VoIP

Carlos, Danilo e Orlando

O que é VoIPComo funciona

Tendências

VoIP

1. O que é VoIP

2. Como funciona

1. Comunicação entre terminais IP (SIP / H.323)

2. Transformação da voz (Analógico <=> Digital)

3. Qualidade de Serviço (QoS)

3. Tendências

“Voice Over IP“ – Voz sobre IP

Voz trafegando na internet ou em redes de dados em formato digital.

O q

ue é

VoI

P

IP-basedNetwork

GW

PSTN - Brazil PSTN - Espanha

GW

Comunicação entre terminais IP

A comunicação entre terminais IP pode ser dividida em:

Tráfego de controle de sessões (SIP ou H.323 ou SCCP)

Tráfego de Voz (RTP – Real Time Protocol)

Com

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ação

ent

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IP

Principais Protocolos utilizados em VoIP

SIP – Inicio de Sessão

SDP – Descrição de sessão

H323 – Inicio de Sessão

SCCP – Controle de Conferência (Cisco)

RTP – Comunicação em Tempo Real

SIP (Session Iniciation Protocol )

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IP

Definição:

SIP é um protocolo de comunicação que define como equipamentos (computadores, telefones IP, celulares) trocarão informações entre si.

Principais Características:

● Comunicação em tempo Real ● Escalavel ● Pode ser ligado a qualquer tecnologia via IP (celulares, telefones IP, videos ...)● O controle sobre os serviços é colocado no terminal

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IPA Arquitetura SIP Suporta Novos Tipos de Serviços

* Um tipo de “transmissão de chamadas” permite aos usuários especificar onde eles estão para que as chamadas possam ser transferidas ou escolher passar as chamadas para “e-mail de voz” ou qualquer outro serviço de atendimento automático.

* Participantes de chamada podem gerenciar a chamada; isso permite que os participantes decidam introduzir uma nova chamada participante (conferência).

* Informação de “presença” – o Agente do Usuário pode ser usado para indicar se o usuário está presente (disponível para atender a chamada) ou ausente (não disponível para atender a chamada).

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IP

Criado pela IETF, o SIP (RFC 2543) se relaciona fortemente com outras tecnologias, como por exemplo o SDP.

Produtos VoIP com SIP (Gateways com portas FXS e FXO)

A arquitetura do SIP faz uso do SDP (Session Description Protocol). O SDP é um protocolo de conferência multicast via IP desenvolvido para descrever sessões de áudio, vídeo e multimídia. Na realidade, qualquer tipo de MIME (Multipurpose Internet Mail Extension) pode ser descrito, similar à habilidade do e-mail de suportar todos os tipos de anexos em mensagens. A descrição da sessão pode ser usada para negociar uma aceitação de um conjunto de tipos de mídias compatíveis.

Protocolo de Descrição de Sessão (SDP)•O SDP, Protocolo de Descrição de Sessão é utilizado para descrição de uma sessão multimídia.

•SDP é definido na RFC 2327•SDP carrega a sessão desejada da perspectiva de quem está chamando•Sessões consistem de um conjunto de fluxos de mídias

•Muito utilizado para transmissões Multicast •Muito utilizado para transmissões Multicast

As informações contidas no SDP incluem:

•o tipo da mídia (áudio, vídeo, etc)

•o protocolo de transporte (UDP-RTP/IP, H.320, etc)

•o formato da mídia (H.261 vídeo, MPEG vídeo, etc)

•URIs (Identificadores Universais de Recursos) com informações sobre a sessão

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IP

O SIP no mercado atual

Há um certo número de produtos comerciais e de software livre que

usam SIP disponíveis atualmente. O desenvolvimento comercial tem se

mostrado com foco nos Agentes do Usuário como o telefone SIP e os

softwares de Agentes do Usuário. Exemplos notáveis incluem o

“Messenger” da Microsoft. Uma linha mais desenvolvida de produtos

com a arquitetura SIP está disponível pelo Cisco, PingTel, 3COM, e

outros.

