Telefonia sobre IP. Roteiro. Roteiro. IX Seminário de Capacitação Interna. Paulo Aguiar GT-VOIP/RNP NCE/IM UFRJ

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1 Telefonia sobre IP IX Seminário de Capacitação Interna Paulo Aguiar GT-VOIP/RNP NCE/IM UFRJ Roteiro Telefonia tradicional versus VoIP Regulamentação de VoIP Como garantir qualidade para VoIP Protocolos de sinalização para VoIP: H.323 e SIP Interoperação H.323/SIP Gateways VoIP/PBX Arquitetura do Piloto VoIP Medições de Qualidade de Voz na RNP Demo do Piloto VoIP Conclusões RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 2 Roteiro Telefonia tradicional versus VoIP Regulamentação de VoIP Como garantir qualidade para VoIP Protocolos de sinalização para VoIP: H.323 e SIP Interoperação H.323/SIP Gateways VoIP/PBX Arquitetura do Piloto VoIP Medições de Qualidade de Voz na RNP Demo do Piloto VoIP Conclusões RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 3 1

2 * 8 # * 8 # * 8 # * 8 # Telefonia Tradicional assinante rede de telefonia tradicional (TDM) assinante voz analógica sobre par trançado voz analógica sobre par trançado PBX PBX Conversão analógica-digital nas centrais (PCM G.711) Coleta amostras de voz (1 byte) a cada 125 µs (freqüência de 8 khz) 8 khz x 8 bits = 64 kbps Na rede de telefonia tradicional, a voz trafega em um circuito digital dedicado de 64 kbps Banda alocada completamente para a sessão de voz Sinal digital é convertido novamente em analógico para ser enviado ao assinante Comutação por circuito, sem filas ou atrasos intermediários RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 4 Telefonia Tradicional assinante rede de telefonia tradicional (TDM) assinante voz analógica sobre par trançado voz analógica sobre par trançado PBX PBX Os dígitos discados são usados para montar a rota até o destino Caso um canal de 64 kbps não esteja disponível em qualquer enlace intermediário, o estabelecimento da chamada é interrompido e ouvimos o sinal de chamada não completada Quando ouvimos o toque de chamada no destino, essa é a confirmação de que um circuito fim-a-fim de 64 kbps foi estabelecido RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 5 Telefonia Tradicional Serviços complementares no PBX Chamada em espera Call forward Call transfer Serviço de secretária eletrônica Call conference Call ID (BINA) Usuários realmente fazem uso corrente destas facilidades? Essenciais ou estratégicas? RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 6 2

3 * 8 # * 8 # Telefonia Tradicional Disponibilidade/Confiabilidade Os cinco noves 99,999% = MTBF/(MTBF+MTTR) Base de qualidade Qualidade da ligação Percentagem de chamadas completadas Mas, com a integração entre telefonia fixa e celular isso permanece? RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 7 Telefonia IP Telefone IP Telefone IP rede local voz pacotizada rede local voz pacotizada lnternet Roteador IP Roteador IP Amostras de voz são acumuladas em pacotes IP e enviadas pela Internet Pode ser enviada sem compressão, resultando em taxa de voz de 64 kbps Pode ser comprimida, resultando em taxas de voz até 5,3 kbps Intervalos de silêncio podem ser suprimidos, economizando banda adicionalmente Problemas Atrasos, variação de atraso (jitter) e perdas de pacotes podem comprometer a qualidade da ligação RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 8 Cenários VoIP a) PBX Gateway Internet Gateway PBX b) PSTN Gateway Internet Gateway PBX c) PBX Gateway Internet Estação IP d) PSTN Gateway Internet Estação IP e) Estação IP Internet Estação IP RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 9 3

