Implantação e Desenvolvimento de Ambiente Heterogêneo de Telefonia IP

Transcrição

1 Implantação e Desenvolvimento de Ambiente Heterogêneo de Telefonia IP Defesa de Tese de Mestrado IM/NCE Universidade Federal do Rio de Janeiro Mestrando: Cesar A. C. Marcondes Orientador: Paulo H. de Aguiar Rodrigues Abril 2002

2 Introdução à Telefonia IP Evolução da Telefonia Convencional para a Telefonia IP Padrões Relacionados SIP e H.323 Telefone PSTN Rede Telefônica Convencional Fax Telefone Central Telefônica Central Telefônica Telefone INTERNET Rede Local Instituição 1 Rede WAN Institucional Rede Local Instituição 2 Laptop Laptop Laptop Laptop Laptop Laptop

3 Introdução à Telefonia IP Evolução da Telefonia Convencional para a Telefonia IP Padrões Relacionados SIP e H.323 Separação entre rede telefônica e rede de dados (Internet) Telefone PSTN Rede Telefônica Convencional Fax Telefone Central Telefônica Central Telefônica Telefone INTERNET Rede Local Instituição 1 Rede WAN Institucional Rede Local Instituição 2 Laptop Laptop Laptop Laptop Laptop Laptop

4 Introdução à Telefonia IP Evolução da Telefonia Convencional para a Telefonia IP Padrões Relacionados SIP e H.323 Telefone PSTN Rede Telefônica Convencional Fax Telefone Central Telefônica Central Telefônica Telefone Gateway IP/PSTN INTERNET Gateway IP/PSTN Rede Local Instituição 1 Rede WAN Institucional Rede Local Instituição 2 Laptop Laptop Laptop Laptop Laptop Laptop

5 Introdução à Telefonia IP Evolução da Telefonia Convencional para a Telefonia IP Padrões Relacionados SIP e H.323 Transportando tráfego de voz nas redes de dados Telefone PSTN Rede Telefônica Convencional Fax Telefone Central Telefônica Central Telefônica Telefone Gateway IP/PSTN INTERNET Gateway IP/PSTN Rede Local Instituição 1 Rede WAN Institucional Rede Local Instituição 2 Laptop Laptop Laptop Laptop Laptop Laptop

6 Introdução à Telefonia IP Evolução da Telefonia Convencional para a Telefonia IP Padrões Relacionados SIP e H.323 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 INTERNET Rede WAN Institucional Laptop Rede Local Instituição 2 Gateway IP/PSTN Laptop Telefone IP em software Servidor Telefonia IP Laptop Laptop

7 Introdução à Telefonia IP Evolução da Telefonia Convencional para a Telefonia IP Padrões Relacionados SIP e H.323 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 INTERNET Rede WAN Institucional Laptop Rede Local Instituição 2 Gateway IP/PSTN Laptop Telefone IP em software Servidor Telefonia IP Laptop Laptop

8 Serviço Web-to to-dial Web-To-Dial significa fazer uma ligação telefônica partindo da Web Usuário acessa uma página na Web que tem o link Dial Ao clicar, software é baixado para a máquina do usuário e executado É preciso contornar as restrições de segurança no uso de recursos locais pelos browsers Vantagens : Realizar uma ligação pela Internet de qualquer lugar, mesmo em viagens, usando somente o browser Possibilidade de integração com a arquitetura SIP (Servidores e Gateways)

9 Serviço Web-to to-dial Serviço Web-To-Dial é um cliente SIP básico, que tem as seguintes funcionalidades: Enviar/Receber mensagens SIP via UDP Gerar respostas ACK apropriadas Montar cabeçalho SDP com pelo menos 1 codificador de mídia Tratar os cabeçalhos To/From/CallID/Cseq/Via Entre outras [SIP Classification. Schulzrinne, 2000]

10 Serviço Web-to to-dial

11 Serviço Web-to to-dial Tipo de Mídia a ser usada

12 Serviço Web-to to-dial SIP URL: Endereço do destino

13 Serviço Web-to to-dial Área de Mensagens de Status

14 Serviço Web-to to-dial Configurações de cabeçalhos como prioridade e assunto

15 Implementação do Cliente SIP Uso de tecnologia Java Applet para Incorporar Cliente SIP em página Web (sendo utilizado como ambiente de execução o Java- Plugin) Restrições de Segurança: Uso de Certificados Auto-Gerados (opção para liberar Applet) e posterior assinatura no Ambiente Java Plugin para evitar vários tipos de certificados, um para cada browser Captura e Transporte de Mídia: Escolha da biblioteca JMF (Java Media Framework) em oposição ao Java Sound JMF tem um esquema próprio de permitir a captura de áudio pela Applet, usa rotinas de código nativo para realizar captura de áudio e vídeo e têm um conjunto de objetos para manipulação completa de um fluxo RTP/RTCP JavaSound precisa de certificados de terceiros, não usa código nativo e não tem manipulação direta de fluxo RTP/RTCP

16 Módulos Desenvolvidos Módulo de Transporte de Sinalização SIP Projetado para usar tanto UDP quanto TCP Módulo de Montagem de Mensagens Codificação própria baseada em vetor inclusive com recurso de compressão de cabeçalhos Módulo de Segmentação de Mensagens Usando a biblioteca NIST-SIP, parser robusto criado à partir da gramática ABNF do SIP (também utilizado para montar mensagens intermediárias) Módulo de Transmissão e Recepção de Mídia Usando a biblioteca JMF Módulo Gerenciador da Máquina de Estados Encapsulamento de requisição Módulo de Interface com Usuário (4 painéis New Call, Register, Configuration, Statistics)

