VoIP: Voz sobre o protocolo TCP/IP. Apresentação: Eng. Antonio Carlos Lemos Júnior

Transcrição

1 VoIP: Voz sobre o protocolo TCP/IP Apresentação: Eng. Antonio Carlos Lemos Júnior

2 Introdução De Alexander Graham Bell à Telefonia IP Alexander Graham Bell ao telefone no lançamento do serviço telefônico entre Nova York e Chicago em Foto: NASA

3 Introdução Telefonistas de Hazard, Kentucky 1961 (June Patterson) 28/01/1878 Ativado o primeiro comutador comercial em New Heaven, Connecticut. Somente 10 anos depois o mesmo ocorreu na New York Telephone Exchange Velda O'Donnell - Rossville's Telephone Operator - ca. 1960

4 O que é VoIP VoIP = Voice over IP = Voz Sobre IP Tecnologias que que permitem uso das redes IP (Internet) para comunicações de voz Substitui ou complementa telefonia convencionais sistemas de

5 Vantagens Menor custo das chamadas Simplificação e consolidação da infra-estrutura de rede: aproveitamento de recursos existentes da rede IP já instalada Melhor aproveitamento da banda da rede (comutação de circuitos x comutação de pacotes)

6 Vantagens Mobilidade Chamadas são roteadas automaticamente para seu telefone VoIP, quando conectado à Internet Aplicações avançadas ex.: call center web e multimídia para comércio eletrônico Variedade de rotas das redes IP Possibilidade de rápido retorno do investimento

7 VoIP x Telefonia IP VoIP Tecnologia para transformar voz em transmissão de pacotes IP em redes Telefonia IP usa VoIP e fornece diversos serviços agregados

8 Telefonia IP Convergência de serviços de voz, dados, fax e vídeo Infra-estrutura para serviços complexos Call center

9 Telefonia via Internet Internet Chamadas não são cobradas pelo provedor Qualidade das chamadas próximas das convencionais, somente com custo de acesso à Internet. Corporativa Qualidade idêntica à telefonia convencional Residencial Similar à corporativa, com restrições de escala e desempenho

10 VoIP Comunicação Características Peer-to-peer; Computador a Serviços gratuitos: Skype, MSN, Yahoo Messenger, X-Lite e outros computador Os PCs fazem a sinalização e controle das chamadas. Necessita de gateway com a rede STFC; Computador a Peer-to-peer até o gateway; telefone Serviços pagos: SkypeOut, Net2Phone e convencional outros; O gateway faz sinalização e controle das chamadas.

11 Protocolos Sinalização de chamadas protocolos para criação, alteração e encerramento de sessões com um ou mais participantes. H.248/MEGACO (Media Gateway Control) H.323 IAX (IAX rev.2 = Asterisk VoIP PBX) Porta UDP/4569 Jingle MGCP SIP (RFC 3261, RFC 3329 e RFC3372) Baseado em texto (UTF-8) Usa portas 5060/udp e 5060/tcp

12 Protocolos Transporte de mídia RTP - Real-time Transport Protocol RTCP - Real-time Control Protocol Perda de pacotes Variância (jitter) Atraso (delay) Metricas de Qualidade de Chamada etc. RTCP XR - Real-time Control Protocol Extended Reports Chamadas SIP = RTP/RTCP

13 RTP Real-time Transport Protocol Formato de pacote padrão para aplicações multimídia Uso de protocolo UDP a) Localização do RTP no modelo TCP/IP b) Encapsulamento RTP

14 Codecs Convertem sinais de voz analógicos para uma versão codificada digitalmente. qualidade do áudio consumo de banda processamento etc. Cada serviço, telefone, gateway etc. suportam vários codecs e negociam qual vão usar em uma chamada. Ex.: o Cisco ATA-186 suporta G.723.1, G.711a, G.711u, G.729a e o Cisco 7960 suporta G.711a, G.711u, G.729a Alguns codecs requerem royalties

