VoIP
Carlos, Danilo e Orlando
O que é VoIP
Como 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
O que é VoIP
Voz trafegando na internet ou em redes de
dados em formato digital.
PSTN - Espanha
PSTN - Brazil
GW
GW
IP-based
Network
Comunicação entre terminais IP
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)
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 )
Comunicação entre terminais 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
●
Comunicação entre terminais IP
A 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).
Criado pela IETF, o SIP (RFC 2543) se relaciona fortemente com
outras tecnologias, como por exemplo o SDP.
Comunicação entre terminais IP
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
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
Comunicação entre terminais 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.
Comunicação entre terminais IP
H.323: Um padrão para sistemas de
comunicação multimídia baseado em
pacotes
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.
Comunicação entre terminais IP
Comunicação entre terminais IP
Comparativo: H.323 e SIP
Arquitetura
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 espera
Só é suportado pelo H323
Endereçamento
Mecanismo de endereçamento flexível, incluindo URL e E.164 (H323)
O SIP apenas entende endereços do tipo URL
Comunicação entre terminais 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
Comunicação entre terminais 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
Transformação da Voz
O procedimento pode ser dividido em:
Sampling
Quatization
Encoding
Transformação da voz
Sampling
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
Transformação da voz
Narrowband (Faixa de freq. 300-3400Hz)
8000 samples por segundo
Wideband (Faixa de freq. 50-7000Hz)
16000 samples por segundo
Transformação da voz
Codecs
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
Transformação da voz
Codecs
Codec Rate (kHz) Taxa de bits (kbps) Atraso (ms) Multirate VBR
Speex
8, 16, 32
2.1-24.6 / 4-44.2
30 / 34
Sim
Sim
G.711
8
64
0,125
ILBC
8
13,3
30
AMR-NB
8
4.75-12.2
20
Sim
AMR-WB
16
6.6-23.85
20
Sim
G.729
8
8
15
GSM-FR
8
13
20
GSM-EFR
8
12,2
20
G.723.1
8
5.3 / 6.3
37,5
G.728
8
16
0,63
G.722
16
48 56 64
?
Qualidade de Serviço (QoS)
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)
Qualidade de Serviço (QoS)
Qualidade de Serviço - Codec
A qualidade dos codecs pode ser mensurada
através do MOS:
5
Excellent
4
3.7
3.8
3.7
3.5
3.3 Good
3.2
3.2
3.1
GSM-FR
G.729
G.723.1
3
Fair
2
Poor
1
Bad
0
G.711
G.726-7
5bit
G.726-7
4bit
G.726-7
3bit
G.728
Qualidade de Serviço (QoS)
Qualidade de Serviço - Jitter
O jitter é a variação de atraso:
Rede de dados
time
Necessário um buffer para eliminá-lo.
Consequência: aumento do atraso fim a fim
time
Qualidade de Serviço (QoS)
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
aceitável
tolerável
150 ms
inaceitável
400 ms
Qualidade de Serviço (QoS)
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.
Tendências
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.
Tendências
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.
Tendências
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.
Tendências
VoIP no mercado Brasileiro
Equipamentos necessários
Internet banda larga
Kit multimídia ou telefone especial
Como fazer
Baixar programas
Comprar créditos
Mobilidade
Notebook, qualquer lugar com internet pode
receber e fazer ligações.
Tendências
BuddyTalk – Download gratuito
Brasil -> 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/
Tendências
iG Vox
Usa 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/
Intervoz
Telefone 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/
Tendências
Ipphone
Aparelho 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/
Skype
Download gratuito.
Brasil -> resto do mundo custam em média
0,02 dólar por minuto.
http://www.skype.com/
Tendências
WebFone Virtual
Disponível 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/
Tendências
Bibliografia
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/
Dúvidas
?