jorge Reis da Silva Carvalho realizado no Instituto de Recursos e Iniciativas Comuns da Universidade do Porto Projecto, Seminário ou Trabalho de Fim de Curso Porto, Julho de 2006

2 FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO RELATÓRIO DE PROJECTO IRICUP Telefonia IP na Universidade do Porto realizado no Instituto de Recursos e Iniciativas Comuns da Universidade do Porto por Ricardo Jorge Reis da Silva Carvalho Orientador: Prof. Dr. Mário Jorge Moreira Leitão Co-Orientador: Eng.º Mário Paulo Monteiro Serrão Porto, Julho de

3 Resumo Pretende-se com este estudo definir arquitecturas de Telefonia IP adaptadas à realidade da Universidade do Porto, com a integração do sistema telefónico PSTN e a migração faseada e transparente para os utilizadores. A UP deve ser vista como uma entidade com características particulares nas áreas de voz e dados. Um factor a ter em conta é a existência de utilizadores móveis, ou seja, colaboradores que se encontram frequentemente a trabalhar, por exemplo fora das instalações de cada Unidade Orgânica, e a quem o sistema VoIP poderá ser de grande utilidade, visto permitir fazer uso da telefonia IP através do backbone Wi-Fi proporcionado pela rede e-u, ou através de Softphones a partir de PCs. Têm que ser escolhidas técnicas de encaminhamento dinâmico das chamadas entre as instituições, de forma a evitar tabelas de encaminhamento estáticas e de gestão centralizada. O encaminhamento deverá igualmente ter em conta os caminhos de mais baixo custo Este projecto baseia-se no projecto interno de avaliação e teste de tecnologias associadas ao VoIP desenvolvido pela FCCN, pelo que faz uso dos estudos realizados por este organismo nesta área tecnológica. Igualmente, e tal como a FCCN, para estudo e desenvolvimento do projecto, fazemos uso dos resultados do projecto de VoIP da TERENA. Estes resultados incluíram o desenho e a identificação dos protocolos VoIP a utilizar, o desenho e implementação da arquitectura e sistemas de suporte a estes mesmos protocolos e a experimentação de equipamentos terminais. No âmbito da realização deste projecto para a cadeira de PSTFC da LEEC, pretende-se alargar o estudo iniciado pela FCCN à Universidade do Porto, instituição com ligação à RCTS, de forma a verificar a adequação das soluções encontradas e respectiva escalabilidade para um cenário de funcionamento em toda a Rede Académica Nacional. Como tal, foi feito inicialmente um estudo prévio aos protocolos e tecnologias Open Source existentes, que constituem a base das arquitecturas a testar. Faz-se neste relatório um comparativo entre os principais protocolos, para posteriormente justificar-se a escolha do SIP como protocolo de sinalização adoptado. Descrevem-se então os diversos cenários possíveis de integração do sistema de Telefonia IP com as infra-estruturas das Unidades Orgânicas e faz-se uma análise às características de cada um desses cenários. Descreve-se no seguinte capítulo a solução de endereçamento que deverá ser adoptada e dão-se exemplos, o mais elucidativos possíveis sobre a implementação dos esquemas de endereçamento. Segue-se um capítulo onde são feitas considerações de segurança a ter em conta em implementações de sistemas VoIP e de por fim descreve-se as arquitecturas de teste estudadas e implementadas, mostrando-se primeiramente o software usado, um comparativo entre as capacidades de cada software e seguidamente tenta-se confrontar a teoria inicialmente estudada com a observação de resultados extraídos de testes aos sistemas montados. Por fim apresenta-se um breve capítulo de conclusões e trabalho futuro. 3