15 Codecs Client Cisco 7960 Grandstream BudgeTone 101 Grandstream BudgeTone 102 Grandstream GXP2000 Grandstream HandyTone 286 Grandstream Handytone 486 Leadtek 8051 Linksys PAP2 Linksys RT31P2 Linksys WRT54GP2 MS Office Communicator Octtel SPxxxx Series Gateways Polycom SoundPoint IP300 Polycom SoundPoint IP500 Polycom SoundPoint IP600 Siemens optipoint 400 Family Siemens optipoint 410 Family Siemens optipoint 420 Family Sipura SPA-2000 Sipura SPA-2100 Sipura SPA-3000 Sipura SPA-841 sipxphone Windows Messenger X-lite X-Pro Supported Codecs G.711, G.729 ilbc, G.711, G.723.1, G.726, G.728, G.729 ilbc, G.711, G.723.1, G.726, G.728, G.729 GSM, G.711, G.722, G.723.1, G.726, G.728, G.729 ilbc, G.711, G.723.1, G.726, G.728, G.729 ilbc, G.711, G.723.1, G.726, G.728, G.729 G.711, G.723.1, G.726, G.729 G.711, G.723.1, G.726, G.729 G.711, G.723.1, G.726, G.729 G.711, G.729 GSM, G.711, G.722, G.723.1, DVI4, Siren G.711, G.729 G.711, G.729 G.711, G.729 G.711, G.729 G G.711, G G.711, G.722, G.723.1, G.729 G.711, G.723.1, G.726, G.729 G.711, G.723.1, G.726, G.729 G.711, G.723.1, G.726, G.729 G.711, G.729 G.711 GSM, G.711, G.722, G.723.1, DVI4, Siren GSM, ilbc, G.711, Speex GSM, ilbc, G.711, G.729, Speex

16 Codecs CODEC BR NEB G kbps 87.2 kbps G kbps 31.2 kbps G kbps 21.9 kbps G kbps 20.8 kbps G kbps 55.2 kbps G kbps 47.2 kbps G kbps 31.5 kbps ilbc 15 kbps 27.7 kbps BR = Bit rate NEB = Nominal Ethernet Bandwidth (unidirecional)

17 O que é necessário? Acesso banda larga (xdsl, Cable modem) Switches e Hubs Roteadores Telefones IP ATAs (Analog Terminal Adapters) Servidores Softwares: relatórios, gerência, cobrança etc Mão de obra especializada Conhecer a regulamentação

18 Arquitetura VoIP

19 Arquitetura VoIP

20 Arquitetura VoIP

21 Hardware: Switches e Hubs

22 Hardware: Roteadores Roteadores

23 Hardware: Roteadores Roteador com módulo de interface VoIP VIC: Voice Interface Card Cada VIC fornece duas portas. É preciso uma porta VIC para cada conexão de voz.

24 Hardware: Interfaces Interface FXS Conexão de terminais analógicos Interface FXO Conexão a PBX e centrais telefônicas convencionais

25 Hardware: Telefones IP

26 Hardware: Telefones IP

27 Hardware: Telefones IP Fritz! MP3 Player, Wi-fi, VoIP, rádio pela Internet (stream), previsão do tempo, notícias e câmbio via RSS, notifica recebimentos de s.

28 Hardware: Telefones IP Thomson EV5203-C Roda Linux, dispensa microcomputador, pois é plugado diretamente no roteador banda larga

29 Hardware: Telefones IP Linksys WIP 300

30 Hardware: Analog Terminal Adapter - ATA Linksys PAP2

31 Hardware: Analog Terminal Adapter - ATA ATA: Conecta telefones analógicos em rede

32 Hardware: Analog Terminal Adapter - ATA Caller ID, bloqueio de chamadas, chamada em espera, suporta firewalls e faxes.

33 Hardware e Software: Gatekeepers

34 Software: Asterisk Asterisk Software livre que implementa uma central telefônica (PBX) VoIP em um PC convencional. Suporta hardware especializado para conectar o PC a linhas, centrais telefônicas e aparelhos telefônicos. Encaminha chamadas entre aparelhos conectados e deles para a rede pública de telefonia. Suporta correio de voz, conferências, URA, e distribuição automática de chamadas, música de espera.

35 Software: Trixbox Projeto derivado do Linux Asterisk Interface de configuração via web Várias ferramentas administrativas

36 Software: Disc-OS Projeto brasileiro apoiado pela intelbrás Linux Asterisk Interface de configuração via web Várias ferramentas administrativas Suporta placas E1-MFC/R2

37 Software: Meucci Projeto brasileiro apoiado pela DigiVoice Linux Asterisk Interface de configuração via web Várias ferramentas administrativas Troncos analógicos e digitais E1 Correio de voz Espera telefônica

38 Software: Softphones X-Lite MSN Live Messenger Yahoo Messenger Netmeeting

39 Software: Softphones X-Lite

40 Software: Softphones

41 Software: Softphones Sysmaster.com VoIP SoftPhone

42 Software: Skype Software de comunicação por voz e vídeo baseado em P2P (peer-to-peer) SkypeIn e SkypeOut Correio de voz, mensagens instantâneas, redirecionamento de chamadas, conferências (até 4 participantes) e transferência de arquivos Suporte a NAT e firewalls Código fonte e protocolo proprietários Protocolo incompatível com SIP e H.323 Disponível em várias plataformas

43 Hardware: Acessórios Skype

44 Skype: multiplataforma

45 Regulamentação ANATEL-Agência Nac. de Telecomunicações Art. 61 da Lei Geral das Telecomunicações Regulamento do Serviço de Comunicações Multimídia: que possibilita a oferta da capacidade de transmissão, emissão e recepção de informações multimídia utilizando quaisquer meios (Art. 3º) multimídia: sinais de áudio, vídeo, dados, voz e outros sons, imagens, textos e outras informações de quaisquer natureza VoIP é considerado serviço de valor adicionado, não é telefonia.