17 Questões de Desempenho Comparação entre Montador SIP baseado em vetor e Montador baseado no NIST-SIP Maior velocidade na criação de mensagens SIP iniciais pelo montador baseado em vetor, enquanto nos casos das mensagens intermediárias o NIST-SIP mostrou resultado satisfatório Startup da Transmissão de Áudio Tempo variando em torno de segs na primeira vez que é realizado transmissão de áudio (justificado pelo tempo de alocação de buffers, e preparação de objetos de codificação). Em ligações subseqüêntes, este tempo de startup variou em torno de 2-3 segs Startup de Recepção de Áudio Tempo variou em torno de 2-3 segs para o mesmo ambiente

18 Facilidades de Otimização Usamos os objetos que fazem acesso direto ao hardware como o DirectAudio e DirectAudioRenderer (ambos da biblioteca JMF) para otimizar o processo de captura e apresentação das mídias Todos os codificadores de áudio presentes na biblioteca JMF podem ser utilizados para a comunicação (como o G.711, GSM, G.723, DVI, MPEG) Tamanho do buffer de recepção, que realiza a compensação de jitter, é configurável pelo usuário (em milissegundos)

19 Resultados dos Testes de Conformidade O IMTC (International Multimedia Teleconferencing Consortium) descreve uma metodologia de testes de interoperabilidade entre implementações SIP [2000] Cenário 1 : Testes entre Clientes Exceções : Columbia SIP Client v.1.6 apresentou instabilidade na recepção de áudio na sua versão para Windows (ele usa o RAT como implementação RTP) SIP Ubiquity v. 2.0 demonstrou fraqueza no seu parser SDP, pois não ignorou espaços em branco no campo origin Cenário 2/3/4 : Testes com Servidores SIP Exceções : Os testes de registro e localização de servidores pelo grupo multicast sip.mcast.net não puderam ser realizados, pois nosso Cliente SIP Applet não suporta esta característica Cenário 5 : Testes com Gateway SIP/PSTN (roteador Cisco 2600 emprestado pela RNP2) Exceções : A mensagem BYE de finalização da chamada no SIP não foi enviada pelo Cisco 2600 após termos desligado o telefone na rede PSTN O fluxo RTP vindo do Gateway agrega Ruído de Comforto (PT 19)

20 Implantação de Ambiente SIP Servidor SIP Proxy / Registrar Escolha pelo Servidor Proxy SIP (NIST-SIP) ao invés do Columbia SIP Server Motivos : Provê solução para problemas com NAT/Firewall (40% dos usuários da Internet) Robustez do Parser (Biblioteca NIST-SIP) Abertura Automática de Firewall pelo Servidor NIST-SIP Servidor segmenta os cabeçalhos SDP contídos em uma transação SIP, obtendo os endereços IP e portas UDP negociados para transmissão e recepção de mídia. Depois, fazendo uso de Scripts em Perl, executa comandos do firewall ipchains que permitem a abertura automática deste firewall Linux

21 Implantação de Ambiente H.323 Softwares Testados Netmeeting (Terminal H.323) software incorporado na distribuição do Microsoft Windows Ohphone (Terminal H.323) mantendo compatibilidade com versões de 1 a 4 do H.323 e segurança H.235 Openam (Secretária Eletrônica) metodologia eficiente para isolar funcionalidade da arquitetura de telefonia IP de problemas específicos de hardware/drivers dos terminais Openmcu (Servidor de Conferência) OpenGatekeeper, OpenH323Proxy, OpenGK (Servidores Gatekeeper)

22 Estudo de Gatekeepers baseados no OpenH323 Funcionalidade Servidor Open Gatekeeper OpenH323 Proxy OpenGK Tabela de GKs Vizinhos X Modo de Sinalização (Direct Routed) Modo de Sinalização (GK Routed) X Capacidade de Log das Mensagens Interface Web de Configuração X X Solução para convivência com Firewall X X Suporte a Autenticação H.235 X X Envolvimento da Comunidade médio nenhum grande

23 Estudo de Gatekeepers baseados no OpenH323 Nossa opção foi pelo Opengatekeeper Funcionalidade Servidor Open Gatekeeper OpenH323 Proxy OpenGK Tabela de GKs Vizinhos X Modo de Sinalização (Direct Routed) Modo de Sinalização (GK Routed) X Capacidade de Log das Mensagens Interface Web de Configuração X X Solução para convivência com Firewall X X Suporte a Autenticação H.235 X X Envolvimento da Comunidade médio nenhum grande

24 Configuração do Gateway H.323/PSTN Planos de Discagem (dial-peer Padrão Cisco) Permite à partir de um número rotear as ligações para a Internet ou para a telefonia convencional Configuramos regras de roteamento por prefixos para as interfaces do roteador: Quando a ligação tiver como destino o número Será roteada para a Interface FXO ligada ao ramal #3186 Quando a ligação tiver como destino o número Será roteada para a Interface FXO ligada ao ramal #3191 Quando a ligação tiver como destino o número Será roteada para a Interface FXS, ligado ao telefone virtual #3190

25 Configuração do Gateway H.323/PSTN Netmeeting Internet Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 int eth0/0 FXS #3190 FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Telefone Virtual 3190

26 Configuração do Gateway H.323/PSTN Netmeeting Internet Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 int eth0/0 FXS #3190 FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Interface FXS Para plugar um telefone diretamente ao Gateway Telefone Virtual 3190

27 Configuração do Gateway H.323/PSTN Netmeeting Interfaces FXO Associadas a ramais da Central Telefônica Internet int eth0/0 Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 FXS #3190 FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Telefone Virtual 3190

28 Configuração do Gateway H.323/PSTN Netmeeting Interface de Rede (Ethernet): para onde são redirecionadas as ligações VOIP Internet int eth0/0 Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 FXS #3190 FXO #3191 Telefone Virtual 3190 Roteador Cisco 2600

29 Configuração do Gateway H.323/PSTN Netmeeting Internet Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 int eth0/0 FXS #3190 FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Realizando chamada diretamente via gateway para Telefone Virtual 3190

