Principais conceitos sobre a tecnologia VoIP Emily Oliveira Rocha 1, Miguel Messias C. Lima², Rafael Santos³, Renato Gomes 4 Curso de Graduação em Sistemas de Informação Centro Universitário da Bahia (FIB) Rua Xingu, nº 179 - Jardim Atalaia/STIEP Salvador BA Brasil emillysi@yahoo.com.br, miguelmessias20052@yahoo.com.br, rafael_cssa@hotmail.com, cearinho@gmail.com Abstract. This meta-paper describes the main concepts used in Voice over IP technology for students who want an understanding on the VoIP system is presented a brief history on the conventional telephony, VoIP developments and its design, the protocols used in VoIP technology and its application. Resumo. Este meta-artigo descreve os principais conceitos utilizado na Voz sobre IP para os estudantes em tecnologia que querem uma compreenção sobre o sistema VoIP. É apresentado um pequeno histórico sobre a telefonia convencional, a evolução VoIP e a sua concepção, protocolos utilizados na tecnologia VoIP e a sua aplicação. 1. Introdução Com o grande advento da internet, diversos serviços anteriormente disponibilizados em redes específicas passaram a ser oferecidos também sobre redes IP, os serviços de voz vem recebendo uma grande atenção de diversos segmentos do mercado. A tecnologia VoIP permite a digitalização e codificação da voz, empacotando-a em dados IP para transmissão em uma rede que utilize o protocolo TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol), dessa forma este serviço depende do tráfego de dados disponível no momento da conversação. O primeiro software comercial foi o Internet Phone desenvolvido em 1990 pela VocalTec Communications, funcionava entre computadores pessoais, porém a sua qualidade estava longe de ser a ideal, apesar disto esta tecnologia evoluiu rapidamente e anos mais tarde algumas empresas já eram capazes de oferecê-lo com mais qualidade (COLCHER; GOMES; SOUZA FILHO; SOARES, 2005). Ao longo do tempo vários fatores contribuíram para a melhoria deste serviço como o aumento das taxas de transmissão na internet, o desenvolvimento de equipamentos voltados especificamente para o VoIP (gateways, adaptadores, telefones IP, etc) a preços acessíveis e o surgirmento dos primeiros padrões relacionados por parte do ITU (International Telecommunicatios Union) e IETF (Internet Engineering Task Force). Tudo isso colaborou para que o VoIP permanecesse de forma definitiva no mercado e abrisse precedentes para serviços de telefonia nas mais variadas infraestruturas sobrepostas pelo IP. O conceito é transformar voz em dados e enviar para qualquer lugar do mundo, essa é a base do que se chama VoIP, o novo jeito de utilizar computador para fazer ligações telefônicas e principalmente para economizar dinheiro.
O VoIP transforma voz em dados que são transmitidos pela internet, assim transformada em dados a voz trafega pela internet ao invés de utilizar a estrutura telefônica convencional, dessa forma todas ligações são tratadas do mesmo jeito não importa se são chamadas locais ou internacionais. A grande vantagem é o preço, a economia conseguida em ligações interurbanas ou internacionais é enorme. O Skype é um programa de computador que utiliza esse mesmo princípio. Nas ligações entre dois PCs, uma pessoa conversa com outra, em qualquer parte do mundo sem pagar nada; pode também realizar ligações para telefones fixos e celulares, nesse caso a ligação é paga, mas a taxa é muito menor que a cobrada pelas operadoras convencionais. A diferença é que o Skype é voltado para o usuário comum já o VoIP é voltado para as empresas onde a idéia é aproveitar a infra-estrutura de internet que as empresas já possuem e usá-la para economizar dinheiro na conta do telefone. Hoje existem aparelhos que saem das fábricas prontos para usar a transmissão de voz via internet. Fabiano F. Martins, consultor de soluções da Siemens, diz que o custo das ligações em uma empresa, entre as suas filiais, pode ser praticamente eliminados a zero, não importando a suas localizações geográficas, utilizando a voz sobre IP. A empresaria, Daniela Galvane, teve uma redução de 30% a 35% nas ligações DDD, e de 80% aproximadamente nas ligações DDI em sua empresa. São esses tipos de casos que torna o VoIP tão atraente tanto aos usuários comuns como para as empresas. 