4 * 8 # * 8 # Vantagens de VoIP Para Usuário Flexibilidade DDR pode não ser disponível ou PBX pode não receber/originar chamadas Telefone pode não ser ubíquo Rede pode existir mas não telefone Custos Tarifas de longa distância são proibitivas Impacto em cooperação nacional e internacional Impacta interação durante ausências e viagens Tendência atual para o futuro RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 10 Perfil de Custo Telefônico Grande universidade (ex. UFRJ) DDD/DDI 31 % Celular 37 % Impulsos 8 % Fixo 24 % Troncos, assinaturas, linhas privadas RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 11 VoIP em Apoio a Mobilidade PBX da operadora PSTN gateway PSTN/VoIP lnternet Usuário pode manter um número de telefone sem estar fisicamente na área atendida pelo código Em caso de mudança física, número não precisa ser alterado Chamadas da PSTN ao número antigo são direcionadas para o usuário via Internet Rio de Janeiro (21) roteador LAN Adaptador VoIP/ FXS Telefone analógico Salvador (71) (21) XXXX RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 12 4

5 Roteiro Telefonia tradicional versus VoIP Regulamentação de VoIP Como garantir qualidade para VoIP Protocolos de sinalização para VoIP: H.323 e SIP Interoperação H.323/SIP Gateways VoIP/PBX Arquitetura do Piloto VoIP Medições de Qualidade de Voz na RNP Demo do Piloto VoIP Conclusões RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 13 Uso de VoIP nos EUA Muitas companhias oferecem atualmente o serviço VoIP como substituição ao telefone convencional Atrativo Usuário pode escolher um código de área desejado Mantém o número em caso de mudança física RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 14 Numeração E.164 dos Provedores VoIP nos EUA Provedores VoIP obtém número diretamente dos operadores de telefonia fixa (LEC Local Exchange Carrier) Estes números não são contabilizados igualmente como um número fixo na alocação de numeração ou previsão de expansão do código de área da localidade geográfica Provedores VoIP podem obter numeração sem o controle exigido dos provedores fixos tradicionais Questão Uma vez que provedores VoIP se interconectam com a PSTN, não deveriam também as regras de cessão de numeração convencionais seriam aplicadas a eles? RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 15 5

6 Exaustão de Numeração Uso de VoIP pode encorajar usuários a manter múltiplos números com códigos de área diversos Preferência por certos códigos de área podem levar a exaustão de numeração alocada a determinada área Questões Deveria ser levado em consideração como os provedores VoIP usam a numeração? O serviço VoIP deveria ter seus próprios códigos de área? RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 16 Propriedade do Número A legislação diz que a numeração é um recurso público e que não é propriedade de quem a recebe Número não pode ser comercializado (vendido, alugado) por quem recebeu Quando serviço é discontinuado, o número retorna ao provedor Questão Deve ficar claro para o usuário que quando ele compra o serviço de um provedor, qualquer que seja ele, o número alocado a ele não é sua propriedade RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 17 Portabilidade do Número A legislação americana considera três casos de portabilidade Em relação ao provedor de serviço (exigida pela FCC) Usuário pode manter o número do telefone caso mudem de provedor Está implementado na telefonia fixa e em implantação no celular Em relação a localização (em estudo apenas) Permite usuários manter o número de telefone ao mudar de local físico Em relação do serviço Usuário retém o número de telefone quando mudando de serviço dentro de uma mesma operadora, sem prejuízo de qualidade, confiabilidade ou conveniência RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 18 6