4 Prefácio No passado as redes de comunicação eram planeadas e optimizadas para um determinado serviço, voz ou dados, de acordo com requisitos específicos. Estas redes tiveram origem e evolução independente, utilizando diferentes tecnologias e meios de transmissão separados. A segmentação das tecnologias e dos serviços implicava a necessidade de providenciar acessos separados e meios de transmissão distintos para as diversas redes, e a adopção de protocolos diferentes e normalmente incompatíveis que inevitavelmente comprometia seriamente a possibilidade de inter funcionamento entre tecnologias. Com o advento do digital e das cada vez maiores capacidades de processamento disponibilizadas pelos computadores, a evolução das telecomunicações tem sido feita cada vez mais no sentido da integração de serviços. É nesta óptica que tem sido marcada também a evolução da telefonia. A telefonia IP não é apenas o envio de pacotes de voz através da Internet. É todo um processo de mudança na área das telecomunicações de voz. Esta mudança deve ser entendida como um processo inevitável a nível global, e adquire ainda mais relevância para grandes instituições, tais como a UP, que dispõe de um alargado e fiável backbone IP do qual pode ainda tirar mais partido e benefício através da implementação do VoIP quer a nível LAN, quer a nível WAN. Os principais benefícios desta tecnologia prendem-se acima de tudo com a diminuição dos custos das chamadas. De facto, o dinheiro que se poderá poupar com a introdução desta tecnologia na UP é muito significativo, dado que poder-se-ão implementar mecanismos de Least Cost Routing, enviando o tráfego telefónico sempre pela rota de menor custo, podendo até as chamadas serem entregues com destino inevitável da PSTN a operadores gateways PSTN SIP a custos muito mais baratos que os que actualmente são praticados pelos operadores da rede fixa. Mas os benefícios não se prendem apenas com os custos aliciantes. Existe um conjunto de factores e características da telefonia IP que tornam esta alternativa muito convidativa. Desde a mobilidade que permite dar aos utilizadores, aos serviços avançados sem custos adicionais, tais como chamada em conferência ou voic integrado com o e- mail, etc. Na rede de Unidades Orgânicas da UP existem ainda outras mais valias importantes, como a integração das contas dos utilizadores com o sistema de informação de cada UO, e a passagem da gestão e administração da sua vasta rede telefónica para os grupos de administração de sistemas e infra-estruturas tecnológicas de cada UO. Em suma, existe uma conjuntura a todos os níveis, que impulsiona o advento do VoIP na UP. São objectivos do estudo feito neste estágio, o estudo, avaliação e implementação de diversos cenários de telefonia IP, nomeadamente ao nível do impacto de migração das solução de voz tradicionais para VoIP, solução de endereçamento, encaminhamento de chamadas, e interligação com infra-estruturas SIP. Foram definidas e implementadas arquitecturas de teste. Foram também, tanto quanto possível, consultadas, observadas e discutidas outras soluções existentes no mercado, com o desígnio de adquirir conhecimento e contextualizar da melhor forma uma boa solução VoIP ao nível LAN para as Unidades Orgânicas da Universidade do Porto. Tal trabalho exigiu muita dedicação e empenho, o qual com entusiasmo nunca recusei, nem deixei esmorecer o esforço que sempre empreendi. Muitas dificuldades que não estão à vista, foram encontradas, principalmente por esta ser uma área em presente evolução, onde por isso é difícil encontrar documentação ou respostas concretas às dúvidas que vão surgindo. De muito contribuiu para o sucesso deste estágio, a entreajuda e colaboração prestada pelos meus colegas do IRICUP que sempre me auxiliaram em tudo o que lhes estava ao alcance. A eles, os meus sinceros agradecimentos. 4

