Telefonia IP
Disciplina de Telefonia IP - FLF
Quem sou?
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Francisco Fábio de Aquino Alves
Formado em Telemática
MBA em Arq. De Redes e Cloud Computing
CCNA e LPI 1
Ementa
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Introdução a tecnologia VoIP
Aspectos de Implantação
Qualidade de Serviço – QoS
Chamadas de Emergência
Integração entre serviços Globais de Telefonia
Telefonia Movel
Segurança
Arquitetura para VoIP
Protocolos
Telefonia Tradicional - PSTN
• Separadas e caras
• Todo o custo cai no bolso das Empresas!!!
• Crescimento é isolado
• Não preciso de QOS.
Dial
Cable
PBX
DSL
Desktop Video
E-Mail
Voice Mail
Web
Circuits
E-Commerce
IP
Extranet
ISDN
Voice
TDM
H.323
H.320
Video
Room-Based
Fundamentos da PSTN - OLD
• O padrão de numeração é E.164, uma recomendação do ITU-T
que define o plano de numeração telefônico público
internacional.
• Esse padrão define um máximo de 15 números usualmente
escritos com um prefixo +.
• Inicialmente a voz é transmitida na forma analógica.
Fundamentos da PSTN - Atual
• PCM: Método mais comumente utilizado para a codificação de
voz em um fluxo digital 1s e 0s.
• Todas as técnicas utilizam o teorema de Nyquist.
• Teorema de Nyquist: Diz que ao retirar uma amostra com a
velocidade igual ao dobro da maior frequência utilizada na
linha de voz, obterá uma boa qualidade de transmissão de
voz.
• PCM: Filtro  amostras(8000)  Digital
Telefonia Tradicional - PSTN
• O termo PSTN(Public Switched Telephone Network) se refere
aos equipamentos que as operadoras usam para criar serviços
básicos de telefonia entre quaisquer dois telefones no mundo.
Telefonia Tradicional
Introdução a tecnologia VoIP
• O que é VoIP: VoIP é o envio, transmissão ou roteamento da
voz humana ou áudios analógicos sobre o protocolo IP.
Introdução a Tecnologia VoIP
Introdução a Tecnologia VoIP
• Mas o que impulsionou o VoIP?
6
New World
Old World
5
Data
Relative Load
4
3
2
Voice
1
0
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
Year
Source: ElectroniCast, BT Alex Brown Research
1998
1999E
2000E
Introdução a Tecnologia VoIP
Escritório Regional
•
CONVERGÊNCIA
Correio de Voz
DAC
Telefones
PABX
QoS
PSTN
QoS
PABX
Roteador/GW
Roteador/GW
Matriz
Internet
IP WAN
Acesso VPN
QoS
PABX / KS
Roteador/GW
Funcionário
Remoto
Filial
Introdução a Tecnologia VoIP
• O explosivo crescimento do tráfego de dados forçou as
operadoras a expandirem suas infraestruturas de redes de
dados constantemente.
• Porém é importante frisar que os rendimentos do serviço de
voz continua mantendo os provedores de serviço e são
responsáveis ainda por mais da metade de seus rendimentos.
• A não regulamentação das telecomunicações, a explosão do
tráfego de dados e a renovação dos serviços forçaram as
operadoras a reexaminarem suas propostas para proverem
serviços de voz e dados.
Introdução a Tecnologia VoIP
• Alguns analistas chegaram a fazer previsões de que o tráfego
de dados iria consumir 90% da largura de banda mundial em
2003, e com a diminuição dos rendimentos e lucros da
telefonia tradicional as operadoras foram forçadas a:
• Reduzir o número de plataformas simultâneas que
normalmente eram operadas separadamente com circuitos
comutados;
• Congelar os investimentos nas tradicionais
redes de
comutação por circuito e migrar para infra de redes
convergentes;
• Prover serviços mais rentáveis e avançados a partir da
necessidade de plataformas(hardware e software) desenhada
para entrega de serviços de voz, dados e vídeo.
Introdução a Tecnologia VoIP
• A migração e/ou adequação afetou a rentabilidade e a
viabilidade das operadoras em longo prazo.
• Com as mudanças ocorridas as operadoras começaram a
procurar maneiras de cobrir seu tráfego de voz e dados,
migrando assim seus serviços de voz para a rede de dados,
com o intuito de reduzir os custos internos como para prover
mais serviços de valor agregado.