7 Questões Relativas a Portabilidade Provedores VoIP pretendem oferecer portabilidade fazendo acordos com LECs Quando um usuário recebe um número E.164 de um provedor VoIP, ele será capaz de portar o número para uma operadora fixa se solicitado? Este porte estará limitado a uma área geográfica? Devem haver interfaces de serviço bem definidas entre os provedores VoIP e de telefonia fixa? Quando ocorre portabilidade da PSTN para VoIP, em caso de liberação do número, este número fica com quem? Com o provedor VoIP ou com a LEC original? Portabilidade limitada de localização deverá ser também oferecida pela PSTN ou não haverá um padrão para portabilidade de localização? RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 19 VoiIP nos EUA Conclusões Regulamentação existente e consolidada apenas para PSTN Obrigações e deveres Administração da numeração Fóruns de discussão Voip traz novos desafios e legislação terá que se revista e adequada RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 20 VoIP no Brasil Regulamentação SCM (serviço comunicação multimídia) permite a exploração do uso de VoIP Licença SMC deve ser obtida R$ 9.000,00 fixo, para qq abrangência (área geográfica restrita, nacional e/ou internacional) Não permite terminar chamada na telefonia fixa (licença para a exploração de telefonia fixa requerida) Uma dúzia de empresas só no primeiro semestre de 2003 Pendente Interoperação entre provedores VoIP Interoperação com PSTN (gateways, numeração) Avaliação do serviço e métricas para garantir qualidade ao usuário RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 21 7

8 Roteiro Telefonia tradicional versus VoIP Regulamentação de VoIP Como garantir qualidade para VoIP Protocolos de sinalização para VoIP: H.323 e SIP Interoperação H.323/SIP Gateways VoIP/PBX Arquitetura do Piloto VoIP Medições de Qualidade de Voz na RNP Demo do Piloto VoIP Conclusões RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 22 Como a voz é transportada fim a fim? Digitalização da voz feitas nos CODECs (codificador/decodificador) nas pontas Usam DSP (processador digital de sinal), analisando várias amostras de voz simultaneamente Geram unidades de informação a intervalos regulares (10 ms, 20 ms e 30 ms são comuns) Saída do CODEC é enviada em pacotes de tamanho reduzido usando a pilha de protocolos RTP/UDP/IP Cabeçalho de RTP = 12 bytes Cabeçalho de UDP = 8 bytes Cabeçalho de IP = 20 bytes RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 23 RTP/RTCP (RFC1889) RTP (Real-time Transport Protocol) Tipo de mídia Timestamps Facilitam a gerência de buffer de compensação de jitter Seqüenciamento Ordenamento dos pacotes Não define o formato da carga (payload) RTCP (protocolo de controle do RTP) Informações dos participantes de uma sessão RTP Estatísticas de desempenho (perda e atraso) entre fontes e receptores Relatórios regulares (máx. de um a cada 5s por fonte) RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 24 8

9 CODECs de Áudio Para conseguir compressão, precisam analisar um conjunto de amostras de voz de forma antecipada (lookahead) CODECs complexos, que obtêm grande compressão, geram maiores atrasos de codificação e decodificação Na reprodução da voz, os pacotes de mídia têm que estar presentes na entrada do CODEC em instantes precisos Se pacote é atrasado em demasia na rede, ele é desperdiçado (perdido) e alguma técnica como interpolação tem que ser usada para compensar RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 25 CODECs de Áudio ITU-T G.711 (PCM) A Law e µ Law: níveis de quantização da voz 64 kbps (50 ou 33 pcts/s) Intervalos de 20 ou 30 ms Atraso de processamento e complexidade mínimos ITU G.729A 8 kbps (50 ou 33 pcts/s) Intervalos de 20 ou 30 ms Codificação ACELP (Algebraic- Code-Excited Linear-Prediction) Atraso de codificação 10 ms (quadro), 5 ms (lookahead), 10 ms (processamento) = 25 ms ITU-T G ,3 kbps (158bits/30ms) 6,3 kbps (189bits/30ms) Tipos de Codificação: ACELP para 5,3 kbps ML-MLQ para 6,3 kbps Algoritmo parecido com o G.729, entretanto com maior janela de observação (180 amostras). Atraso de codificação 30 ms (quadro), 7,5 ms (lookahead), 30 ms (processamento) = 67,5 ms RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 26 Consumo Real de Banda Codec G.711 Taxa de Amostragem (ms) 20 Payload de voz (bytes) 160 Pacotes por segundo 50 Largura de banda consumida 80 kbps G kbps G.729 A kbps G.729 A kbps RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 27 9

