Protocolo H323 vs. Protocolo SIP Utilizados na tecnologia VoIP

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO ESCOLA DE INFORMÁTICA APLICADA ESTUDOS DE DOMÍNIO DE APLICAÇÃO Protocolo H323 vs. Protocolo SIP Utilizados na tecnologia VoIP por VICTOR MANAIA GONÇALVES CHAVES MATRÍCULA Relatório Final Profa. Monganna Diniz Orientadora Rio de Janeiro, dezembro de 2005

2 2 Sumário 1. Introdução Apresentação Cenários Comunicação telefone VoIP para computador (VoIP- VoIP) Comunicação telefone VoIP para telefone convencional Conceitos Básicos Sinalização e Controle de Chamadas Processamento de voz Arquiteturas H H H H H.450.X SIP O Agente do Usuário SIP Servidor Proxy SIP Registrador SIP Comparação: H323 vs. SIP Conclusão Referências Bibliografia... 17

3 3 1. Introdução A tecnologia VoIP (Voz sobre IP) promete inovar na área das telecomunicações, com o trafego de voz via rede IP. O procedimento é bem simples, e baseia-se em digitalizar a voz em pacotes de dados para que trafegue pela rede e conversão em voz novamente em seu destino. Sua maior vantagem está na relação custo/benefício. Para se implantar uma solução Voip é necessário realizar um projeto para identificar como implementar o sistema, a partir do levantamento de informações como: se o local possui IP fixo ou IP dinâmico, qual o tamanho da banda ADSL, e o que trafega pela rede de dados. Hoje já existem diversas empresas especializadas em equipamentos de telefonia por IP, dentre as quais se destacam: Cisco, Motorola, Nortel e Lucent. Na atualidade, o tráfego de dados começa a crescer mais que o telefônico, e é cada vez maior o tráfego de voz pela rede de dados, alterando radicalmente o transporte de voz. Este artigo vai tratar dos protocolos utilizados na tecnologia VoIP, especificamente comparando dois deles: o H323 e o SIP. Para haver a comunicação entre os aparelhos de telefonia IP eles devem utilizar o mesmo protocolo de comunicação, além do protocolo IP. Esses servem para lidar especificamente com a fragmentação e remontagem dos pacotes de voz. Existem hoje dois protocolos mais utilizados pelos aparelhos de telefonia IP: H o primeiro protocolo utilizado, muito complexo e que define especificações para comunicação em tempo real de dados para vídeo, dados e voz; e SIP (Session Initiation Protocol) - desenvolvido especificamente para telefonia IP, muito mais simples e eficiente e que vem substituindo gradativamente o anterior. (Adaptado de 1.1 Apresentação: O que é VoIP A Agência Nacional de Telecomunicação - ANATEL, tem como definição contida em seu glosário que a VOIP (VOZ sobre IP) é a tecnologia que possibilita o uso de redes IP como o meio de transmissão de voz. O conceito é simples e consiste em converter os pacotes de voz analógicos em pacotes digitais e fazê-lo trafegar pela internet. A principal vantagem de se implementar esta tecnologia está na relação custo/benefício, reduzindo significativamente o custo com telefonia. Outra vantagem é o aproveitamento da estrutura do tráfego de dados normalmente já existente para a implantação da estrutura do tráfego de voz. Por outro lado, se a estrutura de rede e os equipamentos forem antigos, as mudanças podem causar um impacto inicial devido aos altos investimentos em equipamentos e mão de obra especializada. Também existe a limitação das redes IP para se transmitir voz, gerando atrasos na transmissão; sendo necessário o aumento da banda, bem como uma melhoria no aumento no tempo de processamento dos nós. Mas de forma geral, o retorno dos investimentos é bem rápido.

