ATIVIDADE ESTRUTURADA 1

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Nome: Abi Donavan Pascoal Kito 
Matricula: 201301106283
REDES CONVERGENTES - CCT0088
Título
Atividade Estruturada - Pesquisa (parte 1)
Objetivo
Esta atividade visa estimular o aluno a aprofundar os conceitos apresentados na primeira metade do curso de Redes Convergentes. 
É baseada em uma pesquisa sobre temas fundamentais desta parte do curso (codificadores e voz e detalhamento dos protocolos TCP e UDP).
Competência & Habilidade
Entender os aspectos envolvidos na codificação de voz, como taxa de operação dos codificadores, qualidade do sinal codificado e conhecer a técnica de detecção de atividade de voz e seu efeito sobre a banda do canal de voz.
Analisar as diferenças entre o TCP e o UDP e a sua aplicabilidade sobre os serviços a sere transportados nas redes convergentes.
DESENVOLVIMENTO
Pesquisa 1: Fazer uma pesquisa sobre os tipos de codificadores de voz existentes comparando-os em termos de taxa de codificação, MOS (Mean Opinion Score) e tempo necessário à codificação (retardo de codificação).
Os codificadores de voz são classificados em três grupo. Os de forma de onda, os paramétricos e hibrido-codificadores de forma de ondas –esse tipo decodificadores utiliza propriedades temporais e espectrais de sinal de fala na codificação, apenas se preocupando em reconstruir a forma de ondas a ser codificada, sem nenhum tipo de análise da mesma. Sendo assim pode codificar qualquer tipo de sinal. 
Estes codificadores possuem qualidades elevada, mas em contrapartida, apresenta alta taxa de codificação. Por isso para codificação de voz humana com taxa abaixo de 16 kbits/s normalmente são utilizados os codificadores paramétricos ou híbridos. 
Alguns exemplos dessa família de codificadores são: Codificação PCM- tem como objetivo codificar individualmente cada amostra de sinal, associando cada estante de tempo a um nível discreto de amplitude, onde o número discreto de nível de amplitude é dado pela enésima potência de dois sendo nos bits asserem utilizado na quantização. Essa é a maneira mais simples de codificar digitalmente um sinal e a que apresenta a melhor qualidade, possuindo uma nota na escala MOS igual a 4,3. 
Além de possuir qualidade elevada, esse tipo de codificação apresenta altas taxa de amostragem de 8KHZ e 8 bits na quantização, esse codificador possui uma taxa de codificação igual a 8000 Hz X 8 bits, ou seja, 64Kbits/s, como ocorre na telefonia fixa. O que seria impraticável como no exemplo, para fins de transmissão em telefone celulares, o que obrigaríamos a utilizar outro tipo de codificação. Codificador Paramétricos- esse apresentes nesse grupo utilizam característica de fontes de sinal de interesse para codificar, sendo assim, pode dizer que classe de codificadores é especial para cada tipo de sinala ser codificado. Se o interesse é codificar a voz humana, será feito um estudo especifico do trato vocal, que é a fonte de sinal. O codificador paramétrico mais conhecido atualmente para voz humana é o LPC. Codificador LPC- é o principal codificador paramétrico para a voz humana, levando em consideração vários princípios em relação ao trato vocal humano. É uma das técnicas mais utilizadas para análise e síntese dos sinais de voz. 
De maneira simplificada, o LPC é uma técnica baseada na modelagem de predição linear associada ao fato de o sinal a ser codificado ser vozeado ou não. A partir dessa última informação, pode-se definir se haverá (vozeado) ou não (não vozeado) o envio da informação de pitch. Assim, há diferença de excitação no decodificador para os sinais sonoros e os surdos: os primeiros, por apresentarem altura definida, são representados por um trem de impulsos espaçados pelo pitch. Já os segundos, acabam por ser representados por um ruído branco gaussiano de média zero e variância unitária. 
Dessa forma, o codificador LPC é caracterizado pela extração de parâmetros do preditor, do pitch, da caracterização vozeada ou não e do ganho a ser aplicado na excitação do decodificador. Os parâmetros do preditor são obtidos de maneira semelhante àquela da abordagem DPCM, exposta na Eq. 2.11, enquanto que o pitch é obtido conforme o abordado no item anterior. A caracterização do som como vozeado ou não pode ser realizada através de duas formas: utilizando-se as técnicas de obtenção de pitch ou por meio de um procedimento denominado Taxa de Cruzamento por Zeros TCZ. 