10 CODECs de Áudio Supressão de Silêncio e Ruído de Conforto O Anexo B do G.729 e Anexo A do G descrevem o detector de atividade de voz (VAD), e o gerador de ruído de conforto para a compressão de silêncio; Entretanto, o VAD pode apresentar alguns problemas indesejáveis como falhas no começo das palavras devido ao limiar para detectar a atividade da voz. Começam a aparecer versões dos codecs com mecanismos mais apropriados para suportar ambientes com altas perdas (em rajadas, etc) G.711 com PLC (packet loss concealment) RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 28 Problemática VoIP Qualidade da voz impactada por perda, atraso e variação de atraso (jitter) Perda (ideal < 1%, < 2% aceitável) Jitter Se for alto, pacote atrasado é considerado perdido Atraso Para conversa interativa, atraso máximo fim-a-fim deve ser inferior a 150 ms (ITU-T) Valores de 200 ms ainda toleráveis na prática Tráfego de voz deve ter tratamento prioritário sempre nas filas de transmissão! Eco RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 29 Eco Eletrônico Conversão dos 2 fios dos telefones dos assinantes para 4 fios que fazem a conexão das centrais de longa distância (hybrid) Normalmente não se percebe este eco, confundido-o com o som da própria voz. Em caso de atrasos superiores a 30 ms, circuitos canceladores de eco devem ser utilizados Acústico Fração do sinal acústico é realimentada entre altofalante e microfone Solução: Usar headset RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 30 10

11 Problemática VoIP Componentes de Atraso Atrasos nos codificadores de voz 25 ms (G.729a), até 100 ms (G.723.1) Envolve lookahead do algoritmo, supressão de eco, supressão de ruído, etc Buffer de compensação de jitter 30 a 60 ms, configurável Atrasos nas filas dos elementos de rede (variável) Atrasos de propagação no meio físico 10 ms/ 1000 km Atrasos de serialização RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 31 Atraso de Serialização Tempo para a transmissão de pacotes que já estão enfileirados no buffer de transmissão FIFO da interface física Estes buffers existem para manterem o meio físico sempre ocupado em altas taxas O atraso de serialização pode ser crítico em enlaces de baixa velocidade Tempo de serialização = (1500 bytes)x(8 bits/byte)/64 kbps = 187,5 ms Solução Fragmentação na Camada de Rede / Camada de Enlace (Multilink PPP, FR) Uso de LFI (fragmentação e interleaving nas interfaces) Limitação do número de buffers de transmissão (tx-ring) nas interfaces de saída RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 32 Perda de Pacotes Causada por congestionamentos ou atrasos Dependendo do CODEC, o impacto da perda é maior ou menor, em função da distribuição da perda Mecanismos de Forward Error Correction (FEC) ou redundância de caminho podem ser usados Aumentam o tráfego na rede Somente suportados por codecs mais recentes Alternativas de recuperação podem ser baseadas na exploração do pacote anterior ou interpolação Perda pode ser em nível 2 por falta de buffers em switches com descasamento de banda e sem tratamento diferenciado para tráfego de voz Usar priorização para o tráfego de voz, nas camadas de enlace e rede para diminuir/eliminar perda e atraso RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 33 11

