Serviços Multimídia em Redes: VoIP

1. Serviços Multimídia em Redes: VoIP Prof. André Moraes Material Cedido por prof. Eduardo MaroñasMonks

2. Sumário • Fundamentos de VoIP (Voz sobre IP); • Componentes da tecnologia; • Exemplos de cenários e aplicações; • Referências;

3. VoIP (Voz sobre IP) • Voice over IP (VoIP) • Conceito: “Telefonia/Voz sobre a pilha de protocolos TCP/IP, com possibilidade de integração com a rede pública de telefonia”. • VoIP não é um protocolo. • É uma coleção de protocolos e padrões que permitem a codificação, transporte e roteamento (sinalização) da chamadas de áudio sobre uma rede TCP/IP. • Telefonia IP é um subconjunto de VoIP. Serviços Multimídia em Redes – VoIP 3

4. VoIP (Voz sobre IP) • Redes baseadas em Circuitos Tipos de Tráfego Voz PBX Desperdício de banda Utilização Outros 50–60% LAN Vídeo Enlace WAN Fatias de tempo (TDM) • Desperdício de Banda • Não há congestionamento Serviços Multimídia em Redes – VoIP 4

5. VoIP (Voz sobre IP) PBX F I L A • Redes de Pacotes Tipos de Tráfego Voz Utilização Vários 90–95% LAN Células/Pacotes/Quadros Vídeo Pacotes Individuais • Alta eficiência na utilização da Banda • Gerência de Congestionamento Serviços Multimídia em Redes – VoIP 5

6. VoIP (Voz sobre IP) DSP DSP Momento atual para o mercado de serviços VoIP • Problema Dados Voz Dados Voz Economia Consolidação da Rede Custos de Utilização Disponibilidade de Largura Banda mais barata Tráfego de Voz excede ao de dados Avanços em QoS Padrões e protocolos abertos SIP H.323 MGCP IAX IP Precedence, RSVP 802.1p,DiffServ Avanços em Digital Signal Processors (DSP) Serviços Multimídia em Redes – VoIP 6

7. VoIP (Voz sobre IP) Custo por ponto de um sistema telefônico proprietário (PBX) vs. Custo por porta de switch padrão Ethernet Serviços Multimídia em Redes – VoIP 7

8. VoIP (Voz sobre IP) Vantagens x Desvantagens do VoIP • Vantagens: • Convergência; • Possibilidade de novos serviços e aplicações; • Diminuição de custos das ligações (DDD/DDI); • Melhor aproveitamento da infra-estrutura de rede existente. • Desvantagens: • Custo dos equipamentos; • Requisitos para garantir a qualidade da telefonia convencional (QoS); • Problemas para garantir a localização das chamadas (911 nos EUA). Serviços Multimídia em Redes – VoIP 8

9. VoIP (Voz sobre IP) Componentes: • Protocolos, recomendações e padrões • SIP, H.323, MGCP, IAX • RTP/RTCP, SDP • ENUM • Codecs(codificadores/decodificadores) • Arquiteturas • Equipamentos Serviços Multimídia em Redes – VoIP 9

10. VoIP (Voz sobre IP) Esquema simplificado da distribuição dos protocolos e recomendações VoIP Dados Sinalização Sinalização Transporte dos Dados (Voz) Transporte da Sinalização/ Mídia Transporte da Sinalização/ Mídia Serviços Multimídia em Redes – VoIP 10

11. VoIP (Voz sobre IP) Codecs (codificadores/decodificadores): • Tem a função de gerar bits a partir de amostras de voz • Podem fazer a compressão da voz, diminuindo a largura de banda necessária para a transmissão • Inserem perdas na qualidade do sinal da voz • Existem codecs comerciais e gratuitos • Possuem papel importante na tecnologia de VoIP Serviços Multimídia em Redes – VoIP 11

12. VoIP (Voz sobre IP) Aplicação Transporte Rede Enlace Física Processo de Digitalização, Codificação e Empacotamento de amostras de voz • Digitalização • Codificação • Compactação • Inserção dos cabeçalhos • Overhead muito alto Serviços Multimídia em Redes – VoIP 12

13. VoIP (Voz sobre IP) Tipos de Codecs • Baseado em forma de onda (WaveForm codecs) • Amostragem e digitalização • Baseado em voz humana (Vocoders) • Transmite parâmetros de variação de uma voz padrão Tabela com características de alguns codecs Serviços Multimídia em Redes – VoIP 13