Pesquisa 2: Fazer uma pesquisa sobre a facilidade de VAD (Voice Activity Detection) que pode ser usada na compressão de voz. Indicar qual o percentual de banda ocupada que pode ser reduzido com o uso dessa facilidade.
	A função dos codificadores de voz é transformar a voz da forma analógica para a forma digital. A codificação da voz consiste basicamente na amostragem e na quantização do sinal. A amostragem transforma o sinal contínuo em um sinal discreto enquanto a quantização converte o sinal discreto analógico em uma sequência de bits. 
O codificador mais básico definido pela ITU-T é o G.711, que utiliza a modulação Pulse Code Modulation (PCM). A faixa de freqüência da voz humana utilizada para telefonia é de 4 kHz, e segundo a taxa de Nyquist, a voz deve ser amostrada pelo menos no dobro da freqüência. Assim, têm-se 8 mil amostras por segundo. Cada amostra é representada por um octeto, portanto, a taxa de transmissão da voz PCM é de 64 kbps. Na quantização é utilizada uma escala logarítmica de modo a aumentar a resolução de sinais de menor volume. Na verdade, a escala não é logarítmica, mas são utilizados vários segmentos lineares, a fim de realizar uma aproximação da curva desejada. 
Existem codificadores de voz que utilizam a técnica de supressão de silêncio. Esta técnica se baseia no fato de que durante uma conversação o interlocutor fala em média 35% do tempo. Para suprimir o silêncio, é necessária a existência de um detector de voz (Voice Activity Detector - VAD), responsável por detectar se o interlocutor está falando ou está em silêncio. O VAD pode ser implementado com ou sem histerese, isto é, ao invés de utilizar apenas um limiar de tensão na detecção de atividade e de silêncio, pode-se utilizar dois limiares, de maneira a evitar que o final das palavras seja cortado. 
É necessário também um dispositivo (Discontinuous Transmission - DTX) que interromperá a transmissão toda vez que receber a informação de que o interlocutor está em silêncio. Por fim, é necessário um dispositivo (Confort Noise Generator - CNG) para simular o ruído de fundo enquanto o interlocutor estiver em silêncio, pois o silêncio absoluto causa desconforto aos ouvidos humanos.
Existem ainda diversos outros codificadores de voz que possuem taxas de transmissão inferiores. A grande maioria destes codificadores faz a compressão do sinal de voz em quadros, onde cada quadro contém diversas amostras de voz. Estas técnicas de compressão utilizam informações dos quadros anteriores para a geração dos quadros atuais. O codificador G.723.1 foi selecionado pela International Multimedia Telecommunications Consortium (MTC) VoIP Fórum para o padrão H.323 bandas estreita. Este codificador possui uma taxa de transmissão de 5,3 ou 6,3 kbps, que pode ser ajustada dinamicamente.
O tamanho do quadro é de 30ms mais 7,5ms de informações do quadro anterior. O G.723.1 utiliza o Multi-Pulse-Maximum Likelyhood Quantization (MP-MLQ) para excitaçãoda taxa mais alta, enquanto que para a taxa mais baixa é utilizado o Algebraic-Code-Excited Linear Prediction (ACELP). O codificador G.729A utiliza a técnica de codificação Conjugate Structure Algebraic-Code-Excited Linear Prediction (CS-ACELP). Ele possui uma taxa de 8 kbps com tamanho de quadro de 10ms mais 5ms de informações do quadro anterior. Tanto o G.723.1 quanto o G.729A são capazes de realizar a supressão de silêncio.
Pesquisa 3: Fazer uma pesquisa sobre o fluxo de PDU (Protocol Data Units) do protocolo TCP e do protocolo UDP nas fases de estabelecimento de conexão, transferência de dados e liberação de conexão. O UDP só tem uma das três fases. O fluxo deve representar, também,as situações de perda de uma PDU ou da entrega de uma PDU com erro no destino e a conseqüente troca de PDU no TCP para a correção desses erros.