46 Regulamentação Art. 66º do Regulamento estabelece que na prestação de SCM não é permitida a oferta de serviço com características de Serviço Telefônico Fixo Fonte. Você até pode falar de: computador > telefone fixo ou de telefone fixo > computador do interlocutor. Mas não pode usar a Internet (ou rede de SCM ) para ligar de um telefone da rede pública para outro também da rede pública.

47 Como VoIP funciona? Requisitos das aplicações multimídia em redes Compressão (áudio / vídeo) Fluxo contínuo (streaming) Variância (jitter) Perdas de pacotes RTP e RTCP H.323 e SIP

48 Características das aplicações multimídia Sensíveis a atrasos (delay) Tolerância a perdas de pacotes Áudio e vídeo Mídias contínuas Três classes de aplicações multimídia Fluxo Contínuo (streaming) Tempo real unidirecional Tempo real interativo

49 Classes de aplicações Fluxo Contínuo (streaming) Arquivos multimídia - áudio e/ou vídeo transmitidos em fluxos contínuos de pacotes Interatividade VoD (Video on Demand) Atraso (delay) na reprodução Tipicamente entre 1s. e 10s.

50 Classes de aplicações Tempo real unidirecional Similar às transmissões de rádio e TV Sem interatividade

51 Classes de aplicações Tempo real interativo Conversação de voz ou vídeoconferência Maior sensibilidade a atrasos (delay) Atraso aceitável: Vídeo: abaixo de 150ms Voz: abaixo de 150ms = bom abaixo de 400ms = aceitável perdas tolerável: até 20%

52 Desafios Serviços TCP/IP = melhor esforço, sem garantias para atrasos e variância ( jitter). Fluxo contínuo (streaming) = tipicamente, são aceitáveis atrasos (delay) entre 5s e 10s Congestionamentos nas redes degradam o desempenho

53 Soluções Aumento de largura de banda Uso de UDP, evitando o slow-start do TCP Uso de buffers no cliente Controle de playback para minimizar o jitter Níveis de compressão adaptadas à banda disponível

54 Soluções nas redes IP Aumento de banda Uso de QoS Protocolos: reservas de recursos banda, processamento e buffers Controle de níveis de serviços entre aplicativos Serviços Diferenciados ( Differentiated Services ) - classes de tráfego e acordos de níveis de serviços Largura de banda adequada para a classe premium nos roteadores e switches

55 QoS Técnicas Buffering; Modelagem de Tráfego (Traffic Shaping); Policiamento de Tráfego (Traffic Policing); Reserva de Recursos (Resource Reservation); Controle de Admissão (Admission Control); Escalonamento (Packet Scheduling)

56 Compressão Áudio e vídeo precisam ser comprimidos antes de transmitidos Economizam banda e processamento (CPUs) Exemplo: Transmissão de imagem Imagem 1024 x 1024pixels (24bits) = 3MB Transmissão em 56Kbps = 7min (aprox.) Aplicando compressão 10:1 Imagem 1024 x 1024pixels (24bits) = 300KB Transmissão em 56Kbps = 41s (aprox.)

57 Lições aprendidas em projetos VoIP O VoIP será tão bom quanto a rede Projeto de rede de alta disponibilidade QoS fim a fim + segurança Supresas: modems, faxes, consoles de operadoras, aplicações de call center etc. Não há um modelo que atenda a todos Projeto detalhado é necessário até a implementação

58 Lições aprendidas em projetos VoIP Voz é um serviço e gatekeepers são aplicações rodando em servidores eles precisam ser administrados Suportes de TI integrados (dados e voz) Indentificar ferramentas de gerência: relatórios, monitoramento, administração provisionamento etc.

59 Mais lições aprendidas Distribuição estratégica de equipamentos Servidores Balancear carga e redundância No-breaks e geradores Gateways Alocados em NOCs (Network Operation Center) No-breaks e geradores

60 Fim Obrigado!

61 Palestra original Esta palestra está disponível em: Ministrada pela seção de informática do C I Pqdt GPB