5 Índice ÍNDICE...5 ÍNDICE DE FIGURAS...ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. GLOSSÁRIO INTRODUÇÃO ENQUADRAMENTO DO TRABALHO MOTIVAÇÃO PARA A UNIVERSIDADE DO PORTO OBJECTIVOS DO TRABALHO COMPONENTES DE UM SISTEMA DE TELEFONIA IP TERMINAL SERVIDOR GATEWAY CONFERENCE BRIDGE PROTOCOLOS H SIP Componentes de rede SIP User Agents (UAs) Servidores Proxy Registrar Redirect Server Arquitectura Protocolar SIP Fluxo de sinalização SIP O Fluxo de sinalização na Estrutura protocolar SIP Transacções SIP Diálogos SIP Mensagens SIP Linha inicial de mensagens SIP Métodos dos Pedidos URI de destino Versão do protocolo SIP usado em Pedidos e Respostas Status-code das mensagens de resposta Códigos das principais mensagens de resposta e seus significados SIP VS H Funções básicas de controlo de chamadas Características avançadas Principais características de QoS Escalabilidade Facilidade de implementação Em suma SDP RTP RTCP CENÁRIOS DE IMPLEMENTAÇÃO CENÁRIO VOIP E PABX LEGADO PABX entre PSTN e Servidor VoIP Servidor VoIP entre PABX e PSTN CENÁRIO DE SUBSTITUIÇÃO COMPLETA DO PBX POR VOIP ENDEREÇAMENTO ENDEREÇAMENTO ESTÁTICO SISTEMA ENUM URIS SIP ENDEREÇAMENTO EM CENÁRIOS DE TRANSIÇÃO Blocos de números IP

6 5.4.2 Prefixo para números IP Encaminhamento individual por número Encaminhamento baseado no protocolo e no número SOLUÇÃO DE ENDEREÇAMENTO PARA A UNIVERSIDADE DO PORTO Teste de inclusão de um número do IRICUP no ENUM SEGURANÇA ARQUITECTURAS DE TESTES SOFTWARE Asterisk SER Escalabilidade integração SER + Asterisk Outro software Trixbox SER + Asterisk configuração CARACTERÍSTICAS DAS MÁQUINAS DE TESTE TESTES EFECTUADOS Montagem SER + Asterisk Importância do RTPproxy Tocam dois telefones ao mesmo tempo Funcionamento como Peer Encaminhamento para uma IP Telco Voic com integração com o Montagem Trixbox Observação de uma chamada CONCLUSÕES E TRABALHO FUTURO BIBLIOGRAFIA ANEXO A

7 Glossário Asterisk PBX completo em software que corre em Linux, BSD e OS X e oferece todas as funcionalidades de um PBX. O Asterisk faz VoIP em quatro protocolos e pode funcionar com todos os equipamentos standard de hardware de baixo preço. Asterisk possui serviço de Voic com Directory, Call Conference, Resposta de voz Interactiva e chamada em espera. Tem suporte para tree-way calling, ADSI, SIP, H.323 (como cliente e gateway), MGCP (apenas como gestor de chamadas) e SCCP/Skinny. Não necessita hardware adicional para VoIP. Para interligação com equipamento digital e analógico o Asterisk suporta diversos dispositivos de hardware, incluindo todos os fabricados pela Digium (empresa que financia o Asterisk). ATA (Analogue Telephone Adaptor) Liga um telefone analógico a uma rede VoIP. Tem normalmente uma ligação Ethernet e outra RJ-11. BRI (Basic Rate Interface) Método de acesso RDIS que consiste em dois canais digitais de 64Kbps e um canal de sinalização e controlo digital de 16Kbps. CDR (Call Detail Records) São gerados pelas comunicações telefónicas e contêm informação detalhada sobre a origem e destino das chamadas, onde terminam e por onde passam. São muito usados para billing. Click to Dial Funcionalidade do protocolo SIP que permite aos utilizadores iniciar chamadas telefónicas clicando num ícone ou botão de uma página web. Quando um utilizador inicia uma chamada click to dial através de web, o servidor vai chamar o número remoto e o número do utilizador local. O servidor encarrega-se de ligar os dois terminais. Codec Usado para converter o sinal analógico da voz (ou vídeo) numa versão digital codificada. Os codecs variam na qualidade de som, largura de banda de que necessitam, requisitos de processador, etc. Normalmente cada serviço, programa, telefone, gateway, etc suportam múltiplos codecs e quando falam uns com os outros, negoceiam o codec a utilizar. (ex: GIPS, GSM, G.711, etc.). Dial Plan ver plano de endereçamento DSx (Digital Signal X) Standard de sinalização e multiplexagem de informação em circuitos de comunicação digital. E1 Equivalente Europeu do T1, mas funciona a 2Mbps. ENUM Ligação entre o antigo mundo telefónico e a Internet. Usa o sistema DNS para traduzir números E.164 em esquemas IP (como sip, h323 ou ). 7

