«Estudo de Implementação e viabilidade de Sistemas VOIP e IP Telephony na ESTG»

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1 «Estudo de Implementação e viabilidade de Sistemas VOIP e IP Telephony na ESTG» «Escola Superior de Tecnologia e Gestão» 2006 / Mikael Peleira 4097 Filipe Araújo Orientador ESTG: Pedro Pinto

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3 Agradecimentos Em primeiro lugar, gostaríamos de agradecer ao nosso orientador Pedro Pinto, pois sem a sua orientação não teríamos concluído este projecto. Gostaríamos, igualmente de agradecer ao Pedro Sousa e Duarte Silva do IPVC, pelo apoio prestado. Por ultimo, aos nossos colegas de curso e a todos que directa ou indirectamente nos ajudaram na elaboração deste projecto, o nosso muito obrigado.

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5 Resumo Com o crescimento da Internet e a implantação de redes de grande capacidade baseadas em protocolo TCP/IP, a tecnologia que mais evoluiu neste sentido foi a de "Voz sobre IP", ou "VOIP". Esta tecnologia hoje já é largamente utilizada por empresas, proporcionando serviços avançados e redução de custos com telefonia, com o mesmo nível de qualidade da telefonia tradicional. Com a realização deste projecto pretendemos conhecer a tecnologia VOIP, suas características e analisar soluções existentes no mercado. v

6 Índice Agradecimentos... iii Resumo...v Índice 1 Introdução Objectivos Enquadramento Objectivos Conceitos teoricos Telefonia PSTN (Tradicional) VOIP Hardware/Software VOIP TCP/IP Protocolos VOIP Protocolos de Sinalização SIP H SIP versus H Codificação Detalhes de alguns Standards do ITU Transporte Qualidade do Serviço (QoS) Estudo de caso Instituto Politécnico de Viana do castelo - (IPVC) Características da rede de voz Escola Superior de tecnologia e gestão - (ESTG) Características da rede de voz Características da rede de dados...2 vi

7 5 Tarifários Chamadas locais Cenários VOIP com Gateway VOIP com Box Comparação dos Cenários Conclusões Apreciação final...error! Bookmark not defined. Anexo 1 Configuração Servidor Asterisk...2 Anexo 2 Central telefónica da ESTG...2 Anexo 3 Artigo Artigo Artigo Anexo 4 PT PRIME vi vii

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9 Índice de Figuras Figura 1- Gateway de serviço IP-PSTN e gateway SIP-PBX...2 Figura 2 - Cisco 7970G...2 Figura 3 - Nortel i Figura 4 - cabeçalho TCP...2 Figura 5 - protocolo de sinalização...2 Figura 6 - Arquitectura H Figura 7- Arquitectura SIP... Error! Bookmark not defined. Figura 8- Mensagens básicas do SIP... Error! Bookmark not defined. Figura 9- Mensagens de Resposta do SIP... Error! Bookmark not defined. Figura 10 - H.323 vs SIP...2 Figura 11 - Esquema da rede de dados da ESTG...2 Figura 12 Custos Anuais Telefones...2 Figura 13 Chamadas Locais...2 Figura 14 - Chamadas Locais Internas...2 Figura 15 Exemplo de esquema de ligação com Box...2 Figura 16 Estrutura a implementar... Error! Bookmark not defined. Figura 17 - Esquema VOIP para o IPVC...2 Figura 18 Comparação de preços...2 Figura 19 Custo médio das chamadas da ESTG para IPVC em Error! Bookmark not defined. Figura 20 Gráfico comparativo de custos...2 Figura 21 Gráfico comparativo de custos s/ comunicações móveis...2 ix

10 Índice de Tabelas Tabela 1 Comparação de arquitecturas 2 Tabela 2 Preçário 2 Tabela 3 Tabela comparativa das soluções 2 Tabela 4 tabela comparativa de custos 2 Tabela 5 tabela comparativa de custos s/ comunicações móveis 2 Tabela 6 Tempo de amortização 2 x

11 Notação e Glossário PBX PSTN QoS IP TCP RTP RTCP PDU UDP FTP SNMP SMTP HTTP PCM ITU SIP DNS Jitter FEC ToS Private branch exchange (troca automática de ramais) Public switched telephone network Qualidade do serviço (Quality of service) Internet Protocol Transmission Control Protocol Real Time Protocol Real Time Control Protocol Protocol Data Units User Datagram Protocol File Transfer Protocol Simple Network Management Protocol Simple Mail Transfer Protocol HiperText Transfer Protocol Pulse coded Modulation Internet telecomunication Union Session Initialization Protocol Domain Network Services Tempo de atraso da voz Forward Error Correction Type of Service xi