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IP

O padrão H.323 [3] é uma recomendação da ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication Standardization sector).A recomendação H.323 tem o objetivo de especificar sistemas de comunicação multimídia em redes baseadas em pacotes e que não provêem uma Qualidade de Serviço (QoS) garantida.Além disso, estabelece padrões para codificação e decodificação de fluxos de dados de áudio e vídeo, garantindo que produtos baseados no padrão H.323 de um fabricante interopere com produtos H.323 de outros fabricantes.

H.323: Um padrão para sistemas de comunicação multimídia baseado em

pacotes

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IP

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IP

Comparativo: H.323 e SIPArquitetura O H.323 cobre quase todos os serviços, como capacidade de troca, controle de conferência, sinalização básica, QoS, registro e outros O SIP é modular e cobre todas as sinalizações de chamada básica, locação de usuários e registro. Outras características estão separadas em outros protocolos relacionados.

Tranferências de chamadas São suportados pelos dois

Chamada em espera São suportados pelos dois

Indicação de chamada em esperaSó é suportado pelo H323

Endereçamento Mecanismo de endereçamento flexível, incluindo URL e E.164 (H323) O SIP apenas entende endereços do tipo URL

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IP

Codecs

O H.323 suporta qualquer codec, proprietário ou padrão, não apenas os codecs da ITU-T. Os tipos de carga podem estar especificados estaticamente ou dinamicamente.

O SIP suporta qualquer codec IANA (ITU-T + proprietários IANA) ou outro codec cujo nome mutuamente é concordado entre ambos. Os tipos de carga podem estar especificados estaticamente ou dinamicamente.

Codificação das mensagens O H.323 codifica mensagens em um formato binário compacto que combina com conexões banda larga e estreita

As mensagens SIP são codificadas no formato ASCII

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IP

RTP – Real Time Protocol

Prevê um mecanismo de transporte fim-a-fim para a transmissão de dados em tempo real como áudio e vídeo interativos ou dados de simulação sobre redes IP.

O transporte de dados é ampliado por um protocolo de controle (RTCP Real Time Control Protocol), para permitir o monitoramento da entrega dos dados.

Transformação da Voz

O procedimento pode ser dividido em: Sampling Quatization Encoding

Tra

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ão d

a vo

z

Sampling

Tra

nsfo

rmaç

ão d

a vo

z O sinal analógico captado por um microfone é digitalizado

Para capturar Voz satisfatoriamente, precisamos de uma banda mínima de 4KHz

Pelo teorema de Nyquist, temos que:

F=2H

Onde:

F = Frequência de Sampling (Taxa de amostragem)

H = Largura da banda a ser codificada

Sampling/Quantization

Tra

nsfo

rmaç

ão d

a vo

z

Wideband (Faixa de freq. 50-7000Hz) 16000 samples por segundo

Narrowband (Faixa de freq. 300-3400Hz) 8000 samples por segundo

Tra

nsfo

rmaç

ão d

a vo

z

Predictive codecs●Bit Rate > 16Kbps●Voz, Fax, Modems e DTMF●Supressão de silêncio: implementação mais difícil

Vocoders●Bit Rate < 16Kbps●Apenas Voz●Supressão de silêncio: implementação mais fácil

Codecs

Codecs

Tra

nsfo

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ão d

a vo

z

Codec Rate (kHz) Taxa de bits (kbps) Atraso (ms) Multirate VBRSpeex 8, 16, 32 2.1-24.6 / 4-44.2 30 / 34 Sim SimG.711 8 64 0,125ILBC 8 13,3 30

AMR-NB 8 4.75-12.2 20 SimAMR-WB 16 6.6-23.85 20 Sim

G.729 8 8 15GSM-FR 8 13 20

GSM-EFR 8 12,2 20G.723.1 8 5.3 / 6.3 37,5G.728 8 16 0,63G.722 16 48 56 64 ?

Qualidade de Serviço (QoS)

A qualidade de serviço é afetada por: Codec Jitter Atraso fim a fim (M2E - Mouth to Ear) Perda de Pacotes

Como é difícil medir a qualidade de forma objetiva, usa-se a medida de qualidade subjetiva – MOS (Medium Opinion Score)

Qua

lida

de d

e S

ervi

ço (

QoS

)

Qualidade de Serviço - Codec

A qualidade dos codecs pode ser mensurada através do MOS:

Qua

lida

de d

e S

ervi

ço (

QoS

)

Excellent

Good

Fair

Poor

Bad0

1

2

3

4

5

G.711 G.726-75bit

G.728 GSM-FRG.726-74bit

G.726-73bit

G.729 G.723.1

3.53.2 3.2 3.1

3.7 3.8 3.73.3

Qualidade de Serviço - Jitter

O jitter é a variação de atraso:

Qua

lida

de d

e S

ervi

ço (

QoS

)

Rede de dados

timetimetimetime

Consequência: aumento do atraso fim a fimNecessário um buffer para eliminá-lo.

