Aplicações em Redes e Qos - Aula 3

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DESCRIÇÃO
Redes multimídia e voz em tempo real. Telefonia IP: soluções, funcionamento e protocolos.
PROPÓSITO
Compreender o funcionamento do Voice over Internet Protocol (VoIP) e os mecanismos
utilizados para sua implementação nos diversos tipos de empresas, assim como aqueles
voltados para o gerenciamento e a manutenção de soluções VoIP e de telefonia IP.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Empregar o suporte necessário em redes multimídia ao VoIP e à telefonia IP
MÓDULO 2
Descrever a arquitetura básica e os protocolos para as aplicações VoIP
MÓDULO 3
Identificar cenários e soluções para a telefonia IP
INTRODUÇÃO
A comunicação de longa distância sempre foi uma necessidade dos seres humanos. Ao longo
da história, os meios de telecomunicações evoluíram até a conquista do sistema público de
telefonia, que permitia somente a transmissão de voz.
Com o surgimento e a popularização da internet ao longo da década de 1990, os
pesquisadores procuram uma forma de transmitir a voz pela rede IP. Surgiu então o conceito
de VoIP, que, utilizando mecanismos e protocolos específicos, permitia a transmissão eficiente
dela sobre o protocolo IP.
A partir da eclosão do VoIP, foi desenvolvida a telefonia IP, que nada mais é do que o
oferecimento do serviço telefônico mediante uma rede de dados baseada na arquitetura
TCP/IP.
MÓDULO 1
 Empregar o suporte necessário em redes multimídia ao VoIP e à telefonia IP
O QUE É VOIP?
Mais conhecida como VoIP, a telefonia pela internet é uma forma de áudio interativo de tempo
real.
Imagem: Shutterstock.com
 Voice over Internet Protocol
Para que o VoIP possa funcionar corretamente, é necessário existir uma série de soluções que
compense as deficiências que a internet possui para esse tipo de tráfego. Neste módulo,
veremos algumas dessas soluções.
FUNCIONAMENTO DA CAMADA DE REDE E
TRANSPORTE DA INTERNET
CAMADA DE REDE
O principal protocolo da camada de rede da internet é o Internet Protocol (IP), que é
classificado como um protocolo de melhor esforço.
Mas o que isso significa?
Significa que o IP fará o seu melhor para transportar o mais rapidamente possível cada
datagrama do emissor até o destino, embora ele não garanta absolutamente nada.
Esse protocolo, portanto, não trata:
O retardo fim a fim.
A variação do atraso.
A perda de datagramas.
Sua chegada fora de ordem.
A ausência dessas garantias na camada de rede exige que camadas superiores lidem com tal
problema. Isso ocorre particularmente em aplicações de áudio e vídeo em tempo real, as quais,
por sua natureza, são extremamente sensíveis aos fatores citados.
CAMADA DE TRANSPORTE
Ela possui dois protocolos principais:
TCP (ORIENTADO A CONEXÃO E CONFIÁVEL)
O TCP lida por conta própria da reordenação e da retransmissão de pacotes perdidos, o que
parece indicar sua adequação às aplicações de áudio e vídeo de tempo real.
No entanto, isso não é verdadeiro pelos seguintes motivos:
O TCP provoca uma latência inicial muito grande devido ao processo de estabelecimento
de conexão em três vias (tree way handshake).
Ele somente repassa para a aplicação os pacotes após eles terem sido reordenados.
O mecanismo de controle de congestionamento pode provocar a diminuição do fluxo de
áudio entre a origem e o destino, gerando uma taxa efetiva menor que a do consumo do
receptor, o que provocará falhas na comunicação com momentos de silêncio.
O mecanismo de retransmissão de pacotes perdidos fará com que o buffer da aplicação
do receptor se esvazie caso o pacote perdido demore muito para chegar, pois, como ele
está fora de ordem, todos os posteriores no buffer do TCP aguardam a ordenação correta
para serem repassados à aplicação.
UDP (O DE MELHOR ESFORÇO)
Pelos motivos elencados acima, as aplicações de tempo real normalmente preferem utilizar o
UDP na camada de transporte. Entretanto, isso acarreta novamente uma falta de confiabilidade
na transmissão, tendo a aplicação de lidar com os eventuais erros que podem ocorrer.
CONSIDERAÇÕES E FORMULAÇÕES DESTE
TRABALHO
Por conta das limitações apontadas no tópico anterior, lidaremos neste módulo com uma
arquitetura baseada no uso do IP e do UDP em aplicações de VoIP, ou seja, áudio em tempo
real, embora os princípios que veremos também se apliquem ao vídeo em tempo real
(videoconferência).
Em nosso cenário, consideraremos que o emissor envia, a cada 20ms, um bloco de áudio de
160 bytes correspondente a um trecho da conversa telefônica encapsulado em UDP.
Imagem: Shutterstock.com
 VoIP
Tipicamente, o VoIP envia seu áudio em bloco de bytes cujo tamanho varia conforme o codec
utilizado. No exemplo anterior, estamos enviando 160 bytes a cada 20ms, o que corresponde a
8.000 bytes por segundo de conversa. O uso de pacotes pequenos é necessário para que a
conversa não sofra “cortes”, ou seja, não pareça estar picada em pequenos pedaços, como,
por exemplo, “Olá [silêncio]... tu [silêncio]... do [silêncio]... bem?”. Embora as aplicações VoIP
consigam lidar com atrasos de até 150ms, os diversos codecs utilizados empregam um
espaçamento de 5 a 30ms entre os datagramas UDP.
As técnicas que descreveremos correspondem a soluções na camada de aplicação de forma
que não seja preciso fazer alterações nas camadas de redes e de transporte.
 ATENÇÃO
O VoIP utiliza os protocolos RTP (Real Time Protocol) e seu congênere, o RTCP (Real Time
Transport Control Protocol). Alguns autores classificam o RTCP como um protocolo de
transporte e outros, como um da camada de aplicação.
A seguir, você irá conhecer alguns problemas do melhor esforço em VoIP e como lidar
com cada um deles.
ATRASO FIM A FIM
O atraso fim a fim corresponde ao somatório dos atrasos nos sistemas intermediários
(processamento do pacote, transmissão e fila nos roteadores) com o tempo de propagação nos
enlaces e o de processamento no receptor final.
Em aplicações de tempo real, como o VoIP, a percepção do atraso pode variar de acordo com
a quantidade de ms da transmissão:
ATÉ 150MS
Atrasos de até 150ms não são percebidos pelo ouvido humano.
ENTRE 150MS E 400MS
São perceptíveis, embora sejam considerados aceitáveis.
ACIMA DE 400MS
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
Atrapalham a interatividade da telefonia IP, sendo o pacote normalmente descartado pelo
receptor, o que gera a perda de pacotes com grande atraso.
JITTER
Outro fator muito importante para as aplicações de tempo real como o VoIP é a variação do
atraso (jitter). Essa variação é normalmente associada aos atrasos variáveis que os pacotes
sofrem nas filas dos roteadores.
Se o jitter não existisse, para que o VoIP pudesse funcionar bem, bastaria que a taxa de
transmissão de pacotes de voz do emissor fosse igual à de consumo no receptor.
 ATENÇÃO
Se, para uma conversa de voz, fosse necessária uma taxa de 8.000 bytes por segundo, após o
atraso inicial do primeiro pacote, os seguintes chegariam com o atraso constante e a conversa
fluiria sem problemas. Mas não é isso o que na realidade ocorre.
No mundo real, como o atraso varia, é necessário existir um buffer no receptor que armazena
determinada quantidade de pacotes de voz para que seja possível atenuar a variação do
atraso.
A figura a seguir mostra um exemplo do uso de um buffer para a reprodução de mídia em que
existe uma espera de 10s para o seu início:
Imagem: TANENBAUM, 2011, p. 346.
 Atenuando o jitter com buffers.
 ATENÇÃO
Existe uma variação grande no atraso dos pacotes, porém o uso do buffer consegue atenuar
isso. A exceção se deu no caso do pacote 8, o qual chegou tão atrasado que o buffer já havia
sido esvaziado, o que faria a mídia (áudio ou vídeo) congelar até a chegada dele.
Estendendo tal cenário para o VoIP, a aplicação não pode simplesmente esperar pelo pacote 8
para continuar, pois isso afetaria a interatividade necessária: ele simplesmente seria pulado. É
claro que, no caso do VoIP, não seria possível esperar 10s para encher o buffer.
 
ENTÃO, O QUE DEVE SER FEITO?
 
A solução é empregar um bufferbem menor (1 ou 2s) para que a interação entre os usuários
não seja prejudicada. Isso combina, conforme já vimos, com o pequeno tamanho dos pacotes
de voz transmitidos a intervalos muito reduzidos. Já o do buffer também é influenciado pelo
“tamanho” do jitter.
 
