Redes_III_Heterogeneas_e_Convergentes_A1

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1
Prof. Amilton Carlos Rattmann
Redes III – Heterogêneas e 
Convergentes
Aula 1
15
2
Conversa Inicial
15
3
Redes Tradicionais de telefonia, dados e 
vídeo
A necessidade de migração para 
infraestruturas comuns
A solução VoIP
Telefonia VoIP
Protocolos e dispositivos para telefonia IP
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4
Redes tradicionais de telefonia, dados 
e vídeo
15
5
Redes de voz
Serviços de vídeo
Redes de dados
Redes convencionais
15
6
Alexander Graham Bell
1879
Circuito direto (ring-down)
Conexão física direta
Sem seleção ou campainha
Redes de voz
N(N-1)/2
15
7
Rede de voz – Comutação manual
T
Telefonistas
Recebiam a chamada
Consultavam o destino
Completavam a 
chamada
Monitoravam a 
chamada
Anotavam a duração e 
os envolvidos
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8
Comunicação manual entre centrais e 
operadoras
TT
Tie-line
Um canal de voz
Um tronco (tie-line) é uma linha de comunicação ponto a 
ponto permanente entre duas portas de voz.
https://www.cisco.com/c/pt_br/support/docs/voice/h323/12432-trunk-config.html
15
9
Redes de Voz – Comutação automática
Almon Brown Strowger
Finalizada em 1888
Patenteada em 1891
Mecanismo rotativo 
de passo a passo
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8d/Uniselect
or_Stepper_detail.jpg/880px-Uniselector_Stepper_detail.jpg
15
10
Redes de Voz – Comutação automática
0
9
8
7
6
5
4
3
2
1
2369
Seletor disponível
1º digito
Seletor disponível
2º digito
Seletor Final
3º e 4º dígitos
Nível 2Nível 3Nível 6
Contato 9
Acionado ao retirar o telefone 
de origem do gancho
Uniseletor de assinante
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11
Procedimentos da 
chamada
Estabelecer
Manter
Desconectar
Padrões
Sinalização
Canal
Redes de Voz – Comutação automática
Dígito “3” “2”
T
0,33 T0,67 T
Interdígito
Taxa de pulso: 10 pulsos/s (10% tolerância)
Intervalo interdígito: 200 ms.
Sinal de seleção
400 Hz
400 Hz
750 ms 750 ms
Tom de discar
Tom de ocupado
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Tecnologia
Eletromecânicas
Eletrônicas
Digitais
Digitalização da voz
CODEC
Sinalização evoluiu
CAS (Analógico, 2 fios)
CAS (R2 digital)
CCS (Protocolo MTP -
NBR14510 09/2010)
Redes de Voz – Centrais Automáticas
Disponibilidade
99,999 %
• Comutação Espacial
• Comutação Temporal
• Comutação Temporal-Espacial
• Controle Comum Centralizado
• Controle Centralizado Duplex
• Controle Centralizado com 
Partição de Carga
• Controle Distribuído
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Redes de Voz - Arquitetura
Troncos E1
Rota 
Alternativa
Rota Direta
Enlace telefônico
Central 
Local 
(Classe 5)
Central 
Trânsito
(Classe 4)
Central 
Trânsito
(Classe 3)
Central 
Trânsito
(Classe 4)
Central 
Local
(Classe 5)
PABX
10.000
assinantes
10.000
assinantes
Estrutura 
de 
numeração
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14
Redes de Voz – loop local
Central Telefônica
(Sistema Telefônico 
Fixo Comutado)
(POTS)
Sistema com 
bateria central
POTS ( Plain Old Telephone Service)
Loop local: par de fios
Até 5 km (-48 V)
Circuitos de 
fonia
(Híbrida)
15
15
E1
Enlace digital
32 time slots (30+1+1)
Voz: amostra PCM 8 bits/125 µs (64 kbps)
CAS
Channel-associated Signaling
Sinalização R2 / TS16
CCS
Common-channel Signaling
MTP (Message Transfer Part) / Qualquer TS menos o TS0
Redes de Voz - Sinalização
https://www.cisco.com/c/pt_br/support/docs/voice/digital-cas/14078-voip-cas.pdf
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16
Enlace E1 – G.703 - CAS
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
CAS
Quadro E1 – G.703
Central 
Local
(A)
Central 
Trânsito
(B)E1 – G.703
• Sinalização E/M Pulsada
• Sinalização E/M Contínua
• Sinalização R2 Digital
• Sinalização MFC 5C
Fase da 
chamada
Sinal
Sentido Canais de sinal
P/ Frente P/ Trás
A → B af bf ab bb
Livre - - 1 0 1 0
Ocupação Ocupação → 0 0 1 0
Atendimento Atendimento  0 0 0 1
Quadro a b c d a b c d
0 0 0 0 0 X Y X X
1 R1 L1 R8 1 R16 L16 R23 1
2 R2 L2 R9 1 R17 L17 R24 1
15 R15 L15 R7 1 R30 L30 R22 1
Sinalização no TS16
Exemplo de sinalização R2 Digital (TS16)
15
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Enlace E1 – G.703 - CCS
Quadro E1 – G.703CCS
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Sinalização de canal comum #7
SCC#7 ou SS7 (ITU)
Enlaces digitais PCM
Enlace de voz
sem utilização do TS16
Enlace de sinalização
utilização do TS16 
(64kbps)
Sinalização de até 1900 
canais de voz em um único TS.
