Serviços Multimídia em
Redes: VoIP
Prof. André Moraes
Material Cedido por prof. Eduardo Maroñas Monks
Sumário
 Fundamentos de VoIP (Voz sobre IP);
 Componentes da tecnologia;
 Exemplos de cenários e aplicações;
 Referências;
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.
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VoIP (Voz sobre IP)
 Redes baseadas em Circuitos
Tipos de Tráfego
Voz
Utilização
PBX
Desperdício de banda
Outros
50–60%
LAN
Vídeo
Enlace WAN
Fatias de tempo (TDM)
• Desperdício de Banda
• Não há congestionamento
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VoIP (Voz sobre IP)
 Redes de Pacotes
Tipos de Tráfego
Utilização
Voz
Vários
90–95%
LAN
Vídeo
PBX
F
I
L
A
Células/Pacotes/Quadros
Pacotes Individuais
• Alta eficiência na utilização da Banda
• Gerência de Congestionamento
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VoIP (Voz sobre IP)
Momento atual para o mercado de serviços VoIP
 Problema
Dados
Voz
Tráfego de Voz
excede ao de dados
Avanços em QoS
Voz
Dados
Disponibilidade de
Largura Banda
mais barata
Economia
Consolidação da Rede
Custos de Utilização
Padrões e
protocolos abertos
DSP
IP Precedence, RSVP
802.1p,DiffServ
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SIP
H.323
MGCP
IAX
DSP
Avanços em Digital
Signal Processors
(DSP)
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VoIP (Voz sobre IP)
Custo por ponto de um sistema telefônico proprietário (PBX)
vs.
Custo por porta de switch padrão Ethernet
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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).
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VoIP (Voz sobre IP)
Componentes:
• Protocolos, recomendações e padrões
– SIP, H.323, MGCP, IAX
– RTP/RTCP, SDP
– ENUM
• Codecs (codificadores/decodificadores)
• Arquiteturas
• Equipamentos
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VoIP (Voz sobre IP)
Esquema simplificado da
distribuição dos protocolos e
recomendações VoIP
Sinalizaçã
o
Dados
Sinalizaçã
o
Transporte
dos Dados
(Voz)
Transporte
da
Sinalização
/
Mídia
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Transporte
da
Sinalização
/
Mídia
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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
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VoIP (Voz sobre IP)
Processo de Digitalização, Codificação e
Empacotamento de amostras de voz
Aplicação
•Digitalização
•Codificação
•Compactação
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•Inserção dos
cabeçalhos
•Overhead muito
alto
Transporte
Rede
Enlace
Física
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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
Características
G.711
G.729A
G.723.1
Kbps
64
8
5.3-6.3
Quadro (ms)
10
10
30
Atraso algor.
(ms)
-
15
37.5
Qualidade
Ótima
Boa
Boa
Tabela com características de alguns codecs
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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)
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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.
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Implementações do H.323
Bibliotecas:
OpenH323 – http://www.openh323.org
Gatekeeper:
GnuGK – http://www.gnugk.org
Terminais:
Openphone – http://www.openh323.org
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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
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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
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Componentes
Equipamentos:
•Softphones (Telefones em Software)
•Telefones IP
•Adaptadores analógicos (ATA)
•Gateways
•PABX IP (Private Automatic Branch Exchange)
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Componentes
Softphones
•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
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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)
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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!
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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)
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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
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Componentes
Cenários mais comuns de serviços VoIP:
•RPTC  VoIP  RPTC
Telefonia
Convencional
Rede TCP/IP
V
Telefonia
Convencional
Gateway
Gateway
Fone
V
Fone
•VoIP  RPTC
Rede TCP/IP
V
Telefonia
Convencional
Gateway
Fone IP
Fone
•VoIP  VoIP
Rede TCP/IP
Rede TCP/IP
Roteador
Fone IP
RPTC – Rede Pública de Telefonia Comutada
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Fone IP
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Componentes
Cenário típico de uma rede corporativa com serviços VoIP
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