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APOSTILA REDES CONVERGENTES 2017

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REDES CONVERGENTES
	Prof. Glaucionor Oliveira
Sabemos que no último século, os meios de comunicação passaram por um grande processo evolutivo que influenciou diretamente o comportamento da sociedade e os meios com que esta se relaciona. A Internet com seu grande potencial disseminador, informativo e principalmente comercial, é considerada hoje a mais nova etapa dentro deste processo de desenvolvimento da comunicação humana. Ela trouxe o conceito sobre vários tipos de mídia interagindo num mesmo ambiente, ou seja, aplicações multimídia. 
As redes de transmissão de voz, dados e imagem, foram projetadas para o transporte específico de cada tipo de informação ou tipo de mídia, o que as caracterizam como redes não convergentes. Como exemplo, a Rede de Telefonia Pública Comutada (RTPC), amplamente utilizada para a transmissão de voz. 
Nesse contexto, podemos levantar duas questões que justificavam o fato de haver redes específicas para cada tipo de mídia. A primeira é porque não existiam ou eram economicamente inviáveis tecnologias que permitissem uma operação integrada deste tipo de informação num só meio; a segunda está no fato de que não havia formulação de padrões pelos órgãos reguladores de telecomunicações, que viabilizassem a fabricação de equipamentos, para que no final tudo se tornasse realidade [JOÃO 04].
Quando falamos em convergência de redes ou redes convergentes, estaremos falando sobre a possibilidade de uma única rede capaz de prover serviços integrados de comunicação de dados, voz e imagem[JOÃO 04].
Dentro dos serviços de multimídia, o serviço de voz é sempre o primeiro a ser considerado quando se trata de integração de serviços em uma rede. A voz, por possuir requisitos de comunicação bastante rígidos, nos serve de base para o estudo da integração de serviços e a convergência de redes. No entanto, tais requisitos necessitam de regalias para que a qualidade de serviço QoS, possa ser atendida, garantindo assim a inteligibilidade da comunicação[JOÃO 04].
Qualidade de Serviço
 
O aspecto essencial da qualidade de serviço num sistema está diretamente relacionado ao nível de satisfação do usuário.
	
Quando uma nova solução tecnológica é implementada, trabalha-se muito até atingir um ponto ideal de estabilidade operacional, que garanta a satisfação do cliente.
Para o ITU (E.800), a qualidade de serviço é o resultado da atuação coletiva de diversos fatores num sistema, que determina como um todo a satisfação do usuário de um serviço de telecomunicações.
Qualidade do sistema telefônico
As tecnologias de transmissão de voz empacotada sobre redes de dados, têm evoluído bastante e estão cada vez mais próximas de alcançar a qualidade de serviço hoje provida pelos sistemas telefônicos convencionais, também chamados de sistemas legados de telefonia.
Qualidade da Voz
	
A qualidade de serviço da transmissão de voz nestes sistemas legados é o que ainda os mantém vivos. Nestes sistemas , esta qualidade é garantida pois:
.:. a voz possui um caminho dedicado para uma única conversação; e
.:. a rede possui uma infra-estrutura confiável, pois se trata de um sistema já consolidado que ultrapassou obstáculos iniciais de implantação que uma tecnologia emergente passaria.
Para garantir a qualidade da transmissão de voz numa rede de dados, devem ser observados os seguintes parâmetros:
	
.:. codificação e decodificação de sinal de voz;
.:. largura de banda e compressão de voz;
.:. atraso e flutuações de atraso; e
.:. congestionamento e perda de pacotes.
	
