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Algumas considerações sobre telefonia na internet - VoIP.
Tipologia: Notas de estudo
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Trabalho apresentado como requisito parcial de avaliação da disciplina de Comunicação e Telefonia, ministrado ao 8º período noturno, Curso de Engenharia Elétrica, do Centro de Ensino Superior dos Campos Gerais – CESCAGE. Prof.: Rafael S. Ribeiro
A possibilidade de comunicação por voz através da Internet , além do PSTN, tornou- se uma realidade em fevereiro de 1995, quando a Vocaltec Inc. trouxe o Internet Phone Software. Projetado para operar em um PC de pelo menos 486MHz com placa de som, alto-falantes, microfone e modem (veja figura 1), o software comprime o sinal de voz e o traduz em pacotes IP para transmissão através da Internet. A comunicação PC-to-PC funciona apenas caso ambas as partes estejam usando o Internet Phone Software.
Figura 1. PC configurado para VoIP
Em um curto período de tempo, a telefonia via Internet evoluiu consideravelmente. Vários softwares para esta aplicação foram criados, e o que é mais importante, servidores gateway passaram a atuar como interface entre a Internet e o PSTN. Equipados com placas de processamento de voz, esses servidores permitem que os usuários possam comunicar-se via telefones comuns.
Figura 2. Topologia do PC-to-Phone
Figura 3. Seqüência da Conexão VoIP PC-to-Phone
e suas conseqüentes taxas altíssimas e usar a Internet para tráfego de voz por uma cota mensal única.
Figura 5. Conexão PC-to-Phone
Figura 6. Conexão Phone-to-Phone
4. A TELEFONIA VIA INTRANET ABRIU OS CAMINHOS PARA TELEFONIA VIA INTERNET
Apesar de sua assombrosa evolução, a telefonia via Internet ainda encontra problemas relativos à confiabilidade e qualidade do som devido principalmente a limitações de banda na Internet e à tecnologia de compressão existente. Como
resultado, a maior parte das empresas que anseiam por reduzir suas contas de telefone, hoje em dia, restringem-se às aplicações de telefonia via Intranet. Dessa forma, é possível conhecer a banda disponível no canal e comportar comunicações full-duplex em tempo-real. Algumas companhias limitam o tráfego de voz pela Internet a aplicações tipo half-duplex assíncronas, como mensagens de voz.
A telefonia via Internet dentro de uma rede local permite que os usuários economizem em contas de longa-distância entre pontos da rede, mediante gateways conectados a LAN ( Local-Area Network ), sem necessidade de softwares adicionais para telefonia.
Por exemplo, um usuário A no Rio de Janeiro deseja fazer uma ligação (ponto-a- ponto) para o usuário B na matriz do escritório em Milão. Para tanto, basta conectar- se ao servidor gateway equipado com uma placa para telefonia e um software para compressão/conversão dos dados; o próprio servidor encarrega-se de configurar o PBX ( Private Branch Exchange ) para digitalizar a chamada. O usuário A pode então discar o número do escritório em Londres e o gateway transmitirá a chamada (digitalizada e em pacotes IP) através da rede global (WAN - W ide-Area Network ) baseada em IP para o terminal em Milão. O gateway em Milão converterá o sinal digitalizado de volta a sua forma analógica e o entregará ao usuário chamado.
Figura 7. Conexão PC–to-Phone
Figura 9. Telefonia na Internet
A Internet , uma coleção de mais de 130.000 redes, alcança grande popularidade. As restrições de banda tornam-se mais críticas com a intensificação do uso da rede, resultando em congestionamento que provocam atrasos na transmissão dos pacotes, que são perdidos ou descartados.
Ainda, como a Internet é uma rede em comutação de pacotes ou sem conexões, pacotes individuais de cada sinal de voz irão atravessar um caminho diferente para ser posteriormente reunido – na seqüência adequada – no seu destino final. Ao passo em que esse procedimento traz um aproveitamento mais eficaz dos recursos da rede que a comutação de circuitos em PSTN, que roteia uma chamada por um único caminho, ele aumenta as chances de perda de pacotes.
A qualidade da voz deve ser comparável à oferecida pela PSTN, mesmo em redes com diferentes níveis de QoS. A rede IP deve atender critérios de desempenho rígidos como a minimização das chamadas recusadas, latências da rede, perda de pacote, desconexão. As exigências devem ser atendidas mesmo em período de congestionamento ou quando vários usuários compartilham os recursos da rede.