4 4 Ainda não existe um consenso regulatório sobre a VoIP no mundo. No Brasil, ainda é pequena a discussão sobre a regulamentação da Voip. A Legislação brasileira não enquadra a Voip como serviço de telecomunicações, e sim como serviço de valor adicionado, quando utiliza parte da rede pública de telecomunicações. 1.2 Cenários A tecnologia permite que um telefone VoIP ou um software instalado em um computador se comuniquem com um telefone convencional (não VoIP) ou um celular em qualquer parte do mundo. Existem diversas maneiras possíveis para se estruturar tal comunicação. Abaixo serão tratados dois casos genéricos: a comunicação de um telefone Voip para um computador e a comunicação de um telefone VoIP para um telefone convencional Comunicação telefone VoIP para computador (VoIP- VoIP) Neste cenário um telefone Voip (software rodando em PC ou hardware dedicado) se comunica com outro telefone VoIP. Dessa forma, amostras de voz são acumuladas em pacotes IP e enviadas pela internet através dos roteadores, que possuem um protocolo comum para comunicação (SIP ou H323 normalmente) Comunicação telefone VoIP para telefone convencional Neste cenário um telefone Voip se comunica com um telefone convencional. Dessa forma, amostras de voz são acumuladas em pacotes IP e enviadas pela internet através dos roteadores, que possuem um protocolo comum para comunicação (SIP ou H323 normalmente). No destino, encontramos um servidor/ gateway, que se comunica com uma rede PSTN ( Public Switched Telephone Network - como a Telemar por exemplo).

5 5 Dependendo de como é realizada a compressão e das condições de tráfego da rede, podem existir atrasos e perdas de pacote, comprometendo a qualidade da ligação.

6 6 2. Conceitos Básicos 2.1 Sinalização e Controle de Chamadas Estabelecimento da chamada (call setup): ocorre entre 2 ou mais terminais de uma mesma zona ou de zonas distintas. Pode outros equipamentos, caso seja estabelecida uma conferência. Estabelecida a chamada, são criados canais virtuais de controle entre todos equipamentos envolvidos. Acompanhamento da chamada (call handling): é feito através dos canais de controle no decorrer da chamada para identificar perda de conexão e outros eventos relevantes e dependentes dos serviços adicionais permitidos pelos terminais, quais sejam: atendimento simultâneo, chamada em espera, e etc. Finalização da chamada (call termination): libera os terminais e outros equipamentos envolvidos, libera os canais de controle e atualiza o status dos terminais junto aos equipamentos da rede. 2.2 Processamento de Voz Controle do transporte de Voz (transport control): estabelecida a chamada, os terminais iniciam um processo de definição do mecanismo de transporte de Voz onde é eleito um mestre, identifica-se o tipo de mídia a ser transportada (Voz) e são criados os canais virtuais de controle e de mídia. Transporte de mídia (media stream transport): inicia-se o transporte bidirecional em tempo real de mídia (Voz) entre os terminais envolvidos através dos canais virtuais criados na fase anterior. São usados recursos dos pacotes UDP da rede IP para minimizar o overhead do protocolo, otimizando o uso da rede.

7 3. Arquiteturas A telefonia IP utiliza os protocolos TCP/UDP/IP da rede como infraestrutura para os seus protocolos de aplicação que participam dos processos descritos acima. A figura a seguir apresenta a estrutura em camadas dos principais protocolos. 7 Apresenta-se a seguir a descrição dos dois principais protocolos: SIP e H H323 (Packet Based Multimedia Communications Systems) Desenvolvido pela International Telecommunication Union (ITU) e ratificado em 1996, o H.323 foi originalmente criado para promover a compatibilidade de transmissões de videoconferência sobre redes IP, dotando de mecanismos de QoS às redes locais (LAN) que não tivessem as condições