O atraso médio nos dois casos representados pode não variar muito, porém, caso haja um alto
jitter, será necessário estocar mais pacotes no buffer, o que acarreta o aumento de seu
tamanho:
Imagem: TANENBAUM, 2011, p. 346.
 Tamanho do jitter.
Para definir o tamanho do buffer, a aplicação pode medir a variação do atraso examinando as
informações do tempo do pacote. Convém notar também que o do jitter pode variar muito ao
longo do tempo, o que fará com que o ponto de reprodução se adiante ou atrase – o que, se
não for bem-feito, poderá ser observável pelo usuário.
PONTO DE REPRODUÇÃO
Ponto em que determinado pacote deve ser reproduzido.
No caso do VoIP, para evitar que o usuário perceba essa alteração, ela pode ser realizada em
um ponto de silêncio (ou seja, onde não existe fala), já que as pessoas não conseguem notar a
diferença entre um silêncio curto e outro ligeiramente maior.
 DICA
Protocolos utilizados pelo VoIP, como, por exemplo, o RTP, fornecem mecanismos para isso.
No caso específico do RTP, existe um bit marcador (M) no cabeçalho que pode ser setado para
indicar o início de um trecho de fala.
javascript:void(0)
Um aspecto importante a se considerar também é que, se o atraso absoluto até a
reprodução da mídia for muito longo, as aplicações ao vivo sofrerão por conta disso.
Supondo que a aplicação empregue um caminho direto, seria impossível reduzir o atraso de
propagação, pois isso exigiria o emprego de técnicas de Qualidade de Serviço (QoS (Quality of
Service) ) para oferecer uma QoS melhor para a aplicação. Entretanto, em muitos casos, isso
não é suficiente para que ela funcione de forma aceitável.
Para que o jitter possa ser eficientemente tratado, as aplicações VoIP utilizam dois
mecanismos:
PRECEDER CADA PARTE COM UMA MARCA DE
TEMPO
O remetente marca cada parte com o instante em que ela foi gerada. O RTP provê suporte a
isso.
UTILIZAR BUFFERS
Isso atrasa a reprodução no receptor.
A utilização do buffer permite o emprego de duas estratégias de reprodução para se lidar
com o jitter:
ATRASO POR REPRODUÇÃO FIXA
ATRASO POR REPRODUÇÃO ADAPTATIVA
Veremos mais detalhes de cada um a seguir.
ATRASO POR REPRODUÇÃO FIXA
.
O receptor tenta reproduzir cada parte “c” da conversação a um intervalo fixo (qms) em relação
ao momento em que ela foi gerada. Dessa forma, se a marca de tempo de “c” for “t”, o receptor
deverá reproduzi-la em t + q, considerando que aquela parte já se encontra no buffer.
Nessa estratégia, pacotes que chegam após o seu ponto de reprodução (t + q) são
simplesmente descartados e considerados perdidos.
O tamanho de q, na realidade, define o do buffer e quantos pacotes devem ser armazenados
antes do início da reprodução.
A figura adiante mostrará um exemplo dessa situação. O emissor envia os pacotes a
intervalos regulares, porém o receptor os recebe de forma irregular devido à variação do
atraso.
Se o ponto de início da reprodução for definido com um valor q no qual não seja possível
compensar o jitter, ocorrerá a perda de pacotes (conforme mostra o esquema de reprodução p-
r). Porém, se o valor for definido para um atraso de reprodução q maior que o jitter, então o
ponto de reprodução p’ será estabelecido e o esquema de reprodução p’-r não gerará essa
perda:
Imagem: KUROSE, 2014, p. 454, adaptado por Sidney Venturi.
 Reprodução fixa.
ATRASO POR REPRODUÇÃO ADAPTATIVA
O atraso por reprodução fixa tem como grande desvantagem o fato de poder gerar um atraso
inicial muito grande antes do início da reprodução da mídia, o que é extremamente
inconveniente para sistemas de telefonia IP.
Outra ideia então é estimar a variação do atraso ao longo do tempo, adaptando o tamanho do
buffer e o ponto de reprodução. A forma mais simples de fazer isso é estimar o atraso da rede e
sua variação, ajustando o ponto de reprodução de acordo com o resultado no início de cada
rajada de voz.
RAJADA DE VOZ
Sequência de pacotes de voz que não possuem silêncio.
Esse método fará com que os períodos de silêncio no receptor sejam comprimidos ou
alongados. Ambos, porém, não são perceptíveis para os ouvidos humanos.
Veja a seguir um algoritmo que poderia ser utilizado para ilustrar isso:
Consideremos que:
TI
Marca de tempo do i-ésimo pacote no instante em que ele foi gerado pelo remetente.
RI
O instante em que o pacote i é recebido pelo receptor.
javascript:void(0)
PI
O instante em que o pacote i é reproduzido no receptor.
O atraso fim a fim de determinado pacote é ri – ti, o qual, devido ao jitter, será distinto para
diferentes pacotes.
Podemos obter a estimativa de atraso médio pela fórmula:
DI = (1 – U) DI–1 + U (RI – TI)
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Sendo u uma constante fixa (por exemplo, u = 0,01). Dessa forma, di é uma média ajustada
que atribui maior peso aos atrasos mais recentes.
Agora podemos obter uma estimativa do desvio médio do atraso em relação ao atraso médio
estimado (vi) com esta fórmula:
VI = (1 – U) VI–1 + U | RI – TI – DI |
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Uma vez calculadas as estimativas, o receptor determina o ponto de reprodução do primeiro
pacote da rajada da seguinte maneira:
PI = TI + DI + KVI
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Sendo K uma constante positiva (por exemplo, K = 4), cuja finalidade é estabelecer o tempo de
reprodução em um futuro longínquo o suficiente, de modo que apenas uma pequena fração
dos pacotes que está chegando na rajada de voz seja perdida devido à chegada das
atrasadas.
Para os demais pacotes da rajada, o ponto de reprodução é um deslocamento ao ponto de
reprodução do primeiro pacote. Ele pode ser obtido por:
PJ = TJ + QI
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
PERDA DE PACOTES
No contexto do VoIP, a perda de pacotes pode ocorrer por dois motivos distintos de acordo com
o local onde a perda acontece:
PROPAGAÇÃO PELA REDE
A perda gerada durante a propagação do pacote pela rede é algo, normalmente, originário do
descarte de pacotes pelos roteadores quando eles estão com seus buffers cheios.
DESCARTE NO RECEPTOR
Descarte do pacote no receptor ao chegar com atraso excessivo, ou seja, após o seu ponto de
reprodução.
A perda de pacotes, contudo, pode não ser tão grave nos seguintes casos:
Se for mantida em taxas baixas (menos de 15%).
Se ocorrer em pacotes pequenos (4–40ms).
Dependendo da forma como a voz foi codificada e transmitida.
Conforme a maneira como a perda é ocultada no receptor.
Existem três formas básicas de lidar com a perda, a saber:
javascript:void(0)
javascript:void(0)
Recuperação Baseada no Receptor
Forward Error Correction — FEC
Intercalação
Veremos mais detalhes de cada forma a seguir.
RECUPERAÇÃO BASEADA NO RECEPTOR
Esquemas de recuperação baseados no receptor tentam produzir um substituto para um
pacote perdido que seja semelhante ao original.
Para isso, dois métodos podem ser utilizados:
REPETIÇÃO DE PACOTES
Método mais simples, ele funciona pela substituição do pacote perdido por uma cópia do que
chegou ou imediatamente antes ou depois do perdido.
INTERPOLAÇÃO
Usa o áudio anterior e posterior à perda para interpolar, ou seja, determinar aquele adequado
para suprir o perdido.
INTERPOLAR
Interpolação é uma técnica para estimar valores a partir de outros, buscando obter os
pontos intermediários entre o valor anterior e o posterior.
FORWARD ERROR CORRECTION (FEC)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
Avaliaremos a seguir três aspectos do FEC:
FUNCIONAMENTO
O FEC funciona mediante a inserção de uma informação redundante no fluxo de pacotes
original.Dessa maneira, apesar de aumentar a taxa de transmissão do áudio, essa informação
pode ser utilizada para reconstruir aproximações ou versões exatas dos pacotes perdidos.
 
O FEC pode ser implementado a partir de dois mecanismos básicos:
Enviar uma parte redundante codificada após determinada quantidade de pacotes de
dados.
Mandar um fluxo de áudio de resolução mais baixo como uma informação redundante.
ENVIO DE PACOTES REDUNDANTES
A ideia básica aqui é equivalente ao uso da paridade. Consideremos a situação da figura a
seguir, na qual o emissor envia os pacotes de voz A, B, C e D. A partir deles, é gerado o pacote
P, cujos bits redundantes podem ser obtidos por meio da paridade ou pelas somas XOR dos
bits em cada um dos quatro pacotes de dados.
 