Qualidade de Serviço - Atraso

O Atraso fim a fim tem várias componentes (Definido pelas G.114 e G.131):

Atraso de codificação/decodificação Atraso de pacotização Atraso no transporte (rede) Atraso do Jitter Buffer

Qua

lida

de d

e S

ervi

ço (

QoS

)

150 ms 400 ms

aceitável inaceitáveltolerável

Qualidade de Serviço - Perda de Pacotes

A perda de pacotes influencia na qualidade dependendo do codec usado.

Pode-se usar um algoritmo PLC (packet Loss Concealment) para que a maior parte das perdas passem despercebidas pelo usuário.

Cada codec usa um PLC. Quando maior a redundância de informações de um codec, mais eficiente será o “ocultamento“ da perda.

Qua

lida

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e S

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ço (

QoS

)

Por que existe tanto interesse em VoIP?

VoIP não é movida pelo interesse tecnológico, mas sim pelo mercado.

Muitos orgãos reguladores consideram VoIP como tráfego de dados e não voz.

Pode ser a porta de entrada das novas operadoras que tem que começar do zero no mercado de telecomunicações.

Pode interligar empresas, clientes e fornecedores, reduzindo custos.

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Vantagens

Redução de custos (mais significativa em chamadas longa distância).

Uso de uma estrutura de rede comum para serviços de voz e dados.

Facilidade para introdução de novos serviços aos usuários.

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Desvantagens

Imprevisibilidade das redes de dados (mais especificamente da internet).

Apesar da qualidade estar acima da aceitavel, é inferior à qualidade da telefonia convencional. A qualidade é similar a de um telefone celular GSM.

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VoIP no mercado Brasileiro

Equipamentos necessáriosInternet banda largaKit multimídia ou telefone especial

Como fazerBaixar programasComprar créditos

MobilidadeNotebook, qualquer lugar com internet pode receber e fazer ligações.

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BuddyTalk – Download gratuitoBrasil -> EUA 0,03 dólar Argentina 0,15 dólar http://www.buddytalk.com/

F-1000 (UTStarcom)É um aparelho que custa 800 reais no Brasil e funciona como um celular (wi-fi)http://www.utstar.com/

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iG VoxUsa seu telefone fixo normalmente. Ao fazer ligações interurbanas ou internacionais, disca o código 24 para ter acesso à chamada VoIP.http://www.igvox.com.br/

IntervozTelefone especial (USB), download gratuito, compra-se créditos. Brasil -> Chile – 0,17 real; Estados Unidos – 0,27 real; França – 0,15 real.http://www.intervoz.com.br/

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IpphoneAparelho conectado ao computador, custa entre 464 e 951 reais, compra-se créditos on-line. Brasil -> EUA – 0,05 dólar; Japão – 0,06 dólar; Itália – 0,06 dólar.http://www.ipphonebrasil.com/

SkypeDownload gratuito. Brasil -> resto do mundo custam em média 0,02 dólar por minuto.http://www.skype.com/

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WebFone VirtualDisponível em São Paulo, Rio de Janeiro, Belo Horizonte, Porto Alegre, Curitiba, Florianópolis, Brasília e Goiânia, chamadas para essas cidades por 0,11 real o minuto. Mensalidade custa 28,90 reais e o adaptador, 400 reais.http://www.gvt.com.br/

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Website do Codec Speex http://www.speex.org/

voip.ufsc.br/esquemaambiente.php www.rnp.br/_arquivo/sci/2002/voip.pdf http://www.rnp.br/newsgen/0107/

telefoniaip.html www.inf.ufrgs.br/~netto/VoIP/VoIP.ppt http://www.das.ufsc.br/redes/redes99/

helio/protocolos_multimidia/

Bibliografia

Dúvidas

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