2. Evolução da telefonia convencional para o VoIP O serviço telefônico convencional no Brasil leva o nome de STFC Serviço Telefônico Fixo Comutado, explorado pelas concessionárias que tem por obrigações e metas oferecer o serviço em regime público. As tarifas são cobradas modelo de degraus, que geram a receita da seguinte forma: serviço de telefonia pública, concessão da rede para outra operadora, ligações de longa distância nacional e internacional, ligações locais e assinaturas para habilitação do serviço e de comunicação de dados. Esse modelo dar-se em função da diferença do custo para realizar ligações DDD e DDI. Como o STFC tem uma arquitetura hierárquica, é necessária uma infra-estrutura de grande porte para a tender as ligações de longa distância, que como conseqüência aumenta o custo de provimento. Melo (2008), afirma que os pontos fortes da telefonia comutada estão na sua padronização, na transparência de utilização entre hardwares e softwares, capilaridade, estabilidade e tecnologia distintiva, todavia inadequada para a transmissão de dados. A comutação por circuito reserva 64 kbs da largura de banda durante uma chamada telefônica, garantido qualidade para o tráfego de voz, mas causando desperdício de recursos de rede neste tempo. Através da multiplexação as redes de transmissão de dados em pacote otimizam a utilização da largura de banda, sem comprometer o transporte de voz. A arquitetura fechada das redes comutadas é outro limite da telefonia convencional, pois suas funcionalidades estão todas reunidas em centrais telefônicas, tornando onerosos os seus upgrades de funcionalidade e a implementação de novos
serviços, que são demorados e complexos em função da natureza proprietária destas centrais. Com a evolução dos processadores digitais de sinal e da priorização seletiva dos tráfegos, foi inevitável o surgimento de uma arquitetura mais flexível voltada para a comutação de dados, com base em TCP/IP. Houve grandes mudanças que ajudaram no desenvolvimento de novas funcionalidades, principalmente no transporte das informações, possibilitando o surgimento do ATM (Asynchronous Tranfer Mode), que conceitualmente é uma plataforma de comutação de dados em alta velocidade com suporte garantido a diferentes tipos de tráfegos e transmissão de dados de longa distância com eficácia e confiabilidade. Entretanto, os maiores obstáculos da ATM foram primeiramente o seu elevado custo de operação, manutenção e upgrades de suas redes, e em segundo as complexidades na configuração de novas topologias lógicas com redes TCP/IP (MELO, 2008). A comunicação de dados cresceu juntamente com a Internet, tornando o TCP/IP o protocolo de transporte padrão para a comunicação em ambiente heterogêneo. Apesar de ser um protocolo que exige muito do hardware e de recurso da memória para a sua aplicação, evolução dos processadores, das interfaces gráficas e o melhoramento no desempenho transformaram o TCP/IP indispensável (MELO, 2008). O TCP/IP garante a entrega dos dados através de seus serviços de controle de erro, controle de fluxo, controle de tráfego, seqüenciação e multiplexação do acesso ao nível inter-rede, a qualquer que sejam as tecnologias de redes participantes. Com isso demonstra-se um sistema completamente capaz de integrar diversos serviços, entre eles o VoIP. 3. Concepção do VoIP 3.1. Funcionamento Desenvolvido conceitualmente na metade da década de 1990, o VoIP, Voice over Internet Protocol, é uma tecnologia que permite a transmissão de voz sobre IP em tempo real na forma de pacote de dados. Estes pacotes são transmitidos por rede de dados que utilizam os protocolos das redes IP (TCP, UDP, IP), que trafegam em dois tipos de redes: Públicas ou Privadas. Públicas: são aquelas utilizadas pela internet, preferencialmente, através de banda larga (ADSL, cabo, rádio, Wi-max, etc) com diversos fins, inclusive para a comunicação do VoIP; Privadas: são as redes corporativas das empresas, desde a LAN até a WAN, onde também podem ser empregada a comunicação VoIP. A arquitetura TCP/IP é composta por dois protocolos de transporte, o TCP com conexão confiável e o UDP (User Datagram Protocol) que não é confiável, mas possui menor overhead que o TCP. Como na aplicação VoIP os pacotes perdidos e fora de ordem devem ser descartados, o encapsulamento é feito sobre Datagrama transportados pelo protocolo UDP (SITOLINO, 2001). Quando o emissor inicia a comunicação, a voz na forma analógica é transformada pelo VoIP em pacotes de dados, que são transmitidos por redes TCP/IP.
