Telefonia IP - Noções de Protocolos de Voz (Continuação)

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Prof. Marcello
Telefonia IP
Seção 3 – Noções de Protocolos de Voz - continuação
Objetivos:
O aluno deverá conhecer os conceitos de protocolos envolvidos em Voz e suas tecnologias
Protocolos de comunicação II
Protocolos
A telefonia IP utiliza os protocolos TCP/UDP/IP da rede como infraestrutura para os seus protocolos de aplicação que participam dos processos descritos acima. A figura a seguir apresenta a estrutura em camadas dos principais protocolos.
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Protocolos de comunicação II
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Protocolos de comunicação II
H.323 Packet Based Multimedia Communications Systems
O padrão H.323 é um conjunto de protocolos verticalizados para sinalização e controle da comunicação entre terminais que suportam aplicações de áudio (voz), vídeo ou comunicação de dados multimídia.
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Protocolos de comunicação II
É uma recomendação guarda-chuva do ITU-T que define padrões para comunicação multimídia através de redes que não oferecem Qualidade de Serviço (QoS) garantida, como é o caso das redes do tipo LAN, IP e Internet.
Os padrões utilizados do conjunto H.323 e suas aplicações para os sistemas de telefonia IP são descritos a seguir.
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Protocolos de comunicação II
H.255.0 Call Signalling Protocols and Media Stream Packetization for Packet-based Multimedia Communication Systems
Esta recomendação estabelece padrões para sinalização e empacotamento de mídia (voz) para chamadas em sistemas baseados em redes de pacotes. Suas principais aplicações são:
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Protocolos de comunicação II
Sinalização de chamadas: Define um conjunto de mensagens que usa o formato da recomendação Q.931 sobre os pacotes TCP da rede IP, com a finalidade de estabelecer e finalizar chamadas. Estas mensagens são trocadas entre os equipamentos envolvidos na chamada: Terminais, GC e MCU’s;
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Protocolos de comunicação II
Controle de equipamentos na rede (zona): Define um conjunto de mensagens para a funcionalidade RAS, responsável pelo registro, admissão e status dos equipamentos na rede. As mensagens são trocadas entre o GK e os terminais, GW, GC e MCU’s para o controle de uma determinada zona. Estas mensagens usam como suporte os pacotes UDP da rede IP;
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Protocolos de comunicação II
Comunicação entre Gatekeepers: Define um conjunto de mensagens para a sinalização gatekeeper-gatekeeper, que estabelece o processo de sinalização e controle para chamadas entre zonas distintas;
Transporte de mídia (voz): Esta recomendação baseia-se no uso dos protocolos RTP e RTCP como padrão para o transporte de mídia.
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Protocolos de comunicação II
H.245 Control Protocol for Multimedia Communication
Esta recomendação estabelece padrões para a comunicação entre terminais, para o processo de controle do transporte de voz (transport control). Estas mensagens usam como suporte os pacotes TCP da rede IP, e são trocadas entre os terminais, GW e MCU’s envolvidos em chamadas do tipo ponto-a-ponto e ponto-multiponto.
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Protocolos de comunicação II
H.235 Security and Encryption for H-Series (H.323 and other H.245-based) Multimedia Terminals
Esta recomendação estabelece padrões adicionais de autenticação e segurança (criptografia) para terminais que usam o protocolo H.245 para comunicação ponto-a-ponto e multiponto.
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Protocolos de comunicação II
H.450.X Generic Functional Protocol for the Support of Supplementary Services
Conjunto de recomendações que estabelece padrões de sinalização para serviços adicionais para terminais, tais como transferência e redirecionamento de chamadas, atendimento simultâneo, chamada em espera, identificação de chamadas, entre outros.
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Protocolos de comunicação II
Estas mensagens usam como suporte os pacotes TCP da rede IP, e são trocadas entre os terminais, GW e MCU’s envolvidos em chamadas do tipo ponto-a-ponto e ponto-multiponto que possuam as funcionalidade dos serviços adicionais.
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Protocolos de comunicação II
Session Initiation Protocol (SIP)
O protocolo SIP, definido através da recomendação RFC 2543 do IETF, estabelece o padrão de sinalização e controle para chamadas entre terminais que não utilizam o padrão H.323, e possui os seus próprios mecanismos de segurança e confiabilidade.