12 QoS no Ethernet IEEE 802.1Q/p preâmbulo 7 bytes SFD 1 DA 6 SA 6 TAG 4 LEN 2 LLC? FCS 4 TPID 2 Tagged Protocol Identifier (TPID) 0x8100 denota quadro IEEE 802.1Q Tagged Control Information (TCI) PRI CFI VLAN ID 3-bit de IEEE 802.1p (PRI), COS (class of service) 1-bit CFI (canonical format identifier) 12-bit identificador de VLAN (VLAN ID) TCI 2 RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 34 QoS no IP Precedência IP e DSCP Precedência IP usa os 3 bits mais significativos do campo TOS (Type of Service) do cabeçalho IPv4 A proposta de serviços diferenciados (DiffServ) utiliza os 6 bits mais significativos do mesmo campo TOS como Code Points (DSCP RFC 2474). Ver/ IP IP Hlen TOS LEN ID Offset TTL Proto FCS Source Dest. DATA RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 35 Recomendações de Classificação de Tráfego Tráfego de Voz DSCP EF, IP Precedence 5, COS 5 Tráfego de Sinalização de Voz DSCP AF31, IP Precedence 3, COS 3 Vídeoconferência DSCP AF41, IP Precedence 4, COS 4 Streaming Vídeo DSCP AF13, IP Precedence 1, COS 1 Dados Críticos GOLD (DSCP AF21-23, IP Precedence 2, COS 2) SILVER (DSCP AF11-AF13, IP Precedence 1, COS 1) Less-Than-Best-Effort DSCP 2-6, IP Precedence 0, COS 0 Best-Effort DSCP BE, IP Precedence 0, COS 0 RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 36 12

13 Esquema LLQ + LFI nos Roteadores LLQ LFI WFQ POLICE PQ Voice VoIP Control Classe X Classe Y Default (BE) PQ CBWFQ FRAGMENT I N T E R L E A V E TX RING LTBE RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 37 Habilitação de QoS em Roteadores Valores default para vários buffers devem ser configurados Buffer para o tráfego não prioritário Função da taxa do enlace Se enlace é muito congestionado, buffer default pode adicionar atraso excessivo Buffer FIFO (tx-ring) nas interfaces Ajustar para valores que garantam atraso de serialização menor que 10 ms por hop (regra prática) Aplicação de QoS exige policiamento nas bordas do backbone para desmarcar tráfego não autorizado Importante aceitar tráfego marcado somente de fonte confiável Impacto na performance de roteadores com políticas de QoS deve ser avaliado Impacto pode depender do tipo de roteador e do número de interfaces RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 38 Aplicação de QoS Lembrar que QoS para voz deve ser fim-a-fim Dar tratamento prioritário para VoIP em todas as interfaces dos roteadores Dar tratamento prioritário/diferenciado nos buffers das switches internas de rede local Dar tratamento prioritário em todos os backbones trafegados Ter banda em excesso não é garantia de condições instantâneas de qualidade em qualquer regime de tráfego RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 39 13

14 VoIP em Backbones de Alta Velocidade Abilene, backbone da Internet 2, opera com enlaces óticos de 10 Gbps Ethernet e roteadores sem QoS Testes de performance entre estações Linux entre Europa (Amsterdam) e EUA (Caltech) obtiveram o recorde atual de 5,4 Gbps médios numa transmissão TCP de uma hora de duração TCP adaptado para alta performance usando pacotes de bytes Para manter a taxa durante todo o período exige buffers elevados nos nós do caminho Rota é preenchida com pacotes em toda sua extensão Qualquer atraso de serialização acarreta um crescimento rápido da fila pois a taxa média de operação é acima de 50% da utilização do enlace e instantaneamente podemos estar operando com utilização próxima de 100%. Configurações atuais de roteadores do backbone da Abilene podem permitir atraso de 100 ms por roteador, no pior caso Não seria aceitável para serviço VoIP RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 40 Medindo a Qualidade Avaliações Subjetivas Mean Opinion Score (MOS) Valor de 1 (inaceitável) a 4,5 (excelente) representando a qualidade do áudio Avaliações Objetivas ITU-T G.113 Valores de 0 (pior) a 100 (melhor) Usa tabela de valores subjetivos previamente medidos para analisar a qualidade E-model (ITU-T G.107 e ETSI ETR250) Combina diversos parâmetros de performance em um modelo computacional complexo Pode ser mapeado em MOS RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 41 Medindo a Qualidade Avaliações Subjetivas Mean Opinion Score (MOS) Valor de 1 (inaceitável) a 4,5 (excelente) representando a qualidade do áudio Recomendações ITU-T P Methods for subjective determination of transmission quality MOS para avaliação de chamadas telefônicas ITU-T P Subjective performance assessment of telephone-band and wideband digital codecs MOS para avaliação de codecs RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 42 14

