VoIP. Redes de Longa Distância Prof. Walter Cunha

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1 Redes de Longa Distância Prof. Walter Cunha

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3 As principais tecnologias de Voz sobre Rede de dados: Voz sobre Frame Relay Voz sobre ATM Voz sobre IP VoIP sobre MPLS

4 VoIP consiste no uso das redes de dados as quais utilizam o conjunto de protocolos das redes IP (TCP/UDP/IP) para a transmissão de sinais de Voz em tempo real na forma de pacotes de dados.

5 Implementada através dos novos protocolos, assegura a reordenação dos pacotes de dados e a reconstituição do sinal original, compensando o eco decorrente do atraso fim-a-fim dos pacotes de dados, o jitter e a perda de pacotes.

6 Telefonia Tradicional Rede hierárquica Comutação por Circuitos Terminais burros Endereçamento depende da localização geográfica Processamento centralizado VoIP Rede plana, não hierárquica, Comutação por pacotes Terminais inteligentes Endereçamento independe da localização geográfica Processamento distribuído em equipamentos que podem estar localizados em qualquer parte da rede.

7 Vantagens: Uso de cabeamento comum para voz, vídeo e dados; Uso do mesmo grupo de suporte (helpdesk e manutenção de TI); Mesma Infra-estrutura Escabilidade Elimina a limitação geográfica de cabeamento e equipamento; Facilita a mobilidade de usuários Integra agendas e outros serviços telefônicos com aplicações baseadas no conceito Web-browser.

8 Obstáculos: Confiabilidade do Sistema (99,999% Tradicional) Segurança (TCP/IP) QoS (Internet) Cabeamento (Sempre Esquecido) NAT (de vantagem a problema)

9 Os sistemas VoIP tornam-se viáveis na medida em que alguma garantia de qualidade de serviço (QoS) possa ser obtida da rede. Quando essa rede é usada exclusivamente pelo provedor para fornecimento de serviços de dados e/ou VoIP, com gerenciamento e engenharia de rede adequados, o QoS pode ser ajustado para atender aos requisitos de todos os serviços ofertados, inclusive VoIP com qualidade.

10 Os sistemas VoIP tornam-se viáveis na medida em que alguma garantia de qualidade de serviço (QoS) possa ser obtida da rede. A questão principal que se coloca é o QoS da Internet. A arquitetura da Internet é composta por um número muito grande de redes de diversos provedores e outras entidades comerciais ou não, sem um responsável efetivo pelo controle da banda fornecida ou utilizada e sua conseqüente qualidade de serviço.

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12 Codecs são usados para converter sinais de voz analógicos em um versão digitalmente codificada. Codec variam quanto à qualidade do som, banda requerida, consumo de CPU, etc. O seu uso tem sido possível graças ao desenvolvimento dos processadores de sinais digitais (DSP s), cuja capacidade de processamento tem crescido vertiginosamente.

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14 O UDP é a alternativa eficiente tratando-se de dados que necessitam de certa velocidade como áudio e vídeo. É geralmente usado por programas que transmitem pequenas quantidades de dados ao mesmo tempo ou têm necessidades em tempo real. A sua baixa sobrecarga (não faz tantas verificações como TCP) e sua capacidade de multicast (um datagrama, vários destinatários) são mais adequadas do que o TCP, nessa situações.

15 Para compensar o atraso que é introduzido, e que, como já sabemos, é variável e é denominado jitter, é usado uma dupla de protocolos: RTP e RTCP. São usados desde as primeiras ferramentas para conferências disponíveis na internet É a estrutura geral de um protocolo que possibilita o transporte de dados em tempo real sobre IP.

16 O RTP (Real-Time Transport Protocol ) foi projetado para permitir que os receptores sejam compensados, em relação ao jitter e à desordenação de pacotes introduzida pelas redes IP. Ou seja, ele é utilizado para aplicações que demandam tempo-real, como voz e vídeo. Ele é tipicamente implementado "sobre" o protocolo UDP, que fornece a noção de porta e checksum. Quando o RTP usa o UDP, ele pode ser transmitido por pacotes IP multicast. Assim, pacotes gerados por uma simples fonte, pode alcançar múltiplos usuários.

17 O RTP define maneiras de se formatar os pacotes IP : Informação sobre tipo de dado transportado Timestamps Números de seqüência

18 Cada pacote RTP carrega um número de seqüência e um timestamp. Uma aplicação de vídeo, por exemplo, pode imediatamente deduzir a partir do timestamp, que parte da tela é descrita pelo pacote IP. O número de sequência evita o desordenamento dos pacotes. O protocolo RTP ainda utiliza o chamado payload type (PT). Os identificadores de payloads são campos que podem ser utilizados, por exemplo, para identificar que tipo de codec está sendo utilizado durante aquela comunicação.

19 É importante notar que o protocolo RTP não controla a qualidade do serviço (QoS). Os pacotes RTP podem ser perdidos ou colocados fora de ordem, como qualquer outro pacote IP. Um exemplo disso é que o RTP não solicita retransmissão de pacote, no caso de perdas.

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21 O protocolo RTCP (Real-Time Control Protocol ) é usado, durante sessões RTP, para transmitir, de tempos em tempos, pacotes de controle para os participantes. Esses pacotes podem incluir informações sobre os participantes e informação sobre o mapeamento dos participantes às suas respectivas fontes. A mais importante informação transportada pelos pacotes RTCP é a qualidade da transmissão na rede.

