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informatica
Tipologia: Notas de estudo
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Trabalho de Conclusão apresentado como requisito parcial para a obtenção de grau de Especialista
Prof. Dr. João César Netto Orientador
Prof. Dr. Sérgio Luis Cechin Prof. Dr. Luciano Paschoal Gaspary Coordenadores do Curso
Porto Alegre, outubro de 2008.
Reitor: Prof. Carlos Alexandre Netto Vice-Reitor: Prof. Rui Vicente Oppermann Pró-reitoria de Pós-Graduação: Prof. Aldo Bolten Lucion Diretor do Instituto de Informática: Prof. Flávio Rech Wagner Coordenadores do curso: Profs. Sérgio Luis Cechin e Luciano Paschoal Gaspary Bibliotecária-Chefe do Instituto de Informática: Beatriz Regina Bastos Haro
MC Controlador Multiponto
MCU Unidade de Controle Multiponto
MGC Media Gateway Controller
MGCP Media Gateway Control Protocol
MIKEY Multimídia Internet Keying
MIME Multipurpouse Internet Mail Extensions
MKI Master Key Identifier
MOS Mean Option Scores
MP Processador Multiponto
MP-MLQ Multi-Pulse Multi-Level Quantization
MPLS MultiProtocol Label Switching
NAT Network Address Translation
PBX Private Branch Exchange
PCM Pulse Code Modulation
PHB Per Hop Behaviours
QoS Quality of Service
RSVP Resource ReSerVation Protocol
RTCP Real Time Control Protocol
RTP Real Time Transport Protocol
RTPC Rede Telefônica Pública Comutada
RTSP Real Time Streaming Protocol
SBADPCM Sub-band Adaptive Diferencial PCM
SDP Session Description Protocol
SIP Session Initiation Protocol
SLA Service Level Agreement
SLS Service Level Specification
SRTCP Secure RTP Control Protocol
SRTP Secure Real-Time Transport Protocol
SSL Secure Sockets Layer
STUN Simple Traversal of UDP Trought NAT
TCP Transfer Control Protocol
TCS Traffic Conditioning Specification
TOS Type of Service
TRIP Telephony Routing Over IP
TURN Traversal Using Relay NAT
UA User Agent
UDP User Datagram Protocol
UPnP Universal Plug and Play
VoIP Voice Over Internet Protocol
This monograph presents the study of various features involved in a VoIP implementation. Signaling protocols, transport protocols, CODECs, NAT traversal and firewall, QoS, VoIP softwares are analysed and, for each case, we present different solutions.
Regarding a company and its real network, this monograph suggest a solution of implementation, considering the necessary integration with the PBX, the increasing of extensions lines, the technical viability and the cost of that.
Keywords: VoIP, NAT, firewall and QoS.
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A tecnologia VoIP vem sendo largamente utilizada nas corporações, buscando a expansão da rede telefônica existente, fugir da dependência da telefonia tradicional ou diminuir os custos, é cada vez maior o número de empresas que adotam esta tecnologia, utilizando a estrutura física já existente para dispor de novos serviços.
Este trabalho tem por objetivo levantar e analisar os requisitos necessários para implantação de um servidor VoIP, buscando a inclusão deste numa rede já existente e também sua integração com o sistema de telefonia convencional.
O trabalho está dividido em sete capítulos sendo que o segundo abordará um pouco da história da telefonia, sua evolução até os dias atuais, a tecnologia VoIP, seus desafios e tendências para o futuro.
O terceiro capítulo definirá os diferentes cenários de comunicação VoIP, entre terminais IPs, entre terminal IP e telefone convencional e entre telefones convencionais utilizando a rede IP. Além disso, fará uma comparação entre os protocolos de sinalização H.323 e SIP e apresentará os protocolos de transporte RTP/RTCP.
O quarto capítulo discorrerá sobre a importância da utilização dos CODECs, fará uma breve descrição dos mais utilizados e um comparativo considerando os modelos MOS e E.
O quinto capítulo tratará sobre a importância e os diversos aspectos que precisam ser considerados para utilização de um servidor VoIP ultrapassando NAT e firewall, diversas técnicas são abordadas com o intuito de permitir a comunicação visando ao não comprometimento da segurança da rede. Serão levantados também alguns aspectos referentes à privacidade e autenticidade, requisitos necessários em qualquer comunicação.
O sexto capítulo abordará a QOS em comunicações VoIP, requisito extremamente importante quando se busca qualidade nas conversações. Serão analisadas as métricas que devem ser consideradas para obtenção da qualidade, vazão, atraso, jitter e perdas, os parâmetros necessários para elaboração de uma SLA e os mecanismos e arquiteturas que podem ser implementados buscando a melhor qualidade.
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Desde 1876, quando Alexander Graham Bell patenteou o primeiro aparelho telefônico, que utilizava o eletromagnetismo para a transmissão de voz à distância, até os dias de hoje, a telefonia vem se desenvolvendo continuamente.
