P&D em VOIP. Paulo Aguiar GT-VOIP/RNP. Seminário CBC 7 GT-VOIP 1

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1 P&D em VOIP Paulo Aguiar GT-VOIP/RNP Seminário CBC 7 GT-VOIP 1

2 Roteiro Retrospectiva de P&D em VOIP no âmbito da UFRJ Grupos de Trabalho da RNP GT-VOIP Motivação e objetivos Atividades em curso Resultados esperados Novas metas GT-VOIP Avançado Seminário CBC 7 GT-VOIP 2

3 P&D em VOIP na UFRJ Retrospectiva 1999 Interconexão de PBXs via rede ATM 2000 Telefonia sobre ATM (em rede local) 2001 Gateway H.323/SIP, WEB to dial (SIP), serviços suplementares no GK com uso de linguagem CPL 2002/2003 GT-VOIP Seminário CBC 7 GT-VOIP 3

4 Interconexão de PBXs via rede ATM Viabilizar a interligação de PBXs entre o Fundão e o campus da Praia Vermelha, através da Rede Rio (backbone ATM) Questões tecnológicas Sincronização, interoperabilidade, sinalização R2, metodologia de testes e configuração de PBX Linha Analógica Telefone #9980 Linha Analógica E1 (G.703) Switch ATM FORE ASX E1 (G.703) Fibra Ótica OC-3 Loop PVC Telefone #9981 Central Telefônica (PBX) - NEAX 2400 da NEC E1 (G.703) 3Com AccessBuilder 9600 Switch 3Com CoreBuilder Seminário CBC 7 GT-VOIP 4

5 Voz sobre ATM Teste de facilidades Telefone Telefone Telefone Telefone PhoneHUB - VBX PB1200 E1 estruturado com sinalização R2 PABX NCE NEAX Placa E1 Rede Telefônica Convencional COHub - VBX CH2410 Conexão da Rede Telefônica via Telemar fibra ótica - oc3 fibra ótica - oc3 Telefone Switch ATM FORE ASX-1000 fibra ótica - oc3 Telefone fibra ótica - oc3 Servidor Sphericall (Servidor NT 4.0) Cliente Sphericall Servidor Exchange (Servidor NT 4.0) Ambiente Marconi de Telefonia ATM Transferência e encaminhamento de chamada Auto-atendimento Multiconferência Voice mail Análise e avaliação de desempenho Aderência a padrões Seminário CBC 7 GT-VOIP 5

6 Gateway H.323/SIP Características Estrutura modular, envolvendo módulo SIP (v2) e módulo H.323 (v1) Testado com NetMeeting, IPTele, OpenPhone e Ubiquity SIP Client Razões principais do projeto Domínio tecnológico e aprofundamento do conhecimento da sinalização VOIP Trabalhar com software aberto Passo inicial para implantação de ambiente VOIP heterogêneo Seminário CBC 7 GT-VOIP 6

7 Grupos de Trabalho da RNP Criados com o objetivo de prospecção tecnológica visando o incentivo a novos serviços no backbone da RNP Grupos aprovados em 2002 GT-VOIP (até out/2003) GT-Vídeo GT-Diretórios GT-Medições GT-QoS Seminário CBC 7 GT-VOIP 7

8 GT-VOIP Objetivo Implantar piloto de telefonia IP na RNP2 Contribuir decisivamente para capacitação em VOIP em várias instituições Interação entre as áreas de redes e telefonia Promover o suporte a tráfego real na RNP Explorar QoS e engenharia de tráfego Estratégia Focar na implantação do piloto Usar Lab VOIP/UFRJ para apoio técnico Criar uma comunidade técnica participativa Seminário CBC 7 GT-VOIP 8

9 Piloto: Arquitetura H.323 Cenário - 1 PBX PBX Gateway Gateway Cisco ATA Cenário - 2 Cenário - 3 Cisco ATA Radius Local Gatekeeper Local Radius Local R N P 2 Estação de Gerência Gatekeeper Diretório (DG K) VOIP WG Internet 2 Radius Secundário Cisco ATA Seminário CBC 7 GT-VOIP 9