12 1 Introdução e objectivos Com este projecto, pretende-se, numa primeira fase, ficar a conhecer as características das redes de comunicação existentes no Instituto politécnico de Viana do Castelo, centralizando a nossa atenção no caso específico da Escola Superior de Tecnologia e Gestão (ESTG). Em primeiro lugar, estudamos as características da solução voip, tentando perceber quais os seus pontos fortes, fracos e vantagens da implementação desta tecnologia em relação à tecnologia de voz tradicional. Analisamos os custos e proveitos associados à implementação de VOIP bem como as vantagens e desvantagens dos cenários propostos para a implementação de VOIP na ESTG. 1.1 Objectivos Este projecto tem como objectivo principal conhecer e criar mecanismos que possibilitem a implementação de VOIP e IP Telephony na ESTG. 1.2 Enquadramento Este relatório está dividido em sete capítulos. Nos capítulos 1, 2 e 3 apresentamos algumas das noções básicas à compreensão da tecnologia VOIP. No capítulo 4 fazemos um estudo de caso, que consiste em conhecer as características das redes de comunicações. No capítulo 5, abordamos quais condições oferecidas pelas operadoras de voz tradicionais e VOIP. No capítulo 6 propomos cenários e fazemos um estudo comparativo entre eles. As conclusões são apresentadas no capítulo 7. 1

13 2 Conceitos teóricos 2.1 Telefonia PSTN (Tradicional) A telefonia tradicional exige uma conversão analógica-digital. Esta ocorre nas centrais telefónicas e ocupa uma largura de banda de cerca de 64Kbps. Em centrais digitais, a voz circula num circuito digital dedicado, sendo este novamente convertido para analógico no outro extremo para ser enviado ao utilizador, ao passo que na telefonia tradicional a comunicação é baseada na comutação de sinais, o que faz com que não existam atrasos intermédios. Existem ainda serviços complementares no PBX (chamada em espera, encaminhamento e transferências de chamadas, etc.). Uma PSTN (rede telefónica publica comutada) é uma rede comutada por circuitos tradicionais optimizada para comunicações de voz em tempo real. A PSTN garante a Qualidade do Serviço (QoS) uma vez que garante um circuito dedicado até que a ligação seja terminada. Num ambiente cliente-servidor, a telefonia VOIP pode ser gerida como qualquer outro serviço de rede. Podemos especificar as linhas e os telefones disponíveis para utilizadores específicos e usar a segurança do domínio para controlar o acesso aos recursos de rede. 2

14 2.2 VOIP Com a evolução das novas tecnologias, mais concretamente com a Internet, abriram-se novas portas e o modo de comunicar começou a ser visto de uma forma diferente. O método básico para a comunicação telefónica é estabelecer um circuito entre dois assinantes. Esta tecnologia é eficiente, mas antiga, baseia-se na comunicação em tempo real de voz síncrona, cuja qualidade do serviço (Quality of Service QoS) é garantida. Existe porém, uma nova tecnologia que elimina a necessidade de um circuito e é baseada no Internet Protocol (IP), de que resultam inúmeras vantagens. Os serviços de transmissão de voz, utilizando a redes IP, podem oferecer alta qualidade, podendo ser utilizados serviços de dados e vídeo simultaneamente, resultando daí uma mais valia para a tecnologia VOIP. A tecnologia VOIP adopta padrões internacionais, pode ser implantado à escala mundial e está a provar ser a escolha mais aliciante do mercado actual. Baseia-se em conhecimentos actuais, relacionados com características da natureza do sinal da voz, permitindo assim, adicionar mecanismos de compressão de dados, uma vez que existe uma distribuição não uniforme de amplitudes, correlação entre amostras sucessivas, correlação entre ciclos sucessivos, factor de inactividade ou percentagem de silêncio, densidade espectral instantânea, presença de formatos que se mantêm inalterados durante 20 a 30 ms. Dentro destes conceitos, a voz é empacotada e transmitida entre computadores, juntamente com dados, utilizando para a transmissão o TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) um modelo de referência. Para o funcionamento de um serviço VOIP, é necessário uma taxa de transmissão constante, desprezando-se a perda de pacotes. Para isso, contribui o protocolo RTP (Real Time Protocol) que utiliza o serviço UDP (User Datagram Protocol) para transmitir os pacotes. Para a que um sistema VOIP seja considerado bom, é necessário garantir que os pacotes de dados que contenham voz, tenham prioridade sobre os restantes, para isso recorreu-se ao protocolo RTP é o modelo padrão na transmissão de dados, como áudio e vídeo em tempo real, em que o sinal analógico da voz é digitalizado, 3