8 8 necessárias para transmitir som, vídeo e dados com qualidade. Apesar de alguma resistência inicial, é hoje considerado o padrão para este tipo de transmissões, bem como para a telefonia via Internet. O padrão H.323 é um conjunto de protocolos verticalizados para sinalização e controle da comunicação entre terminais que suportam aplicações de áudio (Voz), vídeo ou comunicação de dados multimídia. Na prática, o H.323 está na base de algumas aplicações de chat bem conhecidas, como é o caso do Netmeeting. Curiosamente, esta aplicação foi praticamente varrida de cena com o aparecimento do MSN Messenger (baseado em SIP), incluído de série desde a primeira versão do Windows XP. Os padrões utilizados do conjunto H.323 e suas aplicações para os sistemas de Telefonia IP são descritos a seguir H Call Signalling Protocols and Media Stream Packetization for Packet-based Multimedia Communication Systems Esta recomendação estabelece padrões para sinalização e empacotamento de mídia (Voz) para chamadas em sistemas baseados em redes de pacotes. Suas principais aplicações são: Sinalização de chamadas, que define um conjunto de mensagens entre terminais e equipamentos, que usa o formato da recomendação Q.931 sobre os pacotes TCP da rede IP, com a finalidade de estabelecer e finalizar chamadas; controle de equipamentos na rede (Zona), que define um conjunto de mensagens para a funcionalidade RAS, responsável pelo registro, admissão e status dos equipamentos na rede, usando como suporte os pacotes UDP da rede IP; comunicação entre Gatekeepers, que define um conjunto de mensagens para a sinalização gatekeeper-gatekeeper, estabelecendo o processo de sinalização e controle para chamadas entre Zonas distintas; e transporte de mídia (Voz), que baseia-se no uso dos protocolos RTP e RTCP como padrão para o transporte de mídia H.245 Control Protocol for Multimedia Communication Esta recomendação estabelece padrões para a comunicação entre terminais, para o processo de controle do transporte de Voz (transport control). Estas mensagens usam como suporte os pacotes TCP da rede IP, e são trocadas entre os terminais, GW e MCU s envolvidos em chamadas do tipo ponto-a-ponto e ponto-multiponto H.235 Security and Encryption for H-Series (H.323 and other H.245- based) Multimedia Terminals Esta recomendação estabelece padrões adicionais de Autenticação e Segurança (Criptografia) para terminais que usam o protocolo H.245 para comunicação ponto-a-ponto e multiponto H.450.X Generic Functional Protocol for the Support of Supplementary Services Conjunto de recomendações que estabelece padrões de Sinalização para serviços adicionais para terminais, tais como transferência e redirecionamento de chamadas, atendimento simultâneo, chamada em espera, identificação de chamadas, entre outros.

9 9 Estas mensagens usam como suporte os pacotes TCP da rede IP, e são trocadas entre os terminais, GW e MCU s envolvidos em chamadas do tipo ponto-a-ponto e ponto-multiponto que possuam as funcionalidade dos serviços adicionais. 3.2 SIP SIP significa Session Initiation Protocol (Protocolo de Iniciação de Sessão) e é um padrão da IETF (RFC 3261, vide referência). É um protocolo de aplicação baseado em texto, que utiliza o modelo requisição-resposta, similar ao HTTP, para iniciar sessões de comunicação interativa entre usuários, estabelecer chamadas e conferências através de redes via IP. Além disso, não utiliza o padrão H.323, e possui os seus próprios mecanismos de segurança e confiabilidade. A configuração da sessão, mudança ou término é independente do tipo de mídia ou aplicação que será usada na chamada; uma chamada pode utilizar diferentes tipos de dados, incluindo áudio, vídeo e muitos outros formatos. O SIP se originou em meados dos anos 90 (naquele tempo o H.323 estava começando a ser finalizado como um padrão) para que fosse fácil convidar pessoas para assistir uma sessão multicast via IP. O desenvolvimento do SIP talvez concentre-se em ter um impacto tão significante quanto o protocolo HTTP. Enquanto este efetua a integração através de uma página web, o SIP integra diversos conteúdos a sessões de administração. O SIP foi modelado depois de outros protocolos de Internet baseados em texto como o SMTP e o http, e foi desenvolvido para estabelecer, mudar e terminar chamadas em um ou mais usuários em uma rede IP de uma maneira totalmente independente do conteúdo de mídia da chamada. Como o HTTP, o SIP leva os controles da aplicação para o terminal, eliminando a necessidade de uma central de troca.