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Protocolos de comunicação II
Estabelece recomendações para serviços adicionais tais como transferência e redirecionamento de chamadas, identificação de chamadas (chamado e chamador), autenticação de chamadas (chamado e chamador), conferência, entre outros.
Sua utilização é similar ao conjunto H.323 descrito, embora utilize como suporte para as suas mensagens os pacotes UDP da rede IP.
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Protocolos de comunicação II
Media Gateway Control Protocol (MGCP)
O protocolo MGCP, definido através de recomendação RFC 2705 do IETF, é usado para controlar as conexões (chamadas) nos GW’s presentes nos sistemas VoIP. O MGCP implementa uma interface de controle usando um conjunto de transações do tipo comando – resposta que criam, controlam e auditam as conexões (chamadas) nos GW’s.
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Protocolos de comunicação II
Estas mensagens usam como suporte os pacotes UDP da rede IP, e são trocadas entre os GC’s e GW’s para o estabelecimento, acompanhamento e finalização de chamadas.
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Protocolos de comunicação II
Media Gateway Control Protocol (MEGACO)
O protocolo MEGACO é resultado de um esforço conjunto do IETF e do ITU-T (Grupo de Estudo 16). O texto da definição do protocolo e o mesmo para o Draft IETF e a recomendação H.248, e representa uma alternativa ao MGCP e outros protocolos similares.
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Protocolos de comunicação II
Este protocolo foi concebido para ser utilizado para controlar GW’s monolíticos (1 único equipamento) ou distribuídos (vários equipamentos). Sua plataforma aplica-se a gateway (GW), controlador multiponto (MCU) e unidade interativa de resposta audível (IVR). Possui também interface de sinalização para diversos sistemas de telefonia, tanto fixa como móvel.
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Protocolos de comunicação II
Real-Time Transport Protocol (RTP)
O protocolo RTP, definido através da recomendação RFC 1889 do IETF, é o principal protocolo utilizado pelos terminais, em conjunto com o RTCP, para o transporte fim-a-fim em tempo real de pacotes de mídia (voz) através de redes de pacotes. Pode fornecer serviços multicast (transmissão um para muitos) ou unicast (transmissão um para um).
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Protocolos de comunicação II
O RTP não reserva recursos de rede e nem garante qualidade de serviço para tempo real. O transporte dos dados é incrementado através do RTCP (protocolo de controle) que monitora a entrega dos dados e provê funções mínimas de controle e identificação. No caso das redes IP este protocolo faz uso dos pacotes UDP, que estabelecem comunicações sem conexão.
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Protocolos de comunicação II
Real-Time Transport Control Protocol (RTCP)
O protocolo RTCP, definido também através da recomendação RFC 1889 do IETF, é baseado no envio periódico de pacotes de controle a todos os participantes da conexão (chamada), usando o mesmo mecanismo de distribuição dos pacotes de mídia (voz). Desta forma, com um controle mínimo é feita a transmissão de dados em tempo real usando o suporte dos pacotes UDP (para voz e controle) da rede IP.
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Protocolos de comunicação II
Telefonia IP: Ambiente corporativo
Com o crescimento das redes LAN (intra-office) e com a adoção crescente do conceito WAN (inter-offices) fazendo uso de facilidades do tipo VPN fornecidas pelas operadoras de serviços de dados, a telefonia IP tem encontrado um grande espaço para a sua implantação no ambiente corporativo, substituindo os PABX’s tradicionais pela solução PABX-IP.
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Protocolos de comunicação II
Com o crescimento das redes LAN (intra-office) e com a adoção crescente do conceito WAN (inter-offices) fazendo uso de facilidades do tipo VPN fornecidas pelas operadoras de serviços
de dados, a telefonia IP tem encontrado um grande espaço para a sua implantação no ambiente corporativo, substituindo os PABX’s tradicionais pela solução PABX-IP.
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Protocolos de comunicação II
Suas principais vantagens são:
 Uso de cabeamento comum para voz, vídeo e dados;
Uso do mesmo grupo de suporte (helpdesk e manutenção de TI);
Mesmo hardware;
Mesmos fornecedores;
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Protocolos de comunicação II
Elimina a limitação geográfica de cabeamento e equipamento;
Facilita a mobilidade de usuários sem a respectiva reestruturação de localidades e sistemas;
Integra agendas e outros serviços telefônicos com aplicações baseadas no conceito Web-browser.