30 Configuração do Gateway H.323/PSTN Netmeeting Internet Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Chamada direta via Telefonico IP do Gateway UFRJ FXO #3186 int eth0/0 FXS #3190 FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Telefone Virtual 3190

31 Configuração do Gateway H.323/PSTN dial-peer voice 10 pots destination pattern port 1/1/0 Netmeeting Internet int eth0/0 Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 FXS #3190 FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Telefone Virtual 3190

32 Configuração do Gateway H.323/PSTN dial-peer voice 10 pots destination pattern port 1/1/0 Netmeeting Internet int eth0/0 #3354 Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 FXS #3190 Chama o telefone FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Telefone Virtual 3190

33 Chamada via Gatekeeper OpenGatekeeper (máquina vitória) Netmeeting Internet int eth0/0 Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 FXS #3190 FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Telefone Virtual 3190

34 Chamada via Gatekeeper OpenGatekeeper (máquina vitória) Netmeeting Internet int eth0/0 Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 FXS #3190 FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Gateway usa a interface Ethernet para anunciar ao GK os possíveis prefixos Telefone Virtual 3190

35 Chamada via Gatekeeper OpenGatekeeper (máquina vitória) Netmeeting Internet int eth0/0 Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 FXS #3190 FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Telefone Virtual 3190

36 Chamada via Gatekeeper OpenGatekeeper (máquina vitória) Netmeeting Internet int eth0/0 acessível via Gateway Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 FXS #3190 Mensagem de Registro anunciando FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Telefone Virtual 3190

37 Chamada via Gatekeeper Realizando a chamada do número telefônico via Gatekeeper OpenGatekeeper (máquina vitória) Netmeeting Internet int eth0/0 Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 FXS #3190 FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Telefone Virtual 3190

38 Chamada via Gatekeeper Chamando um telefone cujo prefixo está registrado no Gatekeeper OpenGatekeeper (máquina vitória) Netmeeting Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico Configuração direta no UFRJ Netmeeting para FXOGateway FXO #3186 #3191 Internet int eth0/0 Registro de Usuário no FXS GK #3190 Telefone Virtual 3190 Roteador Cisco 2600

39 Chamada via Gatekeeper = End. IP do Gateway OpenGatekeeper (máquina vitória) Netmeeting Internet int eth0/0 Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 FXS #3190 FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Telefone Virtual 3190

40 Chamada via Gatekeeper = End. IP do Gateway OpenGatekeeper (máquina vitória) Netmeeting Internet int eth0/0 Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 FXS #3190 FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Telefone Virtual 3190 Netmeeting

41 Chamada via Gatekeeper = End. IP do Gateway OpenGatekeeper (máquina vitória) Netmeeting Internet Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 FXO #3191 int eth0/0 Realizando Roteador a chamada pelo alias Cisco 2600 FXScesar via Gatekeeper #3190 Telefone Virtual 3190 Netmeeting

42 Chamada via Gatekeeper = End. IP do Gateway OpenGatekeeper (máquina vitória) Netmeeting Internet int eth0/0 Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 FXS #3190 FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Telefone Virtual 3190 Netmeeting

43 Chamada via Gatekeeper = End. IP do Gateway OpenGatekeeper (máquina vitória) Netmeeting Internet int eth0/0 Central Telefônica NEC NEAX 2400 CCMN/NCE Tronco Telefonico UFRJ FXO #3186 FXS #3190 FXO #3191 Roteador Cisco 2600 Telefone Virtual 3190 Netmeeting

44 Escalabilidade, Confiabilidade e Segurança no Ambiente H.323 Utilizamos da conectividade multicast para aumentar confiabilidade do sistema, do ponto de vista dos Gateways O uso do grupo multicast H.323 também facilita a instalação de Gateways (e escalabilidade), pois não é preciso reconfigurar os endereços dos Gatekeepers dos Gateways Segurança no Ambiente H.323 Servidor Opengatekeeper não implementa nenhuma política de autenticação de usuários Opção foi pelo uso de Filtros de Pacotes no roteador Cisco 2600 Gateway Impedindo que a sinalização Q.931/H.225 de estabelecimento de chamada ocorra diretamente entre o terminal e o Gateway Permitido apenas ao Gatekeeper enviar sinalização Q.931/H.225 ao Gateway

45 Escalabilidade, Confiabilidade e Segurança no Ambiente H.323 Gatekeeper Gatekeeper LAN 1 Gatekeeper LAN 2 Roteador Multicast LAN 3 Gateway H.323/PSTN Central Telefônica Telefone Telefone Telefone

46 Escalabilidade, Confiabilidade e Segurança no Ambiente H.323 Gatekeeper Gateway H.323/PSTN busca GK no grupo multicast para Gatekeeper LAN 1 Gatekeeper registrar no ambiente H.323 LAN 2 Roteador Multicast LAN 3 Gateway H.323/PSTN Central Telefônica Telefone Telefone Telefone

47 Escalabilidade, Confiabilidade e Segurança no Ambiente H.323 Gatekeeper Gateway H.323/PSTN busca GK no grupo multicast para Gatekeeper LAN 1 Gatekeeper registrar no ambiente H.323 LAN 2 Roteador Multicast LAN 3 Gateway H.323/PSTN Central Telefônica Telefone Telefone Telefone

48 Escalabilidade, Confiabilidade e Segurança no Ambiente H.323 Se acontecer algum problema com o GK Gatekeeper Gateway H.323/PSTN busca GK no grupo multicast para Gatekeeper LAN 1 Gatekeeper registrar no ambiente H.323 LAN 2 Roteador Multicast LAN 3 Gateway H.323/PSTN Central Telefônica Telefone Telefone Telefone