10 10 Um tipo de transmissão de chamadas permite aos usuários especificar onde eles estão para que as chamadas possam ser passadas pra lá ou escolher passar as chamadas para de voz ou qualquer outro serviço de atendimento automático. Participantes de chamada podem gerenciar a chamada; isso permite que os participantes decidam introduzir uma nova chamada participante ou cancelar uma conexão na chamada. Além disso, há a possibilidade de responder a uma chamada com um tipo diferente de mídia. Isso permite, por exemplo, que um stream de voz que está chegando seja respondido por uma página da web. Há ainda a Informação de presença o Agente do Usuário pode ser usado para indicar se o usuário está presente (disponível para atender a chamada) ou ausente (não disponível para atender a chamada). Os principais componentes da arquitetura do SIP são: O Agente do Usuário SIP O Agente do Usuário é o terminal SIP ou o software de estação final. Funciona como um cliente no pedido de inicialização de sessão e também como um servidor quando responde a um pedido de sessão. Além disso, é considerado inteligente, pois armazena e gerencia situações de chamada. Dessa forma, a arquitetura básica é cliente/ servidor. O Agente do Usuário faz chamadas utilizando um endereço parecido com o de ou número de telefone, como por exemplo: Isso faz URLs SIP fáceis de associar com o endereço de do usuário. Um agente do usuário pode aceitar e receber chamadas de outro agente sem requerer nenhum componente adicional do SIP. Esses componentes restantes fornecem gerenciamento e funcionalidades adicionais Servidor Proxy SIP Existem dois tipos de servidor intermediário: o Servidor Proxy SIP. O Servidor Proxy SIP e o Servidor de Redirecionamento SIP. O Servidor Proxy SIP passa requisições adiante do Agente do Usuário para o próximo servidor SIP e também retém informações com a finalidade de contabilidade/ faturamento. Além disso, pode operar com comunicação stateful (por exemplo, como um circuito) ou stateless (como um TCP, por exemplo). O servidor SIP stateful pode dividir chamadas por ordem de chegada para que várias extensões estejam tocando de uma vez e o primeiro que atender pega a chamada. Essa capacidade significa que você pode especificar que seu telefone de desktop SIP, seu telefone celular SIP e suas aplicações de videoconferência de casa SIP possam TOCAR todas ao mesmo tempo quando qualquer chamada de chegada, e você atende de alguma dessas locações e começa a conversar enquanto a outras duas locações param de tocar. O servidor proxy SIP pode utilizar múltiplos métodos para tentar resolver o pedido de endereço de host, incluindo busca de DNS, busca em base de dados ou retransmitir o pedido para o próximo servidor proxy. A função do servidor de redirecionamento SIP é fornecer a resolução de nome e locação do usuário. O servidor de redirecionamento SIP reponde ao pedido do Agente do Usuário fornecendo informações sobre o endereço do servidor para que o cliente possa contatar o endereço diretamente.