8 FCCN (Fundação para a Computação Científica Nacional) Instituição privada sem fins lucrativos designada de utilidade pública que iniciou a sua actividade em Janeiro de Como principal actividade a FCCN tem o planeamento, gestão e operação da Rede Ciência, Tecnologia e Sociedade (RCTS), uma rede de alto desempenho para as instituições com maiores requisitos de comunicações, constituindo-se assim uma plataforma de experimentação para aplicações e serviços avançados de comunicações. FXO (Foreign Exchange Office) Refere o lado do cliente, o fim da linha. Um dispositivo FXO recebe power (alimentação eléctrica) e sinal telefónico. FXS (Foreign Exchange Station) Refere o lado da central telefónica. Um dispositivo FXS fornece power (alimentação eléctrica) e sinal telefónico. Gatekeeper Servidor onde se registam os terminais H.323. Faz um mapeamento dos IPs dos terminais com números GDS e permite assim que as chamadas sejam efectuadas através de números. Gateway (Media Gateway, VoIP Gateway) Dispositivo que faz a ponte entre os sistemas telefónicos convencionais e os sistemas telefónicos VoIP. GDS Plano de numeração para redes de vídeo e Voz sobre IP. GNU Gatekeeper (ou GnuGk) Trata-se do maior projecto de desenvolvimento de gatekeepers open source que assenta no projecto OpenH323. Por ser Open Source, funciona em diversos sistemas operativos e beneficia de grande flexibilidade na configuração com múltiplas funções. H.248 Nome dado pelo ITU ao Megaco. H.323 Conjunto de recomendações para arquitecturas multimédia do ITU, inicialmente muito mais utilizado que o SIP. Hoje em dia, a maioria do tráfego VoIP é transportado em H.323. Handset Dispositivo semelhante a um telefone que se liga ao computador por USB ou jacks áudio. Conjuntamente com um softphone pode ser utilizado para efectuar chamadas telefónicas. Funciona como uma simples placa de som por onde é encaminhado o áudio de uma chamada telefónica e tem a vantagem de simular um telefone. Hardphone Designação dos telefones IP que possuem hardware próprio em oposição aos Softphones. 8

9 Headset Dispositivo composto por auriculares e um microfone que se liga ao computador por USB ou jacks áudio. Conjuntamente com um softphone pode ser utilizado para efectuar chamadas telefónicas. Funciona como uma simples placa de som por onde é encaminhado o áudio de uma chamada telefónica e tem a vantagem de ser utilizado sem ocupar as mãos. IAX / IAX2 Protocolo utilizado pelo PBX VoIP Asterisk como alternativa ao SIP, H.323, etc. Ainda pouco utilizado, mas a crescer rapidamente. IETF (Internet Engineering Task Force) Entidade que cria standards para serviços e protocolos Internet. INVITE Mensagem SIP utilizada para iniciar uma sessão (de áudio, vídeo, um jogo,...). Este pedido pode ser encaminhado por proxies antes de chegar ao destinatário, que poderá aceitar ou não o pedido. ISDN (Integrated Services Digital Network) Mais conhecido em Portugal por RDIS, é o Standard ITU para os serviços telefónicos digitais. ITU Com sede em Geneva, é a organização internacional que produz recomendações para os serviços e redes de telecomunicações globais. LDAP (Lightweight Directory Access Protocol) é um protocolo standard aberto para acesso aos serviços de directório X.500. O protocolo corre sobre protocolos de transporte Internet como o TCP. É uma alternativa mais leve (lightweight) ao Directory Access Protocol (DAP) X.500. Usa o stack TCP/IP, em vez da muito complexa stack OSI. Least Cost Routing (LCR)- Termo que refere o encaminhamento das chamadas através da rota que garante o preço mais baixo. Location service O serviço de localização SIP mantém uma tabela com os IPs dos utilizadores e os seus contactos telefónicos, o que permite a qualquer momento encontrar qualquer utilizador registado. O serviço de localização é normalmente consultado por um proxy server que é responsável por encaminhar os pedidos. Megaco (Media Gateway Control) protocolo de controlo e sinalização para ligações VoIP. Desenvolvido conjuntamente pelo IETF e ITU. Desenvolvido a partir do MGCP, e por isso muito parecido. MGCP (Media Gateway Control Protocol) Protocolo de controlo e sinalização para ligações VoIP. 9