49 Escalabilidade, Confiabilidade e Segurança no Ambiente H.323 Gatekeeper O Gateway pode registrar em outro GK Gateway H.323/PSTN busca GK no grupo multicast para Gatekeeper LAN 1 Gatekeeper registrar no ambiente H.323 LAN 2 Roteador Multicast LAN 3 Gateway H.323/PSTN Central Telefônica Telefone Telefone Telefone

50 Escalabilidade, Confiabilidade e Segurança no Ambiente H.323 Gatekeeper O Gateway pode registrar em outro GK Gateway H.323/PSTN busca GK no grupo multicast para Gatekeeper LAN 1 Gatekeeper registrar no ambiente H.323 LAN 2 Roteador Multicast LAN 3 Gateway H.323/PSTN Central Telefônica Telefone Telefone Telefone

51 Ambiente Heterogêneo de Telefonia IP Problema entre as abordagens SIP e H.323 : Falta de interoperabilidade entre as arquiteturas num ambiente heterogêneo Solução 1 : Utilização de Gateways (Tradutores) de Sinalização entre as arquiteturas Criado um Signaling Gateway [Ribeiro et al 2001] Abordagem Utilizada : representação das primitivas mais simples entre os protocolos por mensagens BSM (Basic Signaling Messages) Esta abordagem não permite mapear as mensagens mais avançadas de sinalização, que normalmente estão associadas a programação de serviços

52 Ambiente Heterogêneo de Telefonia IP Cliente SIP da Ubiquity SIP-BSM H.323 BSM Terminal H.323 OpenPhone INVITE SIP/2.0 SIP/ Trying SIP/ RINGING 15 SIP/ OK 4 3 BSM 4 <CAPABILITY ARRIVAL> BSM 0 <SETUP to : from:> 14 5 BSM 2 <RINGING> 6 7 BSM 4 <CAPABILITY ARRIVAL> BSM 5 <CONNECT> 10 OpenGatekeeper Normal LRQ LCF SETUP CALL PROCEEDING 13 8 ALERTING CONNECT H.245 Aqui são enviadas as mensagens H.245 de negociação de mídia RRQ RCF 9 ARQ ACF 1 11 SIP ACK 21 FLUXO RTP - PAYLOAD GSM

53 Ambiente Heterogêneo de Telefonia IP Cliente SIP da Ubiquity SIP-BSM H.323 BSM Terminal H.323 OpenPhone Sinalização de Estabelecimento De Chamada (Lado SIP) INVITE SIP/2.0 SIP/ Trying SIP/ RINGING 15 SIP/ OK 4 3 BSM 4 <CAPABILITY ARRIVAL> BSM 0 <SETUP to : from:> 14 5 BSM 2 <RINGING> 6 7 BSM 4 <CAPABILITY ARRIVAL> BSM 5 <CONNECT> 10 OpenGatekeeper Normal LRQ LCF SETUP CALL PROCEEDING 13 8 ALERTING CONNECT H.245 Aqui são enviadas as mensagens H.245 de negociação de mídia RRQ RCF 9 ARQ ACF 1 11 SIP ACK 21 FLUXO RTP - PAYLOAD GSM

54 Ambiente Heterogêneo de Telefonia IP Cliente SIP da Ubiquity SIP-BSM H.323 BSM Terminal H.323 OpenPhone INVITE SIP/2.0 SIP/ Trying SIP/ RINGING 15 SIP/ OK 4 3 BSM 4 <CAPABILITY ARRIVAL> BSM 0 <SETUP to : from:> Tradução SIP/H.323 com Mensagens Simples 14 5 BSM 2 <RINGING> 6 7 BSM 4 <CAPABILITY ARRIVAL> BSM 5 <CONNECT> 10 OpenGatekeeper Normal LRQ LCF SETUP CALL PROCEEDING 13 8 ALERTING CONNECT H.245 Aqui são enviadas as mensagens H.245 de negociação de mídia RRQ RCF 9 ARQ ACF 1 11 SIP ACK 21 FLUXO RTP - PAYLOAD GSM

55 Ambiente Heterogêneo de Telefonia IP Cliente SIP da Ubiquity SIP-BSM H.323 BSM Terminal H.323 OpenPhone INVITE SIP/2.0 SIP/ Trying SIP/ RINGING 15 SIP/ OK 4 3 BSM 4 <CAPABILITY ARRIVAL> BSM 0 <SETUP to : from:> Sinalização de Estabelecimento De Chamada (Lado H.323) 14 5 BSM 2 <RINGING> 6 7 BSM 4 <CAPABILITY ARRIVAL> BSM 5 <CONNECT> 10 OpenGatekeeper Normal LRQ LCF SETUP CALL PROCEEDING 13 8 ALERTING CONNECT H.245 Aqui são enviadas as mensagens H.245 de negociação de mídia RRQ RCF 9 ARQ ACF 1 11 SIP ACK 21 FLUXO RTP - PAYLOAD GSM

56 Parlay / DFC Solução 2 : Criar rede virtual de telecomunicações pela construção de softwares através de componentes dos vários protocolos PARLAY : API de Programação Aberta de Componentes de Telecomunicações (ex. JAIN da Sun Microsystems) DFC (Distributed Feature Composition): Desenvolvimento de serviços genéricos de telecomunicações, pela composição de componentes de software distribuídos (ex. Eclipse da AT&T Labs)

57 Programação de Serviços Na telefonia convencional é possível programar serviços na Central para rotear chamadas, por exemplo. Na telefonia IP isso também é possível, com uma importante vantagem : a convergência! A Integração causa a multiplicação de serviços 20 serviços de voz X 20 serviços web = 400 possibilidades de serviços integrados Para suportar a programação de serviços no ambiente heterogêneo optamos pela reprogramação dos servidores de telefonia IP proposta por [Rosenberg, 1999] Enquanto que nos ambientes Parlay/DFC isso pode ser feito diretamente pela cooperação dos componentes

