Um Pouco de História

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1 Telefonia IP

2 Um Pouco de História Uma Breve Introdução às Telecomunicações Telefonia Tradicional Conversão analógica-digital nas centrais (PCM G.711) Voz trafega em um circuito digital dedicado de 64 kbps Banda alocada completamente para voz Sem filas ou atrasos intermediários Conversão digital-analógica para o assinante

3 Um Pouco de História Uma Breve Introdução às Telecomunicações Telecos dos Anos 90 Otimizada para voz Sistemas fechados Bastante confiáveis (99,999%) Largura de banda reservada (64 kbps) Crescimento lento Implementação cara Crescimento em torno e 3-5% / ano

4 Um Pouco de História Uma Breve Introdução às Telecomunicações Rede de Dados dos Anos 90 Otimizada para dados em tempo não real Largura de banda sob demanda Menor confiabilidade Rede de dados multiserviços Evolução rápida Cada vez mais aberto Crescimento em torno de % / ano

5 Um Pouco de História Uma Breve Introdução a Telecomunicações Expansão de Dados e Voz % bits por segundo Dados Voz Fonte: Vint Cerf, MCI

6 VoIP VoIP significa Voice over IP. Sistema que possibilita a transmissão de voz sobre o protocolo IP Protocolo IP é o mecanismo de envio de informações pela Internet. Portanto: Voip é a transmissão de voz pela Internet

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

8 Telefonia IP Convergência de serviços de voz, dados, fax e vídeo; Infraestrutura para serviços complexos Call center

9 Telefonia Tradicional PBX Telefonia Pública PBX Rede telefônica tradicional Uma conexão de voz = 64 Kbps

10 Telefonia IP PBX Internet PBX Tráfego de voz (pacotes) navega pela Internet (ou outra rede IP) -VoIP Rede pública de telefonia é usada somente em último caso Sistema de Telefonia IP também pode ser integrado ao sistema de telefonia tradicional (TDM)

11 Telefonia IP PBX Internet PBX Telefonia IP Chamadas são tratadas da mesma forma, indiferente de serem locais, interurbanas ou internacionais Usuários finais podem nem perceber a diferença

12 Por que Telefonia IP? Banda larga disponível a baixo custo Serviços em IP permitem a integração de soluções heterogêneas Maior processamento disponível nos aparelhos, possibilitando maior compressão de voz Interoperabilidade com soluções existentes, inclusive com a telefonia tradicional (TDM) Implantação em curto prazo

13 Por que Telefonia IP? Expande a opção de comunicação de voz além dos limites do PABXs A integração de voz e dados em uma única infraestrutura de comunicação Possibilita o compartilhamento dos meios e equipamentos, além de convergir os recursos humanos para uma única estrutura técnica. Ponto Principal: Retorno sobre investimento garantido

14 Vantagens do VoIP Ligações Ramal-Ramal inter-unidades Ligações Ramal-Ramal entre instituições participantes da mesma rede IP *Transforma uma ligação DDD em local Permite ligação internacional via Internet

15 Desvantagens do VoIP Expectativa de qualidade pelos usuários Adequação da rede de dados. Robustez e estabilidade do sistema tradicional (TDM)

16 Cenários de Uso

17 Arquitetura Telefonia IP

18 Componentes da Telefonia IP PABX Gateways Adaptadores para telefones convencionais (ATA) Software phones Telefones IP Protocolos (H.323, SIP, IAX) Codecs (g729, g723, etc)

19 PBX IP Hardware com software que implementa a função da central telefônica IP (PBX IP); Suporta hardware especializado para conectar o PBX IP 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, distribuição automática de chamadas, música de espera etc.

20 PABX x PBX IP PABX (Telefonia Tradicional) Equipamento caro Tecnologia proprietária Usuários ficam limitados ao mesmo fabricante para adicionar outras funcionalidades. Quaisquer modificações na programação ou conserto dependem de técnicos especializados Manutenção cara Crescimento caro Precisa de mais uma linha, deve comprar mais placa

21 PABX x PBX IP PBX IP Equipamento mais barato Pode ser um computador com software para central telefônica Tecnologia e software abertos (Asterisk) Usuários podem adquirir qualquer placa para telefonia, qualquer ATA ou Telefone IP Modificações na programação podem ser feitos pelo usuário Crescimento barato e conforme as necessecidades da empresa Mobilidade de ramais

22 Gateway Função: prover a interconexão das redes de telefonia convencional (PSTN) e de Telefonia IP Telefone PSTN Rede Telefônica Convencional Fax Telefone Central Telefônica Central Telefônica Telefone Telefone IP em software Servidor Telefonia IP Gateway IP/PSTN Laptop Rede Local Instituição 1 Laptop Laptop INTERNET Rede WAN Institucional Laptop Rede Local Instituição 2 Laptop Gateway IP/PSTN Laptop Telefone IP em software Servidor Telefonia IP PBX IP