Quando todos os pacotes chegam corretamente ao destino, o de paridade é descartado,
porém, quando, por exemplo, o pacote B for perdido, o seu conteúdo poderá ser reconstruído a
partir dos bits de paridade. Para ser específico, usando ‘+’ para representar o XOR ou a adição
de módulo 2, B pode ser reconstruído como B = P + A + C + D pelas propriedades do XOR (ou
seja, X + Y + Y = X).
Imagem: TANENBAUM, 2011, p. 451.
 Usando um pacote de paridade para reparar a perda.
ENVIO DE FLUXO DE BAIXA RESOLUÇÃO
Nessa técnica, além dos pacotes de voz com qualidade original (por exemplo, PCM a
64kbits/s), são enviados aqueles com áudio de baixa resolução e taxas de bits (GSM de
13kbits/s). Esse processo é chamado de fluxo redundante.
Esta figura ilustra tal técnica:
Imagem: KUROSE, 2014, p. 457.
 Fluxo redundante.
Quando ocorre uma perda no fluxo original, como, por exemplo, no pacote 3, ele é substituído
pelo áudio de baixa qualidade.
INTERCALAÇÃO
Uma alternativa à redundância é o envio de pacotes de voz de forma intercalada. Na
intercalação, as unidades de dados de áudio são rearrumadas a fim de que aquelas adjacentes
no fluxo original fiquem separadas no fluxo transmitido:
Imagem: KUROSE, 2014, p. 457.
 Áudio intercalado.
Podemos observar na figura a seguinte situação:
As porções de áudio são de 20ms.
As porções de cada unidade são de 5ms (4 unidades por parte).
Desse modo, em vez de transmitir as unidades da mesma porção (como aparece no fluxo
original da figura), pode-se fazer a intercalação, enviando, por exemplo, as unidades 1, 5, 9 e
13 no primeiro pacote de áudio (conforme consta no fluxo intercalado).
Quando o fluxo intercalado chegar ao receptor, ele será processado e o fluxo original,
reconstruído. Se ocorrer uma perda (como no caso da figura, no qual o terceiro pacote foi
perdido), em vez de faltarem 20ms do áudio, faltarão 4 pedaços de 5ms. Isso permite
facilmente uma interpolação do áudio de forma a ocultar tal perda.
 ATENÇÃO
Esse método gera uma sobrecarga baixa e não aumenta a largura de banda desejada, já que
nenhum dado é acrescido ao fluxo. Sua grande desvantagem é aumentar a latência, o que
dificulta seu uso com o VoIP, embora ele possa funcionar bem com outros tipos de fluxo de
multimídia.
SUPORTE ÀS REDES MULTIMÍDIA
Neste vídeo, você verá como o serviço de melhor esforço prejudica as aplicações multimídia e
quais mecanismos de suporte a nível de aplicação podem ser empregados para suprir as
deficiências das redes IP.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. (IESES – ANALISTA DE PROCESSOS ORGANIZACIONAIS –
BAHIAGÁS/TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃO/INFRAESTRUTURA/2016) EM
LIGAÇÕES VOIP UTILIZANDO RTP, DIZ-SE QUE UMA BAIXA TAXA DE
PERDA DE PACOTES DE ÁUDIO PODE SER TOLERADA, POIS...
A) Geralmente pode-se contar com a recuperação desses pacotes.
B) Geralmente pode-se contar com a duplicação desses pacotes.
C) A perda pode ser corrigida com o uso de buffers de áudio.
D) A perda pode ser quase imperceptível ao ouvido humano.
E) Geralmente pode-se contar com a retransmissão desses pacotes.
2. (IESES – ANALISTA DE PROCESSOS ORGANIZACIONAIS –
BAHIAGÁS/TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃO/INFRAESTRUTURA/2016)
DOIS COMPUTADORES PESSOAIS ESTÃO EM UMA LIGAÇÃO VOIP. NOS
DOIS AGENTES, EXISTEM BUFFERS PARA OS PACOTES DE ÁUDIO QUE
CHEGAM. SE, DURANTE A LIGAÇÃO, O FLUXO DE PACOTES DE ÁUDIO
CODIFICADO EM PCM SOFRE APENAS OS EFEITOS DE JITTER, OS
USUÁRIOS DA LIGAÇÃO PODEM EXPERIENCIAR:
A) Atraso perceptível no áudio da conversa.
B) Nenhum problema, pois o codificador PCM trata automaticamente o jitter.
C) Eco perceptível no áudio da conversa.
D) Baixo volume do áudio da conversa.
E) Travamento do codificador de PCM, aumentando o volume do áudio.
GABARITO
1. (IESES – analista de processos organizacionais – Bahiagás/tecnologia da
informação/infraestrutura/2016) Em ligações VoIP utilizando RTP, diz-se que uma baixa
taxa de perda de pacotes de áudio pode ser tolerada, pois...
A alternativa "D " está correta.
Os pacotes de voz na tecnologia VoIP são muito pequenos e normalmente não correspondem
sequer a um fonema. Quando a taxa de perda é muito pequena, o ouvido humano pode ser
incapaz de perceber a falta de um pequeno pedaço da conversação.
2. (IESES – analista de processos organizacionais – Bahiagás/tecnologia da
informação/infraestrutura/2016) Dois computadores pessoais estão em uma ligação VoIP.
Nos dois agentes, existem buffers para os pacotes de áudio que chegam. Se, durante a
ligação, o fluxo de pacotes de áudio codificado em PCM sofre apenas os efeitos de jitter,
os usuários da ligação podem experienciar:
A alternativa "A " está correta.
O jitter, também conhecido como variação do atraso, corresponde ao fato de os pacotes
chegarem com atrasos diferentes ao receptor. Para lidar com o atraso, o VoIP utiliza buffers. Se
a variação fizer o buffer esvaziar, a conversação será interrompida, o que, para o ouvinte,
gerará a impressão de atraso na recepção.
MÓDULO 2
 Descrever a arquitetura básica e os protocolos para as aplicações VoIP
VOICE OVER IP - VOIP
A voz sobre IP é composta por um conjunto de tecnologias que permite a transmissão dela em
tempo real mediante o emprego da pilha de protocolos TCP/IP. Mas essas tecnologias não
surgiram de forma imediata, ao contrário, passaram por um processo de aprimoramento até
atingir o estágio de desenvolvimento atual.
Veja alguns dos eventos que fizeram parte dessa evolução:
CRIAÇÃO DE UM SOFTWARE DE COMUNICAÇÃO DE
VOZ
A origem do VoIP remonta à década de 1990. No ano de 1995, a VocalTEc, uma empresa
israelense, lançou seu primeiro software. Denominado Internet Phone Software, ele permitia a
comunicação de voz entre dois computadores pela internet.
Inicialmente, as ligações possuíam uma qualidade baixa, com vários cortes e atrasos devido à
pequena largura de banda disponível.
DESENVOLVIMENTO DA TECNOLOGIA VOIP
Outras empresas, como o Nortel, desenvolveram a tecnologia VoIP criando aparelhos
específicos, como telefones IP e adaptadores para telefone convencionais que, junto com o
advento da banda larga para usuários finais, proporcionaram um grande impulso para a difusão
e o uso do VoIP nas telecomunicações.
CRIAÇÃO DOS PADRÕES
Paralelamente ao aprimoramento da tecnologia e de seus equipamentos, a Internet
Engineering Task Force (IETF) e a União Internacional de Telecomunicações (ITU) criaram
padrões para ela, permitindo que empresas diferentes desenvolvessem soluções VoIP com
interoperabilidade.
A padronização com a banda larga e a evolução dos equipamentos geraram a situação atual,
em que temos uma grande penetração de mercado da tecnologia VoIP em substituição à da
telefonia convencional, por meio de serviços oferecidos por provedores de soluções – inclusive
grandes companhias de telecomunicações, que se aproveitam do baixo consumo de banda da
voz na rede de dados para baratear os serviços de telefonia para as empresas e os usuários
domésticos.
TELEFONIA IP
Costumamos usar os termos “VoIP” e “telefonia IP” como sinônimos, mas isso não é
exatamente uma verdade. Vamos entender a diferença:
VoIP
O VoIP é um conjunto de tecnologias que nos permite digitalizar e comprimir a voz,
transmitindo-a por uma rede de dados TCP/IP na qualeram utilizados originalmente
computadores como origem e destino.