10 Multipoint Conference Unit (MCU) Dispositivo que possibilita multiconferências entre terminais IP. Os terminais IP fazem uma chamada para a MCU e escolhem a sessão em que pretendem participar. A MCU recebe os sinais de áudio e vídeo de todos os participantes, mistura-os e envia o resultado para todos. NAT (Network Address Translation) ou IP Maskerading Tecnologia muito utilizada por firewalls e routers para permitir a existência de múltiplos dispositivos com IPs privados, partilhando um único IP público. Um IP privado apenas pode ser utilizado dentro da rede privada (LAN), e não na Internet. Para este IP privado comunicar com outros IPs na Internet, tem que haver uma tradução entre IPs privados e públicos no ponto em que a LAN se liga à Internet, o que geralmente acontece na firewall ou router que ligam a LAN à Internet. Esta tradução é designada de NAT. NREN (National Research and Education Network) Rede Universitária e de Investigação que em Portugal se designa RCTS e é gerida pela FCCN. Plano de Endereçamento (Dial Plan) A introdução de terminais telefónicos implica sempre a criação de um plano de endereçamento, de modo a que os números façam sentido, especialmente em situações em que se integra o módulo VoIP com uma estrutura telefónica já existente. POTS (Plain Old Telephone Service) Refere os serviços telefónicos analógicos anteriores à introdução dos telefones electrónicos na PSTN. Anteriormente era conhecido como Post Office Telephone Service ou Post Office Telephone System, estas designações deixaram de ser usadas quando os telefones deixaram de ser um exclusivo dos postos de correio (post offices). Power over Ethernet Tecnologia que permite alimentar os telefones IP e outros dispositivos através do cabo de rede Ethernet. Esta tecnologia é especialmente importante nos sistemas de voz sobre IP, porque seria inconcebível passar de um sistema PSTN com um cabo para um sistema IP com dois cabos (ethernet + power). PRI (Primary Rate Interface) Standard de ligação RDIS baseado numa linha E1 (na Europa) ou T1 (nos Estados Unidos). O T1 PRI consiste em 24 canais e o E1 PRI em 30. O PRI tem diferentes números de canais dependente do país, na Europa tem 28 canais digitais de 64Kbps + 2 canais de controlo/sinalização num E1 (2.048 Mbps). Proxy Server Entidade intermédia SIP que actua como cliente e servidor com o objectivo de efectuar pedidos em nome de outros clientes. O proxy server encaminha as chamadas e força as políticas definidas verificando as permissões dos utilizadores. O proxy interpreta e re-escreve zonas específicas das mensagens, antes de encaminha-las. UM pedido pode atravessar diversos proxys no seu caminho até ao utilizador final. PSTN (public switched telephone network) Refere o serviço telefónico tradicional. 10