Ao aceitar a comunicação, o receptor recebe os pacotes, que são convertidos novamente em sinais analógicos, que serão captados por um meio capaz de ouvir o som. Assim como a Internet, os serviços VoIP são nômades, podendo ser acessado em qualquer lugar, não importando a distância física do provedor VoIP e o usuário. No entanto o número telefônico, não é nômade, ficando associado à área local do número contratado (MELO, 2008). 3.2. Tipos de VoIP Computador a computador, com conexão à Internet e determinados softwares específico, a citar, MSN Messenger, Yahoo! Messenger e Skype. Destes o mais utilizado para esse fim é o Skype. Vantagens: Custo zero; Desvantagens: Não faz ligações para telefone convencional. Computador a telefone convencional, a interligação com a rede de telefonia convencional é feita através de um software fornecido por provedor de serviço VoIP; Vantagens: Redução de tarifas, apesar da variação de acordo com a localidade de destino, bem abaixo das cobradas pelas operadoras nas ligações de longas distâncias convencionais; Desvantagens: Nem todos provedores garantem que o usuário receba as chamadas telefônicas efetuadas da telefonia convencional para o computador. Telefone IP a telefone convencional, com a utilização de um aparelho de telefone IP e um roteador ou modem ADSL acessando um provedor de serviço VoIP através de assinatura, pode-se realizar ligações para um aparelho convencional em uma rede de comutação; Vantagens: Baixas tarifas; Desvantagens: Justamente pelos fatos de ter custos com a assinatura para a conexão de banda larga, a inconveniência de nem todos provedores concederem o recebimento de chamadas realizadas a partir de telefones convencionais, e o alto custo de aquisição do telefone IP. Adaptador ATA a telefone convencional, uma variante do tipo c, no lugar do telefone IP, utiliza-se um adaptador do tipo ATA para permitir a utilização de um telefone comum para realizar as ligações. O roteador ou modem ADSL e a conexão com um provedor de serviço VoIP continua necessário; Vantagens: Redução das tarifas, a facilidade de uso pela independência de um computador e a possibilidade da gratuidade das ligações do mesmo provedor; Desvantagens: Entretanto, ainda depende da conexão de banda larga, e o infortúnio dos provedores não concederem o recebimento de chamadas realizadas a partir de telefones convencionais. Telefone IP a telefone IP, neste caso requer apenas o aparelhos de telefone IP e um roteador ou modem ADSL; Vantagens: Custo de ligações nulo; Desvantagens: Não são possíveis chamadas entre a telefonia convencional, e em alguns casos, somente entre aparelhos de mesmo fabricante.
3.3. Componentes de rede IP Aparelho telefônico IP, terminal telefônico com tecnologia IP para comunicação de voz em redes IP. GW (Gateway), é o responsável pela interoperabilidade entre a rede IP e o STFC. Também executa a conversão de mídia em tempo real (voz analógica x voz digital comprimida) e a conversão de sinalização para as chamadas telefônicas. TM (Terminal Multimídia), computador com software para a comunicação de voz em rede IP. Gateway Controller (GC), faz o controle das chamadas em andamento realizadas pelos GW. MCU (Multipoint Control Unit), presta os serviços de conferência, podendo ter três ou mais terminais. Gatekeeper (GK), é o gerente da rede IP; gerencia os demais componentes dedicados à telefonia IP, como o telefone IP, TM, GW, GC e MCU. O conjunto de terminais, GWs, MCUs gerenciado por um GK compõem uma zona. Análogo à telefonia convencional, uma zona é similar ao código de localidade (cidade ou conjunto de cidades) (MELO,2008). 3.4. Protocolos da rede VoIP A base do protocolo da tecnologia VoIP são os protocolos IP e TCP/UDP, que se subdividem em três componentes: Sinalização, Controle de gateway e Mídia (voz), como podem serem vistos na figura abaixo: Figura 1 Protocolos Utilizados na Telefonia VoIP Fonte: Teleco, 2010