• Entretanto, a consolidação das redes de voz com a de pacotes,
ocorreu com bastante dificuldade, já que a PSTN não foi
projetada para trabalhar com dados e nem tinham a intenção
de acomodar aplicações de voz ou serviços de valor agregado
com voz para usuários de telefonia.
Convergência - NGN
• A convergência, então, é a fusão da tecnologia de comutação
por pacotes com a sinalização telefônica e a inteligência de
processamento de chamada, permitindo às operadoras
consolidar as redes de voz e dados que tipicamente eram
separadas, e prover um novo e diferenciado serviço integrado
de comunicações.
Convergência - NGN
• A convergência é possível pelas novas características técnicas
dos equipamentos, em conformidade com a plataforma
NGN(Next Generation Network).
• Entenda que as NGN podem ser interpretadas como a
integração das redes WAN(Wide Area Network), LAN(Local
Area Network) e MAN(Metropolitan Area Network),
respectivamente, rede corporativa de longa distância, rede
local e infraestrutura pública.
Convergência - NGN
• A transição de ambientes rumo a um cenário convergente
passa pelos seguintes pontos:
• Da banda estreita para banda larga;
• Da infraestrutura analógica para digital;
• Da comunicação fixa para móvel;
• Passando a ter assim ambientes mais competitivos através da
utilização em larga escala do protocolo IP.
Aspectos de Implantação
• Funcionamento: Por utilizar da rede IP para transmissão da
voz em forma de dados, esses dados necessitam ser
digitalizados.
Aspectos de Implantação
• Dificuldades: Garantia da qualidade das chamadas, custo
inicial para implantação, dependência da infraestrutura da
rede de computadores, energia e etc.
• Distorção do Sinal em Transmissão: Banda Passante Limitada,
ruídos, atenuação e Ecos.
Aspectos de Implantação
Aspectos de Implantação
Pré-Requisitos
• Qualidade de Serviço.
• Estudo de impacto de Banda.
• Atualização de Hardware e Software (roteadores/switches/pabx).
• Interligação com o PABX (Analógica/Digital/IP).
• Plano de Numeração Integrado
Vantagens
• Redução de Custo
• Redundância entre os escritórios.
Do que eu preciso?
• Roteadores com Software de voz e DSP (digitaliza a voz)
Cisco 3800 Series Routers
Cisco 2800 Series Routers
Cisco Catalyst 6500 Series
O que eu ganho?
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Redução de custo na comunicação;
Redução de custo de cabeamento;
Mobilidade;
PC – Ramal;
Unificação dos serviços de rede;
Aumento da produtividade;
Padrões de compatibilidade.
Qualidade de Serviço - QoS
• O QoS esta diretamente relacionada ao tráfego, ou seja, ele
controla o tráfego da rede definindo prioridades e limites
com o proposito de otimizar o uso dos diversos serviços na
rede IP.
• Quando implementamos o QoS, temos em mente que iremos
diminuir problemas como atraso e perdas de pacotes na rede.
• Fatores determinantes ao QoS: Latência ou delay, Jitter, perda
de pacotes, Bandwidth.
• Modelos de QoS: IntServ , DiffServ, BestEffort e MPLS.
Qualidade de Serviço - QoS
• A largura de banda é suficiente?
• Antes de considerar a aplicação de quaisquer dos recursos de
QoS, deve-se fornecer largura de banda de rede suficiente
para suportar tráfego de voz em tempo real. Por exemplo,
uma chamada VoIP de 80 kbps G.711 (64 kbps de carga mais
16 kbps de cabeçalho) será deficiente em uma ligação de 64
kbps porque pelo menos 16 kbps dos pacotes (o que
representa 20 por cento) serão descartados.
Qualidade de Serviço - QoS
• Forma do cabelhado IP
Qualidade de Serviço - QoS
• Como em outras aplicações de tempo real o VoIP é
extremamente sensível a largura de banda , atraso, jitter;
• Os pacotes não devem ser descartados;
• Padrões seguidos:
• CODEC padrão G729 requer perda de pacote menos que 1%;
• A especificação do ITU G.114 recomenda menos que 150 ms
de atraso em uma via;
• Os buffers de variação de sinal acrescentam mais ao atraso
ponta a ponta(geralmente > 100 ms.)