58 Reprogramação de Servidor e Serviços Suplementares Pode ser feita de 2 maneiras: Reprogramação feita pelo administrador de sistema Sem restrição da linguagem de programação utilizada Suscetível a erros Parecida com a abordagem CGI da Web Reprogramação feita pelos usuários Usando uma linguagem restritiva de descrição do serviço (CPL baseada em XML) Não suscetível a erros Solução Passiva de Re-roteamento de chamada Não pode ser realizada durante uma comunicação já estabelecida A reprogramação de servidor é diferente da programação de Serviços Suplementares É necessário o uso de Mensagens Especiais de Protocolo Funcionalidade incorporada aos clientes/terminais

59 Reprogramação de Servidor e Serviços Suplementares Lógica de Serviço Requisições Respostas Interface de Programação Funcionalidade Servidor Telefonia IP Requisições Respostas

60 Reprogramação de Servidor e Serviços Suplementares Lógica de Serviço Requisições Respostas Interface de Programação Funcionalidade Servidor Telefonia IP Requisições Respostas O modelo re-roteia as chamadas segundo lógica de serviço

61 Reprogramação de Servidor e Serviços Suplementares Lógica de Serviço Requisições Respostas Interface de Programação Funcionalidade Servidor Telefonia IP Requisições Respostas Reconstruíndo as mensagens de requisição e resposta

62 Reprogramação de Servidor e Serviços Suplementares Lógica de Serviço Interface de Programação usando CGI ou CPL Requisições Respostas Interface de Programação Funcionalidade Servidor Telefonia IP Requisições i Respostas

63 Provendo Programação de Serviços ao Ambiente Heterogêneo de Telefonia IP Premisssas Uso apenas das mensagens básicas de protocolo, dada nossa implementação de signaling gateway Abordagem da reprogramação de servidores é a mais apropriada O uso de um esquema de reprogramação genérico, que funcione da mesma forma, tanto com SIP quanto com H.323 CPL (Linguagem de Processamento de Chamada) em relação ao CGI Criação de serviços por usuários leigos Permitir re-roteamento para qualquer ambiente (SIP ou H.323) Desenvolvido um framework de reprogramação para H.323 usando CPL, visto que já existem implementações para SIP Composto de um Editor de CPL, um Instalador, e da extensão de programação de serviço para o Servidor Gatekeeper

64 Implementação do Editor CPL Baseado na recomendação IETF RFC 2824 [Lennox, 2000] Fundamental permitir que usuários construam serviços sem conhecer a fundo os protocolos envolvidos, os tags (descritores) da linguagem CPL e as estruturas em XML Favorece a popularização da programação de serviços Desenvolvido um Editor Visual de Scripts CPL Permite gerar automaticamente em CPL/XML o correspondente ao grafo de programação de serviço

65 Implementação do Editor CPL

66 Implementação do Editor CPL Menu de Top-Actions (quando o script deve ser executado)

67 Implementação do Editor CPL Menu de construção de nós CPL

68 Implementação do Editor CPL Menu de associação entre os nós CPL e Geração do CPL correspondente

69 Implementação do Editor CPL Nós CPL associados para formar o grafo de lógica de serviço

70 Implementação do Editor CPL Painel de Configuração dos atributos do nó CPL

71 Implementação do Editor CPL Uso de Java Applets para eliminar necessidade de instalar o programa de edição gráfica do CPL no PC do usuário Representação dos Nós (Tags) Botões configuráveis mergulhados no painél central, que podem ser associados graficamente por setas Cada botão tem sua própria representação XML (elemento e atributos) Geração Automática do CPL/XML: optamos pelo uso da biblioteca de manipulação XML Xerces do projeto Apache Usamos o modelo de programação DOM (Document Object Model), pois é mais fácil para manipulações da árvore XML (inserção, remoção, percurso) Instalação do Script no Servidor: Feito através de um script CGI em Perl fora do escopo da sinalização do Gatekeeper

72 Características da Extensão CPL para Servidor Gatekeeper Re-roteia chamadas segundo lógica de serviço Mapeamento CPL para H.323 seguiu a especificação da CPL e o anexo O do padrão H.323 Re-roteamento ocorre na fase de admissão Usuário deve estar registrado para que o serviço seja executado Suportados os seguintes tags CPL: Incoming, Address-Switch, Address, Otherwise, Location, Redirect e Reject Extensão desenvolvida para Opengatekeeper, mesmo servidor usado na implantação de H.323

73 Implementação do Servidor GK com extensão CPL Carga do serviço CPL Quando usuário se registra no GK, servidor verifica se arquivo alias.cpl está armazenado e prepara sua execução Execução do CPL Feita na fase de admissão, quando o script CPL é segmentado e a árvore é percorrida executando passo a passo os procedimentos associados a cada nó Checagem de campos dos protocolos Servidor Opengatekeeper provê a decodificação das mensagens H.323 de ASN.1 para formato texto Manipulação do CPL/XML Optamos pelo uso da biblioteca de manipulação XML Xerces do projeto Apache, usando modelo DOM (Document Object Model)

74 Exemplo de Programação de Serviço com Servidor GK com CPL ARQ/ SETUP cesar submetendo cesar.cpl Terminal H.323 joão Gatekeeper CPL-Aware ACF/Progress <cpl> <incoming > cesar.cpl process Redirect Terminal H.323 cesar next CPL Element <location url...> <redirect/> </location> SETUP Roteador Cisco 2600 SETUP PBX DTMF CONNECT Off Hook Telephone CONNECT RTP/UDP FLOW PSTN FLOW

75 Exemplo de Programação de Serviço com Servidor GK com CPL ARQ/ SETUP cesar submetendo cesar.cpl Terminal H.323 joão Criação do Serviço de ACF/Progress Redirecionamento Incondicional Gatekeeper CPL-Aware <cpl> <incoming > cesar.cpl process Redirect Terminal H.323 cesar next CPL Element <location url...> <redirect/> </location> SETUP Roteador Cisco 2600 SETUP PBX DTMF CONNECT Off Hook Telephone CONNECT RTP/UDP FLOW PSTN FLOW