10 Elementos Gateway (Cisco) Conexão a ramais analógicos ou troncos digitais Sinalização R2, ISDN ou QSIG Utilização de IVR (Interactive Voice Response) Directory GK (Cisco) Interação entre GKs e com Internet2 Gatekeeper (GnuGK) Usado para registro e localização de usuários (PBXs ou telefones virtuais) Roda em Linux, FreeBSD ou W2000 Servidor Radius e banco SQL Coleta de estatísticas Seminário CBC 7 GT-VOIP 10

11 Software Função Produto Recomendado Origem Gatekeeper GnuGK Ver capítulo 2 e documento com Gateway de voz requisitos para aquisição de 7.pdf gateways de voz especificado pelo GT-VOIP Servidor Radius FreeRadius Banco de Dados MySQL Cliente H.323 Microsoft Netmeeting Cliente H.323 OpenPhone V Referência Relatório Gt-VOIP P5.1 Projeto-Piloto VOIP: requisitos de produção Arquitetura, requisitos de hardware/software, protocolos, estrutura de gerência, descrição de testes Seminário CBC 7 GT-VOIP 11

12 Gatekeeper Zona administrativa DGK Zona administrativa Gateway GK GK Gateway Terminal H.323 Terminal H.323 Terminal H.323 Gateway Gateway Terminal H.323 Seminário CBC 7 GT-VOIP 12

13 Projeto-Piloto Plano de Numeração Internet2 DGK * DGK Brasil * GK MEC GK UFRJ Seminário CBC 7 GT-VOIP 13

14 DGK Internet2 I2 GATEKEEPER CONFIGURATION (gk01.internet2.edu) Updated 06 December 2002 gatekeeper zone local IUGK iu.edu ! Indiana University zone local PSUGK psu.edu! Penn State University zone local UVIRGINIAGK virginia.edu! University of Virginia zone local NWUGK nwu.edu! Northwestern University zone local UWISCGK wisc.edu! University of Wisconsin, Madison zone local UWASHINGTONGK washington.edu! University of Washington zone local IHETSGK ihets.org! Indiana Higher Education Telecommunication System zone remote AARNet edu.au ! Australian Academic and Research Network zone remote UIUCGK uiuc.edu ! University of Illinois at Urbana-Champaign zone remote UFRJGK ufrj.br ! Universidade Federal do Rio de Janeiro Universidade do Brasil zone remote UFLGK ufl.edu ! University of Florida zone remote CESNETGK cesnet.cz ! Czech National Research & Education Network zone remote UCGK uc.edu ! University of Cincinnati zone remote TAMUI2 tamu.edu ! Texas A&M University zone remote UNAMGK unam.mx ! Universidad Nacional Autónoma de México zone remote SURFNET surfnet.nl ! SURFNET (Netherlands) zone remote CSUGK colostate.edu ! Colorado State University zone remote ITESMGK qro.itesm.mx ! Tecnologico De Monterrey Seminário CBC 7 GT-VOIP 14

15 Projeto-Piloto Plano de Numeração * GK UFRJ (Registrados GK) 0... (Registrados no GK) * *... (ramal) Rede UFRJ PBX peixoto cesar Seminário CBC 7 GT-VOIP 15

16 Estado atual do Piloto Participam 14 instituições Com gateways em aquisição pela RNP MEC, CNPq INPA UFRJ, UFSC, UFC RNP-DF, RNP-Campinas, RNP-RJ Com gateways próprios USP, UFPE, UFAM, UFF, IME GKs, Radius e telefones virtuais em instalação, enquanto gateways não chegam Seminário CBC 7 GT-VOIP 16

17 IVR Interactive Voice Response Coleta dígitos DTMF em resposta a mensagens pré-gravadas Roda no gateway ou externamente Desenvolvido IVR externo que pode interagir com gateway via facilidades H.225 ou serviços suplementares H.450 Seminário CBC 7 GT-VOIP 17

18 Papel do IVR Permite que o serviço VOIP seja acessado de forma explícita Essencial para evitar necessidade de reprogramação de PBX nas instituições Número chave no PBX direcionado para o gateway Discando para o gateway na UFRJ Seminário CBC 7 GT-VOIP 18

19 Ao Vivo Acessaremos informação dos usuários registrados nos GKs Discaremos para conexão ao serviço # virtual local: 0 <número> # virtual remoto: 0 <área> <número> # PBX remoto: <área> <número> Internacional: 00 <país> <área> <número> Importante RNP2 ainda sem QoS Seminário CBC 7 GT-VOIP 19