Mensagem 1
Mensagem contendo endereço 
inicial, Nº de B, A, circuito de 
voz, enlace de voz, etc.
Mensagem 2
Mensagem contendo endereço 
completo, condição de linha do 
assinante B (livre, ocupado, etc)
Mensagem 3Tarifação
Central 
Local
(A)
Central 
Trânsit
o
(B)Sinalização
Voz
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A SCC7 provê inteligência para à RPTC
Rede Pública de Telefonia Comutada
A SCC7 manipula
Estabelecimento de chamada
Troca de informações
Roteamento
Operações
Cobrança
Suporte à serviços de rede inteligente
Siga-me, 0800, 0300, VPN, Cartão 
pré-pago, Conferência
Sinalização SCC#7 
Davidson, Jonathan, et al. Fundamentos de VOIP. Disponível em: integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788577802265, pag. 99 
Siga-me
0800
0300
VPN
Cartão pré-pago
Conferência
Retenção de chamada
Estacionamento de chamada
Correio de voz
Não perturbe
Números de emergência
Telepesquisa
Portabilidade numérica
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19
Pilha de protocolos e funcionalidades SCC7 
Modelo 
OSI
Funções de pontos de 
sinalização SCC7
Nível 
SCC7
Camada 7
TCAP
ISUP TUP Nível 4
Camada 6
Camada 5
Camada 4 SCCP ↔
Camada 3 MTP L3 Nível 3
Camada 2 MTP L2 Nível 2
Camada 1 MTP L1 Nível 1
MTP: Message Transfer Part
SCCP: Signaling Connection Control Part
TUP: Telephone User Part
ISUP: ISDN User Part
TCAP: Transactional Capabilities Application Part
Davidson, Jonathan, et al. Fundamentos de VOIP. Disponível em: integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788577802265, pag. 108 
SCCP
Fornece endereçamento fim a fim e 
roteamento para protocolo L4
TUP
Sinalização enlace a enlace para conetar
chamadas de voz
ISUP
Protocolo baseado em circuito para 
estabelecer e manter conexões para 
chamadas de voz
TCAP
Fornece acesso às bases de dados para 
informações de roteamento e facilidades 
em entidades remotas
15
20
SCP (Service Control Point)
Provê acesso à base de dados
Base do 0800, assinantes, portabilidade 
numérica, HLR e VLR
STP (Service Transfer Point)
Roteias mensagens provendo conexão 
lógica entre os SSP
SSP (Service Switch Point)
Centrais de assinantes ou tandem que 
executam as funções de controle de 
chamada.
Enlaces
Arquitetura STFC - SCC7
SCP SCP
STP STP
STP STP
SSPSSP
Enlace-A
Enlace-B
Enlace-C
Enlace-E
Enlace-F
Caminho de voz
Home Locator Register (HLR) – base de dados utilizada em redes celulares que armazena informações, como a localização atual do celular. 
Visitor Locator Register (VLR) – base usada em redes celulares para armazenar informações sobre assinantes que estejam em roaming.