11 Registrador SIP O Registrador SIP fornece um serviço de informação de localidades; ele recebe informações do Agente do Usuário e armazena essa informação de registro. A arquitetura do SIP faz uso do SDP (Session Description Protocol). O SDP foi uma ferramenta de conferência multicast via IP desenvolvida para descrever sessões de áudio, vídeo e multimídia. Na realidade, qualquer tipo de MIME (Multipurpose Internet Mail Extension) pode ser descrita, similar à habilidade do de suportar todos os tipos de anexos em mensagens. A descrição da sessão pode ser usada para negociar uma aceitação de um conjunto de tipos de mídias compatíveis. Como resultado dessa arquitetura, o endereço do usuário SIP remoto sempre é o mesmo (ex.: mas ao invés de estar amarrado a um endereço estático, ele se comporta como um endereço dinâmico que reflete o endereço de locação atual da pessoa remota. A combinação de Proxy e Servidor Redirecionador dá ao SIP grande flexibilidade de arquitetura; o usuário pode empregar vários esquemas simultaneamente para usuários localizados e é o que faz a arquitetura do SIP ser bem adaptada para suportar mobilidades. Mesmo quando o usuário remoto é móvel, o Proxy e o redirecionador podem ser usados para passar adiante o pedido de conexão para o usuário da locação atual. As sessões podem envolver múltiplos participantes, similar a uma chamada multiponto H.323. Comunicações dentro de uma sessão em grupo podem ser via multicast ou uma rede de chamadas unicast, ou até mesmo uma combinação doa dois. Um outro resultado da arquitetura do SIP é a sua adequação natural como um ambiente de colaboração devido a suas habilidades de apresentar múltiplos tipos de dados, aplicações, multimídia, etc. com uma ou mais pessoas. As organizações de padrões já estão trabalhando com uma interoperabilidade SIP-H.323, prometendo a possibilidade de um período de transmissão razoável entre as tecnologias H.323 e SIP. Duas organizações que estão especialmente interessadas esse tópico são a IMTC (International Multimedia Telecommunications Consortium), uma corporação sem fins lucrativos, com mais de 100 organizações pelo mundo, e também a ETSI (European Telecommunications Standards Institute). A Open H.323 Organization já lançou um gateway de trabalho H.323 para SIP. Apesar de ser mais recente, o SIP está a ganhar uma maior aceitação por parte de uma grande fatia dos fabricantes que desenvolvem equipamentos de voz sobre IP. Exemplos notáveis incluem o Messenger da Microsoft. Uma linha mais desenvolvida de produtos com a arquitetura SIP está disponível pelo Cisco, PingTel, 3COM, e outros. Além disso, há um certo número de produtos de fonte aberta do SIP disponíveis atualmente. No entanto, o SIP conhece para já uma limitação suporta apenas chamadas de voz e de vídeo. No entanto, este handicap poderá ser ultrapassado em breve, estando previsto que o protocolo suporte outro tipo de ligações no futuro. Por outro lado, o SIP permite a realização de ligações diretas para o exterior de uma rede IP graças ao sistema Electronic Numbering (ENUM). De acordo com a ITU, este sistema deverá unificar as redes de VoIP e as redes telefônicas tradicionais, o que, se acontecer, poderá ser um trunfo decisivo.

12 12 4. Comparação: H323 vs. SIP A VoIP apresenta um custo baixo pela simples razão de não suportar uma infra-estrutura de conexões físicas específica. Ao invés, trata-se de um serviço que se baseia em protocolos padronizados mundialmente. As diferenças mais evidentes são que no protocolo SIP as requisições e respostas são baseadas em texto puro, enquanto no H.323 são baseadas em codificação binária, baseada em ASN.1 PER; no SIP, o Proxy descreve os tipos de mídia e endereços de transporte da mídia, enquanto no H.323 temos diversos subprotocolos (H.245, H.225, H.450.x, etc); no SIP temos servidores com diferentes comportamentos (registrador, proxy e redirecionador), enquanto o H.323 conta com um servidor único Gatekeeper. Abaixo encontra-se uma tabela comparativa entre as duas tecnologias, considerando diversos aspectos: SIP H.323 Codificação texto binária Conmplexidade Extensibilidade adequado: semelhante ao HTTP o protocolo é aberto à novas funcionalidades alto: ASN, uso de diferentes protocolos (H.450, H.225.0, H.245) apenas posições pré-definidas são parâmetros podem ser alterados modular: SIP encompasses Arquiterura basic call signaling, user O conjunto dos serviços location and registration; oferecidos pelos componentes do other functions (QoS, H.323 incluem operações de directory accesses, service manutenção, Qos, sinalização discovery, session content básica, registro, etc... description) reside in separate orthogonal protocols Suporta à Instant Messenger sim não Detecção de Loop loops de roteamento detectados imperfeito Suporte à Firewall sim não desenvolvido Endereçamento qualquer URL incluindo host (sem username), gatekeeper-

