ASTERISK Voz Sobre Ip Em Pequenas Empresas

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  • FACULDADES INTEGRADAS DE CACOALDEPARTAMENTO DE INFORMATICA

    SIDNEY ANGELO DA SILVA

    ESTUDO DE CASO - VOZ SOBRE IP

    CACOAL - RO2007

    1

  • 2

  • SIDNEY ANGELO DA SILVA

    Estudo de casos - Voz sobre IP

    Trabalho de concluso de Curso elaborado

    pelo acadmico Sidney ngelo da Silva ao

    Departamento de Sistemas de Informao da

    UNESC Unio das Escolas Superiores de

    Cacoal com superviso do orientador Walter

    Ferreira Siqueira.

    Orientador: Walter Ferreira Siqueira

    CACOAL - RO2007

    3

  • AGRADECIMENTOS

    Agradeo a Deus e a todos que, durante o perodo do curso, compartilharam as dificuldades e

    alegrias proporcionadas neste ano de convivncia. Agradeo, principalmente, a meus pais e

    colega de curso, companheiros de todas as horas.

    4

  • DEDICATRIA

    Dedico este trabalho a meus pais:

    Arthur e Clia.

    5

  • RESUMO

    Este trabalho trata do software livre AsteriskNow, uma central Telefnica Privada IP ou PBX

    IP que suporta inmeros protocolos e CODECS da tecnologia de Voz sobre IP. O texto trs

    ainda, no inicio, alguns conceitos sobre comunicao de voz. Por fim apresentado o projeto

    de implementao do AsteriskNow na Empresa Eletrnica Panamerica, mostrando seu pontos

    fortes e fracos.

    6

  • ABSTRACT

    This work deals with free software AsteriskNow, a telephone exchange Private IP or PBX IP

    that supports inmeros protocols and CODECS of the technology of Voice on IP. The text

    backwards still, in the beginning, some concepts on voice communication. Finally the project

    of implementation of the AsteriskNow in the Company Eletrnica Panamerica is presented,

    showing its strong and weak points.

    7

  • SUMARIO

    1 SISTEMA TELEFNICO .................................................................................................. 17 1.1 Um breve histrico. ........................................................................................................ 17

    1.2 Princpios de Comunicao. ............................................................................................ 18

    1.2.1 Multiplexao .......................................................................................................... 18

    1.2.1.1 Multiplexao por diviso de freqncias (FDM) ............................................ 19 1.2.1.2 Multiplexao por diviso de tempo (TDM) .................................................... 19

    1.2.2 Comutao de pacotes x comutao de circuitos ........................................................ 19

    1.2.2.1 Comutao de circuitos ..................................................................................... 20 1.2.2.2 Comutao de pacotes ....................................................................................... 21

    1.3 Estrutura do Sistema Telefnico ..................................................................................... 22

    1.3.1 Central de voz PABX (Private Automated Branch Exchange) .............................. 23

    1.3.2 Sinalizao Telefnica ............................................................................................. 24

    Os procedimentos para estabelecimento rompimento de conexes, antes efetuados

    manualmente, tornaram-se automticos e deram origem a um conjunto de mecanismos

    maior, de suma importncia para os sistemas telefnicos. Esses mecanismos so

    conhecidos como mecanismos de sinalizao e segundo Colcher et al. (2005, p. 83) so

    a base para interoperabilidade dos sistemas tradicionais com os sistemas baseados em

    VoIP. ............................................................................................................................... 24

    Sinalizao o meio para estabelecer, supervisionar e encerrar uma sesso entre dois

    pontos especficos, os quais se constituem de dois usurios identificados unicamente por

    um esquema de endereamento predefinido. (...) A informao de sinalizao inclui os

    nmeros discados, os estado de no gancho, estado de fora do gancho e ,

    possivelmente uma variedade de outras informaes para controle e roteamento.

    (SOARES e FREIRE, 2005, p. 35) ................................................................................... 24

    2.1 Som, Voz e udio. .......................................................................................................... 25

    A voz se propaga em ondas e , portanto, um sinal analgico, que, segundo SOARES e

    FREIRE (2002, p. 20), So sinais eltricos contnuos que podem assumir, no tempo,

    infinitos valores de amplitude permitidos pelo meio de transmisso. ................................ 25

    2.2 Digitalizao da Voz ....................................................................................................... 25

    2.3 Codificao/Decodificao da voz ................................................................................. 27

    2.3.1 Codecs padronizados pela ITU. .................................................................................. 28

    8

  • 3 TRANSMISSO DE VOZ SOBRE TCP/IP ...................................................................... 30 3.1. TCP (Transmission Control Protocol) ........................................................................... 30

    3.2. UDP (User Datagram Protocol) ..................................................................................... 31

    3.3 IP (Internet Protocol) ...................................................................................................... 32

    3.4 Funcionamento de voz sobre IP (VoIP) .......................................................................... 32

    3.5 Equipamentos IP capazes de tratar voz ........................................................................... 34

    4 PROTOCOLOS UTILIZADOS .......................................................................................... 36 4.1 RTP e RTCP (Real-time Protocol e Real-time Control Protocol) .................................. 36

    4.2 - RSVP (Resource Reservation Protocol) ....................................................................... 37

    4.3 MPLS (Multiprotocol Label Switching) ......................................................................... 37

    4.4. Protocolo H.323 ............................................................................................................. 38

    4.4.1 Componentes H.323 ................................................................................................. 38

    4.5. SIP (Session Initiation Protocol) ................................................................................... 39

    4.5.1 Componentes SIP ..................................................................................................... 40

    4.6. MGCP (Media Gateway Control Protocol) ................................................................... 40

    4.7. Megaco/H.248 (Gateway Control Protocol). ................................................................. 41

    5 DIFICULDADES NO DESEMPENHO DA VOZ EM PACOTES ................................... 42 5.1 Atraso. ............................................................................................................................. 42

    5.2 Variao do atraso (Jitter). .............................................................................................. 43

    5.3. Perda de pacotes ............................................................................................................. 43

    5.4. Largura de banda ........................................................................................................... 44

    6.1 DiffServ (Differentiated Services) .................................................................................. 45

    7 ESTUDO DE CASO ........................................................................................................... 46 7.1. Caracterizao e descrio do ambiente da empresa. .................................................... 46

    7.1.1. Anlise da situao atual da rede de dados. ............................................................ 46

    7.1.2 Anlise da situao atual da rede de voz. ................................................................ 47

    7.1.3 Custo com ligaes interurbanas ............................................................................. 47

    7.2 Implantao de VoIP na Eletrnica Panamrica ............................................................. 48

    7.2.1. Alteraes na estrutura atual ................................................................................... 48

    7.2.2 Equipamentos a serem utilizados ............................................................................. 49

    7.2.3 Software a serem utilizados ..................................................................................... 49

    7.2.4.1 AsteriskNow ...................................................................................................... 51 7.2.4.2 Instalando e configurando o AsteriskNow ............................................................ 52

    7.2.5 Plano de numerao ................................................................................................. 61

    7.2.6 Efetuando ligaes utilizando VoIP. ........................................................................ 62

    9

  • 7.2.8 Resultados esperados ............................................................................................... 63

    7.2.8.1 Reduo de custos. ............................................................................................ 63 7.2.8.2 Qualidade de voz aceitvel. .............................................................................. 63

    7.2.8.3 Consumo satisfatrio dos recursos da rede. .......................................................... 64

    10

  • LISTA DE TABELAS

    Tabela 1 Codecs padronizados pela ITU..............................................................................26

    Tabela 2 Plano de numerao...............................................................................................48

    Tabela 3 Itens de hardware a serem adquiridos....................................................................49

    Tabela 4 Software a serem adquiridos..................................................................................49

    11

  • LISTA DE FIGURAS

    Figura 1 Comutao de circuitos..........................................................................................18

    Figura 2 Comutao de pacotes...........................................................................................19

    Figura 3 Sinal analgico ......................................................................................................22

    Figura 4 Sinal digital.............................................................................................................23

    Figura 5 - Digitalizao da voz................................................................................................23

    Figura 6 Funcionamento de codec........................................................................................25

    Figura 7 Integrao e voz e dados.........................................................................................30

    Figura 8 Atraso fim-a-fim em Voip......................................................................................41

    Figura 9 Voip em Empresa...................................................................................................46

    Figura 10 Tela Inicial............................................................................................................48

    Figura 11 Tipo de instalao.................................................................................................49

    Figura 12 Partio do Drive de Instalao............................................................................50

    Figura 13 Configurao da rede............................................................................................50

    Figura 14 Configurao de Fuso Horrio..............................................................................50

    Figura 15 Cadastro de senha e instalao do sistema............................................................51

    Figura 16 Console Menu........................................................................................................52

    Figura 17 Tela de Login.........................................................................................................52

    Figura 18 Configuraes Iniciais...........................................................................................53

    Figura 19 SoftPhone X-Lite...................................................................................................55

    Figura 20 Configurao do SIP no X-Lite.............................................................................55

    Figura 21 Chamada de Voip em percurso..............................................................................56

    12

  • SIGLAS E ABREVIATURAS

    ANATEL Agncia Nacional de Telecomunicaes.