20 Demo durante WRNP e SBRC (maio/03) Instalamos gateway e GK no hotel Pirâmide em Natal, local do evento Gateway conectado a portas FXO e usando ramais internos do hotel Através do gateway na UFRJ, permitimos ligações locais para o Rio Incentivar demanda para coleta experimental de estatísticas (perda, RTT) Seminário CBC 7 GT-VOIP 20

21 Demo VOIP no WRNP/SBRC 2003 Hotel UFRJ PBX PSTN PBX Cisco 2611 Cisco 4224 IVR Gateway RNP2 Gateway IVR GK Seminário CBC 7 GT-VOIP 21

22 Complexidade do Demo Seminário CBC 7 GT-VOIP 22

23 Estatísticas Coletadas Número de ligações realizadas por hora SUN MON TUE WED THU FRI Total de 440 ligações 376 de Natal para o Rio, 52 do Rio para Natal, 2 para telefones virtuais, 10 para ramais internos do NCE Duração média de 179 segundos por ligação Seminário CBC 7 GT-VOIP 23

24 Estatísticas Coletadas Tráfego nos enlaces da RNP Seminário CBC 7 GT-VOIP 24

25 Estatísticas Coletadas Pacotes perdidos (%) média por hora Rio Natal SUN MON TUE WED THU FRI Natal Rio Seminário CBC 7 GT-VOIP 25

26 Estatísticas Coletadas RTT médio por chamada (ms) Rio Natal SUN MON TUE WED THU FRI Natal Rio Seminário CBC 7 GT-VOIP 26

27 Papel das Estatísticas Geração de alarmes automáticos, no início e término das chamadas Geração de relatórios Uso, características do serviço, matriz de tráfego, métricas de desempenho, etc Apoio ao planejamento de QoS e engenharia da rede Determinação de enlaces congestionados Indicação de comportamento falho no tratamento de QoS Evolução da demanda Seminário CBC 7 GT-VOIP 27

28 Avaliação de Qualidade de Voz Estudo e aprimoramento do E-Model [ITU-T G.107 e ETSI ETR250] Projetado para ser utilizado somente no planejamento de redes Não avalia a distribuição de perdas Não leva em consideração aspectos subjetivos da percepção humana, como a dependência temporal Não diferencia qualidade instantânea da rede de qualidade percebida pelo usuário Seminário CBC 7 GT-VOIP 28

29 Avaliação de Qualidade de Voz Aprimoramento e validação de propostas para extensão do E-Model Avaliação e determinação do grau de influência de cada fonte de degradação da voz Implementação de arquitetura para medição ativa e passiva Permitir análise comparativa de diferentes políticas de QoS Criação de ferramenta para avaliação de qualidade e voz em tempo real Cooperação com a empresa americana Telchemy ( pioneira no mercado Seminário CBC 7 GT-VOIP 29

30 Metodologia de Medição Ativa Realizar ligações VOIP simuladas entre pontos e mapear a qualidade de serviço que será percebida pelos usuários. Seminário CBC 7 GT-VOIP 30

31 Arquivos de Logs Medidas Instantâneas Medidas Médias (RTCP) Traceroute e MRTG Buffer de Compensação de Jitter Seminário CBC 7 GT-VOIP 31

32 Visualização Ambiente em Javascript para selecionar o sentido do fluxo e o codificador; Agregação das Medidas por Dia com Valores Máx., Min., Média e Desvio Padrão; Possibilidade de Realizar zoom em uma medida específica; Criação automática dos gráficos usando scripts Perl com GD.pm e GDGraph.pm Seminário CBC 7 GT-VOIP 32

33 Visualização das Ligações Num Dia 13/11/02, entre Brasília e Rio RTT (Round Trip Time) Packet Loss Jitter Eixo X representa a hora da ligação Seminário CBC 7 GT-VOIP 33

34 Visualização De Uma Ligação Particular Seminário CBC 7 GT-VOIP 34

35 Pesquisa Por Variáveis de Interesse Seminário CBC 7 GT-VOIP 35

36 Contabilização das Chamadas SNMP MIB IETF RFC 2128 Recomendação ITU-T H.341 MIBs privadas Radius Atributos definidos pelo IETF (RFCs 2138 e 2139) Atributos especificos dos fabricantes (VSAs) Seminário CBC 7 GT-VOIP 36