15 resultando daí, um fluxo digital que é convertido em pacotes standard VOIP que podem ser depois transmitidos em redes TCP/IP. Devido a uma falha no protocolo TCP/IP a qualidade da voz, pode ficar comprometida, uma vez que não se consegue garantir um atraso constante, a uma aplicação de voz on-line, como é uma ligação telefónica, o que provoca atrasos indesejáveis para os utilizadores. Assim sendo, o TCP/IP não garante a qualidade do serviço QoS, podendo prejudicar a qualidade da voz num serviço VOIP. Figura 1- Gateway de serviço IP-PSTN e gateway SIP-PBX Hardware/Software VOIP Existem no mercado diversas soluções VOIP muito aliciantes, prevê-se que em termos tecnológicos deverão surgir novos equipamentos que iram permitir a interligação entre o mundo voz sobre IP e o mundo GSM, GPRS/UMTS. A normalização de interfaces e protocolos de comunicação será um dos próximos passos na evolução deste tipo de tecnologia. As soluções VOIP que mais se têm afirmado no mercado actual são: 4

16 IP Reflexes Alcatel a Alcatel lançou no mercado uma nova gama de produtos direccionados para a voz sobre IP, oferecendo uma gama completa de terminais disponíveis na linha de telefones Reflexes. Cisco a solução de voz sobre IP da Cisco, apresenta uma gama de produtos muito diversificada, dispondo de cerca de 15 modelos de telefones que permitem utilizar um pc como um terminal de voz. Figura 2 - Cisco 7970G Nortel esta empresa, como as atrás referidas, possui uma vasta gama de produtos disponíveis no mercado. O aparelho i2004 oferece todas as características desejáveis na tecnologia voz sobre Ip. Figura 3 - Nortel i2004 Skype Criado por Niklas Zennström e por Janus Friis, o Skype tem como principais vantagens a capacidade de usufruir de chamadas com qualidade superior usando o sistema peer-to-peer (P2P) de forma gratuita. 2.3 TCP/IP A arquitectura de rede TCP/IP é o nome que se dá a toda a família de protocolos utilizados pela Internet. Esta família de protocolos foi desenvolvida pela Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) no Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD). Este conjunto de protocolos foi desenvolvido para permitir aos computadores partilharem recursos numa rede. Toda a família de protocolos inclui um conjunto de padrões que especificam os detalhes de como comunicar entre computadores, assim como também convenções para interligar redes e reencaminhar o tráfego. 5

17 Oficialmente esta família de protocolos é chamada modelo de referência Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP), comummente referenciada só como TCP/IP, devido aos seus dois protocolos mais importantes serem o TCP e o IP. Desde a sua origem, o protocolo IP foi desenvolvido e implementado como um protocolo de comunicação para controlo de tráfego baseado na regra do melhor esforço (Best-effort Service), não garantindo, assim, nenhum mecanismo de qualidade de serviços e, consequentemente, nenhuma de alocação de recursos da rede. Na altura, ninguém imaginava que a Internet se tornaria a grande rede mundial que é actualmente. E, desse rápido crescimento da Internet, a tendência actual é a integração de voz (telefonia) e dados numa única infra-estrutura de redes de pacotes IP. O TCP é o protocolo da camada de transporte, que oferece um serviço fiável e orientado à conexão. Actualmente, o TCP/IP está presente na maioria dos sistemas operativos e é utilizado por muitas empresas numa variedade de aplicações, sendo um protocolo de comunicação de dados projectado para aplicações não sensíveis ao atraso, tais como: , Web, FTP, etc. A arquitectura do TCP/IP incorpora alguns protocolos que fornecem diversos serviços: O IP aceita dados segmentados (chamado protocol data units, ou PDUs) através de um host e envia-os pela Internet através de gateways até ao destino. A entrega não é fiável porque alguns PDUs nunca chegam ao destino; O Transmission Control Protocol (TCP) fornece mecanismos de transporte que garantem a entrega livre de erros, sem perdas ou duplicação, e reconstituição de PDUs para corresponder à ordem enviada. O TCP gere a transferência entre dois processos chamados transport users. Permite multiplexação, gestão de conexões, transporte de dados, registo de erros, entre outras; O User Datagrama Protocol (UDP) opera no mesmo nível que o TCP, mas de forma mais rápida, porque exclui recursos de fiabilidade 6