    CELP Code Excited Linear Predictive Compression Algorithm.

    DNS Domain Name System.

    FDM Frequency Division Multiplexing.

    FXO - Foreign Exchange Office.

    FXS - Foreign Exchange Subscriber.

    ICMP - Internet Control Management Protocol.

    IETF Internet Engineering Task Force.

    IGMP - Internet Group Management Protocol.

    IP Internet Protocol.

    ITU International Telecommunications Union.

    ITU-T ITU Telecom Standardization Sector.

    LAN Local rea Network.

    MP-MLQ Multi-Pulse Multilevel Quantization.

    PBX - Private Branch Exchanger

    PPP Point to Point Protocol

    PSTN Public Switched Telephone Network.

    QoS Qualidade de Servio.

    RSVP Resource Reservation Protocol.

    RTP Real Time Protocol.

    RTPC Rede Telefnica Pblica Comutada.

    RTSP - Real-time Streaming Protocol.

    SIP Session Initiation Protocol.

    SLA - Service Level Aggreement.

    SMTP Simple Mail Transfer Protocol.

    TCP Transmission Control Protocol.

    TCP/IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol.

    TDM Time Division Multiplexing.

    UDP User Datagram Protocol.

    13

  • VAD Voice Activity Detection

    VOATM Voz sobre Redes ATM.

    VOFR Voz sobre Redes Frame-Relay.

    VOIP Voz sobre Redes IP.

    WAN Wide rea Network.

    14

  • INTRODUO

    Interligar voz e dados em uma nica rede um conceito antigo, considerado a rpida evoluo

    da tecnologia de informao Surgiu na dcada de 1990 e ganhou propores maiores por volta

    de 1998, quando foi possvel garantir alguma qualidade e a interligao com o sistema

    telefnico convencional. No entanto, a implementao de redes que utilizam esta tecnologia

    ainda no tem sido muito difundida no Brasil. A prpria ANATEL (Agncia Nacional de

    Telecomunicaes) ainda no tem uma regulamentao para este tipo de servio. Segundo

    Colcher et al. (2005, p. 18) ...a adoo de servios VoIP ainda no chegou a um patamar de

    influncia e representatividade no mercado nacional que justifique a necessidade de

    regulamentao....

    Nos ltimos anos, devido a fatores como: exploso na utilizao de Internet com banda larga

    no Brasil, surgimento de novos protocolos que permitem QoS, e principalmente o alto custo

    das telefonia convencional, a idia da transmisso de voz dentro da rede de dados tem se

    mostrado uma soluo atrativa, principalmente pela questo da reduo de custos, e est

    comeando a despertar nas empresas brasileiras o interesse de investir na utilizao de

    telefonia IP.

    Com o trabalho de Mark Spencer e Jin Dixon, surgiu um software que roda em Linux, tem

    licena GPL que capaz de realizar funes de um PBX IP e analgico e outras funes a

    mais. O software criado foi o Asterisk, que junto com hardware criado por Jin Dixon, o custo

    da tecnologia VoIP ficou bastante acessvel a pequenas e mdias empresas.

    O objetivo deste trabalho apresentar o Software AsteriskNow como uma soluo para

    implementao da Tecnologia VoIP, mostrando uma pequena implementao de sua

    funcionalidade que o tornam uma excelente escolha.

    O asterisk como a tecnologia de Voz sobre IP est se difundido cada vez mais, sendo bem

    aceito em todas as empresas de pequenas a grandes. O Asterisk surge como um catalisador

    para essa expanso graas s suas inmeras funcionalidades associadas ao seu baixo custo de

    implementao.

    15

  • Por todos os motivos expostos esse trabalho foi confeccionado para demostrar uma pequena

    implementao da tecnologia VoIP com os AsteriskNow. Para atingir este objetivo o trabalho

    foi escrito em 07 captulos organizados da seguinte forma: o Capitulo 1 esta centrado em

    explicar o conceito bsico do sistema telefnico. O Capitulo 2 est centrado nos conceitos

    bsicos para entendimento do processo de transmisso de voz, um sinal analgico, em uma

    rede IP. O Capitulo 3 ao 6 vem com explicao da tecnologia de voz sobre a rede IP,

    mostrando os protocolos de rede necessrios, os obstculos para o transporte da voz em uma

    rede de dados. O Capitulo 7 dedicado ao projeto de implementao do AsteriskNow na

    Empresa Eletrnica Panamerica.

    16

  • 1 SISTEMA TELEFNICO

    1.1 Um breve histrico.

    Desde 1844, quando Samuel Morse apresentou ao mundo o telgrafo, as comunicaes vm

    evoluindo constantemente e a telefonia parte integrante desta evoluo. Trinta e seis anos

    aps a inveno de Morse, aos 14 de fevereiro de 1876, Alexander Graham Bell inventou o

    telefone, inveno esta que se espalhou rapidamente pelo mundo, chegando ao Brasil em 25

    de julho de 1877.

    O sistema projetado por Bell utilizava linhas dedicadas entre usurios, o que, com o

    crescimento da demanda, tornou-o invivel devido a quantidade de fios necessrios. A

    soluo foi a utilizao de recursos compartilhados chaveados (ou comutados) entre as

    diversas conversaes por isso o uso do termo Rede Telefnica Pblica Comutada (RTPC)1

    (COLCHER et al., 2005, p. 3).

    Nos primeiros telefones no existia sistema de discagem, sendo que o chaveamento

    (comutao) era feito manualmente de maneira bastante rudimentar. O processo passou a ser

    automtico poucos anos depois com a inveno da central automtica que implementou nos

    telefones o sistema de discagem.

    Segundo Colcher et al. (2005, p. 4)

    1 O termo em ingls PSTN (Public Switched Telephone Network) comumente utilizado.

    17

  • A primeira central automtica eletromecnica de chaveamento foi inventada em 1891 por

    Almon Strowger, dispensando os operadores humanos. Essa central possua capacidade

    apenas para 56 terminais telefnicos. (...) Em 1913, Paris j contava com 93 mil telefones

    manuais com ligaes atendidas por telefonistas. Em Nova York, na mesma poca, j havia

    uma rede com cerca de 500 mil telefones, sendo que a automatizao do sistema se daria em

    1919.

    A expanso da tecnologia continuou. A tecnologia utilizada era a analgica at a dcada de

    1940. Na dcada de 1950, com o surgimento dos transistores e posteriormente dos circuitos

    integrados aplicados nos sistemas computacionais, surgiu a primeira central telefnica digital

    (1958). Na dcada de 1980 o sistema comeou a se tornar predominantemente digital, exceto

    pelas linhas de assinantes (a ltima ponta que chega at a residncia ou estabelecimento)

    (COLCHER et al., 2005, p. 5)

    De modo geral, o sistema telefnico atual ainda segue o mesmo modelo da dcada de 1980,

    ou seja, centrais digitais e ramais para assinantes analgicos, apesar da existncia da telefonia

    digital (RDIS Rede Digital de Integrao de Servios), ainda pouco difundida no Brasil, e

    da implantao de enlaces de fibra ptica, interligando pases e continentes e aumentando a

    capacidade de transmisso.