Os controles das chamadas devem ser transparentes; o usuário não precisa saber que tecnologia está sendo usada. Os gateways devem estar equipados para poder lidar com ambientes de rede operando voz e dados. O gerenciamento do sistema, segurança e identificação do usuário devem ser providenciados, de preferência compatíveis com o sistema de suporte às operações PSTN. O uso o VoIP deve ainda permanecer economicamente viável mesmo quando os preços do PSTN caírem. A qualidade da reprodução do som numa rede de telefonia é bastante subjetiva, embora medidas padronizadas tenham sido desenvolvidas pela ITU.
A confiabilidade da rede e a qualidade do som são funções das técnicas de codificação de voz e estão associadas com os algoritmos de processamento de voz nos servidores gateway. Até hoje, os maiores designers de software para telefonia na Internet , bem como os fabricantes de gateways , têm usado uma variedade imensa de protocolos de compressão. O uso de técnicas diversas, com diferentes taxas de bits e mecanismos para reconstrução dos pacotes de voz e gerenciamento de atraso, provoca diferentes níveis de inteligibilidade e fidelidade do som transmitido através da Internet. A falta de protocolos de padronização significa incapacidade de inter-operação entre os produtos de telefonia para Internet , ou mesmo de integração com o PSTN.
Três fatores são considerados de profundo impacto na qualidade do serviço:
Há três técnicas diferentes que podem ser usadas combinadas ou em separadas para aumentar a qualidade da rede:
Equipamentos para VoIP, que podem ser categorizados em clientes, acesso/ gateway e segmentos de classe/infra-estrutura devem permitir configuração e ser suficientemente flexível para incorporar novas tecnologias.
O tráfego em tempo-real pode ser conduzido por redes IP em três diferentes formas: Troncos de voz podem substituir circuitos analógicos ou digitais servindo como tronco de voz (como as linhas privadas entre os PBXs pertencentes às empresas) ou como troncos de acesso aos PBXs (linhas entre os PBXs e a
portadora). Pacotes de voz, endereço e IP são pré-definidos eliminando assim a necessidade de número de telefone e conversões de endereço IP. Voz de PC-to-PC pode ser obtida mediante multimídia em uma rede baseada em IP sem conexão ao PSTN. Aplicações para PC e telefones habilitados a IP podem comunicar-se usando seções ponto-a-ponto ou multiponto. Telefonia: Consiste em várias formas de comunicação por voz por rede através de pacotes, interconectados pelo PSTN. A funcionalidade do gateway é essencial para interconexão com o PSTN ou para interfacear os telefones padrão a rede de dados.
As redes futuras em VoIP incluirão PBX baseados em IP que emularão as funções de um PBX tradicional. Isso permitirá que telefone padrão e PCs multimídia sejam conectados ao PSTN ou à Internet através de uma migração transparente ao VoIP. Um IPX pode combinar as características dos atuais switches e roteadores e transformar o gateway em uma variedade de serviços adicionais como diretórios, receptores de mensagens, firewalls e outros servidores de rede. Tal sistema de VoIP deve comunicar em tempo real ou não. Por exemplo, mensagens de fax ou voz utilizam funções similares a chamadas telefônicas, mas não precisam dos mesmos níveis de QoS nas camadas mais baixas da rede.
A figura abaixo mostra os protocolos da rede IP atualmente usados para implementar VoIP.
Figura 11 Estrutura de Protocolo para VoIP
O módulo de um processamento de voz deve executar as seguintes funções:
O sub-sistema de processamento de chamadas detecta a presença de uma nova chamada e reúne as informações de endereçamento. Vários padrões de sinalização de chamadas precisam ser comportados.
A figura 6 é um refinamento da figura 1 que inclui o gateway do VoIP e as funções no nível do sistema que são essenciais para um sistema de VoIP de alta qualidade. O gateway do VoIP pode ser integrado ao switch de voz (PBX ou coswitch ) ou em um switch de IP.
Algumas das funções necessárias para um sistema VoIP incluem:
A implementação de sistema VoIP full-scale deve garantir as capacidades assumidas em sistemas como PSTN:
Espera-se que dentro dos próximos anos a indústria contorne os problemas da limitação de banda usando o Assynchronous Transfer Mode (ATM) como o backbone da Internet. Esse tipo de otimização da rede pretende eliminar o congestionamento da rede e a perda de pacotes a ela associada. A indústria da Internet tenta igualmente atacar os problemas de confiabilidade e qualidade do som na rede através da gradual adoção de padrões. Os padrões estão sendo focados