15 Medindo a Qualidade Avaliações Objetivas E-model (ITU-T G.107 e ETSI ETR250) Modelo computacional complexo que avalia e quantifica a degradação da qualidade de ligações devido ao processamento da voz, perdas na rede de pacotes entre outras interferências do meio ITU-T G.113 Fator R: valores de 0 (pior) a 100 (melhor) Usa tabela de valores subjetivos previamente medidos para analisar a qualidade Pode ser mapeado em MOS RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 43 Medindo a Qualidade Outros métodos Métodos Objetivos Perceptuais ITU-T P Perceptual evaluation of speech quality (PESQ): An objective method for end-to-end speech quality assessment of narrow-band telephone networks and speech codecs RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 44 E-Model versus MOS R Satisfação do Usuário MOS 100 Desejável Aceitável Muito Satisfeito Satisfeito Alguns usuários insatisfeitos Muitos usuários insatisfeitos Quase todos os usuários insatisfeitos Não Recomendado RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 45 15

16 Influência do Codec na Qualidade da Voz RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 46 Influência de Atraso e Perda One-Way Delay ITU G > % Packet Loss ITU G.113 G729A (VAD) , , ITU G.113 G.723 (VAD) RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 47 Roteiro Telefonia tradicional versus VoIP Regulamentação de VoIP Como garantir qualidade para VoIP Protocolos de sinalização para VoIP: H.323 e SIP Interoperação H.323/SIP Gateways VoIP/PBX Arquitetura do Piloto VoIP Medições de Qualidade de Voz na RNP Demo do Piloto VoIP Conclusões RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 48 16

17 Chamada VoIP Dividida em etapas Localização do usuário Descobrir o IP destino com base no número telefônico ou alias Negociação dos parâmetros para a chamada Tipo de CODEC Estabelecimento dos canais para a mídia de voz Portas UDP para RTP/RTCP RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 49 Protocolos VoIP H.323 ITU-T SIP (Session Initiation Protocol) IETF RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 50 Elementos H.323 Gatekeeper: Gerencia o registro, status e Gateway H.323/PSTN: tradução dos admissão de usuários formatos de transmissão e (RAS) procedimentos de comunicação Rede de Central entre H.323 e Rede Telefônica Telefonia (PSTN) Telefônica (PBX) Convencional Rede Local Gatekeeper Terminal H.323: ponto final da comunicação multimídia Terminal H.323 Terminal H.323 Terminal H.323 Servidor de Conferência : suporte a conferências entre três ou mais pontos terminais MCU Gateway PSTN/H.323 Herança da rede telefônica Endereçamento de números telefônicos Encapsulamento das mensagens de sinalização ISDN Maior tempo de padronização Maior quantidade de produtos Padrão usado pelo Internet2 VOIP Working Group RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 51 17

18 Sinalização H.323 Protocolo H.225 RAS Requisições de Registro/Admissão/Status Acontecem sempre dos terminais H.323 para o GK Sinalização de Estabelecimento de Chamada (Q.931/H.225) e Controle de Mídia (H.245) RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 52 Protocolo RAS RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 53 H.225 e H.245 TCP Porta 1720 TCP Porta X, Y TerminalCapabilitySet Portas UDP w, z TerminalCapabilitySetAck SETUP TerminalCapabilitySet CALL PROCEEDING TerminalCapabilitySetAck OpenLogicalChannel OpenLogicalChannelAck ALERTING CONNECT OpenLogicalChannel OpenLogicalChannelAck T1 T2 T1 T2 H H.245 RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 54 T1 T2 RTP/RTCP 18