    1.2 Princpios de Comunicao.

    Com o crescimento da demanda por servios de telefonia, houve a necessidade do

    desenvolvimento de tcnicas que permitissem o funcionamento das milhares de linhas

    existentes.

    1.2.1 Multiplexao

    A tcnica de multiplexao permite que um mesmo meio fsico seja ocupado por vrios

    transmissores/receptores, aproveitando toda a banda passante (largura de banda) do canal.

    18

  • As duas principais tcnicas multiplexao so: por diviso de freqncia (FDM) e por

    diviso de tempo (TDM) (SOARES e FREIRE, 2002, p.26)

    1.2.1.1 Multiplexao por diviso de freqncias (FDM)

    Nesta tcnica a largura de banda dividida em vrias partes, cada uma com seu prprio

    espectro de freqncia sendo que cada parte pode ser usada individualmente, como se fosse

    uma linha separada.

    So inmeras as aplicaes prticas do FDM. (...) Na telefonia analgica, comum a

    utilizao do compartilhamento de linhas entre centrais telefnicas e a concentrao de linhas

    analgicas de acesso de assinantes. (COLCHER et al., 2005, p.40)

    1.2.1.2 Multiplexao por diviso de tempo (TDM)

    Baseia-se no fato de que a capacidade de transmisso do meio fsico, normalmente, excede a

    taxa capacidade de gerao de sinal, ou seja, o canal ficaria ocioso por alguns segundos. A

    tcnica TDM intercala vrios sinais de diferentes transmissores/receptores, dividindo o tempo

    de uso do canal entre eles (o canal compartilhado entre os usurios, e cada um deles tem um

    tempo definido para utilizao).

    1.2.2 Comutao de pacotes x comutao de circuitos

    Comutao, ou chaveamento, segundo Colcher et al. (2005, p. 45) o processo de alocao e

    liberao de recursos da rede para utilizao pelos diversos servios. Quando ocorre a

    multiplexao os recursos da rede so liberados para determinado usurio que, nesse

    momento realiza a comutao (conexo) com a rede.

    19

  • 1.2.2.1 Comutao de circuitos

    A comunicao via comutao de circuitos pressupe o estabelecimento de um caminho

    dedicado durante todo o perodo de comunicao entre duas estaes (COLCHER et al.,

    2005, p. 45). realizada em trs fazes: estabelecimento do circuito, transferncia da

    informao e desconexo do circuito.

    As centrais telefnicas utilizam esta tecnologia. A Figura 1 abaixo mostra o processo de

    comunicao via comutao de circuitos: uma mensagem de controle enviada pela rede,

    conforme ela passa pelos pontos intermedirios (2 e 3), canais vo sendo alocados at o ponto

    de destino (4); uma mensagem de confirmao enviada ao ponto de origem (1) e, a partir

    da, as estaes podem se comunicar atravs do circuito estabelecido, at que uma delas

    decida terminar a conexo; neste momento o processo inverso aplicado e caminho

    liberado.

    20

  • Figura 1 Comutao de circuitos.

    Para Colcher et. al., 2005, p. 50:

    Redes de comutao de circuitos so mais adequadas nas situaes em que, uma

    vez estabelecido um circuito, existe um fluxo contnuo e constante de informao. Nesse caso,

    os canais reservados so utilizados sem ociosidade, apresentando um retardo de transferncia

    constante. Alm disso, uma grande vantagem dessas redes no necessitar de empacotamento

    de bits para transmisso. O empacotamento introduz um retardo adicional que pode muitas

    vezes no ser suportado.

    (...) A utilizao de redes comutadas por circuitos para transmisso de trfego com

    taxa de bits varivel, ou trfego em rajadas causa um desperdcio da capacidade da rede. Os

    canais devero ser alocados com base na taxa de pico, e passaro por perodos de ociosidade

    quando a taxa gerada for menor.

    1.2.2.2 Comutao de pacotes

    Na comutao de pacotes, a mensagem a ser transmitida dividida em partes com tamanho

    mximo definido, denominados pacotes; o endereo de destino adicionado a cada pacote

    que percorrer a rede de n em n, onde, em cada n o pacote ser recebido e encaminhado ao

    prximo n, com base no endereo contido no pacote. Caso o canal encontre-se ocupado, os

    pacotes esperaro sua vez para transmisso em uma fila de espera.

    21

  • Neste caso no necessrio o estabelecimento de um caminho dedicado entre as estaes, o

    que proporciona melhor aproveitamento dos recursos da rede (na comutao de circuitos, duas

    estaes podem estar conectadas, consumindo recursos da rede, e no transmitirem/receberem

    absolutamente nada).

    A Figura 2 mostra o funcionamento de uma transmisso, utilizando comutao de pacotes.

    Figura 2 Comutao de pacotes

    Em redes do tipo store-and-forward, um pacote (ou mensagem) ocupa uma linha de

    transmisso apenas durante o seu tempo de transmisso; o tempo restante pode ser utilizado

    para a transmisso e outros pacotes (ou mensagens). Dessa forma, uma das caractersticas

    mais importantes das redes baseadas em comutao de pacotes (ou mensagens) que a

    capacidade dos meios de comunicao sempre dinamicamente alocada. (COLCHER et al.,

    2005, p. 50).

    1.3 Estrutura do Sistema Telefnico

    A estrutura de uma rede telefnica atual, segundo Colcher et al., (2005, p.84) composta por:

    (i) uma malha de interconexo de longa distncia, que inclui centrais internacionais e

    interurbanas e seus entroncamentos e (ii) as redes locais, com suas centrais e entroncamentos

    em rea urbana mais os enlaces de assinantes. As redes locais ainda se subdividem em redes

    de entroncamentos (entre as centrais) entre as centrais e redes de assinante. As redes de

    assinante, por fim, podem ser formadas pelas redes de alimentao, ou redes primrias, redes

    de distribuio (secundrias) e redes internas (tercirias).

    22

  • 1.3.1 Central de voz PABX (Private Automated Branch Exchange)

    um centro de distribuio telefnica pertencente a uma empresa que no inclua na sua

    atividade o fornecimento de servios telefnicos ao pblico em geral, ou seja, uma central

    telefnica particular. Utilizam sistemas proprietrios e de padro fechado. uma evoluo

    do PBX (Public Branch Exchange) que foram os primeiros painis de derivao operados por

    telefonistas ou por rels eletromecnicos.

    23

  • 1.3.2 Sinalizao Telefnica

    Os procedimentos para estabelecimento rompimento de conexes, antes efetuados

    manualmente, tornaram-se automticos e deram origem a um conjunto de mecanismos

    maior, de suma importncia para os sistemas telefnicos. Esses mecanismos so

    conhecidos como mecanismos de sinalizao e segundo Colcher et al. (2005, p. 83)

    so a base para interoperabilidade dos sistemas tradicionais com os sistemas baseados

    em VoIP.

    Sinalizao o meio para estabelecer, supervisionar e encerrar uma sesso entre dois pontos

    especficos, os quais se constituem de dois usurios identificados unicamente por um

    esquema de endereamento predefinido. (...) A informao de sinalizao inclui os

    nmeros discados, os estado de no gancho, estado de fora do gancho e ,

    possivelmente uma variedade de outras informaes para controle e roteamento.

    (SOARES e FREIRE, 2005, p. 35)

    O procedimento de sinalizao de uma chamada, no sistema de telefonia tradicional, onde a

    partir de um nmero discado, a rede telefnica roteia a chamada at o destino especificado

    dividido em trs fazes:

    Estabelecimento da chamada: inicia quando se retira o fone do gancho e o usurio disca um

    nmero; este nmero recebido pela central pblica e atravs dele identificado a rota e o

    terminal do usurio que ir receber a chamada;

    Conversao: a fase em que o circuito est fechado e transmitindo a conversa. Esta fase tem

    durao at a fase que a ligao encerrada; Encerramento de sesso: a fase em que a

    sesso finalizada por um dos interlocutores.