76 Exemplo de Programação de Serviço com Servidor GK com CPL ARQ/ SETUP cesar submetendo cesar.cpl Terminal H.323 joão ACF/Progress Configuração do nó contendo o novo endereço Gatekeeper CPL-Aware SETUP <cpl> <incoming > cesar.cpl process Redirect Roteador Cisco 2600 SETUP Terminal H.323 cesar next CPL Element <location url...> <redirect/> </location> PBX DTMF CONNECT Off Hook Telephone CONNECT RTP/UDP FLOW PSTN FLOW

77 Exemplo de Programação de Serviço com Servidor GK com CPL ARQ/ SETUP cesar submetendo cesar.cpl Terminal H.323 joão Gatekeeper CPL-Aware <cpl> <incoming > Terminal H.323 cesar next CPL Element O script é então submetido ao servidor ACF/Progress cesar.cpl process Redirect <location url...> <redirect/> </location> SETUP Roteador Cisco 2600 SETUP PBX DTMF CONNECT Off Hook Telephone CONNECT RTP/UDP FLOW PSTN FLOW

78 Exemplo de Programação de Serviço com Servidor GK com CPL ARQ/ SETUP cesar submetendo cesar.cpl Outro usuário deseja realizar chamada à cesar Terminal H.323 joão Gatekeeper CPL-Aware ACF/Progress SETUP <cpl> <incoming > cesar.cpl process Redirect Roteador Cisco 2600 SETUP Terminal H.323 cesar next CPL Element <location url...> <redirect/> </location> PBX DTMF CONNECT Off Hook Telephone CONNECT RTP/UDP FLOW PSTN FLOW

79 Exemplo de Programação de Serviço com Servidor GK com CPL ARQ/ SETUP cesar submetendo cesar.cpl Terminal H.323 joão Gatekeeper CPL-Aware ACF/Progress <cpl> <incoming > cesar.cpl process Redirect Terminal H.323 cesar next CPL Element <location url...> <redirect/> </location> SETUP Roteador Cisco 2600 SETUP PBX Gatekeeper processa o script CPL CONNECT DTMF Off Hook Telephone CONNECT RTP/UDP FLOW PSTN FLOW

80 Exemplo de Programação de Serviço com Servidor GK com CPL ARQ/ SETUP cesar submetendo cesar.cpl Terminal H.323 joão Gatekeeper CPL-Aware ACF/Progress <cpl> <incoming > cesar.cpl process Redirect Terminal H.323 cesar next CPL Element <location url...> <redirect/> </location> SETUP Roteador Cisco 2600 SETUP PBX DTMF CONNECT RTP/UDP FLOW Off Hook Telephone CONNECT E redireciona o usuário para o telefone contido PSTN FLOW em location

81 Exemplo de Programação de Serviço com Servidor GK com CPL ARQ/ SETUP cesar submetendo cesar.cpl Terminal H.323 joão Gatekeeper CPL-Aware ACF/Progress <cpl> <incoming > cesar.cpl process Redirect Terminal H.323 cesar next CPL Element <location url...> <redirect/> </location> SETUP Roteador Cisco 2600 SETUP PBX DTMF O restante do fluxo é o estabelecimento de chamada normal do H.323 (Q.931/H.225) CONNECT CONNECT Off Hook Telephone RTP/UDP FLOW PSTN FLOW

82 Testes de VOIP com Internet 2 Fizemos testes com a arquitetura proposta por TAMU (Texas A&M University) para a organização hierárquica da Internet2 Propagação de LRQ (multihop) entre Directory Gatekeepers (Cisco) parece não estar funcionando corretamente ou com configuração errônea Implementações existentes de GK não suportam multihop e operação de localização de GK vizinhos em grupo multicast Trabalho futuro Iniciado trabalho de coleta de estatísticas de perda e atraso em conexões com Austrália e República Tcheca

83 Testes de VOIP com Internet 2 Telefone PBX CERN (GW) CESNET/ TEN DGK TAMU(Texas Univ.) PBX Internet2 DGK (Indiana Univ.) Stanford (SLAC) UFRJ GK Telefone Telefone PBX AARNET DGK PBX

84 Testes de VOIP com Internet 2 12 instituições americanas ligadas à Internet2 Telefone PBX CERN (GW) CESNET/ TEN DGK TAMU(Texas Univ.) PBX Internet2 DGK (Indiana Univ.) Stanford (SLAC) UFRJ GK Telefone Telefone PBX AARNET DGK PBX

85 Testes de VOIP com Internet 2 Gateway da Stanford Linear Accelerator Center Telefone PBX CERN (GW) CESNET/ TEN DGK TAMU(Texas Univ.) PBX Internet2 DGK (Indiana Univ.) Stanford (SLAC) UFRJ GK Telefone Telefone PBX AARNET DGK PBX

86 Testes de VOIP com Internet 2 DGK Europeu contendo 11 instituições da Rep. Tcheca e o CERN (Suiça) Telefone PBX CERN (GW) CESNET/ TEN DGK TAMU(Texas Univ.) PBX Internet2 DGK (Indiana Univ.) Stanford (SLAC) UFRJ GK Telefone Telefone PBX AARNET DGK PBX

87 Testes de VOIP com Internet 2 PBX Telefone CERN (GW) CESNET/ TEN DGK TAMU(Texas Univ.) PBX Internet2 DGK (Indiana Univ.) Stanford (SLAC) DGK Austrália segundo dados do site até 1999 haviam 7 gateways UFRJ GK Telefone Telefone PBX AARNET DGK PBX