14. VoIP (Voz sobre IP) Características dos Codecs • Recuperação de perdas • Nível de perdas de pacotes deve ficar abaixo dos 5% para não haver prejuízo na qualidade da conversação • Quanto maior a compressão e número de amostras por pacote, menor a tolerância a perdas • Consumo de banda diretamente relacionado a compressão dos codecs • Detecção de atividade de voz (VAD – Voice Activity Detection) Serviços Multimídia em Redes – VoIP 14

15. Componentes Protocolos e padrões: • ITU-T – H.323 • É uma recomendação abrangente que determina os padrões a serem utilizados para: • sinalização; • estabelecimento de sessões; • controle de chamadas; • gerenciamento de largura de banda; • controle de admissão; • codecs para transferência de áudio e vídeo, e; • protocolos de transferência de dados. Serviços Multimídia em Redes – VoIP 15

16. Implementações do H.323 Bibliotecas: OpenH323 – http://www.openh323.org Gatekeeper: GnuGK – http://www.gnugk.org Terminais: Openphone – http://www.openh323.org Serviços Multimídia em Redes – VoIP 16

17. Componentes IETF - SIP (Session Initiation Protocol) • Protocolo com funções de sinalização • Mensagens Textuais • Parecidas com o protocolo HTTP • Parte de um conjunto de vários protocolos • SDP (Session Description Protocol) – Descrição de sessão • SIP – Início de sessão • Adotado amplamente pela indústria Serviços Multimídia em Redes – VoIP 17

18. Componentes IETF - SIP (Session Initiation Protocol) Agentes: • Clientes – originam as chamadas • Telefones SIP, softphones (e.g messenger) • Servidores – atendem ou direcionam a chamada • Proxy (funciona também como cliente) • Redirect • User-agent • Registrar Serviços Multimídia em Redes – VoIP 18

19. Componentes Equipamentos: • Softphones (Telefones em Software) • Telefones IP • Adaptadores analógicos (ATA) • Gateways • PABX IP (Private Automatic Branch Exchange) Serviços Multimídia em Redes – VoIP 19

20. Componentes • Software de telefonia que permite a utilização de todas as funções de um telefone convencional, através da utilização de placa de som e microfone/fone de ouvido (headsets) • Ideal para uso em laptops, uma vez que basta estar conectado à Internet para ser possível originar e receber chamadas IP, independente do local onde esteja. • Softphones mais • simples são gratuitos • Softphones Serviços Multimídia em Redes – VoIP 20

21. Componentes ATA - Analog Telephone Adapter (Adaptador de Telefone Analógico) • Conecta-se um telefone convencional e passa a ser um terminal VoIP • Funciona como um gateway de uma porta • Basta conectar um telefone convencional e um cabo de rede para poder realizar ligações • Custo relativamente baixo (~R$ 500,00) Serviços Multimídia em Redes – VoIP 21

22. Componentes Telefones IP • Equipamento conectado diretamente a um acesso de rede, estando sempre em operação e dispensando o uso do computador para originar e receber chamadas. • Funciona como uma linha telefônica convencional. • Alimentação pela rede (Power over Ethernet) • Custo alto (~R$ 700,00) • Telefones USB são apenas uma interface, não um telefone IP! Serviços Multimídia em Redes – VoIP 22

23. Componentes Gateways • Tem a função de converter a mídia e a sinalização entre VoIP e a telefonia convencional. • Pode fazer a conversão entre protocolos de sinalização (H.323, SIP) e entre tipos de codecs • Possuem capacidade de interface de telefonia digital - E1. • Interfaces FXS e FXO (para uso com telefones e linhas convencionais) • Alguns modens podem funcionar como gateways de uma porta FXO (Chipset MD3200) Serviços Multimídia em Redes – VoIP 23

24. Componentes PBX IP • É uma central telefônica digital conectada a rede local ou Internet, com todas as funcionalidades de um PABX. • Os ramais são telefones IP, ATA ou softphones e não estão limitados ao ambiente da empresa, podendo estar instalados na rede da empresa ou num ponto remoto conectado a Internet. • PBXs em software: Asterisk, SER, GnuGK (gratuitos) • Cisco CallManager Linux Serviços Multimídia em Redes – VoIP 24

25. Componentes Cenários mais comuns de serviços VoIP: • RPTC  VoIP  RPTC Telefonia Convencional Telefonia Convencional Rede TCP/IP Gateway Gateway Fone Fone • VoIP  RPTC Telefonia Convencional Rede TCP/IP Gateway Fone IP Fone • VoIP  VoIP Rede TCP/IP Rede TCP/IP Roteador Fone IP Fone IP RPTC – Rede Pública de Telefonia Comutada Serviços Multimídia em Redes – VoIP 25

26. Componentes Cenário típico de uma rede corporativa com serviços VoIP Serviços Multimídia em Redes – VoIP 26