    24

  • 2 REPRESENTAO DA VOZ

    2.1 Som, Voz e udio.

    A voz se propaga em ondas e , portanto, um sinal analgico, que, segundo SOARES e FREIRE (2002, p. 20), So sinais eltricos contnuos que podem assumir, no tempo, infinitos valores de amplitude permitidos pelo meio de transmisso.

    A voz humana uma onda sonora que se encontra na faixa de freqncia de 300 a 3.400Hz. O

    ouvido humano capaz de captar sons que esto na freqncia de 20Hz e 20.000Hz.

    Figura 3 Sinal analgico

    2.2 Digitalizao da Voz

    de conhecimento que os computadores conhecem, basicamente, dois tipos de sinais

    definidos como 1s (uns) e 0s (zeros), definidos como sinais discretos. Para SOARES et al.

    (1995, p. 43) ... um sinal digital caracteriza-se pela presena de pulsos nos quais a amplitude

    fixa (...) O sinal construdo atravs de uma seqncia de intervalos de tamanho fixo iguais

    a T segundos, chamados intervalos de sinalizao, durante os quais a amplitude do sinal

    permanece fixa, caracterizando um dos smbolos digitais transmitidos.

    25

  • Figura 4 - Sinal digital

    Para manipular voz em sistemas computacionais, necessria a converso de sinais

    analgicos em digitais. Explicando resumidamente, no processo de digitalizao, a onda

    analgica captada com sua freqncia multiplicada por dois, dividida em partes e captados

    valores discretos para cada parte, como mostra a Figura 5.

    Figura 5 Digitalizao da Voz

    O conceito de digitalizao de ondas sonoras foi desenvolvido por Harry Nyquist na dcada

    de 1930 e ficou conhecido com Teorema de Nyquist.

    O teorema de amostragem de Nyquist um conceito fundamental e base de todas as

    comunicaes digitais e sugere que qualquer forma de onda complexa pode ser reconstruda a

    partir de um nmero limitado de amostras discretas.

    A amostragem envolve apanhar medies instantneas da forma de onda, especialmente

    amplitude. Quanto mais amostras forem apanhadas, com mais fidelidade a forma de onda

    original poder ser reconstruda. De fato, o teorema de Nyquist afirma que todas as

    informaes contidas na forma de onda podem ser recapturadas quando exatamente o dobro

    dessas amostras foram apanhado como freqncia mais alta da forma de onda. Por exemplo,

    26

  • se a freqncia mais alta em uma voz humana for 4.000 ciclos por segundo (4 kHz), ento

    8.000 amostras precisam ser apanhadas a cada segundo. (CHOWDHURY, 2002, p. 259).

    2.3 Codificao/Decodificao da voz

    O sinal digitalizado tem algumas vantagens relao ao sinal analgico como: alta imunidade

    ao rudo, estabilidade e tornar o sinal capaz de ser manipulado em um computador, porm,

    tambm gera desvantagens: a principal delas o aumento do tamanho, j que a freqncia

    multiplicada por dois. Segundo Chowdhury (2002, p.260) ...as desvantagens do uso da

    tecnologia digital so encontradas na escolha entre tamanho de arquivo, velocidade de acesso

    e qualidade de reproduo.

    A utilizao de Codecs (Codificadores/Decodificadores) ameniza estes problemas, com a

    implementao de tcnicas de compactao, que proporcionam escolha do melhor formato

    para o arquivo digitalizado.

    Para Chowdhury, 2002, p. 268

    Uma das principais tcnicas para a distribuio VoIP otimizada nas aplicaes

    comerciais a reduo do uso da largura de banda WAN, onde for possvel. (...) Em uma

    conversa tpica por telefone, somente cerca de 36-40% de toda conversa full-duplex ativa.

    (...) para oferece um som mais natural, o rudo de conforto pode ser includo no gateway

    H.323.(...) preciso lembrar que a compresso de silncio pode causar uma degradao

    observada na qualidade do udio.

    A escolha do codec fundamental para o sucesso da aplicao VoIP. Os codecs modernos so

    inteligentes e executam funes sobre o fluxo de dados de voz como: compresso, supresso

    de silncio e cancelamento de eco.

    27

  • Figura 6 Funcionamento do codec

    2.3.1 Codecs padronizados pela ITU.

    G.711: utiliza o principal padro para codificao de voz, conhecido com PCM (Pulse Code

    Modulation). Um sinal PCM compreende 8.000 x 8 bits = 64Kbps (CHOWDHURY, 2002,

    p. 263). O PCM o formato utilizado na telefonia convencional.

    G.723.1: Descreve outra tcnica de compresso que consegue comprimir voz a taxas de

    5,3Kbps e 6,3Kbps, baseado em tcnicas como CELP (Code Excited Linear Predictive

    compression algorithm) e MP-MLQ (Multi-Pulse Multilevel Quantization).

    G.726: Mais elaborado que o G.723, pode ser codificado a 40, 32, 24 e 16Kbps, este

    conhecido como ADPCM (Adaptative PCM). Em alguns equipamentos, ADPCM pode ser

    entregue como formato final aos PABXs e switches telefnicos, desde que isso seja suportado

    pelos referidos equipamentos.

    G.728: A ITU o descreve como do tipo LD-CELP (Low-Delay Code Excited Linear

    Prediction). um codec que possui baixo atraso e que trabalha em 16Kbps.

    G.729 e G.729A: descrevem respectivamente duas variaes muito diferentes de um codec

    tipo CS-ACELP de 8Kbps. (Conjugate Structure Algebric Code Excited Linear Prediction).

    28

  • Tabela 1 Codecs Padronizados pela ITU

    Padro ITU Algoritmo Taxa de Compresso Qualidade de Voz Atraso Adicionado

    G.711 PCM 64 Kbps Excelente NenhumG.723 MP-MLQ

    LD-CELP5.3 e 6,3 Kbps Boa (6.3)

    Moderada (5.3)Alto

    G.726 ADPCM 16, 24, 32, 40 Kbps Boa (40)Moderada (24)

    Muito baixo

    G.728 LD-CELP 16 Kbps Boa BaixoG.729 CS-ACELP 8 Kbps Boa Baixo

    29

  • 3 TRANSMISSO DE VOZ SOBRE TCP/IP

    O conceito da tecnologia VoIP transformar voz em mais uma aplicao dentro de uma rede

    de dados que utilize IP como protocolo de nvel de rede, permitindo a digitalizao e a

    codificao de voz e o empacotamento de dados para a transmisso em uma rede IP.

    A arquitetura TCP/IP , na verdade, um conjunto de protocolos e tem por objetivo a

    interligao de diferentes tecnologias de redes. O IP foi desenvolvido como um protocolo de

    comunicao baseado na regra do melhor esforo (Best-effort Service), que no prov

    nenhum mecanismo de qualidade de servios e conseqentemente, nenhuma garantia de

    alocao de recursos da rede.

    Como no possvel prever o atraso dos pacotes, os protocolos da camada de transporte do

    TCP/IP (TCP e UDP), no so adequados para aplicaes de voz em tempo real. O problema

    do TCP, na transmisso de voz em tempo real, o seu mecanismo de recuperao dos dados,

    utilizado quando ocorre perda de pacotes, ocasionando atrasos no tolerveis, por outro lado,

    como o UDP utiliza um servio sem conexo, este problema evitado, porm, possui a

    desvantagem da no confiabilidade da transmisso. Pacotes TCP so entregues em ordem e

    sem erros, o protocolo retransmite os pacotes defeituosos ou faltantes automaticamente, o que

    provoca atrasos que dificultam o controle da variao do atraso (jitter); j o protocolo UDP

    no garante nem a ordem, nem a correo, nem a integridade dos pacotes, que podem chegar

    corrompidos ou simplesmente no chegar.