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Protocolos de comunicação II
A figura a seguir mostra uma arquitetura típica para uma corporação com mais de um escritório.
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Protocolos de comunicação II
Rede Local (LAN)
Em cada escritório (matriz e as várias filiais) existe uma rede local, constituída pelo cabeamento de dados, pelos servidores de aplicações de dados e de telefonia IP, e pelos diversos terminais que podem ou não possuir as funcionalidades de VoIP.
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Terminais
Em cada escritório existem terminais de dados (PC), terminais multimídia (TM) e terminais de telefonia IP (Tel IP), todos conectados a uma infraestrutura comuns de rede de dados.
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Protocolos de comunicação II
O deslocamento de pessoal é facilitado pois os terminais podem ser conectados em qualquer escritório sem alteração de infraestrutura e sistemas, e todas as facilidades configuradas para o perfil do usuário podem ser acessadas.
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Roteador (ROT)
Equipamento responsável pela interface entre a rede local e o provedor de rede IP. Participa da funcionalidade de VPN, e pode ter adicionalmente as funções de Firewall e, em redes de menor porte, de gateway para interface com o STFC.
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Gateway (GW)
É o equipamento responsável pela interoperabilidade entre a rede local e o STFC (e/ou sistemas de telefonia móvel). Ele executa a conversão de mídia em tempo real (Voz analógica x Voz digital comprimida) e a conversão de sinalização para as chamadas telefônicas.
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Call Manager (CM)
É o equipamento responsável pelo gerenciamento de chamadas. O call manager implementa as funções de gatekeeper (GK), gerenciando os elementos que fazem parte do sistema VoIP, e gerencia as chamadas, fornecendo serviços de tradução de endereçamento IP, controle do GW, entre outros.
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Protocolos de comunicação II
Pode ser implementado através de equipamentos redundantes e backups em locais distintos. Normalmente existe um equipamento principal no escritório matriz (redundante e com backup em outro escritório), que mantém a configuração de toda a rede, e equipamentos secundários nos outros escritórios, que conhecem apenas suas redes internas.
As chamadas que envolvam escritórios distintos necessariamente envolvem o equipamento principal localizado na matriz.
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Application Server (AS)
É o equipamento que fornece serviços adicionais ao sistema VoIP. Dentre esses serviços pode ser destacados: caixa postal de voz (voice mail), unidade interativa de resposta audível (IVR) e serviços de agenda telefônica.
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Telefonia IP: Internet
Os sistemas de telefonia IP tornam-se viáveis na medida em que alguma garantia de qualidade de serviço (QoS) possa ser obtida da rede IP onde eles são implementados.
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Protocolos de comunicação II
Quando essa rede é usada exclusivamente pelo provedor para fornecimento de serviços de dados e/ou VoIP, com gerenciamento e engenharia de rede adequados, o QoS pode ser ajustado para atender aos requisitos de todos os serviços ofertados, inclusive VoIP com qualidade.
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Protocolos de comunicação II
Há, entretanto, entre os provedores de serviços, e mesmo no mercado corporativo, a busca por soluções de menor custo para dados e voz. E nessa busca a internet, com as suas características de custo baixo e infraestrutura “pública”, surge como alternativa a ser considerada.
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Protocolos de comunicação II
A questão principal que se coloca é o QoS da internet. A arquitetura da Internet é composta por um número muito grande de redes de diversos provedores e outras entidades comerciais ou não, sem um responsável efetivo pelo controle da banda fornecida ou utilizada e sua consequente qualidade de serviço.
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Protocolos de comunicação II
Para aplicações de tempo real com mídias do tipo áudio (voz) ou vídeo, não se pode garantir disponibilidade de banda e mesmo a disponibilidade da rede.
Apresenta-se a seguir algumas soluções para telefonia IP usando a internet, e os impactos futuros para esta aplicação.
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Protocolos de comunicação II
Provedores de serviços de telefonia IP
Alguns provedores de serviços de telefonia IP têm conseguido oferecer qualidade de serviço utilizando a internet, especialmente para chamadas de longa distância. Sua estratégia é voltada para o gerenciamento da qualidade de serviço utilizando vários rotas no backbone da internet.