Passando pela criação da primeira central telefônica (1877); utilização da primeira central telefônica automática (1892); utilização da primeira central digital e sistema de discagem direta à distância (1958); utilização de fibra ótica, multiplicando a capacidade de tráfego de sinais telefônicos (1970); telefonia celular (1983), chegamos, em 1995, ao advento do VoIP (Voice Over Internet Protocol).
A tecnologia VoIP surgiu neste ano em Israel, quando um grupo desenvolveu um sistema que permitia utilizar os recursos multimídia de um PC doméstico para iniciar conversas de voz pela Internet. Apesar da qualidade não ser muito boa, este foi o primeiro passo para que outros pesquisadores se interessassem pelo assunto.
Neste mesmo ano, a empresa Vocaltec Inc lançou o primeiro software dedicado à comunicação VoIP, este software fazia a compressão do sinal de voz, tradução em pacotes de dados e o envio pela rede. Chamado Internet Phone Software, foi o precursor de softwares como Skype e Messenger, utilizados atualmente.
Em 1998 algumas companhias passam a oferecer serviço VoIP com certa qualidade, interligando-o ao serviço de telefonia convencional.
Portanto, VoIP é uma tecnologia que permite a comunicação telefônica utilizando a rede de dados como meio de transmissão da voz, como representado na figura abaixo:
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Figura 2.1: Comunicação VoIP (IZU et al., 2008)
Em 1998 surgiram os primeiros gateways, equipamentos capazes de interligar aparelhos telefônicos convencionais ou centrais telefônicas à rede de dados, para a comunicação entre estes sistemas utilizando VoIP.
Em seguida, surgiram gateways especializados e dispositivos chamados ATA (Adaptador para Telefone Analógico) para interligar dois sistemas convencionais e/ou centrais, utilizando como meio de transmissão a rede IP.
Com a utilização de VoIP e os equipamentos desenvolvidos é possível atualmente fazer a interligação entre centrais telefônicas e redes de dados, permitindo que sejam feitas ligações para telefones convencionais utilizando o computador e vice-versa. Da mesma forma, o aumento das taxas de transmissão permitiu que usuários domésticos também passassem a usufruir desta tecnologia.
VoIP é uma tecnologia que digitaliza, comprime e converte sinais de voz (analógico) em pacotes de dados e os transmite utilizando qualquer rede TCP/IP. Assim que estes pacotes são recebidos no destino, são convertidos em sinal analógico novamente, utilizando qualquer meio no qual seja possível reproduzir o som.
Protocolos de sinalização são utilizados para estabelecer, desconectar chamadas e transportar informações necessárias para localizar usuários e negociar funcionalidades. Esquemas de compressão (CODECs), habilitados nas extremidades das conexões, assim como protocolos de transporte (RTP e RTCP) também são necessários.
O grande desafio do VoIP é estabelecer a mesma qualidade e confiabilidade encontrada na telefonia convencional. Problemas como latência, jitter, congestionamento, firewalls, NATs e segurança são desafios técnicos a serem superados. Padrões de QoS, por
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Em pouco tempo, diversas tecnologias de comunicação de voz sobre redes IP surgiram como solução para integração dos serviços de telefonia convencionais e as redes comutadas por pacotes. Novos equipamentos, protocolos e serviços são oferecidos visando a esta integração, sempre utilizando o protocolo IP como foco. Neste tópico, apresentamos os diversos cenários de comunicação VoIP, evidenciando suas diferenças e o que cada um necessita para seu funcionamento.
3.1.1 VoIP de Terminal IP para Terminal IP
Na comunicação entre terminais IPs é necessário que os interlocutores utilizem telefones IP, algum software no computador, os chamados softphones, ou adaptadores de telefones analógicos (ATAs). Estes softwares e equipamentos são denominados terminais ou agentes de usuários.
Os telefones IPs têm a capacidade de codificar e decodificar sinais de voz em fluxo de áudio digital e também enviá-los ou recebê-los através de uma rede IP. Os softwares utilizam APIs de captura e reprodução de áudio e de comunicação via IP providas pelo sistema operacional para transmitir e receber as amostras de áudio digitalizadas empacotadas em datagrama IP.
Os adaptadores de telefones analógicos permitem conectar um telefone convencional ao PC, efetuando a conversão analógico-digital.
Os equipamentos utilizados possuem CODECs de áudio e uma interface de rede conectada a uma rede IP para que a conversação seja estabelecida.
Uma comunicação deste tipo necessita apenas do protocolo de transporte RTP/RTCP para que seja feita a sincronização das amostras que trafegam na rede IP entre os agentes. Porém, se forem utilizados serviços como redirecionamento de conversações é
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necessário a utilização de protocolos de sinalização que estabeleçam chamadas ou sessões entre os terminais, como H.323 ou SIP.
Além disso, caso se deseje que algumas funções estejam disponíveis mesmo quando os agentes não estão operando, como se espera numa central telefônica convencional, utiliza-se um gateway de gerência que centraliza as seguintes funções:
A figura a seguir apresenta os elementos necessários para a comunicação entre terminais IPs:
Figura 3.1: Comunicação de voz de terminal IP para terminal IP (COLCHER
et al., 2005)