    3.1. TCP (Transmission Control Protocol)

    Aplicaes que requerem a entrega confivel de dados usam o TCP, porque este verifica se os

    dados so enviados de forma correta, na seqncia apropriada e sem erros, pela rede.

    30

  • Para garantir a entrega, o TCP executa um procedimento no qual criada um circuito virtual

    entre origem e destino. Torres (2001, p. 104), descreve este procedimento como A abertura

    da conexo feita atravs de um processo chamado handshake (aperto de mo), onde o

    transmissor e receptor iro confirmar qual o nmero de seqncia inicial eles usaro. (...) a

    conexo mantida atravs do envio de dados do transmissor ao receptor.

    A confiabilidade nas transmisses via TCP est baseada no fato de que esse protocolo

    orientado conexo.

    O TCP especifica o formato dos pacotes de dados e de reconhecimentos que dois

    computadores trocam para realizar uma transferncia confivel, assim como os procedimentos

    que os computadores usam para assegurar que os dados cheguem corretamente. Entre estes

    procedimentos esto:

    - Distinguir entre mltiplos destinos numa mquina determinada.

    - Fazer recuperao de erros, tais como pacotes perdidos ou duplicados.

    O TCP da origem possui um timer para garantir que no se perca muito tempo entre uma

    mensagem errada e sua correo. Ento, quando o TCP origem recebe uma mensagem de

    erro, ocorre um "timed-out" (tempo esgotado) e o reenvio da mensagem. A margem de tempo

    do "timed-out" controlada pelo administrador do host.

    3.2. UDP (User Datagram Protocol)

    O protocolo UDP um protocolo de transporte no orientado conexo, isto , ao contrrio

    do TCP, ele no verifica se o pacote de dados chegou ou no ao seu destino. (TORRES,

    2001, p. 97)

    O UDP substitui o protocolo TCP quando a transferncia de dados no precisa estar

    submetida a servios como controle de fluxo, seu uso mais conhecido para o envio de

    mensagens DNS (Domain Name System).

    Para transmisso de dados sem a utilizao do circuito virtual, o UDP adiciona informaes

    ao pacote, como: endereo de destino, endereo de origem, tamanho do pacote e um campo

    31

  • para checagem da integridade do pacote. Seu funcionamento semelhante a uma

    correspondncia, onde o endereo anexado ao pacote e posteriormente lanado na rede,

    onde cada n, ir encaminhar ao prximo destino, at que chegue ao destino final.

    Em redes confiveis, onde no h quase perda de pacotes, o uso do protocolo UDP mais

    vivel.

    3.3 IP (Internet Protocol)

    O IP um protocolo pertencente a camada de rede e responsvel pela entrega dos pacotes

    gerados na camada de transporte. Segundo Torres (2001, p. 80). A principal funo do IP o

    roteamento, ou seja, adicionar mecanismos para que o datagrama chegue o mais rapidamente

    possvel ao seu destino. Isso feito com o auxlio dos roteadores da rede, que escolhem os

    caminhos mais rpidos entre a origem e o destino

    um protocolo sem conexo, no possui nenhum tipo de garantia, verificao de erros ou de

    seqncia de pacotes, o que, como foi dito no incio deste captulo, o torna inapropriado para

    o transporte de voz. Contudo o IP tem a vantagem de tornar a rede transparente para das

    camadas superiores envolvidas na transmisso de voz e pode contar com auxlio de outros

    protocolos como o RTP (Real Time Protocol) e mecanismos de QoS, para garantir entrega em

    tempo real e qualidade nas transmisses.

    3.4 Funcionamento de voz sobre IP (VoIP)

    Segundo SOARES e FREIRE (2002, p. 186) A definio bsica de voz sobre IP a

    converso de amostras de voz em uma srie de pacotes e transmisso destes atravs de uma

    rede IP, remontando a amostra original da voz no ponto de chegada.

    A tarefa de converso das amostras de voz executada pelo Gateway de Voz, que o

    dispositivo que executa a digitalizao (no caso do sinal de entrada ser um sinal analgico),

    compresso e funes de empacotamento IP sobre o sinal de voz recebido. Os gateways IP

    32

  • possuem interfaces de conexo com a rede local, com a central PABX, ou ainda com outros

    equipamentos (um telefone com IP, por exemplo)

    Para realizao de uma chamada VoIP, so necessrios, pelo menos, um gateway IP instalado

    em cada localidade. O administrador da rede atribui um nmero de localizao para cada

    equipamento, geralmente um que identifique rapidamente a sub-rede.

    A figura 7 mostra o ambiente de integrao de dados e voz em redes IP.

    Figura 7 Integrao e voz e dados

    Analisando a Figura 7, no estabelecimento de uma ligao entre um ramal conectado ao

    PABX no site 1 e um telefone no site 2, quando o usurio chamador tira o fone do gancho, ele

    escuta o tom de discagem do PABX 1. Neste momento, poderia-se discar 0 e pegar a linha

    externa ou 9 (ou qualquer outro nmero determinado) e pegar a linha do gateway IP.

    Para que uma chamada VoIP seja estabelecida so necessrios os seguintes protocolos:

    1) Protocolo de sinalizao: para estabelecer presena, usurios locais, inicializao,

    modifio e encerramento de sesses. Os protocolos de sinalizao mais usados so o SIP

    (Session Initiation Protocol), desenvolvido pela IETF e o H.323, desenvolvido pela ITU-T.

    2) Protocolo de transporte de udio: para transmisso de pacotes udio so utilizados os

    protocolos UDP e o RTP (Real Time Protocol).

    33

  • 3) Protocolo de suporte: localizao do gateway, QoS, translao de endereo, IP, etc. So

    protocolos de suporte: RSVP (Resource Reservation Setup Protocol), COPS (Common

    Open Policy Service).

    3.5 Equipamentos IP capazes de tratar voz

    Como j dito no tpico anterior, o gateway de voz o responsvel pela converso de amostras

    de voz para transmisso na rede. Os gateways so opcionais em uma LAN onde os terminais

    se comunicam diretamente, mas quando os terminais precisam se comunicar com um ponto

    final em outra rede, a comunicao se faz via gateway.

    Segundo Soares e Freire, 2002, p. 196,

    O gateway IP o principal elemento presente na rede. Ele responsvel pelas seguintes

    funes:

    - Verificao: quando um gateway IP (origem) recebe a solicitao de ligao, ele

    recebe o nmero telefnico discado e converte-o em um endereo IP que identifica o destino

    da ligao. A converso do endereo baseada na verificao de uma tabela que contm o

    plano de numerao utilizado;

    - Conexo: o gateway IP da origem estabelece uma conexo com o gateway IP de

    destino, efetua a troca de informaes de estabelecimento da ligao e executa operaes de

    negociao (handshake);

    - Digitalizao: os sinais analgicos telefnicos so digitalizados (...) Em situaes

    em que o gateway j recebe o sinal em formato digital, a partir de uma interface T1 ou E1, ele

    no faz uso desta converso;

    34

  • - Compresso: a funo que reduz a quantidade de informao a ser transmitida,

    maximizando a utilizao da banda da rede;

    - Descompresso / Re-modulao: ao mesmo tempo em que so executadas as

    funes anteriores, esto ocorrendo tambm atividades de descompresso e re-modulao nos

    gateways IP de destino.

    Baseado em um padro do mercado, um gateway de voz poder possuir as seguintes

    configuraes:

    - Interfaces analgicas: FXS (no fornece tom de discagem) e FXO (fornece tom

    de discagem);

    - Interfaces digitais: T1 (sistema de transmisso de 1.544 Kbps, comum nos EUA

    e Japo, com 24 canais, cada um com uma velocidade de 64 Kbps) ou E1 (sistema de

    transmisso a 2.048 Mbps, comum na Europa e adotado no Brasil com 32 canais digitais, cada

    um com uma velocidade de 64kbps, sendo 30 canais de voz ou dados, um canal para

    sincronismo e um canal para sinalizao telefnica).