19 Modos de Operação com GK Dois modos de operação entre terminais H.323 Modo Direto Modo GK Routed (GK como PROXY) RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 55 Operação de GK em Modo Direto Quando da admissão da chamada, GK provê ao terminal H.323 o endereço IP do terminal destino; Cliente H.323 antes de RAS estabelecer ou receber uma chamada sempre solicita autorização ao GK correspondente (CAC simples); A sinalização de estabelecimento de Terminal chamada prossegue H.323 diretamente entre os terminais H.323. Gatekeeper Gatekeeper RAS RAS Sinalização Q.931 H.245 RTP / RTCP Terminal H.323 RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 56 Modo Direto de Sinalização RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 57 19

20 GK como Proxy de Sinalização GK intermedia a sinalização de estabelecimento de chamada (Q.931) e de negociação da mídia (H.245), como se ele fosse o terminal chamador; Canais de mídia são estabelecidos diretamente entre os terminais H.323. RAS Terminal H.323 Gatekeeper Q.931 H.245 RAS Q.931 H.245 RTP / RTCP Gatekeeper Q.931 RAS H.245 Terminal H.323 RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 58 GK como Proxy de Sinalização e de Mídia GK intermedia a sinalização de estabelecimento de chamada (Q.931) e de negociação da mídia (H.245), como se ele fosse o terminal chamador; Mídia é estabelecida passando pelo GK, se ele atuar como proxy de mídia. RAS Terminal H.323 Gatekeeper RAS Q.931 H.245 GK proxy de mídia e sinalização Q.931 Q.931 H.245 RTP / RTCP H.245 RTP / RTCP RAS Terminal H.323 RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 59 Problema Crucial em H.323 Tempo para estabelecimento de uma chamada (GK como PROXY no exemplo abaixo) Pedir autorização ao GK para admissão da chamada e localização do destino (ARQ/ACF) Autorização terá que ser enviada até o GK que serve o destino e este retornará a confirmação de autorização ao GK iniciador Abrir sessão TCP para sinalização de estabelecimento da chamada (H.225/Q.931) (com GK ou direto) Enviar SETUP ao GK e este repassa até GK final, que repassa até o destino Usuário destino é alertado do pedido de conexão e ALERTING retornado Quando usuário aceita a chamada, CONNECT é retornado Abrir sessão TCP para negociar canal de controle H.245 (informação recebida no ALERT ou CONNECT) Negociar codecs via H.245 Negociar portas UDP para os canais de mídia RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 60 20

21 Procedimentos Avançados FAST CONNECT ou FAST START Envia informação de codecs e porta UDP para recepção de mídia junto com SETUP Ao receber CONNECT, recebe informação de codec e porta UDP para envio de mídia ao destino Procedimento permite que mensagens de voz sejam enviadas ao iniciador da chamada antes de completar a chamada Coleta de DTMF de cartão pré-pago, por exemplo, para bilhetagem antes de transferir a chamada. RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 61 Procedimentos Avançados Tunelamento de H.245 no canal de sinalização H.225/Q.931 Permite que primitivas H.245 sejam transmitidas como elementos adicionais de msg Q.931 (Q.931 FACILITY) Elimina o atraso da abertura da sessão TCP para H.245 RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 62 Segurança H.235 Por endpoint Mensagens RAS são autenticadas através de uma senha Por chamada Mensagens RAS são validadas com base em um código de usuário e PIN (requer IVR) RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 63 21

22 Histórico de H.323 Início: SG-16 do ITU-T (Maio 1995) H.323 v1, June 1996 H.323 v2, Fev 1998 H.323: Packet-based multimedia communication systems H.450.(1) (serviços suplementares) H.323 v3, Fev 2000 H.323 v4, Mar 2001 Aprimoramentos em H.450.X, H.460.X H.323 v5, Jul 2003 H.460.X, H.350 RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 64 Documentação H.323 International Multimedia Teleconferencing Consortium (IMTC) SG16 Pago TIPHON (Telephony and Internet Protocols Harmonization Over Networks) Projeto ETSI Gratuita RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 65 Session Initiation Protocol (SIP) Produto do grupo de trabalho MMUSIC da IETF RFC 2543, (Fev/1999) (início em 1995) RFC 3261, SIP (Jun/2002) Usa características da Internet, como: URLs (para endereçamento) Comunicação entre domínios administrativos através de DNS Herança do protocolo HTTP Requisições e respostas no formato texto MIME-types, podendo enviar qualquer conteúdo no corpo das mensagens SIP (como fotos, vídeo, páginas web) RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 66 22