18 inerentes no TCP, sendo adequado para aplicações orientadas para transacções; O File Transfer Protocol (FTP) é projectado para passar ficheiros ou parte de deles de um sistema para outro. Passa dados pelo TCP através de interface do sistema operativo. Os ficheiros transferidos podem usar o conjunto de caracteres ASCII, bem como incluir algumas opções de compressão de dados e mecanismos de identificação de senhas para controlo de acesso; O Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) fornece o mecanismo mas não a interface gráfica para correio electrónico de rede. O protocolo permite que os utilizadores enviem correspondência de uma LAN bem como da Internet; A função TELNET fornece um padrão de emulação de terminal, permitindo que terminais conectem e controlem aplicações operando em host remoto como se fosse um utilizador local. Tem um módulo de utilizador para traduzir códigos de terminais em código específicos de rede e um módulo de servidor para interagir com processos e aplicações e conduzir terminais; O Simple Network Management Protocol (SNMP) é um protocolo que suporta a troca de mensagens de gestão de rede entre hosts. Os hosts podem incluir um centro de gestão de rede, às vezes denominado de host central. O SNMP é projectado para operar sobre o UDP; O Hypertext Transfer Protocol (HTTP) é o protocolo que define como os programas de navegação na Internet e respectivos servidores devem interagir de maneira a transferirem ficheiros na WWW. 7

19 Figura 4 - cabeçalho TCP Assim como o TCP, outro protocolo da camada de transporte é o User Datagram Protocol (UDP), sem conexão e, por consequência, não fiável. O protocolo UDP é restringido a portas e sockets, e transmite os dados de forma não orientada à conexão. Ele nada mais é do que uma interface para o protocolo IP. Esse protocolo substitui o protocolo TCP quando a transferência de dados não precisa estar submetida a serviços como controlo de fluxo. A função básica do UDP é servir de multiplexador ou desmultiplexador para o tráfego de informações do IP. Todos os dados que utilizem o protocolo UDP, apresentam um cabeçalho semelhante ao ilustrado na figura 5. Figura 5 - Cabeçalho UDP 8

20 3 Protocolos VOIP Estudo de Implementação e Viabilidade de VOIP e IP Telephony na ESTG A tecnologia de voz sobre IP está a tornar-se cada vez mais visível neste mercado globalizado, uma vez que aproveita os recursos que as empresas/particulares já possuem e possibilita acoplagem de novas soluções a esses recursos, como voz, vídeo e dados tudo simultaneamente. Um protocolo é um conjunto de regras responsáveis por controlar o formato e o significado dos pacotes ou mensagens trocadas entre entidades de uma mesma camada. Ele define as opções de serviço como a solicitação do início da comunicação, a confirmação do pedido, a configuração da transmissão de dados, a resposta ao envio de informações e o fim da ligação, definindo também subprotocolos responsáveis por controlos específicos. 3.1 Protocolos de Sinalização O propósito dos protocolos de sinalização é o de criar e gerir ligações entre pontos. Quando a conversação começa o sinal analógico produzido pela voz humana precisa ser codificado em formato digital para ser transmitido através da rede IP. A rede IP deve assegurar que a conversação em tempo real seja transportada de maneira a produzir uma qualidade de voz aceitável. Para se estabelecer uma chamada, utilizando a tecnologia VOIP, é preciso: Estabelecimento da chamada (Call Setup) este ocorre entre dois ou mais terminais de uma mesma zona ou de zonas distintas. Estabelecida a ligação são criados canais virtuais de controlo entre todos os equipamentos envolvidos; Acompanhamento da chamada (Call Handling) é feito através dos canais virtuais de controlo, no decorrer da chamada, e serve para identificar perda de ligação e/ou outros eventos relevantes e dependentes dos serviços adicionais permitidos pelos terminais, como chamadas em espera, atendimento simultâneo, etc. Finalização da chamada (Call Termination) liberta os terminais e os outros equipamentos envolvidos no processo, termina os canais virtuais de controlo e actualiza o status dos terminais. Para efeitos de sinalização, existem varias arquitecturas, das quais falaremos das mais importantes. 9