23 Analog Terminal Adapter - ATA ATA: Conecta telefones analógicos à Telefonia IP

24 Analog Terminal Adapter - ATA

25 Software Phones Versão do telefone em software; Software de comunicação por voz e vídeo baseado em P2P (peer-to-peer) Exemplo: Skype Correio de voz, mensagens instantâneas, redirecionamento de chamadas, conferências (até 4 participantes) e transferência de arquivos Código fonte e protocolo proprietários Protocolo incompatível com SIP e H.323 Disponível em várias plataformas

26 Mais exemplo de Softphones Sysmaster.com VoIP SoftPhone

27 Softphones: multiplataforma

28 Telefones IP

29 Linksys WIP 300 Telefones IP

30 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) Jingle MGCP SIP (RFC 3261, RFC 3329 e RFC3372)

31 SIP (Session Iniciation Protocol ) SIP é um protocolo de comunicação que define como equipamentos (computadores, telefones IP, celulares) trocarão informações entre si Principais Características: Comunicação em tempo Real Escalável Pode ser ligado a qualquer tecnologia via IP (celulares, telefones IP, videos...) O controle sobre os serviços é colocado no terminal Baseado em texto (UTF-8) Usa portas 5060/udp e 5060/tcp

32 H.323 O padrão H.323 [3] é uma recomendação da ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication Standardization sector) A recomendação H.323 tem o objetivo de especificar sistemas de comunicação multimídia em redes baseadas em pacotes e que não provêem uma Qualidade de Serviço (QoS) garantida. Além disso, estabelece padrões para codificação e decodificação de fluxos de dados de áudio e vídeo, garantindo que produtos baseados no padrão H.323 de um fabricante interopere com produtos H.323 de outros fabricantes.

33 Comparativo: H.323 e SIP Arquitetura: O H.323 cobre quase todos os serviços, como capacidade de troca, controle de conferência, sinalização básica, QoS, registro e outros O SIP é modular e cobre todas as sinalizações de chamada básica, locação de usuários e registro. Outras características estão separadas em outros protocolos relacionados. Tranferências de chamadas : suportados pelos dois; Chamada em espera : suportados pelos dois; Indicação de chamada em espera: só é suportado pelo H323; Endereçamento: Mecanismo de endereçamento flexível, incluindo URL e E.164 (H323) O SIP apenas entende endereços do tipo URL

34 Transporte de mídia Protocolos RTP - Real-time Transport Protocol RTCP - Real-time Control Protocol Perda de pacotes Variância (jitter) Atraso (delay) Metricas de Qualidade de Chamada etc.

35 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

36 Codecs Convertem sinais de voz analógicos para uma versão codificada digitalmente. qualidade do áudio consumo de banda processamento etc. Cada serviço, telefone, gateway etc, suporta 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

37 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)

38 Cenário de uso da Telefonia IP São Carlos São Paulo Servidor IP PSTN IPPhones PSTN SoftPhone

39 Qualidade de Serviço (QoS) A qualidade de serviço é afetada por: Codec Jitter Atraso fim a fim (M2E - Mouth to Ear) Perda de Pacotes Como é difícil medir a qualidade de forma objetiva, usase a medida de qualidade subjetiva MOS (Medium Opinion Score)

40 Qualidade de Serviço - Codec A qualidade dos codecs pode ser mensurada através do MOS: G G b it G b it 3.3 G b it E xc elle n t G oo3 d.5 F air P o o r B a d G G S M -F R G G

41 Qualidade de Serviço - Jitter O jitter é a variação de atraso: Rede de dados time time Necessário um buffer para eliminá-lo. Consequência: aumento do atraso fim a fim

42 Qualidade de Serviço - Atraso O Atraso fim a fim tem várias componentes (Definido pelas G.114 e G.131): Atraso de codificação/decodificação Atraso de pacotização Atraso no transporte (rede) Atraso do Jitter Buffer aceitável tolerável inaceitável 150 ms 400 ms

43 Qualidade de Serviço - Perda de Pacotes A perda de pacotes influencia na qualidade dependendo do codec usado. Pode-se usar um algoritmo PLC (packet Loss Concealment) para que a maior parte das perdas passem despercebidas pelo usuário. Cada codec usa um PLC. Quando maior a redundância de informações de um codec, mais eficiente será o ocultamento da perda.

44 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

45 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

46 Aumento de banda Uso de QoS Soluções nas redes IP 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

47 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)

48 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.

49 Regulamentação Art. 66º do Regulamento estabelece que na prestação de SCM não é permitida a oferta de serviço com características de ServiçoTelefônico 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.

50 Pontos de atenção em projetos de Telefonia IP A Telefonia IP 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; Voz é um serviço e gateways e PBX IP 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.

51 Pontos de atenção em projetos de Telefonia IP Distribuição estratégica de equipamentos: Servidores Balancear carga e redundância No-breaks e geradores Gateways Alocados em NOCs No-breaks e geradores

52 Conclusão Telefonia IP já é uma realidade; Muitas empresas estão usando; Economia de até 90% nos custos com ligações; Padrão aberto; Wi-Fi +VoIP = Mobilidade; Convergência; Wi-Max +VoIP = Alta mobilidade Tendências VoIP como padrão de telefonia mundial!

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