88 Conclusões Implantado ambiente heterogêneo SIP/H.323 com uso de signaling gateway próprio Realizados testes operacionais e de conformidade com clientes e servidores Desenvolvido o serviço Web to Dial (cliente SIP básico) Em conformidade com as normas SIP Realizados testes de performance Proposta de Solução de Programação de Serviço para Ambiente Heterogêneo de Telefonia IP baseado em CPL Desenvolvido framework de programação de serviço para H.323, incluindo: Editor Visual da Linguagem de Programação de Chamada Extensões de Re-roteamento por lógica de serviço CPL no Servidor Gatekeeper

89 Sugestões de Trabalhos Futuros Instalação silenciosa do Java Media Framework Extensões de multihop e multicast para o Gatekeeper Extensões de segurança H.235 para o Gatekeeper Suporte às demais tags CPL como Time-Switch e Proxy Extensões de CPL Interativo para mapeamento de serviços suplementares

90 Artigos Publicados Ribeiro, B.F.; Rodrigues, P. A.; Marcondes, C.A. A SIP/H.323 Signaling Gateway Implementation for IP Telephony. LANOMS nd Latin American Netowrk Operations and Management Symposium, Belo Horizonte, Marcondes, C.A.; Ribeiro, B.F.; Rodrigues, P.A.; Peixoto, J.; Naumann, C. Implementação de Ambiente Heterogêneo de Telefonia IP. WRNP2 Workshop da Rede Nacional de Pesquisa (RNP2) sobre a Internet2, 21 a 25 de maio de 2001, Florianópolis SC. Marcondes, C.A.; Rodrigues, P.A. Serviço Robusto de Web-To-Dial Baseado em SIP e Java Applet. Artigo a ser apresentado no SBRC º Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores, Búzios, Rio de Janeiro, Maio de Marcondes, C.A.; Rodrigues, P.A. Framework de Serviços em Ambiente Heterogêneo de Telefonia IP. Artigo a ser apresentado no SBRC º Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores, Búzios, Rio de Janeiro, Maio de 2002.

91 Vídeo com Apresentação dos Aplicativos

92 Abordagem IETF de Telefonia IP - SIP

93 Abordagem IETF de Telefonia IP - SIP O SIP utiliza algumas características da Internet, como: URLs (para endereçamento); 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)

94 Abordagem IETF de Telefonia IP - SIP Servidor SIP Redirect Location Service SIP Client 12 Servidor SIP Proxy 11 Servidor SIP Proxy Data Data Data Data SIP Client 9 Servidor SIP Proxy

95 Abordagem IETF de Telefonia IP - SIP Cliente SIP: ponto final da comunicação multimídia Servidor SIP Redirect Location Service SIP Client 12 Servidor SIP Proxy 11 Servidor SIP Proxy Data Data Data Data SIP Client 9 Servidor SIP Proxy

96 Abordagem IETF de Telefonia IP - SIP Servidor SIP Redirect Location Service SIP Client 12 Servidor SIP Proxy 11 Servidor SIP Proxy Data Data Data Data Servidor Proxy: realiza a sinalização como se fosse o SIP Client 9 Servidor SIP Proxy originador da chamada

97 Abordagem IETF de Telefonia IP - SIP Servidor Redirect: envia uma mensagem para os clientes contendo o novo endereço SIP procurado Servidor SIP Redirect Location Service SIP Client 12 Servidor SIP Proxy 11 Servidor SIP Proxy Data Data Data Data SIP Client 9 Servidor SIP Proxy

98 Abordagem IETF de Telefonia IP - SIP SIP Client Servidor SIP Proxy Exemplo de Mensagem SIP (12) : SIP/ OK From : Cesar Marcondes <sip:cesar@voip.nce.ufrj.br> To : Vitor <vitor@uol.com.br> Via : SIP/2.0/UDP proxysip.voip.nce.ufrj.br Call-ID : @ CSeq : 8324 INVITE Servidor SIP Proxy Servidor SIP Redirect SIP Client Data Data Servidor SIP Proxy Location Service Data Data

99 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Herança da Rede Telefônica Endereçamento de números telefônicos Encapsulamento das mensagens de sinalização ISDN Maior tempo de padronização / Maior quantidade de produtos Capacidade de negociação de mídia mais avançada que o SIP

100 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Rede de Telefonia Convencional Central Telefônica (PBX) Rede Local Gatekeeper Terminal H.323 Gateway PSTN/H.323 Terminal H.323 Terminal H.323 MCU

101 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Terminal H.323: ponto final da comunicação multimídia Rede de Telefonia Convencional Central Telefônica (PBX) Rede Local Gatekeeper Terminal H.323 Gateway PSTN/H.323 Terminal H.323 Terminal H.323 MCU

102 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Gatekeeper: Gerencia o registro, status e admissão de usuários (RAS) Rede de Telefonia Convencional Central Telefônica (PBX) Rede Local Gatekeeper Terminal H.323 Gateway PSTN/H.323 Terminal H.323 Terminal H.323 MCU

103 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Rede de Telefonia Convencional Central Telefônica (PBX) Rede Local Gatekeeper Terminal H.323 Gateway PSTN/H.323 Terminal H.323 Terminal H.323 MCU Servidor de Conferência : suporte a conferências entre três ou mais pontos terminais

104 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Gateway H.323/PSTN: tradução dos formatos de transmissão e procedimentos de comunicação entre H.323 e Rede Telefônica (PSTN) Rede de Telefonia Convencional Central Telefônica (PBX) Rede Local Gatekeeper Terminal H.323 Gateway PSTN/H.323 Terminal H.323 Terminal H.323 MCU

105 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Sinalização H.323 Protocolo RAS - Requisições de Registro / Admissão / Status Acontecem sempre dos terminais H.323 para o Gatekeeper Requisições de abertura de chamadas Sinalização de Estabelecimento de Chamada (Q.931/H.225) e Controle de Mídia (H.245) Existem 2 modos de interoperação entre terminais H Modo Direct Routed Quando o Gatekeeper fizer a admissão da chamada, ele provê ao terminal H.323, o endereço IP do terminal procurado A sinalização de estabelecimento de chamada prossegue diretamente entre os terminais H.323