A aplicação de voz é muito diferente das aplicações de dados. A voz não pode esperar, precisa ser transmitida em tempo real, para garantir a inteligibilidade e interatividade entre os pontos comunicantes.
TECNOLOGIAS DE REDES CONVERGENTES
Basicamente o que tem motivado as empresas a optarem pela convergência de tecnologias é a redução de custos. A próxima geração de redes telefônicas provavelmente usará esta multiplexação de voz e dados ao longo das mesmas linhas de transmissão.
A utilização de uma ou outra tecnologia vai variar de acordo com as necessidades de cada usuário, baseado em uma séria de características próprias de cada sistema: performance, disponibilidade, facilidade de uso, etc. A infra-estrutura já instalada é também um ponto crucial para escolha da tecnologia que permitirá a implantação de uma rede convergente.
Voz sobre IP – VoIP
De maneira prática quando falamos em voz sobre IP, estamos falando da implementação de uma rede convergente que permite o tráfego de voz sobe uma rede de dados cujo protocolo de comunicação é o IP (Internet Protocol). Há vários motivos que podem garantir o sucesso da utilização desta tecnologia. Umas delas é por causa da grande popularidade e uso do protocolo IP, pois em vários lugares as redes já utilizam o protocolo IP em suas redes de dados. A evolução das redes baseadas no protocolo IP, já consolidado como um padrão para a comunicação de dados, desperta o interesse dos fornecedores de equipamentos de inter-rede, bem como dos fabricantes de equipamentos de telefonia e dos grandes fornecedores de serviços de telecomunicações, para técnicas de transmissão de voz sobre IP, motivando o crescimento da integração de dados e voz [FRE 02].
Aspectos básicos do Protocolo IP
O Protocolo de Internet, IP, tornou-se bastante e popularizado devido a sua utilização na arquitetura Internet, juntamente com o protocolo TCP (Transmission Control Protocol), formando a pilha de protocolos TCP/IP. Esta arquitetura destacou-se principalmente pela simplicidade de seus protocolos e pela eficiência em interconectar sistemas heterogêneos, permitindo que computadores cooperem e compartilhem recursos de uma rede.
Basicamente, a arquitetura baseia-se em um serviço de rede não orientado à conexão (datagrama não confiável) através do IP, e em um serviço de transporte orientado à conexão, oferecido pelo TCP. Juntos, estes protocolos se completam, oferecendo um serviço de comunicação simples e eficiente.
O modelo da arquitetura da Internet se fundamenta em quatro camadas, onde cada uma executa um conjunto bem definido de funções de comunicação.
 
 
 
Modelo de camadas da Arquitetura Internet – Fonte: [SOA 95]
Roteamento IP
A tarefa de roteamento seja, talvez, a principal função do protocolo IP. O protocolo assume que qualquer host sabe enviar datagramas para qualquer outro host conectado à mesma rede. A função de roteamento torna-se mais complexa quando desejamos enviar datagramas a destinatários que estão conectados a uma outra rede. Neste caso, parte da função de roteamento é transferida para os gateways (roteadores), cabendo ao protocolo IP no host apenas o envio do datagrama a um dos gateways conectados a sua rede.
 
Funcionamento de Voz sobre IP
A definição básica de voz sobre IP é a conversão de amostras de voz em uma série de pacotes e transmissão destes através de uma rede IP, remontando a amostra original da voz no ponto de chagada [FRE 02].
As soluções VoIP seguem um modelo de camadas hierárquico e que pode ser comparado ao modelo de referencia OSI. 
 
 
 