Telefonia IP
Trata-se da oferta de um serviço similar ao telefônico convencional – em que, contudo, utiliza-
se o VoIP. Isso implica que, além das características de uma rede VoIP, como o uso do TCP/IP,
também devem ser ofertados por ela outros serviços.
Conheça alguns dos serviços ofertados pela telefonia IP:
PRIVATE AUTOMATIC BRANCH EXCHANGE (PABX)
CHAMADA EM ESPERA
VOICEMAIL
REDISCAGEM
SEGUNDA LINHA
 COMENTÁRIO
Falaremos mais sobre o PABX no módulo 3.
VANTAGENS E DESVANTAGENS DO USO
DA TELEFONIA IP/VOIP
VANTAGENS DO USO DA TELEFONIA IP/VOIP
Podemos citar como vantagens no emprego das tecnologias VoIP:
CUSTOS REDUZIDOS NAS COMUNICAÇÕES
O uso da rede dados para telefonia implica custos menores para as empresas, inclusive pela
inexistência de custos diferentes entre uma comunicação local e uma interurbana – ou até
mesmo internacional, em alguns casos.
ALTO RETORNO SOBRE O INVESTIMENTO (ROI)
Os PABX IP são baseados em software, o que facilita sua atualização e sua manutenção. Além
disso, pode ser utilizada a infraestrutura de rede e telefonia já existente na empresa para a
implantação do VoIP.
INFRAESTRUTURA SIMPLIFICADA
Os serviços de comunicação (telefone, fax e internet) estão centralizados na infraestrutura de
dados, ou seja, na rede IP.
PORTABILIDADE
Mesmo que o usuário não esteja em sua mesa de trabalho, ele poderá, graças ao uso do
softphone em seu computador ou de um telefone IP portátil, receber e realizar chamadas a
partir de seu ramal.
javascript:void(0)
SOFTPHONE
Software normalmente fornecido por operadoras VoIP que permite a computadores a
realização de chamadas telefônicas pela internet, dispensando, assim, o uso de um
telefone convencional ou IP.
FUNCIONALIDADES ACRESCIDAS
Por ser praticamente implementado em software, o VoIP permite a disponibilização de outras
facilidades que seriam impossíveis em redes telefônicas tradicionais.
 
Apontaremos quatro delas:
Integração telefônica de instalações separadas fisicamente.
Total mobilidade do telefone, já que, como ele é um telefone IP, não está limitado em
termos de numeração referente à localização geográfica nem a nenhum prefixo.
Uma chamada para determinado ramal será direcionada para qualquer localização
geográfica em outra cidade ou outro país desde que o telefone IP correspondente esteja
conectado à internet.
Agentes de call center podem trabalhar em home office. Basta, para isso, possuir uma
boa conexão com a internet.
DESVANTAGENS DO USO DA TELEFONIA IP/VOIP
Existem cinco desvantagens em sua utilização:
DEPENDÊNCIA DA ENERGIA ELÉTRICA
Ao contrário da telefonia fixa convencional, cuja alimentação deriva da própria rede, a telefonia
IP exige que o terminal esteja energizado para funcionar.
AQUISIÇÃO DE NOVA APARELHAGEM
Para implementar a solução VoIP sem depender dos computadores, é necessário adquirir
telefones IP ou adaptadores para telefones convencionais.
ESCASSEZ DE MÃO DE OBRA ESPECIALIZADA
Pode surgir alguma dificuldade para encontrar no mercado um profissional que entenda tanto
de telefonia quanto de redes IP, além de também conhecer os protocolos de VoIP.
LIMITAÇÃO DA REDE
Apesar de a voz não ser muito exigente quanto à largura de banda, redes congestionadas ou
mal gerenciadas podem impactar o funcionamento da telefonia IP, diminuindo sua qualidade de
áudio ou gerando “cortes” e “ecos” na conversação.
INTEGRAÇÃO COM O SISTEMA DE TELEFONIA
PÚBLICO PSTN
A ausência dessa integração impedirá que um ramal VoIP faça contato com um telefone
convencional.
 
Para que ela ocorra, há duas possibilidades:
Implantação e configuração de um gateway, o que demanda tempo e conhecimento
especializado.
Contratação de um serviço de provimento de acesso a PSTN (Public Switched Telephony
Network) de terceiros.
TELEFONIA TRADICIONAL (PSTN) X
TELEFONIA IP (VOIP)
TELEFONIA TRADICIONAL (PSTN)
A telefonia tradicional possui uma organização hierárquica em que o número do telefone
depende da região geográfica. Basta ver que temos o designador do país (55, no caso do
Brasil) e o da região (21, para a cidade do Rio de Janeiro).
Nesse tipo de telefonia, o canal de voz é estabelecido com a sinalização. Seus terminais
(telefones) não possuem inteligência.
Foto: Shutterstock.com
A codificação de áudio utilizava o codec G.711, que, com seu desempenho de 64kbs na taxa
de transmissão, era excelente para esse tipo. Já a ligação física era constituída por um canal
composto de um par de fios metálicos entre os extremos, com um atraso que raramente
ultrapassava 30ms.
Além disso, ao utilizar o TDM, cada canal ou circuito fica alocado para uma chamada. Com
uma velocidade máxima de 64kbits/seg, a voz tem uma via expressa e sem
congestionamentos.
TDM
javascript:void(0)
TDM é a sigla para Time Division Multiplex (ou, em português, multiplexação por divisão
do tempo). Trata-se de uma técnica que permite a multiplexação de diversos canais de
voz em um mesmo meio físico de transmissão. Ela trabalha atribuindo a cada um slot de
tempo para ser utilizado por ele na transmissão de seus bits.
O sistema telefônico tradicional é formado por três componentes principais:
LOOPS LOCAIS
São conexões de fios entre o telefone do usuário e a estação final.
Se o telefone da origem da ligação se conectar a um de destino que pertence à mesma
estação final, a comutação será feita entre os dois loops locais. Contudo, se o telefone de
destino estiver em outra estação final, será necessária uma chamada interurbana, pois cada
estação final contém linhas de saída para outras estações finais, possibilitando, assim, a
comunicação.
TRONCOS DE CONEXÃO
Conectam as estações de comutação, como as estações interurbanas. Nesse caso, os troncos
passam a ser chamados de troncos interurbanos de alta largura de banda, já que o caminho é
estabelecido num ponto mais alto da hierarquia de infraestrutura do sistema telefônico.
ESTAÇÕES DE COMUTAÇÃO
É nelas que as chamadas são transferidas de um tronco para o outro.
Imagem: Sidney Venturi.
 Arquitetura PSTN.
Em resumo, a telefonia tradicional possui as seguintes características:
Está baseada em grandes centrais telefônicas ligadas entre si de forma hierárquica.
Os terminais não possuem inteligência.
O endereçamento depende da região de abrangência da rede.
O codec utilizado nas redes digitais era o G.711.
Atrasos são muito controlados, com cerca de 30ms.
TELEFONIA IP
Na telefonia IP, a rede, do ponto de vista do serviço de áudio, não é hierárquica; além disso, os
números não estão associados a nenhuma localização geográfica.
Seus terminais são inteligentes e possuem capacidade de processamento, podendo ser
implementados em:
SOFTWARE
Caso de um computador que utiliza um programa de telefonia (softphone).
HARDWARE
Um telefone IP ou um convencional com um adaptador de telefone analógico (ATA).
O atraso na telefonia IP é bem maior que o da convencional, começando pelos atrasos fixos de
90ms introduzidos na origem e no destino, acrescidos daqueles introduzidos pelos sistemas
intermediários, como as filas dos roteadores.
Além disso, a ocorrência do jitter impõe o uso de buffers que aumentam o atraso fim a fim.
Apesar de não ter sua velocidade limitada a 64kbits/s (o que ocorre no TDM), a telefonia IP
disputa o acesso à rede com todos os outros tipos de aplicação como vídeo, música etc.
 ATENÇÃO
javascript:void(0)
javascript:void(0)
Essa disputa pode ocasionar congestionamento. Se não houver um tratamento adequado para
os pacotes de voz, eles poderão ser perdidos ou chegar com atrasos ou fora de ordem.
 
Para resolver esses problemas, as redes de pacotes precisam oferecer um tratamento especial
para os pacotes de voz. As ferramentas que permitem esse tratamento são os protocolos QoS,
RTP e RTCP, entre outros, sem os quais uma rede do tipo é incompatível para o transporte de
voz.
Resumiremos a seguir as características da telefonia IP:
Rede não hierárquica(sob a óptica do serviço de voz).
Os terminais são diferentes daqueles usados na telefonia fixa.
O telefone IP pode ser um software executando em um computador (softphone) ou um
hardware dedicado para telefone IP ou convencional (com adaptador ATA).
Pacotes de voz precisam passar por filas.
Jitter e perdas de pacotes comprometem a qualidade da ligação.
Mecanismos de QoS são desejáveis.
ESQUEMA DAS TECNOLOGIAS DE TELEFONIA
TRADICIONAL E TELEFONIA IP
A figura a seguir mostra o esquema básico de cada tipo de tecnologia, incluindo os PABX da
rede de telefonia:
Imagem: BORDIM, 2010, p. 19, adaptado por Sidney Venturi.
 Telefonia tradicional e IP.
ARQUITETURA TÍPICA DE VOIP
Para que uma ligação telefônica utilizando VoIP seja realizada, é necessário realizar a
digitalização do sinal de voz analógico por meio de um codec de conversão. Em seguida, o
sinal será encapsulado – normalmente pelo emprego do protocolo RTP – em um datagrama
UDP e encaminhado às camadas inferiores para a transmissão propriamente dita.
Para que tal esquema funcionasse, foi estabelecida uma arquitetura típica para o suporte ao
VoIP. Seus principais componentes poderão ser vistos na próxima figura.
Imagem: Sidney Venturi.
 Arquitetura típica de redes para telefonia IP.
A seguir, descreveremos cada um dos componentes:
GATEWAY
GATEKEEPER
TERMINAIS
ZONA
GATEWAY
Equipamento que realiza a interface entre a rede IP e a de telefonia (PSTN). Ele trabalha com
os protocolos VoIP do lado da rede de computadores e com os de telefonia no lado do PSTN.
 