22 Todos os participantes mandam pacotes. Terminais transmissores enviam "senders reports Terminais receptores enviam "receiver reports". As principais informações referentes à qualidade da transmissão são : Número de pacotes, pacotes perdidos, atraso e jitter. As mensagens RTCP são trocadas de acordo com intervalos periódicos, para permitir um monitoramento constante.

23 Tipos de pacotes RTCP: SR (Sender Reports): Info de transmissão e recepção para transmissores ativos RR (Receiver Reports): Infode recepção para ouvintes que não sejam também transmis sores ativos. SDES (Source Description): descrevem vários parâmetros da fonte. BYE: enviado por um participante quando abandona a conferência

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26 Principais Equipamentos VoIP : Telefone IP - Faz a interface com o usuário. Já vêm com plugs RJ- 45 e alguns até apresentam um mini-browser em uma tela de cristal líquido. Hard Phone Soft Phone ATA

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28 Principais Equipamentos VoIP : Gateway - Faz a tradução entre sinais de áudio e pacotes IP. Pode conter diversas interfaces, dependendo do modelo : E1, T1, linha analógica, etc. Gatekeeper - Realiza o controle de admissão de chamadas, gerência e controle da banda e também é responsável pela tradução de endereços e nomes.

29 Principais Equipamentos VoIP : MCU (Multi-point Control Unit) Dispositivo que permite que participantes em locais diferentes, possam participar da mesma vídeo conferência, em tempo real. Call Agent Faz o controle centralizado da chamada, além de realizar algumas funções de gatekeeper.

30 Controle de Chamada: Call Setup Call Maintenance (handling) Call Teardown (temination) VoIP Pode ser: Distribuído Centralizado

31 O controle centralizado permite que um dispositivo externo lide com toda a sinalização e o processamento da chamada, deixando apenas para os gateways a tarefa de transformar sinais de áudio em pacotes. O Call Agent é responsável por toda a sinalização, instruindo os gateways sobre quais sinais eles devem mandar e quando mandar. Uma vez que a chamada é estabelecida, o fluxo de voz passa diretamente entre os gateways e não envolve o Call Agent. O protocolo MGCP é um exemplo que utiliza o controle de chamada centralizado.

32 O controle de chamadas distribuído é possível quando os gateways são configurados para realizarem o call control diretamente. Esse é o caso dos protocolos SIP e H.323, que serão discutidos a seguir.

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37 O H.323 é um "guarda-chuva" de protocolos que definem todos os aspectos de sincronização entre transmissão de voz, vídeo e dados. Um deles é o H.225, que estabelece o canal de sinalização de chamada, além do canal RAS (Registration, Admission and Status). Um outro protocolo é o H.245, que estabelece o canal de controle da chamada. Canais estabelecidos durante a comunicação : Canal de sinalização de chamada (H.225) Canal de controle (H.245)

38 O protocolo H.323 do ITU (International Telecommunications Union) é um padrão para estabelecer comunicações de voz, vídeo e dados em um ambiente sem qualidade de serviço garantida. O maior exemplo de ambiente nessas condições é a Internet. Daí o grande sucesso do H.323 na atualidade. Grandes empresas como Cisco, VocalTech e 3Com se juntaram para promover o VoIP Forum. Nele, o H.323 foi proposto como o padrão a ser adotado na Internet e em intranets.

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43 O protocolo SIP (Session Initiation Protocol) foi criado pela IETF (Internet Engineering Task Force), RFC ; RFC É um protocolo de sinalização e controle para o estabelecimento, manutenção e encerramento de sessões multimídia com um ou mais participantes.

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46 O SIP utiliza o conceito de convites (session invitations). O usuário que inicia a chamada envia uma mensagem do tipo INVITE e o usuário final responde (se for positivamente) enviando uma mensagem de OK e já começa a transmissão das mídias. Duas conclusões podem ser tiradas rapidamente : Utiliza um modelo do tipo pedido-resposta (HTTP-like) O início da comunicação é mais rápido e simples do que o do H.323.

47 Os tipos de mensagens REQUEST podem ser : INVITE - convite para participar em uma sessão. ACK - Confirma que um cliente recebeu uma resposta final ao INVITE BYE - Termina uma chamada existente. CANCEL - Cancela procuras pendentes OPTIONS - Pesquisa a capacidade dos servidores REGISTER - Registra o terminal em um servidor de domínio

48 Os tipos de RESPONSE podem ser : 1xx - Informational 2xx - Sucessful 3xx - Redirection 4xx - Client Error 5xx - Server Error 6xx - Falha Global

49 SDP (Session Description Protocol) Protocolo que descreve a sessão conforme o RFC 2327, informando a mídia, o codec de áudio, entre outros. É transmitido no payload da mensagem SIP de INVITE.

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54 MGCP O protocolo MGCP (Media Gateway Control Protocol) é um exemplo de modelo de controle de chamada centralizado. Foi proposto em outubro de 1999, RFC A sua arquitetura foi definida no RFC 2805 no ano O MGCP define um ambiente em que os gateways de telefonia são controlados a partir de um componente central chamado de Call Agent ou Media Gateway Controller.

55 Um gateway MGCP lida com a tradução de áudio entre a rede pública (PSTN) e a rede de comutação de pacotes. Os gateways interagem com um Call Agent que realiza o processamento do sinal e da chamada. Sob a demanda de um Call Agent, os gateways procuram por eventos (como o fato de um usuário tirar um telefone do gancho) e fornecem sinalização para as interfaces dos terminais.

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59 Dúvidas?

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