11 QSIG Protocolo baseado em RDIS para sinalização entre nós de uma rede privada. Permite a comunicação entre equipamentos de diferentes vendedores. RCTS (Rede Ciência, Tecnologia e Sociedade) A RCTS é uma rede informática que usa os protocolos da Internet para garantir uma plataforma de comunicação e colaboração entre as instituições do sistema de ensino, ciência, tecnologia e cultura. RDIS (ou ISDN) Standard ITU para os serviços telefónicos digitais. REGISTER Mensagem SIP de pedido de registo no servidor. Registrar (SIP Registrar) Entidade onde se registam os clientes SIP e que serve de registo para o acesso ao serviço de localização SIP. RTCP (Real-time Control Protocol) Adiciona ao RTP informação sobre pacotes perdidos, atrasos na comunicação, nível de sinal, métricas de qualidade da chamada, cancelamento de eco, etc. RTP (Real-time Transport Protocol) O RTP abre duas portas para comunicação, uma para o média stream e outra para controlo de QoS e média (chamada RTCP - Realtime Control Protocol). SCCP (Cisco Skinny Client Control Protocol) Protocolo proprietário utilizado entre os telefones Cisco e o Cisco Call Manager. SDP (Session Description Protocol RFC 2327) Protocolo utilizado pelos clientes SIP para especificar quais os codecs que são suportados e outros parâmetros relacionados com o estabelecimento da sessão RTP. O SDP é inserido nas mensagens SIP. SER (Sip Express Router) Servidor SIP gratuito, configurável e de elevado desempenho. Pode funcionar como registrar, proxy ou servidor de redireccionamento. Pssui um interface aplicacional, verifica a presença dos terminais, serve de gateway, suporta RADIUS / syslog Accounting, monitorização em tempo real do estado do servidor, gestão dos utilizadores por web, etc. SIP (Session Initiation Protocol) Protocolo IETF para VoIP e outras sessões de texto e multimédia, como Instant Messaging, vídeo e outros serviços. SIP URI (Universal Resource Identifier) Identifica um recurso de comunicação. Tal como todos os URIs, os URIs SIP podem ser colocados em páginas web, mensagens de ou documentos escritos. Eles contêm informação suficiente para iniciar e manter uma sessão de comunicação com o recurso que referem. Os esquemas sip: 11

12 e sips: seguem as recomendações do RFC 2396 Uniform Resource Identifiers (URI): Generic Syntax. Ex: Softphone Software utilizado para receber e efectuar chamadas telefónicas. SRV (DNS SRV)- Ajuda a ligação a um utilizador SIP da mesma forma que os registos MX ajudam a entrega de s. Ao efectuar chamadas por nomes de domínios, permite ao utilizador SIP ter um único endereço SIP que pode ser redireccionado a qualquer momento para a sua localização actual. Os registos SRV permite existir em clientes com o nome do nosso domínio, em vez do domínio do SIP Server que estamos a utilizar. Standalone Designação dos telefones IP que podem funcionar sozinhos em oposição aos Headsets que funcionam ligados a um computador. Streaming Envio da informação entre os terminais IP. A forma como é feito é diferente dependendo dos protocolos. STUN (Simple Traversal of UDP through NATs) Protocolo que auxilia o encaminhamento de pacotes dos dispositivos que se encontram atrás de uma firewall ou router com NAT. T1 (ou DS1) Transmissão digital em linhas telefónicas a 1.5Mbps. Telefonia IP (do inglês IP Telephony ) Designação para o conjunto de serviços relacionados com Voz sobre IP. É um termo mais correcto do que o vulgar VoIP visto referir os serviços avançados e a comunicação com imagem e não apenas com voz. Terminal Termina chamadas e streams de media. Pode ser consultado através do seu IP, ou do seu registo no servidor. Este termo é utilizado para referir dispositivos H.323. Os terminais SIP são designados User Agents. VoIP Acrónimo de Voice Over IP, ou em termos mais comuns, serviços telefónicos através de redes IP. 12