Suas funções incluem o repasse de fluxo de voz entre as duas redes e a realização do
tratamento das solicitações de chamadas telefônicas tanto de entrada quanto de saída da rede
IP. No âmbito das redes VoIP, o gateway também é chamado de softswitch.
SOFTSWITCH
Um softswitch é um computador que executa um programa especializado que o
transforma em um computador telefônico inteligente. Ele pode converter um fluxo de bits
de voz digitalizada que chega pela rede PSTN em pacotes, permitindo seu envio pela
rede IP e vice-versa. Esse computador também faz o mapeamento entre o endereço da
origem e o do destino da comunicação por meio de um banco dados que contenha tais
endereços. O softswitch pode saber onde um terminal de destino está pelo seu número
de telefone associado e seu endereço IP atual.
javascript:void(0)
GATEKEEPER
Gerencia os demais equipamentos envolvidos na comunicação VoIP pertencentes à sua zona.
Para poderem realizar esse controle, tais equipamentos – normalmente, terminais – se
registram nele para que o gatekeeper admita e gerencie a largura de banda solicitada para
uma chamada telefônica.
TERMINAIS
Trata-se dos telefones IP, dos convencionais com ATA e dos computadores com softphone
utilizados para fazer e receber chamadas.
ZONA
Conjunto de terminais controlados pelo gatekeeper, como, por exemplo, uma rede local (LAN).
PROTOCOLOS UTILIZADOS NA TELEFONIA
IP
Para que a aplicação VoIP seja efetiva, dois processos precisam ocorrer:
Sinalização e controle de chamadas telefônicas: estabelecimento, acompanhamento e
finalização.

Processamento da informação a ser enviada e recebida: controle e transporte da mídia (voz
e/ou vídeo).
Esses dois processos são garantidos por dois tipos de protocolos essenciais ao VoIP:
PROTOCOLOS DE SINALIZAÇÃO DE CHAMADAS
PROTOCOLOS DE TRANSMISSÃO DE MÍDIA
Esses protocolos fornecerão o suporte necessário para que suas aplicações operem de forma
satisfatória, permitindo que um usuário possa chamar outro usuário ou transferir a ligação – e,
principalmente, que a voz seja transportada de um terminal para o outro.
A seguir, descreveremos esses dois protocolos, apresentando ainda suas ferramentas mais
conhecidas.
PROTOCOLOS PARA A SINALIZAÇÃO DE CHAMADAS
Sua função é controlar as chamadas realizadas entre os pontos terminais. O controle permite
que um usuário, entre outras funções, possa:
“Discar” para outro.
Realizar a transferência de chamadas.
Colocar a chamada em espera.
Adicionar novos participantes.
Encerrar a chamada.
São protocolos para a sinalização de chamadas:
H323
SIP
H323
Criado pela International Telecommunication Union (ITU), o H323 é, na realidade, uma pilha de
protocolos que especifica vários aspectos do funcionamento do sistema.
Originalmente feito para uso em videoconferências, ele se caracteriza por ser muito complexo e
abrangente. Por isso, está caindo em desuso, sendo largamente substituído pelo SIP.
SIP (SESSION INITIATION PROTOCOL)
Padronizado pela IETF e descrito na RFC (Request for Comments ) 3261, o SIP – em
português, protocolo de iniciação de sessão – foi projetado para ter boa interoperabilidade com
as aplicações de internet já existentes, visando, assim, à utilização do VoIP. Menor e mais
eficiente que o H323, ele permite a efetuação de chamadas de voz entre computadores,
telefones IP e entre um computador e um telefone comum (desde que exista o gateway
apropriado entre a internet e o sistema de telefonia convencional).
PROTOCOLOS UTILIZADOS NO TRANSPORTE DE
MÍDIA
Enquanto os protocolos de sinalização se preocupam com o gerenciamento das chamadas, há
uma necessidade daqueles que sejam específicos para o transporte da voz digitalizada. Eles
precisam, afinal, ser capazes de recebê-la, encapsulá-la e transmiti-la para os terminais de
destino.
 
Além do transporte da voz, é necessária uma geração de relatórios das chamadas para que
elas possam ser modificadas, garantindo, dessa maneira, uma boa experiência para o usuário
da aplicação VoIP.
São protocolos utilizados no transporte de mídia:
RTP (REAL-TIME TRANSPORT PROTOCOL)
RTCP (REALTIME TRANSPORT CONTROL PROTOCOL)
UDP (USER DATAGRAMA PROTOCOL)
RTP (REAL-TIME TRANSPORT PROTOCOL)
O RTP possibilita o transporte da voz digitalizada, ou seja, convertido em bits, por meio da
tecnologia VoIP. Esse protocolo fornece recursos para reordenar os pacotes no destino e
controlar, graças a uma marca de tempo, se ele ainda é válido para ser reproduzido. O RTP
normalmente trabalha encapsulado em UDP.
RTCP (REALTIME TRANSPORT CONTROL PROTOCOL)
Permite a monitoração e o controle do funcionamento do RTP por meio do envio periódico de
pacotes de controle para todos os hosts participantes de uma sessão de conversação VoIP.
UDP (USER DATAGRAMA PROTOCOL)
O UDP é protocolo de transporte preferencial para uso do VoIP. Como este é muito sensível ao
atraso e nem tanto à perda de pacotes, o fato de aquele possuir um processamento mais
rápido e não usar o controle de congestionamento o torna mais adequado que o TCP, o qual,
apesar de confiável, acaba gerando um atraso maior e um jitter mais elevado.
OUTROS TIPOS DE PROTOCOLO
Além dos protocolos que já vimos, vale destacar alguns outros:
IAX-2 (INTER ASTERISK EXCHANGE)
Esse protocolo foi desenvolvido originalmente para uso do Asterisk, um software de PABX
Virtual. O IAX-2 surgiu devido à forma como o RTP trabalha ao escolher uma porta UDP
aleatória na origem.
 
Esse modo de operação do RTP eventualmente gerava problemas de acesso na resposta do
destinatário quando a rede do servidor Asterisk utilizava o Network Address Translation
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(NAT). O IAX faz a modelagem da forma de comunicação entre os servidores Asterisk,
permitindo a multiplexação da mídia e a sinalização por intermédio do mesmo canal, o que
elimina as dificuldades com o NAT.
 
Atualmente em sua versão dois (IAX2), o IAX é um protocolo de aplicação aberto. Ele usa a
porta 4569 do UDP, sendo utilizado, além do próprio Asterisk, por softphones, adaptadores
telefônicos analógicos (ATAs) e gateways.
NETWORK ADDRESS TRANSLATION
Técnica que consiste em reescrever o endereço IP privado em um pacote da rede local
que se destina à internet para um IP público. Para o VoIP, ele gera o seguinte problema:
impedir que um hospedeiro de fora da rede doméstica inicie uma conexão com um dentro
de outra rede doméstica.
MGCP (MEDIA GATEWAY CONTROL PROTOCOL)
Definido naRFC 2705 da IETF, o MGCP se destina ao controle de chamadas nos gateways.
Para tal, utiliza um conjunto de transações do tipo comando/resposta que cria e faz a auditoria
das chamadas.
 
Suas mensagens são encapsuladas em UDP e trocadas para o estabelecimento, o
acompanhamento e a finalização das chamadas, simplificando a implementação dos terminais
para a telefonia IP.
MEGACO (MEDIA GATEWAY CONTROL)
O MEGACO fornece as mesmas funcionalidades do MGCP, tendo se originado do esforço
conjunto de IETF e ITU.
 