37 Autenticação e Segurança Segurança (ITU-T H.235) Autenticação Integridade Privacidade Servidor Radius AAA (Authentication, Authorization e Accounting) Seminário CBC 7 GT-VOIP 37

38 Convivência Firewall/NAT Características VOIP Uso dinâmicos de portas (UDP e TCP) Referência às portas nos campos de msgs de sinalização, causa problemas com firewalls e NAT Soluções Application Layer Gateways (ALGs) nos firewalls Proxies / Gatekeepers IETF Midcom Working Group Túneis / VPN No piloto, GK é configurado como PROXY de mídia, sinalização e NAT (se necessário) Recomendação é colocar GK em DMZ NAT deve ser tratado pelo GK e não pelo firewall Seminário CBC 7 GT-VOIP 38

39 GT-VOIP Avançado (out/03 a out/04) Focará em problemas relacionados com escalabilidade do serviço VOIP Controle de admissão de chamadas (CAC) Integração GK e DNS Suporte a SIP e integração H.323/SIP Explorar e consolidar soluções para firewall/nat Integração GK com LDAP, sofisticando os esquemas de autorização e autenticação Estudar uso de Diameter no lugar de Radius Seminário CBC 7 GT-VOIP 39

40 Opções para CAC Uso direto da sinalização H.323 Uso de Intserv (RSVP) Uso de Intserv e negociadores de políticas (Policy Broker ou PB) Com aderência aos padrões mais recentes do IETF (RFC e RFC-2750), denominado COPS (Common Open Policy Server) Uso de integrado de Diffserv, Intserv e negociadores de políticas, usando as recomendações da RFC Seminário CBC 7 GT-VOIP 40

41 Projetos Europeus Focando Escalabilidade COPS DRA (COPS Diffserv Resource Allocation) que é um projeto de pesquisa do consórcio CoRiTeL consortium ( e visa o desenvolvimento de servidor e clientes COPS CADENUS - Creation and Deployment of End-UserServices in Premium IP Networks ( TEQUILA (traffic engineering for quality for service in the internet, at large scale), que é parte do programa europeu de tecnologias da sociedade da informação IST (Information Society Technologies Programme) Outros projetos como Géant e Sequin Seminário CBC 7 GT-VOIP 41

42 Implementações de Policy Brokers Tampere University of Technology Implementação de negociador de banda (BB) baseado na IETF RFC 2638 ( ABB: Active Bandwidth Broker ( AQUILA - The Siemens Bandwidth Broker ( QoS2000-Stelzl.pdf) ENICOM's Bandwidth Broker ( BB/saint01-bb.pdf) On Scalable Network Resource Management Using Bandwidth Brokers - University of Minnesota ( Implementation of the Two Tier Differentiated Services Architecture UCLA ( Seminário CBC 7 GT-VOIP 42

43 Integração GK e DNS Elimina a figura do DGK Plano de numeração alterado para permitir incluir prefixo para certo GK Localização de usuários e telefones seria feita diretamente entre GKs via DNS Processo de localização via DNS torna-se semelhante à forma com que o SIP opera GK tem que suportar interação com DNS Referência ITU-T, Study Group 16, Document AVC-1161, Using DNS to find the Gatekeeper Seminário CBC 7 GT-VOIP 43

44 ENUM O grupo de trabalho ENUM da IETF ( cria um mapeamento de números telefônicos E.164 para serviços na Internet, baseando-se em uso de DNS sofisticado (RFC-2916) Nossa meta é aprofundar no estudo da arquitetura proposta, e verificar a possibilidade e impacto de migração do piloto no futuro para um ambiente misto de localização H.323 com ENUM Seminário CBC 7 GT-VOIP 44

45 Alternativa a Radius Radius (criado em 1995) não suporta mobilidade de forma eficiente e não foi desenhado para interagir com serviços QoS (RSVP, IntServ, DiffServ) Diameter (concebido em 1996) hoje provê AAA para usuários fora da base, além de suporte a VPN, VOIP, IP móvel e gerência de recursos ( ou negociadores de políticas) Nosso interesse é ter suporte ao tratamento de políticas sofisticadas de acesso ao serviço VOIP para clientes fora da base Seminário CBC 7 GT-VOIP 45

46 Documentação Site Documentos do projeto Referências para H.323 Relatórios diversos Estatísticas Registro de telefones virtuais Seminário CBC 7 GT-VOIP 46