    35

  • 4 PROTOCOLOS UTILIZADOS

    O envio dos pacotes de voz de um ponto ao outro, primando pelo controle de qualidade, para

    que a comunicao seja feita de forma inteligvel requer tcnicas de controle do atraso e da

    chegada de pacotes. Vrios protocolos so utilizados para transmisso e controle de pacotes

    de voz. Os mais utilizados so:

    4.1 RTP e RTCP (Real-time Protocol e Real-time Control Protocol)

    O Protocolo de Tempo-real (RTP) responsvel pela transmisso, atravs de datagramas

    (UDP), das aplicaes multimdia (fluxos de udio, vdeo e texto). Segundo TANENBAUM

    (2003, p. 564) A funo bsica do RTP multiplexar diversos fluxos de dados de tempo real

    sobre um nico fluxo de pacotes UDP.

    A principais caractersticas do RTP so: a sincronizao dos pacotes pela hora de transmisso

    e a capacidade de alterar o formato de codificao durante a transmisso (de PCM para

    ADPCM, por exemplo), o que garante a integridade e a possibilidade diminuio de tamanho,

    caso a banda disponvel diminua, por exemplo.

    36

  • O Protocolo de Controle de Tempo-real (RTCP) funciona em conjunto com o RTP, segundo

    TANENBAUM (2003, p.565) Ele cuida do feedback, da sincronizao e da interface com o

    usurio, mas no transporta dados. O RTCP informa ao RTP as oscilaes na largura de

    banda e tambm cuida da sincronizao entre transmissor e receptor.

    Ambos os protocolos RTP e RTCP constituem-se em elementos centrais da maioria (seno

    todas) das arquiteturas e servios de VoIP. (COLCHER et al., 2005, p. 140).

    4.2 - RSVP (Resource Reservation Protocol)

    O RSVP serve para gerenciar recursos ao longo do caminho no qual deseja-se utilizar

    aplicaes que necessitem de QoS. Ele no realiza transporte de dados, apenas um protocolo

    de sinalizao que atua juntamente com o ICMP (Internet Control Management Protocol) e

    IGMP (Internet Group Management Protocol) (JUNIOR e DOMINGUES, 2000, p. 1).

    O processo de sinalizao se d antes da transmisso dos dados e renovado sempre que

    necessrio. Para haver a requisio dos recursos o transmissor envia uma mensagem (PATH)

    informando para o destino as especificaes de trfego (largura de banda, delay e jitter) e

    armazenam o estado de cada roteador por onde ela transitou. Quando PATH chega no

    receptor, este analisa as informaes contidas na mensagem e seleciona os parmetros de

    reserva desejados, iniciando-se assim o procedimento de reserva de recursos atravs da

    mensagem RESV.

    4.3 MPLS (Multiprotocol Label Switching)

    um protocolo definido pelo IETF que permite tornar a rede mais inteligente, incorporando

    gerenciamento com base em polticas de um caminho com menor nmero de hops (ns) para

    o trfego de voz.

    Segundo Colcher et al. (2005, p. 137) ... a arquitetura MPLS permite a determinao prvia

    da seqncia completa dos roteadores que compem uma rota. (...) a referida seqncia

    identificada por uma informao adicional (um conjunto de bits pequeno e de tamanho fixo)

    no cabealho dos pacotes transportados pela rede de backbone, informao esta chamada de

    37

  • rtulo. Dessa forma, a determinao do caminho a ser seguido por cada pacote realizada

    pela simples leitura do rtulo.

    4.4. Protocolo H.323

    Segundo Chowdhury (2002, p. 290), A recomendao H.323 da ITU-T especifica terminais e

    outros elementos que oferecem sistema de comunicao de multimdia baseados em pacotes.

    Essa recomendao no garante QoS. O H.323 encontra-se na segunda verso, lanada pela

    ITU em janeiro de 1998, e faz parte de uma srie de padres de comunicaes que permitem

    vdeo-conferncia e VoIP atravs de redes.

    4.4.1 Componentes H.323

    Terminal H.323 Equipamento (computador ou telefone IP) onde est implementado o

    servio de telefonia IP. So os clientes da LAN que fornecem comunicao em tempo real nas

    duas direes. Um terminal H.323 pode se comunicar com outro terminal, um gateway ou um

    MCU;

    Gateway H.323 Elemento que permite a interoperabilidade entre duas redes e situado entre

    uma rede IP e uma rede de telecomunicaes, como o sistema telefnico convencional

    (RTPC) ou a rede de telefonia celular.

    Gatekeeper Executa a funo de gerenciamento de todas as chamadas dentro de sua zona e

    fornece servios aos pontos finais registrados. Suas principais funcionalidades so:

    Traduo de endereos: traduo de um endereo (numero de telefone, e-mail, ou qualquer

    outro alias criado) para um endereo IP;

    Controle de admisso: o gatekeeper pode permitir ou negar acesso baseado em autorizao de

    chamada, endereo de fonte e destino, etc;

    38

  • Sinalizao de chamada: o gatekeeper controla o processo de sinalizao entre dois pontos

    finais que querem se conectar;

    Autorizao de chamada: o gatekeeper pode rejeitar chamadas de um terminal devido a

    falhas;

    Gerenciamento de largura de faixa: controle do nmero de terminais que podem acessar

    simultaneamente a rede.

    MCU (Multipoint Control Unit) um componente opcional do H.323 que suporta mltiplos

    pontos de conferncia, ou seja, permite a ligaes entre trs ou mais pontos.

    4.5. SIP (Session Initiation Protocol)

    Criado pelo IETF (Internet Engineering Task Force) com o objetivo principal de criao e

    gerenciamento de sesses para troca de recursos multimdia entre aplicaes o SIP um

    protocolo de sinalizao mais avanado, porm de trato mais simplificado, mais extensvel e

    leve e altamente escalvel. O SIP tem como principal caracterstica a forte integrao com

    TCP/IP. Segundo Colcher (2005, p. 189) ...O SIP um elemento que pode ser usado em

    conjunto com outros protocolos e componentes na construo de uma arquitetura multimdia

    completa. O SIP utiliza-se de vrios protocolos para viabilizar a comunicao entre

    participantes de uma sesso, por exemplo: RTP para transporte de dados em tempo real,

    MGCP e Megao/H248 para controle de gateways de mdia, SDP para descrever sesses

    multimdia, etc.

    39

  • 4.5.1 Componentes SIP

    Agente usurio executa funo semelhante ao Terminal H.323. sistema-fim que age em

    nome de um usurio, porm, possui a particularidade de estar dividido em duas partes: cliente

    e servidor. Pode funcionar ora como cliente, ora como servidor.

    Servidor Proxy responsvel por receber mensagens e encaminha a outros servers. Alm da

    possibilidade de reescrever mensagens antes de encaminh-las, quando necessrio,

    normalmente atua em conjunto com os servidores de registro e de redirecionamento,

    executando a traduo de endereos, roteamento de mensagens e aplicao de regras de

    segurana funo semelhante ao Gatekeeper H.323.

    Servidor de redirecionamento mapeia um endereo em zero ou mais novos endereos

    associados a um cliente.

    Servidor de registro armazena informao sobre onde uma parte pode ser encontrada,

    trabalhando em conjunto com o servidor de redirecionamento e o servidor Proxy.

    4.6. MGCP (Media Gateway Control Protocol)

    utilizado para comunicao entre MGCs e Gateways. Segundo Colcher et al. (2005, p. 224

    apud Andreasen, 2003) o MGCP pode ser definido como um protocolo mestre-escravo, em

    que gateways de mdia executam comandos enviados pelo MGC e notificam este ltimo da

    ocorrncia de determinados eventos de interesse, tais como fone fora do gancho,

    pressionamento de tecla de um telefone etc.

    40

  • 4.7. Megaco/H.248 (Gateway Control Protocol).

    uma evoluo do MGCP. Os dois so complementares ao SIP e ao H.323, embora tambm

    possam controlar dispositivos no-inteligentes, por meio de implementaes especficas.