Qualidade de Serviço - QoS
• Em geral o QoS fornece um serviço de rede melhor
fornecendo os seguintes recursos:
• Suportando a largura de banda dedicada;
• Aprimorando as características de perda;
• Impedindo e gerenciando o congestionamento na rede;
• Modelando o tráfego de rede;
• Definindo prioridades no tráfego.
Qualidade de Serviço - QoS
• A base para fornecer QoS esta na capacidade de um
dispositivo de rede em identificar e agrupar os pacotes
específicos.
Qualidade de Serviço - QoS
• Priorizar o tráfego de voz, sobre o tráfego padrão da rede.
QoS – Classificação e Marcação
• A classificação é o processo de identificar a classe ou grupo ao
qual o pacote pertence.
• Os dispositivos de rede utilizam alguns critérios de
correspondência para colocar o tráfego em um determinado
número de classe:
• ACL – Protocolos – Porta de entrada – Ethernet 802.1p CoS.
• Ex.: access-list 100 permit udp any any range 16384 32000
Qualidade de Serviço - QoS
QoS - Enfileiramento
• Depois que todo o trafego for colocado em classes QoS com
base em seus requisitos de QoS, é preciso fornecer garantias
de largura de banda e serviços de prioridade por meio do
mecanismo de enfileiramento.
• O tipo de enfileiramento mais comum em redes VoIP é o
LLK(low latency queueing) é recomendado por que é mais
flexível e fácil de se configurar.
• A fila de prioridade do LLK é monitorada na taxa configurada
para que o tráfego de prioridade não monopolize toda a
largura de banda disponível.
QoS - Enfileiramento
Session 1 Session 2 Session 3
Session 4
SQLnet
FTP
SNMP
Voz
Chamadas de Emergência
• Não há como especificar a localização exata pelos protocolos
da internet, isso dificulta as chamadas de emergência.
• É necessário a adaptação ou configuração de rotas especificas
para essas chamadas uma vez que não temos como saber por
onde será encaminhada a chamada, mesmo que seu provedor
esteja localizado no País de origem.
Integração entre sist. Global de
número telefônico
• DUNDi(Distributed Universal Number Discovery) é um
protocolo de pesquisa que utiliza a porta UDP 4520.
• DUNDi não é um protocolo VoIP, e sim um protocolo de
pesquisa de rotas, que utiliza VoIP para estabelecimento da
chamada.
Telefonia Móvel
• O Serviço de telefonia móvel atual é segmentado em 3 tipos.
• Serviço Móvel Pessoal(SMP): é o serviço que permite a
comunicação entre celulares e celulares e fixos.
• Serviço Móvel Especializado(SME): é o serviço que permite a
comunicação entre um determinado grupo de pessoas por
meio de radio difusão
• Serviço Especial de Radiochamada(SER): conhecido como bip
ou paging, permite o envio de informações de uma central a
um destinatário especifico. São unidirecionais .
Segurança
• A segurança nas redes VoIP não foge do padrão de segurança
das redes de dados, a garantia da integridade, privacidade,
autenticidade e disponibilidade são primordiais, mas para
interceptar uma chamada IP é necessário um bom
conhecimento de redes.
• Proteger os dispositivos de voz e da infraestrutura que
compõem a rede VoIP são fundamentais para garantir a
disponibilidade do serviço.
• Principais problemas: Escutas, Phishing e Cobranças
Fraudulentas.
Arquitetura VoIP
• Na tecnologia VoIP diferentemente da rede de telefonia
tradicional a rede é plana e não hierárquica. Ela é
especializada no roteamento e transporte dos pacotes de
dados, possuem terminais inteligentes, onde a área geográfica
do mesmo não interfere na questão de endereçamento.
DSL
Cable
Web
E-Mail
Dial
Data
E-Commerce
Network PBX
IP
Extranet
Internet Call
Center
IP Phone
ISDN
Video
Packetized
Voice
Protocolos
• Os protocolos são responsáveis pela comunicação entre os
clientes ou equipamentos de usuários finais na tecnologia
VoIP.
• Eles tem a função de estabelecer , acompanhar e finalizar a
conexão.
• Exemplos de protocolos: SIP(IETF – RFC2543), H323(ITU-T),
IAX2, MGCP.