Modelos de camadas de VoIP – Fonte: [FRE 02]
Basicamente, o efeito de cada camada no processo de comunicação VoIP é a adição de cabeçalho para controle e transmissão da informação. Como pode ser observado na figura acima, o pacote (cabeçalho + payload) que uma camada cria passa a ser o campo de payload da próxima, formando dessa forma o pacote IP para transmissão da voz.
IP
O IP é o responsável pela entrega pela entrega os pacotes entre os computadores da aplicação. Mesmo que ele não apresente nenhum tipo de garantia, verificação de erros ou de seqüência de pacotes, ele tem a vantagem de tornar a rede transparente para as camadas superiores envolvidas na transmissão de voz. 
Ao apresentara questão desta maneira, a primeira impressão é de que o IP não é apropriado para o transporte de voz. Essencialmente, ele não é. Aplicações de tempo real, como a voz, requerem conexões garantidas e com características constantes de atraso. Por isto são utilizados mecanismos de garantia de qualidade de serviço, mas que são funções das camadas superiores. 
Vantagens x Desvantagens do VoIP 
Vantagens:
Convergência;
Possibilidade de novos serviços e aplicações;
Diminuição de custos das ligações (DDD/DDI);
Melhor aproveitamento da infraestrutura de rede existente.
Desvantagens:
Custo dos equipamentos;
Requisitos para garantir a qualidade da telefonia convencional (QoS);
Segurança ex. Problemas para garantir a localização das chamadas (911 nos EUA).
Componentes do VoIP 
Codecs (codificadores/decodificadores)
Protocolos, recomendações e padrões
H.323, SIP, IAX, MGCP, MEGACO 
RTP/RTCP, SDP
UDP
ENUM
Equipamentos 
Arquiteturas
Qos 
Segurança 
Codificação de Voz
No processo de codificação os valores do sinal analógico são codificados em uma seqüência de bits para que possam ser transmitidos pela linha.
Processo de Codificação
Digitalização da Voz
É o processo de conversão de um sinal de voz/áudio para a forma digital, a partir de uma quantização linear ou logarítmica invariante no tempo.
Fatores que influenciam na qualidade da voz digital:
Taxa de amostragem
Números de bits por amostra
	Faixa da Freqüência
	0 – 4000 Hz
	Freqüência de Amostragem
	8000 amostras por segundo
	Níveis de Quantização
	256
	Codificação
	8 bits
	Banda Gerada
	64 Kbps
Características da digitalização do sinal de voz
A forma de digitalização do sinal de voz para o sistema telefônico usual atende a recomendação ITU (International Telecommunications Union) G.711 - Pulse Code Modulation - Lei A ou Lei ( (64Kb).
O sinal de voz após ser amostrado, quantizado e codificado pode ainda passar por um processo de compressão para que haja uma economia da largura de banda necessária para o tráfego desse sinal. É importante ressaltarmos que essa compressão deve ser realizada em tempo real.
Em uma conversação existem ainda alguns aspectos, tais como o silêncio, que podem ser tratados antes da utilização de técnicas de compressão da voz. O silêncio trata-se de uma informação inútil e por isso não precisa ser transmitido. Eliminando-se os intervalos de silêncio é possível diminuir a largura de banda necessária, utilizando para isso mecanismos de supressão de silêncio.
Segundo [PAT 00] e conforme a figura abaixo, podemos notar que cerca de 56% de uma conversação é formada por silêncio ou pausas. O que reafirma a necessidade de se fazer um tratamento deste fato. 
 Componentes de uma conversação – Fonte: [PAT00]
Quando em uma conversação há um intervalo de silêncio, nenhum pacote é enviado naquele instante e insere-se um ruído de conforto que tem como função informar ao receptor que a conversação ainda está estabelecida, causando assim uma sensação de conforto para o usuário. 
O silêncio não é transmitido – Fonte: [PAT00]
Existem várias técnicas para realizar a compressão de voz. Cada uma possui um certo grau de complexidade e diminuem, diferentemente, a largura de banda necessária. O PCM, somente suporta compressão em termos de amplitude, e não de banda do sinal [XAV 00]. Portanto, foram desenvolvidas tecnologias mais complexas para a digitalização e compressão da voz e que também foram registradas através de recomendações da ITU [ALE 02]. 
Codificadores de Voz
Realizam o processo de representação binária da voz/áudio com o compromisso de manter a menor taxa de transmissão possível e a melhor qualidade do sinal sintetizado.
Classificação dos Codificadores de Voz
Codificadores de forma de onda – trabalham diretamente com o sinal de voz. Reproduz o sinal amostra por amostra. São codificadores de baixo custo e pequena complexidade, mas requerem uma taxa de transmissão elevada (>16Kb).
Codificadores paramétricos – são também chamados de VOCODERS ( Voice Coders). São baseados no modelo de produção da voz. A taxa de transmissão do Vocoder é baixa (<ou= 4,8Kb), mas o atraso e a complexidade são elevados e a voz soa sintetizada.
Codificadores híbridos – combinam a qualidade dos codificadores de forma de onda com a eficiência dos codificadores paramétricos. Geram taxa de transmissão de 4,8 a 16Kb. A qualidade da voz se aproxima dos codificadores de forma de onda, mas têm alta complexidade.
Pode-se ver que um dos componentes necessários para transmissão de voz numa rede de dados é o Áudio CODEC (Codificador-Decodificador). Este componente é o responsável por transformar a voz humana (um sinal analógico) em uma seqüência de bits (um sinal digital) para transmissão numa rede de dados, fazendo amostragens periódicas no sinal de voz. Em equipamentos do tipo gateways VoIP, esses CODECs são implementados através de um componente chamado DSP (Digital Signal Processor).
  
A introdução dos microprocessadores no final dos anos 70 e início dos anos 80 tornou possível usar técnicas de processamento digital de sinais (Digital Signal Processing) em um range muito maior de aplicações. 
 