Ele pode ser utilizado em um gateway com funções:
Implementadas em único equipamento.
Que podem ser distribuídas por vários equipamentos.
O MEGACO tem uma interface de sinalização para diversos tipos de sistema de telefonia fixa e
móvel, constituindo uma alternativa para os gateways por possuir recursos de conferência
multimídia omitidos no MGCP. Além disso, ele conta com um controle aprimorado da execução
dos comandos por meio de transações.
FUNCIONAMENTO DO VOIP
Para que um usuário do serviço VoIP possa realizar uma ligação, são necessários os seguintes
passos:
1
O usuário que deseja fazer a chamada retira o telefone IP do gancho, o que faz com que seja
emitido um sinal de “telefone fora do gancho” para a aplicação sinalizadora.
Essa aplicação emite o sinal de discagem para o telefone IP.
2
3
O usuário digita o número de destino, que é repassado para o gateway.
Os gateways comparam o número digitado com os existentes em seu banco de dados.
4
5
Se ocorrer uma correspondência, o gateway mapeará o número discado para o gateway de
destino.
A aplicação de sessão estabelece um canal de transmissão e recepção bidirecional por meio
da rede IP mediante o protocolo de sinalização (normalmente, o SIP).
6
7
No caso de uso de um PABX, o gateway troca a sinalização analógica digital com o PABX,
informando o estado da ligação.
Se o destino atender, será iniciado um fluxo RTP sobre o UDP entre o gateway de origem e o
de destino, tornando a conversação possível.
8
9
Quando qualquer uma das extremidades da chamada desligar, a sessão será encerrada.
 ATENÇÃO
Após o estabelecimento da chamada, para que a conversação VoIP seja possível, a voz
precisa, em primeiro lugar, ser digitalizada e dividida em pacotes de dados que possam
trafegar pela rede IP.
FORMAS DE COMUNICAÇÃO DO VOIP
O VoIP permite basicamente três tipos de formas de comunicação:
VOIP VIA SOFTPHONE
Utiliza um software adequado. Um computador pode ser usado facilmente para a comunicação
via VoIP.
VOIP VIA ATA
Liga-se um telefone comum ao ATA e este, ao computador. Isso permite o uso do sistema VoIP.
VOIP VIA TELEFONES IP
Com a aparência de telefones comuns, eles podem ser conectados diretamente à rede de
computadores, de maneira usual, por meio de RJ45.
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javascript:void(0)
javascript:void(0)
PROTOCOLOS PARA VOIP
Neste vídeo, você conhecerá a arquitetura básica para uma aplicação VoIP, a função dos
equipamentos e os principais protocolos para VoIP.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. (CESC/UFRR - ASSISTENTE/TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃO/2018) A
IMPLEMENTAÇÃO DE VOIP (VOZ POR IP) NOS PERMITE O TRÁFEGO DE
VOZ (COMO CHAMADA TELEFÔNICAS E FAXES) SOBRE UMA REDE IP.
DOIS EXEMPLOS DE PROTOCOLOS AMPLAMENTE USADOS PARA A
SINALIZAÇÃO DE CHAMADAS SÃO:
A) Jingle e Bells
B) PABX e MGCP
C) UDP e PABX
D) H.248 e TCP
E) SIP e H.323
2. (VUNESP - TÉCNICO - CM ITATIBA/GERENCIAMENTO DE REDES/2015)
O SISTEMA DE TELEFONIA SOBRE IP (VOIP) UTILIZA DIVERSOS
PROTOCOLOS E RECURSOS DE SINALIZAÇÃO PARA AS VÁRIAS
ETAPAS ENVOLVIDAS NO PROCESSO. O PROTOCOLO UTILIZADO PARA
O TRANSPORTE FIM A FIM EM TEMPO REAL DOS PACOTES DE VOZ É O:
A) RTP
B) SIP
C) TCP
D) H.225
E) H.323
GABARITO
1. (CESC/UFRR - assistente/tecnologia da informação/2018) A implementação de VoIP
(voz por IP) nos permite o tráfego de voz (como chamada telefônicas e faxes) sobre uma
rede IP. Dois exemplos de protocolos amplamente usados para a sinalização de
chamadas são:
A alternativa "E " está correta.
O VoIP, para funcionar, necessita de um conjunto de protocolos que contemple aspectos
diferentes da operação, como, por exemplo, o transporte dos pacotes de voz e a sinalização.
No caso da sinalização, podem ser utilizados dois protocolos: o SIP e o H323.
2. (Vunesp - técnico - CM Itatiba/gerenciamento de redes/2015) O sistema de telefonia
sobre IP (VoIP) utiliza diversos protocolos e recursos de sinalização para as várias
etapas envolvidas no processo. O protocolo utilizado para o transporte fim a fim em
tempo real dos pacotes de voz é o:
A alternativa "A " está correta.
O RTP constitui um protocolo de transporte, para alguns autores, ou de aplicação, para outros.
Ele acrescenta recursos ao UDP, que, por sua vez, o encapsula a fim de permitir o transporte
dos pacotes de voz fim a fim.
MÓDULO 3
 Identificar cenários e soluções para a telefonia IP
APLICAÇÕES VOIP PARA UM USUÁRIO
COMUM
A utilização do VoIP tem crescido nos últimos anos e se consolidado como um serviço de
comunicação eficiente e barato. Para que um usuário comum consiga utilizar essa solução em
sua residência, podem ser empregados dois modelos básicos:
PROVEDORES DE SERVIÇO
APLICATIVOS DE COMUNICAÇÃO
A seguir, veremos como cada modelo funciona.
PROVEDORES DE SERVIÇOS VOIP
Nesse cenário, o usuário utiliza seu computador pessoal ou o próprio telefone convencional
conectado a um adaptador ATA para realizar as chamadas. Quando for realizada a ligação por
meio dos computadores, eles serão equipados com acessórios de multimídia, como microfone
e fone de ouvido, para que seja possível falar e ouvir.
Evidentemente, o computador deve possuir uma conexão com a internet e ter instalado um
softphone, um programa que permita interagir com o sistema VoIP daquele provedor.
 Ligação realizada por meio de computador.
O softphone é um programa especializado que permite realizar ligações telefônicas entre os
computadores. Para tal, ele possui um mecanismo de captura e de reprodução de áudio que
lhe permite transmitir a voz digitalizada via pacotes IP.
A maioria dos softphones possui uma interface de uso simples e intuitiva. Com a aparência de
um telefone, incluindo um teclado para a discagem, ele tipicamente utiliza o protocolo SIP para
a sinalização.
Os softphones podem ser específicos para determinado provedor, mas existem vários
softphones gratuitos para download. Além disso, eles podem ser utilizados com diversos
provedores VoIP.
 Interface de um softphone
Dos modelos disponíveis de softphones, destacaremos quatro deles:
3CXPHONE
BRIA 3.0
ZOIPER
UTECH
Após realizar o download, basta contratar uma provedora de serviços VoIP para fazer a ligação
telefônica com outros usuários. Após a contratação do serviço, a provedora fornecerá os
parâmetros de configuração, como endereço do servidor de registro e do gateway, assim como
login e senha para o acesso.
Esses parâmetros precisam ser informados no softphone para que o serviço possa ser
utilizado. No esquema de funcionamento a seguir, o softphone acessa o provedor de serviço
VoIP por meio da internet e lhe encaminha a requisição de chamada. Esse serviço, por sua
vez, faz o repasse da chamada até o destino, estabelecendo a conexão entre a origem e o
destino:
 Uso de provedor VoIP.
APLICATIVOS DE COMUNICAÇÃO
Atualmente o uso de aplicativos de comunicação para a troca de mensagens de texto, de
arquivos e até para conversação em tempo real está extremamente difundido.
Aplicativos como Skype, WhatsApp, Viber, Signal, Telegram e Messenger utilizam a tecnologia
VoIP para permitir a conversação entre seus utilizadores, digitalizando a voz e a enviando por
pacotes via internet – que nada mais é do que uma rede IP.
Para ilustrarmos essa situação, apresentaremos agora o cenário de uso de VoIP com
Skype:
O Skype é uma aplicação muito popular que utiliza a tecnologia VoIP para fazer chamadas de
voz para computadores e telefones, bem como videoconferências e trocas de mensagensem
tempo real. Ele foi adquirido pela Microsoft em 2011, sendo uma aplicação que utiliza
protocolos proprietários e criptografia em todos os seus pacotes e controles.
 Skype
Essa aplicação disponibiliza para seus usuários uma gama de codecs, tanto para voz como
para vídeo, capazes de fazer a codificação da mídia em uma variedade de taxas de
transmissão e qualidade. Na camada de transporte, por padrão, ele utiliza UDP para o envio do
áudio e TCP para o dos pacotes de controle. Se o firewall da rede do usuário bloquear o UDP,
então ele enviará a mídia através do protocolo TCP.
Para tratar a perda de pacotes, o Skype emprega o mecanismo FEC e utiliza o fluxo adaptativo
para lidar com os atrasos e o jitter. Ele inovou nessa seara, utilizando técnicas P2P para a
localização do usuário e a travessia de NAT.
A figura a seguir mostra a organização dos hospedeiros (pares) no Skype em uma rede de
sobreposição hierárquica, com cada par classificado como um superpar ou um par comum:
 Pares no Skype.
Para funcionar, o Skype mantém um mapeamento dos nomes dos usuários e seus endereços
IP atuais e portas atuais, distribuindo-os a todos os superpares.
 EXEMPLO
Quando o usuário Ventury deseja chamar outro usuário, Cardoso, o programa cliente daquele
busca em um superpar o IP/porta deste.
Para lidar com a situação de acesso às redes domésticas que utilizam NAT, o Skype trabalha
da seguinte forma:
1
Considere que Ventury se encontra em uma rede local com NAT.
Ao se conectar, ele foi associado a um superpar que não está utilizando NAT.
2
3
Ele então inicia uma sessão com esse superpar. Como o pedido de início de sessão começou
na rede doméstica, o NAT permite o seu estabelecimento.
Após o estabelecimento da sessão, Ventury e seu superpar podem trocar informações de
controle.
4
5
O mesmo acontece quando Cardoso se conecta e inicia a sessão com o seu superpar.
6. Quando Ventury desejar chamar Cardoso, ele informa a seu superpar, o qual, por sua vez,
se comunica com o superpar de Cardoso.
6
7
O superpar de Cardoso o informa da chamada de Ventury.
Cardoso, ao aceitar a chamada, sinaliza isso ao seu superpar.
8
9
Depois da aceitação, os superpares dos dois envolvidos na chamada escolhem um terceiro
par, também sem NAT, denominado par de repasse, que terá a incumbência de retransmitir os
dados entre Cardoso e Ventury.
Cada um dos superpares dos usuários inicia então uma sessão com o par de repasse.
10
11
Uma vez estabelecidas essas sessões, Ventury envia os pacotes de voz para o retransmissor
pela conexão estabelecida entre eles. Esse retransmissor então encaminha esses pacotes pela
conexão do retransmissor com Cardoso (pacotes de Cardoso para Ventury fluem por esses
mesmos retransmissores ao contrário).
Usando esse método, Ventury e Cardoso estabelecem uma conexão fim a fim, embora nenhum