Davidson, Jonathan, et al. Fundamentos de VOIP. Disponível em: integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788577802265, pag. 106 
15
21
ISUP: Início e encerramento de chamada
SSP STP SSP
Off-Hook
Dial Tone
Digits IAM
IAM
Setup
Alerting
ACM
ACMRingback
Off-Hook
ANM
ANMConnect
Conn Ack
Assinante A Assinante BCentral 1 Central 2
SSP STP SSP
Disconnect
REL
REL
Setup
Release
RLC
RLC
Release
Release Ack
Assinante A Assinante BCentral 1 Central 2
ISUP Estabelecimento de chamada ISUP Encerramento de chamada
ANM: Answer msg, IAM: Inicial address msg, ACM: Address complete msg, REL: release msg, RLC: release complete, 
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22
Central privada
Analógico/Digital
Híbrido
IP
Serviços
Sinalização
Tie-line (E&M/Loop)
E1 R2 Digital (DDR)
Telefonia privada - PABX
PABX: Private Automatic Branch Exchange
Tie-line
1 CV
E1 G.703
Até 30 CV
Tie-line
1 CV
E1 G.703
Até 30 CV
15
23
Serviços de Vídeo
1
2
3
4
5
6
570
571
572
573
574
575
1
3
5
571
573
575
Retraço vertical 
(50 linha)
Quadro de 625 
linhas 
(575 visíveis)
Varredura entrelaçada
(575 linha)
Varredura progressiva
(575 linhas)
Primeiroretraço 
vertical (25 linha)Dois quadro de 
312,5 linhas 
(2x287,5 visíveis)
Segundo retraço 
vertical (25 linha)
0
2
4
6
570
572
574
15
24
Sistema analógico
PAL
60 Hz (525i) 60 fps
50 Hz (625i) 50 fps
NTSC (525 L)
SECAM (625 L)
4,2 MHz / 25 FPS
Sistema Digital
Digitalização
Serviços de Vídeo
NTSC: 525 linha
Proporção: 4:3
Taxa de quadros: 30i (60 Hz)
Colunas: 480*4/3 = 640 colunas
640x480 (VGA)
Taxa: 640*480*30*8 = 73,7 Mbps
PAL: 625 (575 → 50 teletexto)
Proporção: 4:3
Taxa de quadros: 25i (50 Hz)
Colunas: (576¹)*4/3 = 768
Taxa: 768*576*25*8 = 88,5 Mbps
¹ Para gerar um valor inteiro de colunas
15
25
ITU-R BT.601
Resolução para TV Digital
Digitalização de vídeo sem compressão
Taxa de imagem (Hz) 25 30
Linhas por imagem 576 480
Amostras de luminância por linha 720 720
Campos por segundo 50 60
Interface (campos por imagem) 2:1 2:1
Fonte: ARNOLD, 2007
Considere que os sinais de crominância (U e V) e o 
sinal de luminância (Y) amostrados com 8 bits, mas 
que os sinais de crominância são amostrados 
alternadamente, são 16 bits por amostra. 
Taxas de linhas (TL)
TL = 576*25 = 14400
Taxa de pixels (TP)
TP = TL*720 = 10.368.000
Taxa de dados (TD)
TD = TP*16 = 165,89 Mbps 
15
26
ATSC (Advanced Television Systems Committee)
MPEG-2 para vídeo
Dolby AC-3 para áudio
DVB (Digital Video Broadcast)
MPEG-2 para vídeo e áudio
Digitalização de vídeo com compressão
Codificador 
de vídeo
Codificador 
de áudio
Codificador 
de dados
Codificador 
de sistema
Modulador
Vídeo digital puro
Áudio digital puro
Outros dados
Fonte: ARNOLD, 2007
15
27
Redes locais com cabos coaxiais (Ethernet)
Utilização de modems (V.21, V.22, V.90, V.92)
Terminais para Mainframe (IBM)
SNA
BSC
Rede X.25 pública e de longa distância (ITU-T)
X.28
Redes proprietárias
Redes de Dados
15
28
Frame Relay
PDU L2
Quadros grandes variáveis
Canais virtuais permanentes (PVC)
ATM
PDU L2
Quadros fixos de 53 bytes
PVC
Camada de adaptação (CBR, VBR, VBR-RT, ABR, 
UBR)
Parâmetros de tráfego e QoS
Rede de Dados
15
29
A necessidade de migração para 
infraestrutura comum
15
30
Conhecimento diferentes
Tecnologias de redes diferentes
Serviços de diferentes naturezas
1980
RDSI (Redes Digital de Serviços Integrados)
Voz digital e videoconferência
1990
início da convergência (Moraes, 2014)
Migração
(Moraes, 2014) https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788536522135
15
31
Comportamento
Necessidades para funcionamento (Perdas, atrasos)
Caracterização do serviço
Volume de dados
Sensibilidade
Parâmetros QoS (Quality os Service)
Perdas
Atraso
Variação
Redes comum – Serviços diferentes
15
32
Garantia de banda necessária 
Garantia de perdas baixas
Suavização e gerenciamento de 
congestionamento
Controle de vazão para entrega suave e 
consistente de fluxo
Ajuste de priorização de tráfego 
Objetivos do QoS
15
33
Garantir para o fluxo de dados necessário para o 
perfeito funcionamento.