    Segundo Colcher et al. (2005, p. 236) as diferenas entre MGCP e Megaco/H.248 so:

    - O Megaco/H.248 usa um modelo de conexo que simplifica a definio de servios

    suplementares (...) oferece um controle melhor da execuo ordenada de comandos por meio

    de transaes (...) define modos de transporte especficos de suas mensagens sobre outros

    protocolos alm do UDP...

    41

  • 5 DIFICULDADES NO DESEMPENHO DA VOZ EM PACOTES

    5.1 Atraso.

    Refere-se ao tempo que leva para um pacote sair de sua origem e chegar ao seu destino,

    segundo Soares e Freire (2002, p. 200) um dos maiores contribuintes para a reduo da

    qualidade de voz em redes de pacotes IP

    Diversos problemas devem ser considerados para se estimar esse parmetro, como falta de

    sincronia e diferentes taxas de crescimento dos relgios do transmissor e receptor. Algumas

    mtricas que avaliam o retardo sofrido por pacotes na rede.

    Atraso fim-a-fim: o tempo que um pacote leva no percurso do emissor ao receptor.

    Atraso de ida e volta: o tempo que um pacote leva para ser enviado a um receptor e

    devolvido ao emissor (Round Trip Time). Pode ser estimado com a utilizao a ferramenta

    ping.

    42

  • Figura 8 Atraso fim-a-fim em VoIP5.2 Variao do atraso (Jitter).

    A variao do atraso, ou jitter, o intervalo entre a chegada de dois pacotes consecutivos em

    relao ao intervalo de sua transmisso. Ele baseado na medio do atraso fim-a-fim e

    definido para pares consecutivos de pacotes. A medio de um nico jitter requer dois

    pacotes.

    O jitter percebido, por exemplo, quando fluxos de voz so transmitidos em uma rede e os

    pacotes no chegam ao seu destino dentro da ordem sucessiva ou em uma determinada

    cadncia, ou seja, eles variam em termos de tempo de atraso. Esta distoro particularmente

    prejudicial ao trfego de voz, fazendo com que o sinal de udio ou vdeo tenha uma qualidade

    distorcida ou fragmentada na recepo.

    5.3. Perda de pacotes

    Todas as aplicaes so sensveis perda de pacotes, que podem ser recuperados via

    retransmisso, no entanto aplicaes de voz em tempo real no permitem que haja

    retransmisso.

    43

  • Aplicaes de voz so, portanto, sensveis a perdas. Para contornar este problema,

    dependendo do processo de perda presente na rede, alguns mecanismos como a reduo na

    qualidade ou algoritmos de recuperao de perdas podem ser aplicados para melhorar a

    qualidade do servio. A escolha dos mecanismos de recuperao depende do processo de

    perda na rede.

    5.4. Largura de banda

    Largura de banda indica a capacidade mxima de transmisso terica de uma conexo.

    Normalmente expressa em kilobits por segundo (Kbps) ou megabits por segundo (Mbps). A

    largura de banda de uma rede pode ser vista como um tubo que transfere dados. Quanto maior

    o dimetro do tubo, mais dados podem ser enviados atravs dele simultaneamente.

    Em virtude do alto custo, a largura de banda deve ser aproveitada ao mximo, utilizando

    tcnicas que consumam o mnimo possvel, ao preo de que uma aplicao que consuma

    muita banda inviabilizar um projeto.

    Segundo Soares e Freires (2002, p. 198) Quanto mais banda de rede puder ser economizada

    mais banda sobrar para ser usada por outras aplicaes, tanto de voz quanto de dados. Em

    um sistema ideal, uma conexo fim-a-fim para trfego de voz deve possuir somente um ponto

    de compresso (na origem do sinal) e um ponto de descompresso (no destino).

    44

  • 6 QoS PARA O VoIP

    A garantia definitiva de QoS dada pela PSTN. Para cada conversao, um canal de 64 kbps

    completamente dedicado para a chamada a largura da banda garantida. Da mesma forma,

    os protocolos que oferecem servio garantido podem assegurar que um requerido tamanho de

    largura de banda seja dedicado conexo que esta operando. Da mesma maneira que com

    qualquer tecnologia de rede empacotada, esses mecanismos geralmente operam melhor

    quando o trafego esta baixo dos nveis mximos. Quando uma conexo se aproxima dos seus

    limites, quase impossvel se eliminar a degradao.

    6.1 DiffServ (Differentiated Services)

    Servio diferenciado, ou DiffServ, um mtodo pelo qual o trafego pode ser sinalizado e

    receber tratamento especifico. O DiffServ pode ajudar a fornecer o QoS, permitindo que

    certos tipos de pacotes tenham precedncia sobre os outros. Certamente v aumentar a

    chances de um pacote VoIP passar rapidamente por cada link, isso no garante nada.

    45

  • 7 ESTUDO DE CASO

    7.1. Caracterizao e descrio do ambiente da empresa.

    A Eletrnica Panamerica Ltda uma empresa de prestao de servio. Atua, principalmente

    no Estado de Rondnia, prestando servio de manuteno de garantia, juntamente com mais

    de 10 empresas.

    Est sediada na cidade de Pimenta Bueno - RO e presente na cidade de Cacoal RO, onde

    trabalha com a maioria das assistncias, trabalhando desde de sistema digital de segurana a

    telefonia rural.

    7.1.1. Anlise da situao atual da rede de dados.

    Estando conectada na internet por meio da ADSL, sendo que na cidade de Pimenta estando

    com link 300kbps com IP dinmico e em Cacoal com o link de 400kbps com IP fixo,

    fornecido pela empresa BrasilTelecom. A rede local utiliza protocolo Ethernet e est disposta

    lgica e fisicamente em forma de estrela, atravs de cabos de par tranado UTP, categoria 5,

    ligados a switches no gerenciveis de 100Mbps.

    A rede utiliza endereamento IP classe B. Cada loja possui um servidor com

    sistema operacional Windows XP Pro.

    46

  • 7.1.2 Anlise da situao atual da rede de voz.

    A duas lojas possuem sistema de PABX analgicos, marca Intelbras, modelo Modulare e

    Modulare I, distribuindo, em mdia, 10 ramais e interligados a Rede Telefnica Pblica

    Comutada (RTPC) por, em mdia, 02 linhas analgicas.

    No h pretenso de alterao dos equipamentos de telefonia atuais, segundo Harte (2003, p.

    10) ... possvel usar seu telefone existente para servios de voz sobre rede de dados. Alguns

    adaptadores de rede criam um tom-de-discagem que disponibiliza telefones padres ou

    sistemas de PBX para serem usados para fazer ligaes atravs da rede de dados.

    O gerenciamento das ligaes telefnicas feito com o bloqueio de ramais para ligaes

    interurbanas e no h software para controle das ligaes efetuadas.

    7.1.3 Custo com ligaes interurbanas

    Baseado nos faturas telefnicas num perodo de 03(trs) meses, na empresa de Cacoal, foi

    estimado o valor pago por cada unidade em relao s ligaes interurbanas, em mdia,

    R$700,00, totalizando o valor de R$1.400,00.

    Das ligaes interurbanas efetuadas, em mdia 40% so ligaes feitas de Pimenta para

    Cacoal, ou seja, R$1.400,00 x 40% = R$560,00.

    47

  • 7.2 Implantao de VoIP na Eletrnica Panamrica

    O sistema de telefonia convencional no ser desativado em virtude da necessidade de um

    sistema alternativo, caso haja, por exemplo, um congestionamento ou falha na rede.

    Para a rede LAN, que possui boa disponibilidade de banda, ser utilizado o codec G.711, que

    oferece melhor qualidade, apesar de que, a princpio, as ligaes no ambiente local sero

    efetuadas via PABX. Na rede WAN ser utilizado o codec G.729, apesar da diminuio na

    qualidade, pois h necessidade de economia dos recursos de rede.

    Figura 9 VoIP na empresa.

    7.2.1. Alteraes na estrutura atual

    No haver mudanas na estrutura da LAN e da WAN ou nos sistemas de PABX existentes

    na empresa, apenas possveis adequaes nos pontos da rede que se fizerem necessrios para

    atender os novos requisitos dos servios que sero implementados, preservando o

    investimento j realizado.