Durante os anos 80 a importância crescente do processamento digital de sinais levou vários fabricantes importantes (como Texas Instruments, Analog Devices e Motorola) a desenvolverem os chips DSP, ou seja, microprocessadores especializados com arquiteturas projetadas especificamente para os tipos de operações requeridas ao processamento digital de sinais.
 
Como um microprocessador de uso geral, um DSP é um dispositivo programável, com seu próprio conjunto de instruções nativas. O uso desses chips associados a algoritmos de compressão permitiu a implementação de diversas tecnologias de CODEC’s. Exemplos de chips DSP são o DSP542 e DSP549 fabricados pela Texas Instruments e usados pela CISCO Systems em seus gateways VoIP [CISCO-CODEC1].
 
Cada CODEC provê certa qualidade de voz. A medida de qualidade da voz transmitida é uma resposta subjetiva de um ouvinte. Uma medida comum usada para determinar a qualidade do som produzido pelos CODECs específicos é o MOS (Mean Opinion Score). Com o uso do MOS, um amplo range de ouvintes julgam a qualidade de uma amostra de voz (correspondendo a um CODEC particular) numa escala de 1 a 5. A partir desses resultados, é calculada a média dos scores para atribuir o MOS para aquela amostra [CISCO-CODEC2]. 
  
Na tabela 1 são apresentados alguns scores MOS para os CODECs mais usados. Na Tabela 2 são descritos os scores MOS.
 
	Método de Compressão 
	Bit Rate (kbit/s) 
	MOS Score 
	Delay (ms) 
	G.711 PCM 
	64 
	4.1 
	0.75 
	G.726 ADPCM 
	32 
	3.85 
	1 
	G.728 LD-CELP 
	16 
	3.61 
	3 to 5 
	G.729 CS-ACELP 
	8 
	3.92 
	10 
	G.729 x 2 Encodings 
	8 
	3.27 
	10 
	G.729 x 3 Encodings 
	8 
	2.68 
	10 
	G.729a CS-ACELP 
	8 
	3.7 
	10 
	G.723.1 MP-MLQ 
	6.3 
	3.9 
	30 
	G.723.1 ACELP 
	5.3 
	3.65 
	30 
	
	Tabela 1: Scores MOS de alguns CODEC's [CISCO-CODEC2]
	 
	Score 
Definição 
Descrição 
5 
Excelente 
Um sinal de voz perfeito gravado em um local silencioso 
4 
Bom 
Qualidade de uma chamada telefônica de longa distância (PSTN) 
3 
Razoável 
Requer algum esforço na escuta 
2 
Pobre 
Fala de baixa qualidade e difícil de entender 
1 
Ruim 
Fala não clara, quebrada 
	Tabela 2: Scores MOS [UMSIS-MOS]
 
 
 
 
 
Os algoritmos de compressão são patenteados e seu uso obriga o fabricante do gateway VoIP a pagar royalties ao proprietário do algoritmo. Por exemplo, o G.729 é patenteado pela empresa VoiceAge Solutions [VOICEAGE]. 
 
 
Existem também algoritmos de compressão fechados (i.e., cujas especificações não são públicasnem licenciáveis). O algoritmo utilizado pela operadora de telefonia IP Skype (www.skype.com) propicia qualidade de comunicação superior, mesmo com linhas discadas (56 kbit/s).
 