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Protocolos de comunicação II
Esses provedores utilizam equipamentos dedicados com aplicações sofisticadas que verificam em tempo real a qualidade de serviço de cada rota e direcionam o tráfego de voz para a rota que fornece o melhor QoS a cada instante.
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Protocolos de comunicação II
Esta solução oferece também ao sistema uma característica de disponibilidade de serviço bastante interessante.
Além do fator qualidade e disponibilidade de serviço, o custo de expansão de rede torna-se interessante neste tipo de aplicação.
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Protocolos de comunicação II
Na internet o custo de expansão das redes é de responsabilidade dos proprietários de cada rede, não sendo repassado aos usuários. Desta forma, os provedores de telefonia IP podem prescindir desse custo e oferecer o serviço de forma mais vantajosa para seus clientes.
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Mercado corporativo
No mercado corporativo o uso da internet como meio de transporte para a telefonia IP apresenta algumas ressalvas:
Contratação de serviço de acesso a internet de vários provedores, para garantir a disponibilidade e qualidade de serviço;
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Protocolos de comunicação II
Implantação de sistemas sofisticados de gerenciamento dos canais de acesso a internet, a exemplo da estratégia aplicada pelos provedores de telefonia IP;
Aumento do custo de operação da rede (equipamentos e pessoal) devido a maior complexidade do sistema, para garantir a disponibilidade dos serviços de voz conforme a necessidade dos usuários.
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Protocolos de comunicação II
Desta forma, esta opção pode ser considerada como alternativa para comunicações de voz cuja finalidade possa prescindir da qualidade e disponibilidade de serviço oferecida pelos sistemas de telefonia convencional ou mesmos pelos sistemas de telefonia IP que utilizam redes IP privadas.
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Protocolos de comunicação II
Conclusão
O uso da internet como meio de transporte de voz tem alguns casos de sucesso, principalmente nas chamadas de longa distância. Hoje o usuário que está fazendo uma chamada desse tipo não consegue identificar o tipo de tecnologia que está sendo usada, e mesmo qual o caminho que a sua conversa está seguindo.
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Protocolos de comunicação II
Entretanto, nem todas as aplicações têm o mesmo resultado. O mercado corporativo e mesmo residencial ainda tem dificuldades para usar de forma generalizada esse tipo de tecnologia.
A medida em que o mercado for demandando novos serviços através da internet, a estrutura de precificação desses serviços poderá ser aperfeiçoada de forma a definir o custo do acesso de acordo com o tipo de aplicação
do usuário.
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Protocolos de comunicação II
A telefonia IP, usando rede IP ou internet, tem avançado a largos passos. Novos produtos vêm sendo desenvolvidos pelos fornecedores para viabilizar negócios para os provedores de serviços e soluções alternativas para o mercado corporativo.
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Protocolos de comunicação II
No mercado corporativo a demanda pela convergência das redes de voz e dados e a necessidade de redução de custos de comunicação vêm pressionando os fornecedores de equipamentos e serviços a viabilizarem essas soluções com custos adequados.
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Protocolos de comunicação II
Todo este contexto ratifica o desenvolvimento das redes NGN (Next Generation Networks), cuja convergência voz-dados é a mola mestra. Nestas redes o transporte dos dados é feito de forma simplificada, e a inteligência é distribuída por todos os equipamentos de aplicação e terminais.
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1) O H.323 é uma recomendação guarda-chuva do ITU-T que define padrões para comunicação multimídia através de redes que não oferecem Qualidade de Serviço (QoS) garantida. Este é o caso das redes do tipo LAN, IP e Internet. Explique porque;
Exercícios
Protocolos de comunicação II
Exercícios::
2) Porque os protocolos RTP e RTCP são aplicados sobre o protocolo UDP e não o TCP?
Explique a funcionalidade RAS;
Na interface entre um sistema VoIP suportado pela internet e PSTN (e/ou sistemas de telefonia móvel), onde ocorre o uso do método PCM para conversão analógico/digital?;
Como a Telefonia IP “elimina” a barreira geográfica na aplicação em PABX IP?