Sinalização: controla as chamadas, e, existem dois modelos: denominado H.323 (Packet Based Multimedia Communications Systems) e o SIP (Session Initiation Protocol) ambos utilizados nos telefones IP, computadores, adaptadores IP, controladores de gateway e gateways com a finalidade de estabelecer, controlar e terminar as chamadas. H.323 é o protocolo mais antigo e que tem sido substituído pelo SIP que é mais moderno e meno complexo. Controle de Gateway: equivalente à sinalização, também controla as chamadas, e também possui dois recursos: MGCP (Media Gateway Control Protocol - IETF) e o MEGACO (Media Gateway Control Protocol IETF/ITU-T) são utilizados para estabelecer, controlar e terminar as chamadas nos Controladores de Gateways e gateways. O MECAGO é uma alternativa ao MGCP, adequado aos controladores distribuídos de gateways. Mídia: o protocolo mais utilizado contemporaneamente é o RTP (Real Time Transport Protocol) que faz o transporte de voz em tempo real entre os computadores e gateways. Temos também como outra alternativa o RTCP (Real Time Transport Control Protocol) que faz o controle do transporte de voz executado pelo RTP no sistema VoIP. O Áudio Codecs realliza a conversão e compressão dos sinais de voz para uso no sistema VoIP. 4. Medidas de qualidade do VoIP - QoS Para cada parte da rede e formas de tráfegos, a qualidade dos serviços de voz são avaliados pelos seguintes parâmetros: a) Delay: atraso no envio de pacotes; b) Jitter: variação dos atrasos entre pacotes; c) Loss: taxa de perdas dos pacotes; d) Largura mínima de banda; O alto nível de qualidade, ou seja, o QoS pode sofre alteração em função do tipo de aplicação a ser utilizada pela rede. A manutenção do QoS está atrelado ao dimensionamento adequado da rede e dos canais VoIP apropriado para o volume de tráfego de voz a ser suportado (MELO, 2008). Segundo Melo (2008), é fundamental a avaliação da capacidade da rede e da qualidade do link de banda larga, checando as características de atraso (delay), jitter (variação no tempo de chegada dos pacotes) e loss (perda de pacote). O STFC fecha todos os percursos dedicados com o objetivo de atingir o melhor QoS, todavia isso o leva ao desperdício de recursos da rede. Como já citado, a rede de comutação por pacotes, o IP tradicional, não possui um tráfego dedicado, o que pode, assim, ocasionar falhas se a rede estiver congestionada. O IP tradicional não tem garantia sobre a qualidade dos dados a serem entregues e nem diferencia os fluxos de informação (voz, texto, vídeo, por exemplo) (MELO, 2008). Pinheiro (2006), afirma que um dos problemas que podemos enfrentar está diretamente ligado a comunicação entre os computadores de forma mais freqüente se essa ocorre através de linha discada (analógica). Com a comunicação analógica existe uma forte tendência de baixa velocidade de conexão que implica de forma direta na
transmissão ocorrendo a perca de pacotes, podendo até chegar a uma perda de conexão a depender da velocidade de conexão. Outro problema está direcionado a própria internet que se trata de uma rede de pacotes não orientada a conexão. Isso implica em dizer que um pacote de voz pode ter caminhos e velocidades diferentes nem sempre permitindo o agrupamento de forma que se recupere o sinal original. (PINHEIRO, 2006). 5. Aplicações É crescente o número de soluções em VoIP, um mercado associado à expansão da banda larga. O Brasil já tem mais de 9,1 milhões de usuários do serviço, com cerca de 1 milhão concentrados em empresas. Representando 2% das tradicionais, as linhas fixas VoIP já chegaram a 1,2 milhão e continuam a ser implantadas em ritmo acelerado em micro, pequenas e médias empresas com faturamento bruto anual de até R$ 1,2 milhão. A última novidade do setor é o aparelho de PABX IP Virtual, lançado pela Total IP. Estima-se que, na média, as empresas podem obter uma redução de até 60% na conta telefônica. Mas esse índice corresponde apenas ao preço desembocado pelo tráfego de voz, alerta Huber Bernal Filho, diretor da consultoria Telecom. Além da tarifa, a empresa paga pela conexão da banda larga, o que normalmente não é incluído como parte dos custos dos serviços de VoIP. Ele observa também que o preço da tarifa não é tão baixo quando se tratam de ligações para regiões onde há escassez de acessos em banda larga. Não dá para garantir tarifa baixa para todos os destinos, diz. Uma das aplicações que ganha força no ambiente corporativo com a adoção do VoIP é extensão do ramal fixo para um aparelho móvel. Assim, o profissional ou executivo que está em locomoção, seja dentro da empresa ou fora dela, podem ter transferido para o seu celular as ligações feitas para o seu ramal fixo, sem custo adicional. Para isso, é preciso que ele disponha de terminal móvel habilitado com tecnologia 3G. A facilidade de agregar novos serviços, funcionalidades e realiza redução substancial dos custos na implantação e manutenção dos sistemas são as vantagens da arquitetura VoIP ao STFC. Outra vantagem oferecida pelo VoIP é a concretização das redes de dados. Na prática as empresas costumam utilizar duas redes distintas, uma para voz e outra para dados. Em razão das redes de voz ser bem mais caras que as redes de dados, o uso de VoIP eliminaria as redes de voz, e logo ocorre a redução dos custos. (PINHEIRO, 2006). (Carlos Alberto, 2004) Cita alguns exemplos para VoIP: RTPC Gateways: interconexão entre a Internet e o sistema STFC através de um Gateway, seja integrado no PBX ou como um dispositivo à parte; Entroncar escritórios através de uma intranet corporativa: gerando economia e consolidando facilidades de rede. Acesso remoto de um SOHO (Small Office - Home Office): obter acesso à voz, dados e fax corporativos utilizando a Intranet da companhia;