13 1 Introdução 1.1 Enquadramento do trabalho O VoIP define a forma como se fazem chamadas através de uma rede IP, incluindo a digitalização e empacotamento dos streams de voz. Os standards VoIP são utilizados para criar um sistema telefónico em que podem ser usadas funcionalidades de alto nível como encaminhamento de chamadas, voic ou centros de contactos, entre outros. Esta tecnologia é já amplamente utilizada quer por operadores de serviços de voz (fixo e móvel) no transporte de tráfego de voz internacional, quer por grandes empresas nas suas redes corporativas. Em ambos os casos, o utilizador, por norma, não se apercebe das complexidade da tecnologia VoIP a utilizar, o desenho e implementação da arquitectura e sistemas de suporte a estes mesmos protocolos e a experimentação de equipamentos terminais. A telefonia IP possui um conjunto vasto de mais valias para além da simples substituição das centrais de circuitos comutados PBX/PSTN, que tornam a migração ainda mais aliciante: O custo benefício face à utilização da rede PSTN convencional em redes corporativas de média e elevada dimensão ou que no seu perfil de utilização tenham uma grande fatia de chamadas de longa distância A Partilha de infra-estrutura com outros serviços, quer na rede local (LAN), quer na rede alargada (WAN) Melhor qualidade sonora A maioria das centrais de circuitos comutados e da PSTN está limitada a 3.1KHz, 8bit/amostra. Os contínuos avanços tecnológicos fazem adivinhar telefones IP futuros que providenciem qualidade áudio equivalente à de CD e possivelmente até qualidade estéreo. No mínimo, em casos em que não seja possível, viável ou rentável disponibilizar a largura de banda necessária a estas excelentes características de transmissão de áudio, uma melhor qualidade de voz que aquela que nos é oferecida pela telefonia convencional é sempre possível alcançar através do uso de modestos codecs tal como o G722 que faz uso de 7KHz de largura de banda. Maior disponibilidade Existem vários aspectos relacionados com a disponibilidade. O custo diminuto do uso desta tecnologia permite que actividades menos rentáveis possam ter acesso a todas as mais valias que esta proporciona. A redundância é outro factor determinante para a adopção de soluções VoIP na medida em que oferece iguais ou ainda superiores níveis de redundância que as tradicionais soluções de telefonia; visto que usa um sistema de localização baseado em proxies que permite transferir as chamadas ou localizar os destinatários das mesmas através de rotas alternativas e mais optimizadas. Cobertura melhorada A telefonia IP permite que seja disponibilizada em locais onde telefones tradicionais não possam ser instalados, por exemplo em laboratórios 13

14 universitários onde não existam infra-estruturas telefónicas cabladas tradicionais pré-instaladas, suficientes para suportar vários acessos telefónicos; neste caso poderiam ser usados por exemplo telefones IP cujo acesso físico ao meio seja o Wi-Fi. Igualmente, cenários usuais de partilha de um mesmo terminal telefónico entre vários utilizadores de um gabinete devido ao factor custo de instalação de novos terminais, deixa de fazer sentido com a utilização do VoIP, visto que podem mesmo ser usados terminais IP a correrem através de software em normais computadores usados pelos trabalhadores no seu diaa-dia no local de trabalho (soft-phones). Mobilidade melhorada É muito fácil mover um telefone IP para uma outra sala. Ao contrário da telefonia convencional, não há com o VoIP a necessidade de lidar com alteração de portas no PBX ou mudar números telefónicos, basta para tal ligálo a uma ficha Ethernet da nova localização e já está automaticamente configurado. Integração de serviços multimédia melhorada Telefones IP permitem que sejam adicionados conteúdos multimédia às chamadas efectuadas caso seja desejável, tal como envio de fotografias, ou fazer uso de videoconferência. Usar softphones para estas funções permitem melhor integrabilidade pois os standards que permitem a integração de computadores e telefones tradicionais ainda não estão bem definidos. Novos serviços À medida que a telefonia IP evolui, novas funcionalidades vão sendo acrescentadas aos protocolos usados no VoIP, tais como processamento diferenciado por utilizador para cada número chamado, informação de presença, localização, Instant Messaging, etc. Devido ao uso de standards abertos, estes serviços não necessitam de estar limitados a soluções específicas de cada fabricante. Investigação e desenvolvimento constante Tal como atrás mencionado, muitos dos protocolos utilizados pela Telefonia IP são standard e abertos, como tal, isto permite que várias instituições estejam em contínua investigação e desenvolvimento de novos serviços e soluções. 1.2 Motivação para a Universidade do Porto Várias instituições, tal como a Universidade do Porto têm-se confrontado com decisões de investimento no que respeita à substituição ou expansão da sua infraestrutura telefónica, a qual actualmente consiste maioritariamente em grandes PBXs com telefones e interfaces proprietárias. Mesmo que questões financeiras não constituam o ímpeto para que seja usada a telefonia IP em certas UOs, o potencial da telefonia IP no que respeita aos serviços adicionais que suportam por exemplo a cooperação científica, tornam a telefonia IP uma solução atractiva. Quando maior é uma instituição, mais complexa é a sua estrutura organizacional, principalmente quando existem diversos departamentos que insistem em administrar as suas infra-estruturas de comunicação e que nem sempre o fazem 14