dos dois possa acessar uma sessão originada de fora da rede doméstica.
CENÁRIOS SIMPLIFICADOS DE
COMUNICAÇÃO EM VOIP
Apresentaremos agora um conjunto de cenários típicos de soluções VoIP tanto para a
comunicação apenas por voz como para aquela estabelecida com a telefonia convencional.
ENTRE DOIS COMPUTADORES
Para que seja possível o uso do VoIP por intermédio de dois computadores, é necessário que
eles possuam:
Kits multimídia (fone e microfone).
Acesso a uma rede IP (normalmente, uma rede local conectada à internet).
Softphone instalado.
Essa solução pode ser utilizada para permitir a comunicação interna entre os funcionários de
uma empresa, como ilustra a figura a seguir. Nesse caso, a rede IP será a sua LAN, enquanto
os ramais serão definidos por um PABX IP:
 Comunicação VoIP na rede local.
Essa solução também poderia ser empregada por usuários da mesma empresa em locais
físicos distintos. O modelo é semelhante ao anterior: a diferença é que os pacotes VoIP agora
trafegarão pela internet para alcançar a rede de destino.
 ATENÇÃO
Nessa solução, o VoIP só é utilizado para a comunicação entre os usuários internos da própria
instituição. Para contatos externos, será necessário contratar uma provedora de serviços VoIP
(conforme explicamos no caso dos usuários domésticos).
ENTRE DOIS TELEFONES IP
Este caso é muito semelhante ao anterior. A principal diferença é que aqui são utilizados
equipamentos desenvolvidos especificamente para o VoIP. Eles possuem conectores RJ45 e o
software para dar suporte às ligações.
Dependendo da forma de utilização que se pretende – ou seja, somente para uma
comunicação interna ou com usuários externos e um serviço de telefonia convencional –, pode
ser necessária a contratação de um provedor de serviços VoIP, que se encarregará do
procedimento para viabilizar o acesso externo pela internet e a conexão com o serviço de
telefonia convencional.
Considerando a contratação de um provedor de serviço VoIP, seu modo de operação é o
seguinte:
1
Retira-se o telefone IP do gancho para o início da ligação.
Digita-se o número de destino.
2
3
A aplicação da sessão armazena o número e o repassa para o gateway/PABX.
O gateway/PABX compara o número digitado com as informações de seu banco de dados.
4
5
Se encontrar correspondência, ele realiza o mapeamento entre o número e o IP do hospedeiro.
A aplicação de sessão estabelece o canal de transmissão e recepção pela internet/LAN.
6
7
Quando o telefone IP de destino atende, começa a conversação.
Qualquer parte pode encerrar a sessão: basta colocar o seu telefone no gancho.
8
Esta figura ilustra o esquema de conexão:
 VoIP entre dois telefones IP.
ENTRE COMPUTADOR E TELEFONE COMUM
Pode-se utilizar um computador com o softphone instalado ou um telefone IP, o qual,
conectado à rede local, fará uma chamada para um telefone comum ligado à rede telefônica
convencional.
 VoIP entre computador e telefone comum.
 VOCÊ SABIA
O sistema de telefonia fixa comutada (STFC) é o sistema público convencional de
comunicação de voz que interliga empresas e residências em âmbito nacional e internacional.
O STFC também é referenciado pela sigla em inglês PSTN (Public Switched Telephony
Network).
A seguir, ilustraremos seu funcionamento, considerando que o terminal é um softphone. A
operação, portanto, ocorre desta forma:
1
Primeiramente, o computador (PC) deve descobrir o gatekeeper na rede.
Em seguida, o gatekeeper envia seu IP ao PC.
2
3
O PC faz seu registro no gatekeeper.
O gatekeeper envia ao PC uma mensagem de gerenciamento.
4
5
O PC aceita a mensagem e solicita largura de banda para iniciar a chamada e estabelecer a
conexão.
Após a liberação da largura de banda, o PC envia ao gatekeeper o número do telefone
convencional que ele deseja chamar.
6
7
O gatekeeper confirma a solicitação de chamada e encaminha a solicitação para o gateway.
O gateway faz a interface entre a rede IP e o PSTN e realiza a chamada para o telefone
comum.
8
9
O telefone de destino toca, e isso é informado ao PC chamador.
Quando o telefone de destino atende, é informado ao PC que ocorreu a conexão, e a
conversação inicia.
10
11
Qualquer uma das partes pode terminar a chamada, e a conexão é desfeita.
Após o término, o PC informa ao gatekeeper a liberação da largura de banda que lhe foi
destinada.
12
 DICA
Tanto o gatekeeper como o gateway poderão estar fisicamente na provedora de serviços VoIP
contratada pela empresa ou pelo usuário doméstico quando eles fizerem uso de terceiros para
suas ligações ou forem soluções internas de grandes empresas.
ENTRE DOIS TELEFONES COMUNS
Para que dois telefones analógicos (comuns) possam se comunicar por meio do VoIP, ambos
precisam estar conectados a ATAs, os quais, por sua vez, estão conectados à internet:
 VoIP entre dois telefones comuns.
O uso do telefone comum ligado ao ATA, para o usuário, ocorre do mesmo modo registrado
quando ele está ligado à rede telefônica convencional (PSTN). O que muda é a forma de
transmissão da voz.
Seu funcionamento básico ocorre da seguinte forma:
1
Ao se retirar o telefonedo gancho, o ATA emite o sinal discagem, o que mostra que a conexão
com a internet está ativa.
Quando o número é digitado no teclado do telefone, o ATA converte os tons em dados digitais e
os armazena.
2
3
Em seguida, o ATA envia os dados para o softswitch (outro nome para o gateway) no provedor
de serviço VoIP contratado, o qual, por sua vez, verifica sua validade.
Após a validação, o softswitch faz o mapeamento entre o número digitado e o IP do ATA do
telefone de destino.
4
5
O softswitch realiza a conexão entre os dois ATAs.
Ao ser contactado, o ATA de destino envia ao telefone um sinal, fazendo-o tocar.
6
7
Quando o telefone é atendido, tem início a conversação.
Qualquer uma das partes pode terminar a chamada, e a conexão é desfeita.
8
 VOCÊ SABIA
Os primeiros telefones utilizavam um disco para determinar o número desejado. Era a
chamada “discagem decádica”. A evolução tecnológica propiciou o surgimento dos telefones de
teclados que utilizam o DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency), nos quais a “discagem” é realizada
a partir do envio de tons de duas frequências para as centrais telefônicas do PSTN a fim de
determinar o número de destino.
PABX POR SOFTWARE
O PABX permite efetuar ligações entre ramais internos de uma empresa, bem como realizar e
receber chamadas externas (PSTN). Na telefonia tradicional, ele normalmente era um
hardware dedicado, enquanto na IP pode ser implementado por intermédio de um software.
PABX
Um Private Automatic Branch Exchange (PABX), que, em português, significa troca automática
de ramais privados, realiza a distribuição telefônica de uma empresa cuja atividade não é a de
telecomunicações.
O PABX constitui uma evolução do PBX, que dispensa o operador humano para realizar a
distribuição das ligações. Sua característica mais marcante é a possibilidade de qualquer ramal
atender ao sistema central, bastando, para isso, digitar um ou mais números programados de
modo prévio no momento da instalação.
Além disso, o PABX possui outros recursos. Veremos alguns deles a seguir:
GRAVAÇÃO DE CHAMADAS
Facilita auditorias internas.
UNIDADE DE RESPOSTA AUDÍVEL (URA)
Permite o estabelecimento de um menu para as chamadas recebidas, fazendo com que o
chamador da ligação escolha o que deseja fazer em seguida.
javascript:void(0)
javascript:void(0)
javascript:void(0)
MÚSICA DE ESPERA
Elas são tocadas durante a espera no atendimento ou na transferência de uma chamada.
Tais recursos podem ser implementados de duas formas:
HARDWARE ESPECÍFICO
Normalmente tem um custo elevado.
SOFTWARE
É feita uma solução integrada com VoIP, como, por exemplo, o Asterik.
ASTERISK
O Asterisk é um software livre que disponibiliza os recursos de um PABX convencional
utilizando a tecnologia VoIP. Ele é distribuído pela licença GPL.
Essa licença permite que:
Ele seja executado de propósito.
Seu funcionamento possa ser estudado e adaptado às necessidades do usuário (para isso, seu
código-fonte é liberado).
Sua distribuição seja livre.
Seu aperfeiçoamento seja feito e distribuído para toda a comunidade.
 VOCÊ SABIA
O Asterisk foi codificado originalmente em C e desenvolvido para funcionar de forma nativa em
um sistema Linux. Ele também pode operar em OpenBSD, FreeBSD e MAC OS X, além de ser
javascript:void(0)
portado para Unix com relativa facilidade.
Com o Asterisk, é possível realizar uma chamada entre origem e destino, assim como
monitorar todo o tráfego de áudio entre esses pontos. Ele atua, portanto, como uma PABX,
podendo substituir uma central telefônica PABX convencional com um baixo custo e
disponibilizando várias funcionalidades, como:
Sistema de telefonia IP-PABX.
Distribuidor Automático de Chamadas (DAC).
Unidade de Resposta Audível (URA).
Correio de voz com integração com o correio eletrônico.
Relatório e estatísticas das chamadas.
Facilidade de administração e gestão por meio da web.
Compatível com os PBXs analógicos.
Compatível com os telefones digitais IP.
Conectividade com troncos analógicos e digitais.
Sistema voltado para pequenas e médias empresas.
O Asterisk emprega o protocolo SIP, porém não constitui um SIP proxy; na realidade, ele é visto
como um dispositivo SIP, trabalhando como um telefone em cada perna da chamada.
 DICA
Apesar de todos esses benefícios, não é tão simples colocá-lo em operação como um PABX
convencional, pois é exigido um mínimo de conhecimento em Linux, redes e telefonia para que
ele possa ser configurado antes da utilização.
A configuração do Asterisk é realizada via arquivos de texto com uma sintaxe simples de ser
entendida. Existe um arquivo para cada parte do sistema, como SIP, H323 e música de espera.
Além disso, ele pode ser personalizado mediante a Asterisk Gateway Interface (AGI).
Com a AGI, pode-se construir uma aplicação que, quando houver o recebimento de uma
chamada, peça para ser digitada uma matrícula. Após recebê-la, o sistema pode pesquisar o
status do usuário no banco de dados e decidir a atitude a ser tomada.
CENÁRIOS PARA O VOIP
Neste vídeo, você conhecerá os cenários de aplicação do VoIP, suas limitações, vantagens e
desvantagens.
MÃO NA MASSA
Vamos colocar a mão na massa? Aqui está uma oportunidade para você aperfeiçoar seu
entendimento nesse assunto, realizando atividades práticas de soluções VoIP que utilizam o
Cisco Packet Tracer.
 