Chamadas de voz a partir de um computador móvel: chamadas para o escritório podem ser realizadas através de um computador multimídia móvel; Acesso a call centers: acesso a facilidades de call centers é um serviço em ampla expansão nas aplicações de comércio eletrônico. 6. Conclusão A Voz sobre IP já é utilizada em muitas empresas, mostrando-se uma alternativa inovadora para a transmissão de voz e fax. A principio o VoIP apresentar ser a substituta para a telefonia convencional, mas como a maiorias das tecnologias, hoje, ela está sendo na verdade mais uma gama de serviço a ser explorada pelas companhias de telecomunicações. Os resultados encontrados com o VoIP, na maioria das vezes, é a relação custo x benefício. Onde os custos baixam e os benefícios são constantes, como: união de voz, imagem e dados, agilidade nos processos e quando não, encurtam distâncias. Se antes o tráfego de dados era por cima da rede de dados, hoje tem-se pacotes com amostras de voz em rede de dados por cima das redes telefônicas. O IP atuando como agente unificador, consolida ainda mais a união de voz e dados. Mas alguns fatores como a interoperabilidade e a confiabilidade, fazem com que algumas organizações ainda resistam a sua utilização. A interoperabilidade por não ser um sistema coeso e com distinção de propriedades e a confiabilidade por se um fator longe da telefonia fixa, pois existem tolerâncias e falhas como serviço indisponível por falta de energia elétrica, numeração telefônica, dentre outros. Além das concessionárias de telefonia fixa que cobram uma regulamentação da voz sobre IP com receio de perderem seu monopólio, alguns autores também citam a segurança como um fator que precisa ser combatido, por ser fundamental, antes da expansão e evolução desta tecnologia. Pois invasores aproveitam esta tecnologia emergente para tentar encontrar novas vulnerabilidades e maneiras de atacar redes e conseguir informações confidenciais. A segurança e o gerenciamento são assuntos ainda muito discutidos. Gerenciar um novo sistema, principalmente totalmente integrado, requer cuidados, com a aquisição de equipamentos, treinamento da equipe técnica, reestruturação e monitoramento da rede, priorização de trafego por voz, dentro outros. Para que a tecnologia IP ganhe mais espaço no mercado, alguns problemas devem ser resolvidos, como: regulamentação quanto ao serviço de telecomunicação, aprimorar o QoS para que seja equiparado ao sistema telefônico tradicional, e a segurança. Esses fatores são essenciais para o VoIP se fixar como uma das tecnologias de convergência. Entretanto, acredito que a voz sobre IP prevalecerá e se tornará a telefonia predominante no futuro, pois com o aumento da utilização da Internet e as crescentes facilidades de acessos a ela, tendemos a centralizar todos os serviços de telecomunicações na grande rede.
Referências ALVES, Carlos A. S. VoIP: Voz sobre IP. Uberlândia: UNIMINAS, 2004. Disponível em: < http://si.uniminas.br/tfc/monografias/monografia%20voip%20julho%20 2004.pdf> Acesso em: 20 ago. 2010, 19:15:10. COLCHER, S. ; GOMES, A. T. A. ; SOUZA FILHO, G. L. ; SOARES, L. F. G.. VoIP: Voz sobre IP. 1. ed. Rio de Janeiro: Campus-Elesevier, 2005. MELO, Michele C. S. Trajetória tecnológica do setor de telecomunicações no Brasil: A tecnologia VoIP. Florianópolis: UFSC, 2008. Disponível em: < http://www.dominiopublico.gov.br/download/texto/cp092062.pdf> Acesso em: 20 ago. 2010, 20:23:40. PINHEIRO, José M. S. Redes de Telefonia IP: Projeto de Redes, 2006. Disponível em: < http://www.projetoderedes.com.br/tutoriais/tutorial_redes_telefonia_ip_02.php >. Acesso em: 15 set. 2010, 16:30:30. SITOLINO, Cláudio L.VoIP: um estudo experimental. Porto Alegre: PPGC da UFRGS, 2001. Disponível em: <http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/ 3182/000333405.pdf?sequence=1> Acesso em: 5 set. 2010, 16:30:30. TELECO: Informação em Telecomunicações. Disponível em: <http://www.teleco.com.br/tecvoip.asp>. Acessado em: 5 set. 2010, 13:12:15.