23 Funções Básicas do SIP Convite de usuários para participar de sessões multimídia Encontrar a localização atual do usuário para entregar o convite Transporte de descrições de sessões Modificações on-the-fly de sessões Terminação de sessões RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 67 Arquitetura SIP User Agent SIP (UA SIP) Terminais finais da comunicação Enviam e recebem requisições Acessam o usuário ou executam programas para determinar a resposta a uma requisição Exemplos Telefones SIP SIP Gateways SIP/PSTN Servidores SIP RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 68 SIP Session Initiation Protocol Exemplo de Mensagem SIP (1): INVITE sip:vitor@uol.com.br SIP/2.0 From : Cesar Marcondes <sip:cesar@voip.nce.ufrj.br> Subject : VOIP Development Meeting To : Vitor <sip:vitor@uol.com.br> Via : SIP/2.0/UDP proxysip.voip.nce.ufrj.br Servidor Redirect: envia uma Call-ID : Cliente @ SIP: ponto final mensagem da para os clientes contendo o novo endereço SIP Content-type comunicação : application/sdp multimídia procurado CSeq : 8324 INVITE Content-Length : SIP Client 12 Servidor SIP Proxy Exemplo de Mensagem SIP (12) : SIP/ OK Servidor Proxy: realiza a From : Vitor <sip:vitor@uol.com.br> sinalização como se fosse o To : Cesar Marcondes originador <sip:cesar@voip.nce.ufrj.br> da chamada Via : SIP/2.0/UDP proxysip.uol.com.br Call-ID : @ CSeq : 8324 INVITE Servidor SIP Proxy RTP/RTCP Servidor SIP Redirect SIP Client Data Data Servidor SIP Proxy Location Service Data Data RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 69 23

24 Mensagem SIP INVITE SIP/2.0 From : Cesar Marcondes <sip:cesar@voip.nce.ufrj.br> Subject : VOIP Development Meeting To : Vitor <sip:vitor@uol.com.br> Via : SIP/2.0/UDP proxysip.voip.nce.ufrj.br Call-ID : @ Content-type : application/sdp CSeq : 8324 INVITE Content-Length : 187 v=0 o=user IN IP s=meeting Room i=discussion about SIP XP Technology e=room@microsoft.com c=in IP /127 t=0 0 m=audio 3456 RTP/AVP 0 O campo de carga do pacote normalmente contém a descrição da mídia da sessão Protocolo SDP [RFC 2327] Estabelece os canais de mídia sem atraso ou complexidade Modo texto (em oposição a H.323 que usa ASN.1) RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 70 Sinalização SIP Telefone SIP INVITE sip:peixoto@ufrj.br SIP/2.0 SIP/ Trying SIP/ Ringing SIP/ OK ACK sip:peixoto@nce.ufrj.br SIP/2.0 Audio BYE sip:peixoto@ufrj.br SIP/2.0 SIP/2.0 OK RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 71 Endereçamento SIP Endereços SIP são URLs (Uniform Request Location) sip:cesar@voip.nce.ufrj.br:5060;user=marcondes?subject=teste Scheme : sip/http/ftp/ , Nome do Usuário, Senha (Opcionalmente), Nome do Host (Porta Opcional), Parâmetros, Cabeçalhos e Corpo Permite a utilização de outros tipos de URI tel URIs tel: @gw.voip.nce.ufrj.br http URLs para redirecionamento para browser - mailto URLs - mailto:cesar@posgrad.nce.ufrj.br Vasta infra-estrutura de URI utilizada RNP Capacitação Interna/2003 GT-VOIP 72 24