Delay
Atraso entre a emissão e a recepção da 
informação
Jitter
Variação positiva ou negativa do delay
Loss
Perdas por erros ou controle de tráfego.
Fundamentos do QoS
15
34
Delay
Codificação
Empacotamento
Enfileiramento
Serialização
Propagação
De-jitter
Atraso (Delay)
Codificação
Empacotamento
Enfileiramento
Serialização
Propagação Rede
15
35
Limites (ITU G.114)
0 a 150 ms
150 a 400 ms
Acima de 400 ms
6µs / km
Latência (Delay)
15
36
Variação positiva ou negativa da latência
Buffer de de-jitter
Fragmentação
Interleave
Correções
Cancelamento de pacote
Buffer de execução
Variação na latência (Jitter)
Delay
t1 t2 t3 t4 t5 t6 Jitter
< 30 ms
15
37
Causas de Perdas:
Qualidade pobre de rede
Rede congestionada
Muitas fontes de latência
Perdas aceitáveis até 1%
Interpolação para correção
Erro Irrecuperável
Perdas (Loss)
15
38
A solução VoIP
15
39
Operação com a rede convencional
PABX convencionais
Centrais telefônicas 
Redução de custos com serviços convencionais
Adotar outros tipos de terminais 
Interconectar sistemas privados
Agregar serviços
Solução intermediária
15
40
Cenários VoIP
https://www.cisco.com/c/pt_br/support/docs/voice/h323/12432-trunk-config.html
Interconexão entre PABX
Extensão de ramal
15
41
Solução Híbrida
https://www.cisco.com/c/pt_br/support/docs/voice-unified-communications/unity-express/62609-tdcmecue.html
Solução híbrida
Telefones IP
Telefones convencionais
Dispositivos de acesso
15
42
Emprego de mecanismos de QoS
Emprego de CODEC de voz
Emprego de protocolos de tempo real
Implementação de políticas de QoS
Controle de admissão
Operação com VoIP
15
43
Real-time Protocol (RTP)
Real-time Control Protocol (RTCP)
Protocolo RTP
Aplicação
FTP, 
Telnet, 
SMTP, 
SNMP
Aplicações
Apresentação
Negociação de mídia,
Controle de chamada
Sessões leves 
de conferência
CODEC
Sessão RTSP H.323 SIP SAP RTP
Transporte TCP UDP
Rede Protocolos de roteamento, IP, ICMP
Enlace de Dados
ARP, RARP
Não especificado
Física
RTSP: Real-time Streaming Protocol (RFC 2326)
SAP: Session Announcement Protocol
SIP: Session Initiation Protocol
SDP: Session Description Protocol (RCF 4533)
RTP: Real-time Protocol (RFC 3550)
RTCP: Real-time Control Protocol (RFC 3550)
H.323: ITU-T – Inicia sessões interativas para chamadas telefônicas 
e vídeo conferências.
Fonte: https://wiki.mozilla.org/Networking/RTSP (adaptado)
15
44
Pacotes com amostras de voz
Compressão de voz
Encapsulamento IP/TCP/RTP (overhead)
Pacotes de Voz
Tipo de CODEC Técnica
Amostras por voz 
por quadro (padrão)
Amostra de voz por 
quadro (máxima) 
G.723 MP-MLQ/CELP (6,3/5,3 kbps) 2 10
G.726-32 ADPCM (32 kbps) 2 20
G.729 CELP (8 kbps) 2 64
G.728 CELP (16 kbps) 4 64
VAD: Voice Activity Detection (200 ms)
Davidson, Jonathan, et al. Fundamentos de VOIP. Disponível em: integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788577802265 
20+20+2+
15
45
Método de compressão Taxa de bits (kbps) Período da amostra (ms) Nota MOS
G.711 PCM 64 0,125 4,1
G.726 ADPCM 32 0,125 3,85
G.728 (LD-CELP) 15 0,625 3,61
G.728 (CS-ACELP) 8 10 3,92
G.729a (CS-ACELP) 8 10 3,7
G.723.1 (MP-MLQ) 6,3 30 3,9
G.723.1 (ACELP) 5,3 30 3,65
Qualidade do CODEC (Mean opinion score)
LPC: Linear Predictive Coding
MP-MLQ: Multipulse, Multilevel Quantization
PCM: Pulse Code Modulation
ADPCM: Adaptive Differential Pulse Code Modulation
LD-CELP: Low Delay Code Excited Linear Predictive
CS-ACELP: Conjugate Structure Algebric Code Excited Linear Predictive
15
46
Telefonia IP
15