13 Protocolo de Transporte Integração com a Web Roteamento de ligações interdomínios Padronização do serviço 13 endereço de , H.323, http, URLs E.164,... UDP e TCP, a maioria das implementações usa UDP Integração com outros serviços de internet hierarquicamente pelo DNS protocolos padronizados, serviços não. resolved alias (case-sensitive string aleatória, ex: endereço de ), números de telefone E.164 UDP e TCP, a maioria das implementações usa TCP não foi desenvolvida nenhuma integração estaticamente tudo padronizado: conhecimento melhor dos serviços Conforme já foi dito anteriormente, o protocolo SIP se encontra em franca expansão no que diz respeito a ocupação no mercado, porém com a atual base já disseminada do H.323, surgiu a necessidade de interoperabilidade.

14 14 5. Conclusão O uso da Internet como meio de transporte de Voz tem alguns casos de sucesso, principalmente nas chamadas de longa distância. Hoje o usuário que está fazendo uma chamada desse tipo não consegue identificar o tipo de tecnologia que está sendo usada, e mesmo qual o caminho que a sua conversa está seguindo. Entretanto, nem todas as aplicações têm o mesmo resultado. O mercado corporativo e mesmo residencial ainda tem dificuldades para usar de forma generalizada esse tipo de tecnologia. A medida em que o mercado for demandando novos serviços através da Internet, a estrutura de precificação desses serviços poderá ser aperfeiçoada de forma a definir o custo do acesso de acordo com o tipo de aplicação do usuário. Esse novo formato de remuneração pode permitir o aperfeiçoamento da própria arquitetura da Internet, através da implantação de protocolos mais sofisticados que permitem a definição de prioridades para o transporte dos pacotes de dados de acordo com o tipo de aplicação do usuário. A força do H.323 tem sido a sua interoperabilidade com o Packet Switched Telephone Network (PSTN) e disponibilidade de sistemas/aplicações desktop e salas de videoconferência de preço acessível e confiável. O SIP é um protocolo desenvolvido especificamente para Internet e promete grande escalabilidade e flexibilidade. É provável que o H.323 fique como a tecnologia de conferência para gerenciar serviços de conferência/colaboração pelos próximos 2 ou 3 anos, com o SIP se tornando mais usado quando o MCU SIP, gateways e servidores passarem além do beta. O RADVISION, por exemplo, tem demonstrado um gateway H.323/SIP em algumas exposições profissionais, mas ainda não é um produto. Nesse novo contexto, tanto provedores como usuários terão a oportunidade de usar a Internet para as aplicações de telefonia IP (e para outras mídias) com custos um pouco superiores aos atuais, porém com a qualidade de serviço adequada.

15 15 6. Referências ANATEL Agência Nacional de Telecomunicações. Disponível em: <http://www.anatel.gov.br > ITU The International Telecommunication Union, órgão responsável pelo desenvolvimento de padronização para telecomunicações. IETF The Internet Engineering Task Force, órgão responsável pelo desenvolvimento de padronização para a Internet (RFC). Disponível em: <http://www.ietf.org > RFC 3261 Especificação do protocolo SIP. IETF, Disponível em: <http://www.ietf.org/rfc/rfc3261.txt>

16 16 7. Bibliografia Em meio eletrônico BERNAL FILHO, H. Tutorias sobre banda larga e VoIP. Telefonia IP Disponível em: < FARIA, J. P. Voz sobre IP ganha aceitação. Revista Redes, nº 105, out Disponível em: < > FARIA, J. P. A Comparison. SIP Vs. H.323 Disponível em: < SOUZA, I. Voice over IP. VoIP, Salvador, Disponível em: <twiki.im.ufba.br/pub/mat060/webhome/voip-monografia.pdf> LUSTOSA, L. Semana da Informática. VoIP, Rio de Janeiro, Disponível em: < SIP versus H.323 Disponível em: <http://www.iptel.org/info/trends/sip.html> Wikipédia. SIP, Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/sip >. Sobre como redigir monorafias Escrevendo Monografias, Dissertações e Teses Disponível em: < >. Estrutura sugerida no Instituto de Informática da UFRGS e formatação ABNT Disponível em: < >.

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