15 da mesma forma. O sistema de Telefonia IP poderá ajudar a unificar esta estrutura distribuída, mesmo quando é implementado com o recurso a mais do que um servidor. Pretende-se com este estudo definir arquitecturas VoIP adaptadas à realidade da Universidade do Porto, com a integração do sistema telefónico PSTN e a migração faseada e transparente para os utilizadores. Na definição dos requisitos, a UP tem que ser vista como uma entidade empresarial com características particulares nas áreas de voz e dados. Um factor a ter em conta é a existência de utilizadores móveis, ou seja, colaboradores que se encontram frequentemente a trabalhar, por exemplo fora das instalações da sua UO e a quem o sistema VoIP poderá ser de grande utilidade, visto permitir fazer uso da telefonia IP através do backbone Wi-Fi proporcionado pela rede e-u. Com a introdução de novos terminais, ter-se-á que pensar num esquema de endereçamento que seja simples, transparente e compatível com a utilização que é feita hoje em dia dos terminais POTs, acrescentado mais valias ao sistema, tanto quanto possível, tornando a experiência VoIP para os utilizadores numa solução realmente mais vantajosa. Têm que ser escolhidas técnicas de encaminhamento dinâmico das chamadas entre as instituições, de forma a evitar tabelas de encaminhamento estáticas e de gestão centralizada. O encaminhamento deverá igualmente ter em conta os caminhos de mais baixo custo Tendo como objectivo a utilização da rede IP da RCTS para o encaminhamento das chamadas telefónicas, têm que ser definidos os requisitos da infra-estrutura, ou seja, do que necessita cada instituição para fazer parte da rede. A criação de uma infra-estrutura VoIP vai fazer diminuir a dependência da rede telefónica, podendo as instituições optar livremente pelo encaminhamento das suas chamadas e pela entrega do seu tráfego a operadores IP de telecomunicações, aumentando a concorrência e possibilitando a redução dos preços. Este projecto baseia-se no projecto interno de avaliação e teste de tecnologias associadas ao VoIP desenvolvido pela FCCN, pelo que faz uso dos estudos realizados por este organismo nesta área tecnológica. Igualmente, e tal como a FCCN, para estudo e desenvolvimento do projecto, fazemos uso dos resultados do projecto de Telefonia IP da TERENA. Estes resultados incluíram o desenho e a identificação dos protocolos VoIP a utilizar, o desenho e implementação da arquitectura e sistemas de suporte a estes mesmos protocolos e a experimentação de equipamentos terminais. 1.3 Objectivos do trabalho No âmbito da realização deste projecto para a cadeira de PSTFC da LEEC, pretende-se alargar o estudo iniciado pela FCCN à Universidade do Porto, instituição com ligação à RCTS, de forma a verificar a adequação das soluções encontradas e respectiva escalabilidade para um cenário de funcionamento em toda a Rede Académica Nacional. Em detalhe, pretende-se com este projecto cumprir os seguintes objectivos: Estudo da tecnologia VoIP e seus protocolos standard Open Source 15

16 Avaliar o impacto técnico e financeiro da migração entre tecnologias POTS e VoIP nas infra-estruturas da Universidade do Porto Estudar e propor soluções de endereçamento telefónico Implementação de um piloto de testes Realização do relatório do trabalho Para a prossecução dos objectivos propostos prevê-se a necessidade de aquisição de alguns elementos VoIP para teste, nomeadamente cartas de acesso RDIS, terminais ou servidores para instalação de software SIP, Asterisk ou bases de dados SQL. A documentação resultante da investigação e desenvolvimento da solução proposta por este projecto servirá para transmitir esse know-how adquirido, ao futuro grupo de trabalho a formar nesta instituição para prosseguimento da implementação em larga escala de soluções VoIP pelas diversas entidades e Unidades Orgânicas da Universidade do Porto. 16