	Recomendação ITU-T
	Algoritmo
	Taxa de bits (Kbps)
	Retardo (ms)
	Qualidade da voz
	Complexidade
	G.711
	PCM
	64
	0,75
	Excelente
	Muito Baixa
	G.726/G.727
	ADPCM
	32
	1
	Boa
	Baixa
	G.728
	LD-CELP
	16
	2,5
	Boa 
	Média
	G.729/G.729a
	CS-ACELP
	8
	10
	Boa
	Alta
	G.723.1
	MP-MLQ
	6,3
	30
	Boa
	Muito Alta
	G.723.1
	ACELP
	5,3
	30
	Razoável
	Muito Alta
Principais padrões de codificação especificados pela ITU
A escolha do padrão a ser utilizado vai depender da necessidade da aplicação que queremos. Se a aplicação possui restrições quanto à largura de banda disponível, então o padrão a ser utilizado deve ser tal que a taxa de bits gerada seja suportável. Mas, se não tolera retardos, então o padrão a ser utilizado deve atender a este requisito. 
Comparativo entre Taxa de bits e Retardo entre os padrões de codificação ITU
Note também que à medida que a complexidade aumenta, a taxa de bits diminui e o retardo aumenta.
Exemplo de codificador ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation)
Cálculo da Banda Consumida
VoIp em uma rede Ethernet com o codec G.711a (PCM) 64 Kbps 
 Os pacotes são coletadas a cada 20ms (50 pacotes por segundo)
 Cada pacote contêm 160 bytes de áudio = (64K / 8 bits /50 pacote) 
 Cabeçalhos dos protocolos: RTP, UDP, IP e Ethernet (12 bytes + 8 bytes + 20 bytes + 38 bytes) = 78 bytes (overhead) por pacote
 Total = 160 + 78 = 238 bytes x 50 pacotes = 11.9 KBytes x 8 bits = 95,2 Kbps 
a) Digitalização
A 	A Modulação por Codificação de Pulsos PCM, é uma técnica utilizada para codificar e decodificar um sinal de voz. Esta técnica de converte um sinal analógico de voz para digital correspondente a 64kbps.
Técnica PCM
b) Compressão
Para otimizar a utilização da banda de transmissão numa rede de dados transportando voz, existe a técnicas chamadas de compressão. Esta técnica é utilizadas para reduzir o sinal de voz a uma taxa satisfatória que não altere a qualidade do sinal original bem como o tráfego numa rede de dados.
Compressão
Sistemas de Compressão:
	
G.729 - que permite que o sinal de voz seja reduzido de 64kbps para 8kbps, compressão de 8:1.
	
G.723.1 - que possui uma compressão um pouco mais acentuada de aproximadamente 6 Kbps.
c) Jitter
Parâmetro que também pode afetar a qualidade do sinal é o atraso da comunicação que pode ser gerado no transporte da voz numa rede de dados. 
Esse atraso variável é chamado de jitter. Ele muda em tempo real, de acordo com as condições de tráfego e de congestionamento da rede. 
Jitter
Percebe-se que utilizando sistemas convergentes, as redes podem oferecer mais serviços aos usuários. Com certeza ainda virão por aí novas necessidades.
A tecnologia de voz sobre dados, é relativamente nova se a compararmos com a transmissão de voz em sistemas comutados.
Tecnicamente, QoS, ou Qualidade de Serviço, é o fenômeno que pressupõe a entrega constante, previsível e satisfatória de um serviço, processo ou informação. Ela visa definir mecanismos de qualidade em que elementos de uma rede receberão parâmetros específicos de tráfego, para garantir:
.:. a largura de banda de transmissão necessária para uma aplicação específica; e
.:. atrasos fixos e flutuações mínimas de atraso (jitter mínimo).
Ou seja, na prática, QoS, não é uma funcionalidade que um sistema habilita ou desabilita, mas sim, um conceito que define funções e procedimentos que juntos implementam a qualidade de serviço necessária para a garantia dos requisitos em um sistema.
Tipos Imple
mentação de QOS na rede de dados
Melhor esforço - é o tipo mais simples de serviço que uma rede pode oferecer, onde todos os pacotes são tratados da mesma forma. Ele não provê nenhuma forma de garantia de recursos nem otimização dos parâmetros de desempenho.
 
Quando uma rede está congestionada, pacotes são simplesmente perdidos. E como a rede trata qualquer pacote igualmente, qualquer fluxo pode ficar comprometido pelo congestionamento. O que não é permitido para aplicações em tempo real, como voz e vídeo, que precisam de um mínimo de confiabilidade para operar com inteligibilidade satisfatória não comprometendo a interatividade.
As principais tecnologias de QoS que emergiram nos últimos anos são:
	
.:. Serviços Integrados e os Serviços Diferenciados que têm foco na alocação de recursos de transmissão; e
	