21 Figura 5 - protocolo de sinalização Em relação à telefonia IP (Voz sobre IP), existem dois protocolos de sinalização: o H.323 e o protocolo SIP, que serão abordados mais tarde neste relatório SIP O protocolo de iniciação de sessão SIP (Session Initiation Protocol) é um protocolo de aplicação baseado em texto, que utiliza o modelo Requisição-Resposta, similar ao http, para iniciar sessões de comunicação interactiva entre usuários, estabelecer chamadas e conferências através de redes via IP. Como no http, o SIP elimina a necessidade de uma central de troca uma vez que controlo da aplicação é feito num terminal. O SIP pode estabelecer sessões entre duas partes (ligações telefónicas comuns), sessões de várias partes (onde todos podem ouvir e falar) e sessões de multicast (com um transmissor e muitos receptores). O SIP cuida apenas da configuração, da gestão e do encerramento das sessões. São utilizados outros protocolos, como o RTP/RTCP, para o transporte de dados. O SIP é um protocolo da camada de aplicação e pode funcionar sobre UDP ou TCP. Os principais componentes da arquitectura SIP são: Agente utilizador SIP é o terminal da estação final. Funciona como um cliente no pedido de inicialização de sessão e também como 10

22 servidor quando responde a um pedido de sessão. É inteligente uma vez que armazena e gerência as situações da chamada. Servidor Proxy SIP este leva adiante as requisições do agente usuário para o próximo servidor SIP. Armazena informações úteis para a contabilidade/facturação. Registador SIP o registador SIP fornece um serviço de informação de localidades; ele recebe informações do agente do utilizador e armazena essa informação de registo. Figura 6- Arquitectura SIP Figura 7- Mensagens básicas do SIP 11

23 Figura 8- Mensagens de Resposta do SIP 3.2 H.323 Foi originalmente criado para promover a compatibilidade de transmissões de vídeoconferência sobre redes IP, adoptando mecanismos de QoS, necessárias para transmitir sim, vídeo e dados com qualidade. O padrão H.323 é a base de muitas aplicações de chat conhecidas como o netmeeting, entre outras e tem como principais características, a possibilidade de negociação da qualidade do serviço (QoS), criando protocolos que são utilizados para controlar as chamadas. Permite a interoperabilidade com outros terminais de voz, como a comunicação telefónica, RDIS, entre outros. Enumeraremos algumas das características que tornaram esta arquitectura aliciante no mercado corporativo: A arquitectura H.323 define padrões de voz para uma infraestrutura existente, permitindo que os clientes possam usar aplicações de voz sem mudar de infra-estrutura de rede; Fornece padrões de interoperabilidade entre LANs e outras redes; Com o H.323, o gestor pode restringir a quantidade de largura de banda disponível para vídeo e voz. Algumas exigências de largura de banda podem ser suprimidas recorrendo à comunicação Multicast; 12

24 Figura 9 - Arquitectura H SIP versus H.323 Figura 10 - H.323 vs SIP A tecnologia VOIP apresenta um custo reduzido uma vez que não necessita de uma infra-estrutura física disponível. Apresentamos uma tabela comparativa entre as duas tecnologias referidas. SIP H.323 Codificação Texto Binária Complexidade Semelhante ao HTTP Alta: ASN, uso de diferentes protocolos (H.450, H.225.0, H.245) Expansibilidade O protocolo é aberto a novas funcionalidades Apenas parâmetros predefinidos podem ser alterados Instant messenger Sim Não 13