O Packet Tracer é um software para uso doméstico que lhe ajudará com seus estudos. Ele
permite que você teste o comportamento da rede, crie modelos dela e explore a ferramenta de
modelagem para a representação de redes.
 
Antes de começar a atividade, instale o Cisco Packet Tracer no computador ou no
smartphone utilizado.
HOW-TO
1. Nesta atividade, você aplicará seu conhecimento em VOIP para a configuração de uma rede
de telefonia IP básica, realizando todas as configurações necessárias para que ela funcione.
Vamos lá? Acesse as instruções e o arquivo de modelo para o Packet Tracer. 
Estimativa de duração para a realização desta atividade: 30 minutos. 
RESOLUÇÃO
Se foi até o telefone IP 2, discou 54001 e verificou se o IP phone 1 recebeu a chamada, você
realizou a atividade com sucesso. Se não conseguiu chegar até aqui, reinicie-a.
2. Nesta atividade, você aplicará seu conhecimento na configuração de uma rede de telefones
VoIP, telefones analógicos com Analog Telephony Adapter (ATA) e SoftPhone Cisco IP
Communicator (CIPC).
 
Vamos lá? Acesse as instruções e o arquivo de modelo para o Packet Tracer. 
Estimativa de duração para a realização desta atividade: 45 minutos.
RESOLUÇÃO
Se conseguiu fazer as ligações de um ramal para outro, verificando o registro da chamada no
CM, você realizou a atividade com sucesso. Se não conseguiu chegar até aqui, reinicie-a.
3. Nesta atividade, você aplicará seu conhecimento na configuração de telefones IP instalados
em redes distintas, passando por dois roteadores.
 
javascript:void(0);
https://stecine.azureedge.net/repositorio/02047/docs/ATV1.pkt
javascript:void(0);
https://stecine.azureedge.net/repositorio/02047/docs/ATV2.pkt
Vamos lá? Acesse as instruções e o arquivo de modelo para o Packet Tracer. 
Estimativa de duração para a realização desta atividade: 60 minutos. 
RESOLUÇÃO
Se conseguiu fazer as ligações de um ramal para outro, você realizou a atividade com
sucesso. Se não conseguiu chegar até aqui, reinicie-a.
4. Nesta atividade, você usará seu conhecimento na configuração de uma rede de telefones
VoIP a serem registrados em um servidor externo.
 
Vamos lá? Acesse as instruções e o arquivo de modelo para o Packet Tracer. 
Estimativa de duração para a realização desta atividade: 60 minutos. 
RESOLUÇÃO
Se conseguiu fazer as ligações entre os ramais, você realizou a atividade com sucesso. Se
não conseguiu chegar até aqui, reinicie-a.
DESAFIO TI
Nesta atividade, você usará seu conhecimento na configuração de um PABX, utilizando, para
isso, uma distribuição do servidor Asterisk denominada TRIXBOX e softphones.
 
Vamos lá? Acesse as instruções.Estimativa de duração para a realização desta atividade: 6 horas.
RESOLUÇÃO
Se conseguiu colocar os dois softphones em contato, fazendo com que a ligação fosse
realizada, você terminou a atividade com sucesso. Se não conseguiu chegar até aqui,
reinicie-a.
javascript:void(0);
https://stecine.azureedge.net/repositorio/02047/docs/ATV3.pkt
javascript:void(0);
https://stecine.azureedge.net/repositorio/02047/docs/ATV4.pkt
javascript:void(0);
VERIFICANDO O APRENDIZADO
CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Ao longo deste conteúdo, conceituamos o VoIP e a telefonia IP, verificando ainda como ambos
funcionam. Começamos nosso estudo pela observação das características do VoIP, apontando
como um serviço de melhor esforço impacta seu funcionamento.
Em seguida, analisamos a arquitetura da telefonia IP, observando seus protocolos e seu
funcionamento. Além disso, a comparamos com a telefonia tradicional. Finalmente, estudamos
vários cenários de implementação de soluções de telefonia IP, descrevendo, para tal,
equipamentos e softwares especializados.
 PODCAST
Ouça o podcast sobre a evolução das formas de comunicação ao longo dos anos, desde a
invenção do telefone até o emprego dos diversos aplicativos de comunicação.
AVALIAÇÃO DO TEMA:
REFERÊNCIAS
BORDIM, J. L. Introdução à voz sobre IP e Asterisk. Escola Superior de Redes RNP, 2010.
COMER, D. E. Interligação Redes com TCP/IP. 6. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015
FOROUZAN, B. Comunicação de dados e redes de computadores. 4. ed. São Paulo:
McGraw-Hill, 2008.
KUROSE, J. F.; ROSS, K. W. Redes de computadores e a internet: uma abordagem top-
down. 6. ed. São Paulo: Pearson Education, 2014.
TANENBAUM, A. Redes de computadores. 5. ed. Rio de Janeiro: Campus, 2011.
EXPLORE+
Faça uma pesquisa na internet por empresas provedoras de soluções VoIP para companhias e
usuários domésticos. Analise ainda as diferentes características da oferta desse serviço.
CONTEUDISTA
Sidney Nicolau Venturi Filho
 CURRÍCULO LATTES
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