.:. MPLS, que tem foco na otimização dos níveis de desempenho numa rede de dados.
Os Serviços Integrados - basicamente provém a garantia de recursos através da reserva de banda de transmissão para determinada aplicação.
Para receber garantia de recurso, uma aplicação deve antes fazer uma reserva prévia para que ela possa transmitir tráfego sobre a rede.
O protocolo RSVP (Resource Reservation Protoco), desenvolvido pelo IETF, é um exemplo de protocolo para este estabelecimento de reserva de recursos.
Serviços Integrados
Os Serviços Diferenciados - utilizam uma combinação de controle na periferia da rede, para provisão de recursos de banda e priorização de tráfego.
Na arquitetura dos Serviços Diferenciados, o tráfego do usuário é dividido dentro de um pequeno número de classes de encaminhamento nos pacotes IP. Para cada classe , a quantidade de tráfego que cada usuários podem injetar na rede pode ser diferenciada e limitada a partir de um ponto específico da rede.
Se
Serviços Diferenciados
O MPLS, Multiprotocol Label Switching - tem por objetivo a otimização de níveis de desempenho de uma rede IP, organizando recursos em uma rede de maneira mais eficiente para maximizar a probabilidade de entrega da informação minimizando custos desta entrega.
Através de uma técnica denominada label switching (rótulo de encaminhamento), o MPLS visa estabelecer políticas que definem caminhos ou rotas para a entrega da informação e os níveis de prioridade de serviço que determinados tipos de tráfego devem ter.
Protocolo MPLS
Para este processo de roteamento do MPLS, o caminho que um pacote deve percorrer, deve ser estabelecido previamente para que este processo possa ser utilizado através dos rótulos de encaminhamento. Este estabelecimento prévio de um caminho é bastante parecido ao estabelecimento de circuitos virtuais utilizado no Frame Relay.
Resumindo.
Provisão de QoS para o IP
O protocolo IP e a arquitetura Internet são baseados em um conceito simples em que datagramas com endereços de origem e destino podem viajar por uma rede composta de equipamento e roteadores.
No entanto, esta simplicidade é justificada pelo fato de que o IP não prover muitos serviços. Ele é responsável, apenas, pelo endereçamento e isto possibilita uma independência de cada datagrama, não sendo provido nenhum garantia de entrega dos dados. O IP provê, somente, o serviço do Melhor Esforço. 
Para suportar as aplicações de voz, em tempo real, os serviços IP devem ser suplementados. Isto requer a adição de dispositivos de diferenciação de tráfego sensível ao atraso, variação de atraso e descarte [FRE 02]. O desafio para se ter voz sobre IP é adequar as deficiências do protocolo à realidade da aplicação.
	Protocolos e Padrões 
	São recomendações abrangente que determinam os padrões a serem utilizados para:
sinalização;
estabelecimento de sessões;
controle de chamadas;
gerenciamento de largura de banda;
controle de admissão;
codecs para transferência de áudio e vídeo, e;
protocolos de transferência de dados.
	VoIP = SIP + UDP + IP +Ethernet + QoS
Protocolo de Sinalização
H.323
SIP
IAX
	O H.323 referencia um conjunto de protocolos criados pela ITU-T com a finalidade 	de padronizar a transmissão de dados em sistemas de conferência audiovisual por 	meio de redes comutadas por pacotes. A recomendação H.323 utiliza o protocolo 	RTP e RTCP no tráfego de voz e vídeo. 
SIP é o protocolo de sinalização mais utilizado na tecnologia VoIP em conjunto com outros protocolos, como o RTP/RTCP, que são utilizados para transportar dados em tempo real e prover informações sobre qualidade de serviço (QoS) e o Protocolo de Descrição de Sessão (SDP - Session Description Protocol) para descrever sessões multimídia. 
Foi desenvolvido pela Força-Tarefa de Engenharia da Internet (IETF - Internet Engineering Task Force), é baseado na arquitetura cliente-servidor, trabalha com envio e recebimento de mensagens entre softswitches e entre softswitches e os terminais VoIP. 
O protocolo IAX (Inter Asterisk eXchange) foi desenvolvido pela Digium, criadora e desenvolvedora do projeto Asterisk, com o objetivo de estabelecer conexões entre servidores Asterisk. Diferentemente do SIP, o protocolo IAX é responsável tanto pela sinalização, como o transporte de stream RTP, utilizando apenas a porta UDP 4569.
 