25 Protocolo de transporte Integração com a WEB Padronização do serviço UDP e TCP, a maioria das implementações usa UDP É possível a integração com outros serviços de Internet Os protocolos são padronizados mas os serviços não. UDP e TCP, a maioria das implementações usa TCP Não foi desenvolvida nenhuma integração Tudo padronizado: melhor conhecimento dos serviços. Roteamento de ligações Hierarquicamente pelo Estaticamente inter-dominios DNS Tabela 1 Comparação de arquitecturas As diferenças mais evidentes são que no SIP as requisições e respostas são baseadas em texto puro, enquanto que no H.323 são baseadas em codificações binárias. No SIP temos servidores com comportamentos diferentes, enquanto no H.323 existe um único servidor. Um protocolo de sinalização para VOIP deve especificar a codificação da voz, o transporte de dados. De seguida iremos apresentar detalhadamente dois protocolos envolvidos na sinalização das chamadas Codificação da voz e o transporte dos dados. 3.4 Codificação A voz é analógica, enquanto que as redes de dados são digitais, sendo necessário criar mecanismos que convertam a nossa voz (analógica) para digital. A conversão da informação analógica para digital é efectuada através de codificadores/descodificadores - CODECS. A maior parte das conversões são baseadas em pulse coded modulation (PCM) ou variações desta modulação. Os protocolos de codificação, são dispositivos que permitem reduzir a largura de banda para a transmissão de dados, utilizando técnicas, cada vez mais eficientes, de compressão. Outro modo de se poupar na largura de banda é a utilização da supressão 14

26 do silêncio, que consiste em não enviar pacotes de voz entre os intervalos das conversações humanas, sendo a supressão conseguida com recurso a detectores de actividades de voz (VAD). O VAD pode apresentar alguns problemas indesejáveis como falhas no começo das palavras devido ao limiar para detectar a actividade da voz. A compressão de dados baseia-se em técnicas de processamento que eliminam informação redundante ou até desnecessária. Pode-se, no entanto perder, ou não, dados durante esse processo, dependendo do método de compressão utilizado. Na codificação de áudio e vídeo, existem entidades que zelam pela normalização dos mesmos, sendo a ITU (International Telecommunication Union) uma das mais representativas Detalhes de alguns Standards do ITU Apresentamos, de seguida, algumas das características standards definidos pelo ITU: ITU-T G7.11 (PCM) Lei A e Lei M: níveis de quantificação da voz; 64 Kpbs (50 ou 33 pcts/s) sem compressão; Intervalos de 20 ou 30 ms; Atraso de processamento e complexidade mínimos. O sistema PCM codifica um único canal de voz realizando a amostragem 8000 vezes por segundo com amostras de 8 bits, a fim de fornecer voz comprimida a 64 Kpbs. ITU G.729A 8 Kpbs (50 ou 33 pcts/s); Intervalo de 20 ou 30 ms; Codificação ACELP (algebraic-code-exited-linear-prediction) Atraso de codificação: 10 ms (frame), 15

27 5 ms (lookahead), 10 ms (processamento) = 25 ms. ITU-T G ,3 Kpbs (158bits/30ms); 6,3 Kpbs (189bits/30ms); Tipos de codificação: ACELP para 5,3 Kpbs, ML-MLQ para 6,3 kpbs Algoritmo parecido com o G7.29, com janela de observação maior (180 amostras); Atraso de codificação: 30 ms (frame), 7,5 ms (lookahead), 30 ms (processamento) = 67,5 ms. 3.5 Transporte Para o serviço de transporte em aplicações em tempo real, foi definido como protocolo padrão o RTP (Real Time Protocol). Este permite funções de transporte ponto a ponto na rede, incluindo serviços de reconstrução de meios com informação temporal, detecção de perdas de pacotes, segurança, monitorização da entrega, etc. O RTP é usado em conjunto com o UDP (User Datagram Protocol), mas sendo um protocolo independente da camada de transporte, pode ser utilizado sobre outros protocolos como o IPX (Internetwork Packet Exchange), o CLNP (Connection Less Network Protocol), entre outros. De forma sucinta, iremos descrever algumas das funcionalidades disponibilizadas pelo RTP: 16