 Tipicamente, numa ligação TCP existe aquele designado de servidor (que abre um socket e espera passivamente por ligações) num extremo, e o cliente no outro. O cliente inicia a ligação enviando um pacote TCP com a flag SYN activa e espera-se que o servidor aceite a ligação enviando um pacote SYN+ACK. Se, durante um determinado espaço de tempo, esse pacote não for recebido ocorre um timeout e o pacote SYN é reenviado. O estabelecimento da ligação é concluído por parte do cliente, confirmando a aceitação do servidor respondendo-lhe com um pacote ACK. 
Durante estas trocas, são trocados números de sequência iniciais (ISN) entre os interlocutores que irão servir para identificar os dados ao longo do fluxo, bem como servir de contador de bytes transmitidos durante a fase de transferência de dados entrega de uma PDU com erro no destino e a conseqüente troca de PDU no TCP para a correção desses erros.
Pesquisa 4: Fazer uma pesquisa sobre as portas UDP e TCP mais comumente usadas e relacioná-las com os serviços a que correspondem.
Entre as portas TCP e UDP e possível usar 65536 portas, o protocolo TCP como no UDP, é comum o uso das portas de 1 a 1023 já que a aplicação destas é padronizada pela IANA (Internet Assigned Numbers Authority) Protocolos TCP mais usados e suas funções:
FTP usa porta 21, Protocolo de transferência de arquivos, com este protocolo pode-se criar um servidor de arquivos na internet , muitos arquivos que baixamos , são hospedados em servidores FTP , o protocolo FTP é da arquitetura TCP/IP arquitetura da Internet e maioria das LANs), sendo executado na camada de aplicação, não tem criptografia , mas pode-se criar contas de usuário para acesso ao servidor de FTP Telnet usa a porta 23 é um protocolo cliente-servidor usado para permitirá comunicação entre computadores ligados numa rede por exemplo:  rede local / LAN / Internet, baseado em TCP. Telnet é um protocolo utilizado na comunicação entre computadores remotamente (à distância). Mas seus dados não são criptografados isso faze com que venha sendo substituído pelo SSH, cujo conteúdo é criptografado antes de ser enviado. SMTP usa a porta 25 esse protocolo controla como o e-mail é transportado e entregue através da Internet ao servidor de destino. O serviço SMTP envia e recebe e-mails entre os servidores, ao passo que o serviço POP3 recupera o e-mail do servidor de e-mail para o computador do usuário outro.
HTTP usa a porta 80 é o protocolo utilizado para transferência de páginas HTML do computador para a Internet. Por isso os endereços do site usam URL utilizam no início a expressão "http://", definindo o protocolo usado. Esta informação é necessária para estabelecer a comunicação entre a URL e o servidor Web que armazena os dados, enviando então a página HTML solicitada pelo usuário.
HTTPS usar a porta 443 esse protocolo é a versão segura do protocolo HTTP Meios seguros de transferência de dados usando o protocolo https na internet são necessários para efetuar transações online seguras, como os serviços bancários ou compras online. Esse protocolo criptografa nossas informações tornando-a mais seguras as invasões.
POP3 usa a porta 110 esse protocolo utilizado no acesso remoto a uma caixa de correio eletrônico, e permite que todas as mensagens contidas numa caixa de correio eletrônico possam ser transferidas sequencialmente para um computador local. Dessa maneira, o usuário pode ler as mensagens recebidas, apagá-las, responder, armazená-las. IMAP usa a porta 143 esse protocolo permite o acesso de vários clientes à mesma caixa de correio, mantendo as mensagens de e-mail disponíveis no servidor para mais tarde lhes aceder através do webmail. Lembrando que esse protocolo IMAP e POP3 são usados no acesso de correios eletrônico alguns com uma melhor funcionalidade.
DNS usa a porta 53 é um protocolo usado muito quando acessamos um determinado site, esse protocolo busca o número IP e vice-versa após digitarmos na barra de endereço. Essa não é a única função desse protocolo, mas é um exemplo bem simples e que comprova como a nossa vida seria difícil sem ele, imagina decorarmos os endereços IP de todos os sites que acessamos todos os dias. Não seria nada fácil.NTP usa a porta 123 é um protocolo para sincronização dos relógios dos computadores baseado no UDP para sincronização do relógio de um conjunto de computadores em redes de dados com latência variável. O NTP permite manter o relógio de um computador com a hora sempre certa e com grande exatidão