Diagrama de tempo de uma chamada VoIP
Comandos e Pedidos do protocolo SIP
	Método 
	Descrição 
	INVITE 
	Estabelece a sessão de mídia entre os agentes 
	ACK 
	Confirmação de uma mensagem de Invite 
	BYE 
	Encerra uma sessão existente
	OPTIONS 
	Consulta um host sobre seus recursos
	CANCEL 
	Cancela uma solicitação pendente
	REGISTER 
	Informa um servidor de redirecionamento sobre a localização atual de usuário.
	Classe 
	Funcionalidade 
	Exemplo 
	1xx 
	Resposta Informativa
	180 Ringing 
	2xx 
	Resposta de Sucesso
	200 OK 
	3xx 
	Resposta de Redirecionamento
	302 MovedTemporarily 
	4xx 
	Resposta de Falha de Requisição
	404 NotFound 
	5xx 
	Resposta de Falha em Servidor
	503 Service Unavaliable 
	6xx 
	Resposta de Falha Global
	600 BusyEverywhere 
RTP (Real-time Transport Protocol) trabalha sobre o UDP, encapsulando os dados provenientes do vocoder, adicionando em seu cabeçalho informações de codificação utilizada, número de sequência e marcas de tempo. Elas são úteis para auxiliar o destino a identificar se existem pacotes faltando ou a definir um buffer de sincronismo, uma vez que o UDP não provê qualquer garantia sobre a transmissão. 
RTCP (Real-time Transport Control Protocol) prover mecanismos de controle ao RTP, como monitoração da entrega de dados e qualidade de serviço. A monitoração é realizada enviando periodicamente aos participantes da sessão RTP pacotes de controle. O retorno desses pacotes informa à origem o estado atual da transmissão (atraso, variação de atraso e largura de banda), permitindo que sejam feitas lterações em tempo real. 
UDP é um protocolo não orientado à conexão, onde os dados são transmitidos de forma não confiável. Isso o torna um protocolo rápido, uma vez que não trabalha com retransmissão de dados em caso de falhas, sendo ideal para uso em aplicações multimídia, como VoIP, onde pequenas perdas de pacotes de voz prejudicam menos do que eventuais atrasos.
Equipamentos VoIP 
Softphones (Telefones em Software)
Telefones IP
Adaptadores analógicos (ATA)
Gateways
PABX Hibrido (TDM + IP)
PABX IP 
SOFTPHONE
Software de telefonia que simula todas as funções de um telefone convencional, através da utilização de um PC ou Smartphone 
Softphone no Smartphone
Telefone IP
Equipamento conectado diretamente a um acesso de rede, estando sempre em operação e dispensando o uso do computador para originar e receber chamadas. 
ATA (Adaptador de Telefone Analógico)
Conecta-se um telefone convencional que passa a ser um terminal VoIP .
Funciona como um gateway de uma porta.
Gateway
Tem a função de converter a mídia e a sinalização VoIP para a telefonia convencional
Pode fazer a conversão entre protocolos de sinalização (H.323, SIP) e entre tipos de codecs 
Possuem capacidade de interface de: 
Telefonia digital - E1 
Telefonia analógica - FXS (Telefones analógicos)
Telefonia analógica - FXO (Linha telefônica) 
PABX Híbrido (TDM +IP)
É uma central telefônica Digital e IP conectada a rede local para atender a ramais IP e a rede telefônica para atender a ramais analógicos e digitais, oferecendo todas as funcionalidades de um PABX. 
Pode ser conectada a 
operadora telefônica 
via troncos FXO, E1 ou SIP.
PABX IP
É uma central telefônica Digital e IP conectada a rede local para atender a ramais SOMENTE IP oferecendo todas as funcionalidades de um PABX. 
Pode ser conectada a 
operadora telefônica 
via troncos FXO, E1 ou SIP.
Cenário de Telefonia IP 
Cenário mais simples. Nele temos uma central Hibrida conectada a ramais IP e a operadora via entroncamento analógico ou digital PCM.
Nesse cenário o PABX IP atende aos telefones IPs ligados na rede de dados e rede sem fio. Usuários podem se conectar a central IP via Internet. Existe também uma central PABX digital atendendo aos telefones analógicos, ligada a operadora e ao PABX IP. É um cenário em que o PABX digital não tem mais como atender a novos telefones e a expansão da rede da empresa é feita com tecnologia IP. 
Cenário em que a empresa tem uma matriz e sua filial. Os dois sites da empresa possuem centrais PABX IP e estão conectadas via Internet. Nesse caso os ramais podem ligar diretamente de um site para o outro sem custo adicional. Para que os clientes dos dois sites, que estão ligados a PSTN possam ligar e falar com um dos dois locais da empresa a conexão com a operadora é necessária.
QoS – Quality of Service 
Parâmetros que Afetam a Qualidade de serviço VoIP 
Atraso - ideal 150ms, aceitável até 400ms
Jitter - variação do atraso, limite de 75ms
Taxa de perdas - abaixo dos 5% 
Largura de banda – Adequada a quantidade de canais 
Como garantir os níveis de QoS no VoIP:
Protocolos de diferenciação de tráfego no Nível 2 e 3 do modelo OSI (802.1p/q, IP Precedende, DiffServ, RSVP)
VLANs 
Reserva de banda ou Link exclusivo para VoIP 
MPLS (Multi Protocol Label Switch) = (IP+ATM)
Segurança em VoIP Ameaças e Vulnerabilidades 
Violação de acesso (acesso as senhas dos ramais)
Captura de tráfego
Negação de Serviços DDOS (Distributed Denied os Service) 
Problemas de rede como Vírus e Worms também afetam a qualidade da voz e confidencialidade
Dispositivos de Segurança
O SRTP (Secure Real-Time transport Protocol), publicado pela IETF pela RFC 3711, traz um perfil seguro, que oferece a confiabilidade, autenticidade e integridade do fluxo de mídia 
MD5 (Message-Digest algorithm 5) é uma função hash criptográfica de 128 bits unidirecional. É muito utilizado na verificação de integridade de um arquivo ou login 
VLAN faz um isolamento entre tráfego de dados e voz, fazendo com que atividades maliciosas provindas da rede de dados não possam afetar a comunicação de voz.
Firewall é um dispositivo que provê políticas de segurança e regras de acesso a determinado ponto da rede
Bilhetagem é o armazenamento das informações de todas as chamadas telefônicas realizadas em uma central 
Fixação do endpoint a um número IP
Protocolo ENUM 
ENUM é um protocolo definido pelo RFC 2916, que tem como objetivo traduzir números E.164 em nomes de domínio Internet. A RTPC é usada como rede inter-VOIP.
ENUM é uma forma de ligar as centrais IP sem a RTPC.
ENUM permite que uma central IP descobra outras centrais IP se necessário 
Terminais IP podem chamar outros terminais IP sem recorrer à RTPC. Evita-se gastos com as operadoras de telefonia.
Um gateway ENUM VOIP consulta primeiro o DNS para verificar se o número discado éatingivel através do serviço . A resposta do DNS é uma coleção ordenada de URIs (NAPTR records). Se há uma resposta, o gateway seleciona o serviço preferido para completar a chamada.
 