106 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Gatekeeper Gatekeeper Terminal H.323 Terminal H.323 Direct Routed

107 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Gatekeeper RAS Gatekeeper RAS RAS Terminal H.323 Terminal H.323 Direct Routed

108 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Gatekeeper RAS Gatekeeper RAS RAS Sinalização Q.931 H.245 Terminal H.323 Terminal H.323 Direct Routed

109 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Gatekeeper RAS Gatekeeper RAS RAS Sinalização Q.931 H.245 RTP / RTCP Terminal H.323 Terminal H.323 Direct Routed

110 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H Modo Gatekeeper Routed Neste modo de atuação, o Gatekeeper intermedia a sinalização de estabelecimento de chamada (Q.931) e de negociação da mídia (H.245), como se ele fosse o terminal chamador.

111 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Gatekeeper Gatekeeper Terminal H.323 Terminal H.323 Gatekeeper Routed

112 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Gatekeeper RAS Gatekeeper RAS RAS Terminal H.323 Terminal H.323 Gatekeeper Routed

113 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Gatekeeper RAS Q.931 H.245 RAS Q.931 H.245 Gatekeeper Q.931 RAS H.245 Terminal H.323 Terminal H.323 Gatekeeper Routed

114 Abordagem ITU-T T de Telefonia IP - H.323 Gatekeeper RAS Q.931 H.245 RAS Q.931 H.245 Gatekeeper H.245 Q.931 RAS Terminal H.323 RTP / RTCP Terminal H.323 Gatekeeper Routed

115 Análise da Qualidade de Ligações para Internet2 Resultados Preliminares de 1600 ligações para sites de telefonia IP (AARNET e CESNET) Ambiente dos Testes Lado UFRJ : software ohphone sendo acionado a cada 30 minutos, fazendo uma ligação para AARNET e CESNET intercaladamente, capturando os parâmetros RTP de cada ligação (perda de pacotes) Lado AARNET/CESNET: foi configurada secretária eletrônica com mensagem de 1 minuto, respondendo automaticamente chamada telefônica Todas as estatísticas só levam em conta a recepção de mídia Toda vez que chegar um pacote com número de seqüência maior do que o esperado pelo programa, todos os pacotes intermediários são considerados perdidos para constar na estatística do programa Constatações Preliminares : Perda de pacotes diminui no final de semana (o link de entrada tende a ficar mais livre nos finais de semana) Perda de pacotes em ligações para CESNET é ligeiramente maior do que a perda em ligações para a AARNET, apesar do número de hops (caminho da subida) ser maior para a Austrália

116 Análise da Qualidade de Ligações para Internet2

117 Análise da Qualidade de Ligações para Internet2 Fração de Pacotes Perdidos = Número de Pacotes Perdidos / Número de Pacotes Transmitidos

118 Análise da Qualidade de Ligações para Internet2 Maior % de perda acontece durante a semana, neste caso específico, a terça dia 29 jan. apresentou maior perda

119 Análise da Qualidade de Ligações para Internet2 Perda muito alta, provavelmente um problema esporádico com o roteador ou uma falha de uma das partes (UFRJ ou AARNET)

120 Análise da Qualidade de Ligações para Internet2 Semana anterior ao carnaval apresenta resultados atípicos com baixa % de perda

121 Ruído de Conforto (Cisco 2600 vs JMF) Problema de Ruído de Conforto na Recepção de Áudio com Cisco 2600 Após a sinalização SIP ter acontecido sem problemas entre Applet e Cisco 2600, detectamos imerso no fluxo RTP de Áudio PCM µlaw (Payload Type 0 segundo IETF), pacotes descrevendo ruído de conforto (Payload Type 19 segundo ITU-T) A biblioteca JMF NÃO tem suporte ao Ruído de Conforto Solução para Tratar Problema de Mídia Workaround proposto pela Sun Manipulação direta do buffer de recepção para enganar o Media Engine Marcando os pacotes com PT 19 para descarte, voltando ao Media Engine o pacote com PT 0 anterior, para evitar o callback PayloadTypeChange

122 Ruído de Conforto (Cisco 2600 vs JMF) Track 1 A -> B Renderer Plug-in DataSource Pré-Processing Effect Plug-in Codec Plug-in Post-Processing Effect Plug-in DataSource Demultiplexer Plug-in A -> B Multiplexer Plug-in Track 2 Renderer Plug-in

123 Ruído de Conforto (Cisco 2600 vs JMF) Track 1 A -> B Renderer Plug-in DataSource Pré-Processing Effect Plug-in Codec Plug-in Post-Processing Effect Plug-in DataSource Demultiplexer Plug-in A -> B Multiplexer Plug-in Track 2 No mesmo fluxo RTP, os Pacotes com PT 0 e 19 devem ser separados Renderer Plug-in

124 Ruído de Conforto (Cisco 2600 vs JMF) Track 1 A -> B Renderer Plug-in DataSource Pré-Processing Effect Plug-in Codec Plug-in Post-Processing Effect Plug-in DataSource Demultiplexer Plug-in A -> B Multiplexer Plug-in Track 2 Renderer Plug-in No caso dos pacotes com PT 19, estes devem ser descartados

125 Ruído de Conforto (Cisco 2600 vs JMF) Track 1 A -> B Renderer Plug-in DataSource Pré-Processing Effect Plug-in Codec Plug-in Post-Processing Effect Plug-in DataSource Demultiplexer Plug-in A -> B Multiplexer Plug-in Track 2 O Media Engine do JMF Renderer Plug-in deve ser enganado para não acionar o callback PayloadTypeChange