47
Telefonia celular GSM
Telefone 
móvel
RI Interface A RDSI Telefonia
OSI SCC7
Camada 7
TCAP BSSAP
ISUP TUP Nível 4
Camada 6
Camada 5
Camada 4 SCCP ↔
Camada 3 MTP L3 Nível 3
Camada 2 MTP L2 Nível 2
Camada 1 MTP L1 Nível 1
MTP: Message Transfer Part
SCCP: Signaling Connection Control Part
TUP: Telephone User Part
ISUP: ISDN User Part
TCAP: Transactional Capabilities Application Part
BSSAP: Base Station System Application Part
Redes GSM, GPRS, EDGE e UMTS - Evolução a Caminho da Quarta Geração (Sverzut, 2016)
VLR: Visitor Location Register
HLR: Home Location Register
AuC: Authentication Centre
MSC: Mobile Switching Centre
BSC: Base Station Controller
EIR: Equipment Identity Register
BTS: Base Transceiver Station
MSC 2
MSC 1
BSC
AuC
HLR
VLR
VLR
EIR
A
Abis
B
B
D
C
F
R
RF 
(Um)
G E
BTS
15
48
Toda infraestrutura IP
Protocolos nativamente IP
Telefonia IP (NGN)
SoftX: Softswitch device
UMG: Universal Media Gateway
AG: Access Gateway
AR: Access Router
CR: Core Router
http://www.dingdean.com/solution/hwdcsys_001.htm
Softswitch
Media Gateway
431321846
https://www.binder-
systemhaus.de/fileadmin/_process
ed_/csm_OXE_Plattform_a317ab89
32.png
https://stock.adobe.com/br/images/10u-blade-server-with-8-slots-4-power-supplies-and-control-box-with-display-19-rack-mounting-each-server-has-4-sas-hard-drives-and-closed-connectors-vector-illustration/431321846?prev_url=detail
15
49
TelefoniaPrivada NGN
www.cisco.com/c/en/us/td/docs/solutions/CVD/Collaboration/enterprise/1
2x/120/collbcvd/intro.html
https://www.cisco.com
88613905
7961
15
50
Telefonia Móvel NGN
P-CSCF Proxy-Call Session Control Function
I-CSCF Interrogating Call Session Control Function
S-CSCF Serving Call Session Control Function
MGCF Media Gateway Control Function
BGCF Breakout Gateway Control Function
MRFP Multimedia Resources Function Processor
MRFP Multimedia Resources Function Controller
SGW Signaling Gateway
IMS-MGW IP Multimedia Subsystem Media Gateway function
AS Application Server
HSS Home Subscriber Server
SLF Subscriber Location Function
Redes GSM, GPRS, EDGE e UMTS - Evolução a Caminho da Quarta Geração, pag. 445 (Sverzut, 2016)
MRFP
MRFC
SLFAS HSS
SIP
SIP
P-CSCF
BSC
GSM
BTS
RNC
UTMS
Node B IMS-MGW
MGCF
SGW
RTPC
Softswitch
SCC7
Voz
Voz
I-CSCF S-CSCF
BGCF
MRF
SIGTRAN
15
51
Protocolos e dispositivos para 
telefonia IP
15
52
Protocolos aplicados em Telefonia IP
Protocolos próprios
Versões IP dos protocolos clássicos
MGCP
Interface de Controle de gateways de mídia
Emprega conformação de comandos
Paradigma Mestre/escravo
Utiliza o protocolo SDP
MGCP Media Gateway Controller Protocol
SDP Session Description Protocol
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788577802265, pag. 271
<Nome do comando> <ID transação><ID terminais ><versão MGCP>
15
53
Protocolos aplicados em Telefonia IP
H.248 (ITU-T)/MEGACO (IETF)
Similar ao MGCP
separar claramente o controle de conexão do controle de 
chamadas
plano de controle de chamadas independente do plano de 
transporte de pacotes de voz inferior.
SIP (RFC 3261)
Protocolo de sinalização
Controla a inicialização, modificação e terminação das 
sessões interativas multimídia.
Protocolo de texto semelhante ao HTTP.
15
54
Protocolos aplicados em Telefonia IP
SIGTRAN
O GT SIGTRAN do IETF 
Conjunto de métodos de encapsulamento e 
mecanismos de protocolo fim-a-fim.
Funcionalidade e desempenho da sinalização RPTC.
SIP-T
Variação do SIP para comunicação entre MGC
15
55
Finalizando
15
56