28 Ordenações no caso de chegarem pacotes desordenados, estes podem ser reordenados pelo destinatário em tempo real; Sincronização intra-meios possibilita a a sincronização em diferentes meios, ou seja, o áudio e o vídeo, numa vídeo-conferência, podem ser reproduzidos sde forma sincronizada; Serviços para meios genéricos de tempo real existe a possibilidade de se usar outros codificadores de meios; Identificação do Payload permite identificar o tipo de dados que estão a ser transmitidos. Para controlar e monitorizar a entrega de dados em tempo real feita pelo RTP, é usado um outro protocolo chamado RTCP (Real Time Control Protocol), que tem como principal função fornecer um feedback da qualidade dos dados distribuídos. Este protocolo baseia-se no envio periódico de pacotes de controlo para todos os participantes da sessão. O RTCP é o protocolo de controlo auxiliar do RTP. Qualidade do serviço (QoS) é um factor importante no o suporte de aplicações multimédia distribuídas. Entretanto, a diversidade dessas aplicações torna difícil estabelecer um padrão de QoS. 3.6 Qualidade do Serviço (QoS) A qualidade da voz de uma ligação VOIP directamente relacionada ligada à rede que está a ser utilizada. Para a degradação da qualidade da voz estão associados os atrasos e variações de atraso (jitter), a perda de pacotes, o congestionamento devido à falta de buffers num dado ponto da rede, entre outros. Para se obter a qualidade de serviço desejada, é necessário recorrer a mecanismos que visem diminuir a quantidade de pacotes descartados e mecanismos que minimizem o atraso (fixo e variável) existente durante a ligação. Designamos por um serviço de qualidade, aquele cujas perdas são menores a 1% do tráfego. Estas perdas são causadas por congestionamentos ou atrasos havendo mecanismos disponíveis que ajudam a prevenir essas perdas. Mecanismos como o forward error correction (FEC) ou redundância de caminhos são utilizados para 17

29 reduzir essas perdas, mas provocam um aumento de tráfego na rede e só são suportados por CODECS mais recentes. O tráfego de voz deve ser sempre tratado como prioritário nas filas de transmissão. As redes IP baseiam-se num modelo de best-efford, o que não nos oferece garantias quanto à entrega ou ao atraso da entrega dos pacotes. Assim sendo, tornou-se inevitável a criação de extensões ao modelo best-efford que incluam suporte para QoS e a capacidade de atribuir recursos por classes de tráfego. O campo Type of service (ToS) tem como função distinguir classes de serviços, possibilitando combinações de fiabilidade e velocidade. Quando se trata de voz, a velocidade tem preferência sobre a fiabilidade, quando se trata de dados ao mais importante é a fiabilidade em detrimento da velocidade. 4 Estudo de caso O Instituto Politécnico de Viana do castelo (IPVC) é composto por várias escolas separadas, ESENF, ESE, ESA, ESCE e ESTG. É sobre a última escola que nos vamos debruçar, dando particular atenção às características das redes de comunicação, a fim de apresentarmos um modelo de implementação da tecnologia de voz sobre IP, neste estabelecimento de ensino. A distribuição geográfica das várias escolas que constituem o Instituto Politécnico de Viana do Castelo, tem condicionado a evolução dos sistemas de comunicação tornando mais difícil a interligação dos diferentes pólos. Para isso delineamos varias estratégias. Pensamos que o primeiro passo a dar, é conhecer em pormenor as características das redes de comunicação, ou seja que centrais telefónicas a ESTG e o IPVC têm? Que tipos de soluções existem, actualmente no mercado, que permitam implementar VOIP, sem que seja necessário recorrer a uma reestruturação profunda dos meios existentes? Que soluções existem que possam ser adaptadas aos meios existentes maximizando as suas potencialidades? 18

30 4.1 Instituto Politécnico de Viana do castelo - (IPVC) Características da rede de voz Os serviços centrais do Instituto Politécnico de Viana do Castelo têm o serviço telefónico garantido por uma central telefónica Siemens H150E OfficeCom á qual estão acoplados alguns módulos. 4.2 Escola Superior de tecnologia e gestão - (ESTG) Características da rede de voz O serviço telefónico na ESTG é garantido por uma central telefónica Alcatel OmniPCX 4400, com arquitectura avançada de sistema aberto, que possui a capacidade de integrar as novas tecnologias. Esta central suporta qualquer tipo de rede (IP, ATM, frame relay, PSTN, RDIS, ou linha alugada) Características da rede de dados O serviço de internet na ESTG tem uma largura de banda de 15Mbs, estando esta subdividida em duas redes uma com 4Mbs dedicados a rede e-u, e o resto, cerca de 11Mbs para os outros serviços. Os 11Mbs estão distribuídos pelos diversos departamentos e serviços da instituição, de forma não linear, havendo uma clara distinção das prioridades e necessidades de cada um dos departamentos e serviços. Abaixo está representado o esquema da rede da ESTG. 19

31 Figura 11 - Esquema da rede de dados da ESTG Analisando a figura 11, verificamos que existe um router que subdivide o sinal em duas redes distintas a rede externa (desprotegida), a rede e-u e a rede interna (protegida). 20

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