A Telefonia IP chegou.
As redes de transporte de voz por meio de IP estão entre as tecnologias que mais evoluirão nos próximos anos. Segundo estudos de diversas consultorias, em oito anos, a voz transmitida via IP terá 95% de participação geral no tráfego mundial de voz. 
As redes convergentes estão muito próximas de virar o padrão de redes corporativas, trazendo diversas mudanças no perfil das operadoras e em suas relações com clientes corporativos e parceiros estratégicos. A ênfase em serviços avançados será um diferencial competitivo e o desafio maior será superar questões técnicas que ainda constituem um obstáculo ou outro que impeça a total confiabilidade de uma rede baseada em IP. 
Telefonia IP
Uma Central VoIP deve realizam as seguinte funções:
	
.:. codificação/decodificação do sinal de voz
.:. compressão de voz G723.1 ou G.729
.:. multiplexação de voz e dados;
.:. roteamento dos pacotes; 
.:. funções de pabx.
Uma rede corporativa é uma WAN, onde a matriz de uma corporação e suas filiais estão interconectadas através de circuitos dedicados contratados junto a uma operadora.
APLICAÇÃO
TRANSPORTE
INTER-REDE
REDE
TCP, UDP
Datagrama IP
(Frame Relay, ATM, Ethernet, 
PPP, X.25, ...)
Aplicação de voz
Compressão de sinal / Supressão de silêncio
RTP / RTCP
UDP
IP
Frame Relay, ATM, Ethernet
Porta da interface
Aplicação
Sessão
Apresentação
Transporte
Rede
Enlace
Física

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