    48

  • 7.2.2 Equipamentos a serem utilizados

    Ser necessrio a aquisio de Gateways e ATA VoIP que possuam pelo menos uma porta

    FXO para interligao com o PABX e uma porta LAN 100BaseT para interligao com o

    roteador. Tambm ser necessria a aquisio de um computador, com sistema operacional

    Linux instalado, a ser instalado na loja de Cacoal, onde ser instalado o software, responsvel

    pelo controle e admisso de chamadas e gerencia da rede de voz, com registro de ligaes e

    emisso de relatrios.

    (...) Em cada gateway IP existira uma tabela de roteamento de chamadas relacionando o

    numero do IP de destino para se alcanar um ramal, ou grupo de ramais dentro da rede;

    atravs desta tabela, o Gateway IP sabe qual o numero do IP do prximo Gateway para onde

    os pacotes contendo as amostras e voz devem ser enviados.

    7.2.3 Software a serem utilizados

    Apesar de existirem vrios softwares disponveis no mercado, foi optado pelo software

    AsteriskNow, desenvolvido pela empresa norte-americana Digium, cujo download pode ser

    realizado na pagina http://www.asterisk.org, sem nenhum custo. O software possibilitar o

    gerenciamento de rede de voz, disponibilizando todos os recursos necessrios a implantao

    do projeto. O Software possui tambm uma verso paga, denominada Asterisk Busines

    Edition, tendo diferencia somente o suporte tcnico.

    O motivo para escolha do software, alem da possibilidade de obteno sem custo, que a

    empresa Digium, que desenvolveu o Asterisk, tambm fabrica adaptadores para conexo dos

    sistemas de PABXs aos gateways VoIP, o que minimiza possveis problemas de

    incompatibilidades.

    49

  • 7.2.4 Asterisk

    Asterisk um software GPL que pode transformar um simples PC em um poderoso e

    completo PBX. Ele roda em Linux e prov todas as funcionalidades que o leitor poderia

    esperar de um PBX e muito mais. Foi criado por Mark Spencer da Digium que apia o projeto

    e comercializa o hardware de telefonia. Asterisk faz Voz sobre IP em diferentes protocolos e

    pode se integrar maioria dos padres de telefonia utilizando hardware de baixo custo e

    aberto, desenvolvido por Jim Dixon (Gonalves, 2005).

    Seu nome vem do smbolo, *, o qual em Unix e Linux representa um wildcard que equivale a

    qualquer caractere, qualquer arquivo. Similarmente, o Asterisk destinado a integrar qualquer

    pea de telefonia, seja hardware ou software, a aplicaes. Para ilustrar essa propriedade do

    Asterisk abaixo esto listados os protocolos e CODEC que h compatibilidade.

    Protocolos Abertos: IAX (Inter-Asterisk Exchange); H.323 ; SIP (Session Initiation Protocol) ; MGCP (Media Gateway Control Protocol ); e SCCP (Cisco Skinny).

    Protocolos proprietrios:

    4ESS;

    BRI (ISDN4Linux);

    DMS100;

    EuroISDN;

    Lucent 5E;

    National ISDN2; e

    NFAS

    Codecs:

    ADPCM;

    G.711;

    G.723.1;

    50

  • G.726;

    G.729;

    GSM;

    iLBC;

    Linear;

    LPC-10; e

    Speex.

    7.2.4.1 AsteriskNow

    uma implementao de uma interface grfica do Asterisk, desenvolvida pela Digium, que

    est em verso beta e que inclui todos os componentes do Linux necessrios para executar,

    debugar e construir o Asterisk, por isso sua instalao fcil.

    No preciso ter preocupaes com o kernel e dependncia de pacotes, sendo assim todos os

    componentes no utilizados que poderiam comprometer a segurana ou performa no esto

    inclusos.

    51

  • 7.2.4.2 Instalando e configurando o AsteriskNow

    Figura 10 - Tela inicial

    O arquivo ISO do AsteriskNow pode ser baixado no site www.asterisknow.org. Colocando a

    mdia que foi gravado o AsteriskNow, a primeira que tela que aparece a da figura 10, que

    nos mostra, duas opes de instalao: a primeira pelo modo grfico e a segunda pelo modo

    de texto, sendo que foi escolhido a primeira opo para a instalao do sistema.

    Figura 11 Tipo de instalao

    52

  • A figura 11 mostrar os tipos de instalao que pode ser feita, sendo que foi usada a instalao

    Express Installation, seguindo na figura 12, ser feito o particionamento do sistema, ser

    removido qualquer outro arquivo ou sistema que estava instalado.

    Figura 12 Partio do Drive de Instalao

    Na prxima etapa conforme figura 13, ser configurado a rede em que o sistema ficara

    implantado. Feito a configurao da rede, no prximo passo ser configurado o fuso horrio

    do sistema conforme figura 14.

    53

  • Figura 13 Configurao da rede

    Figura 14 Configurao de Fuso Horrio

    Feito a configurao de fuso horrio, o prximo passo cadastrar a senha do Administrador

    do sistema conforme figura 15, depois do cadastro da senha ser instalado o sistema e seus

    pacotes.

    54

  • Figura 15 Cadastro de senha e instalao do sistema

    Finalizando a instalao, o sistema pedir pra reiniciar o computador, ser mostrado na

    inicializao do sistema uma tela boot do GNU GRUB com o sistema instalado. Assim que

    ele carregar o sistema, ficar mostrando a tela Console Menu conforme figura 16, onde ser

    possvel fazer as atualizaes do sistema, ou configurar o sistema via web browser conforme

    o IP que mostrado no console ou entrar no modo texto na opo Console, .

    Figura 16 Console Menu

    Para acessar via browser, s precisa digitar o IP do servidor, conforme figura 17, que pedir o

    usurio Admin e senha que o usurio cadastrou. Assim que o usurio logar pela primeira

    vez, abrir uma tela de setup wizard com as configuraes de horrio e data, plano de

    55

  • numerao inicial, servio de provedor externo de VOIP e configuraes de regras de

    ligaes.

    Figura 17 Tela de login

    Configurao de discagem local, longa distncia e Internacional, Voicemail, ramais de

    atendimentos, conforme mostra nas figuras 18.

    56

  • 57

  • 58

  • Figura 18 Configuraes Iniciais

    Para o teste ser efetuado no prdio da Eletrnica Panamerica de Cacoal, foi usado um

    computador Pentium 4 2,8G, 512MB de memria e HD de 80GB, mais dois computadores, o

    softphone X-Lite verso mais recente conforme figura 19, para demonstrar o funcionamento

    do Asterisknow, sendo que a configurao da numerao para teste ficou da seguinte forma:

    nmero do VOIP 6000 para Cacoal e 6001 para Pimenta Bueno, conforme figura 20.

    Figura 19 SoftPhone X-Lite

    59

  • Figura 20 Configurao do SIP no X-Lite

    Na pgina do browser na opo Active Channels pode ser visto uma chamada em percurso

    entre os dois computadores com o softphone X-Lite, conforme figura 21.

    60

  • Figura 21 Chamada de Voip em percurso

    7.2.5 Plano de numerao

    O plano de numerao ser escolhido pela a empresa, sendo 04 dgitosEmpresa Localidade Numero do voip

    Panamrica Cacoal 3552Panamrica Pimenta Bueno 3253

    Tabela 2 Plano de numerao

    61

  • 7.2.6 Efetuando ligaes utilizando VoIP.

    Ser implementado nos PABXs a utilizao de teclas especficas para ligaes VoIP, por

    exemplo, pode ser atribuda a tecla 0(zero) para ligaes utilizando a rede de telefonia publica

    e a tecla 893(oitocentos e noventa e trs) para ligaes VoIP. Exemplo: caso um funcionrio

    de Pimenta Bueno deseje fazer uma ligao para a loja de Cacoal, ele pressionaria a tecla 893,

    aguardaria o tom de discagem VoIP e em seguida discaria 3552 (cdigo da Loja de Cacoal),

    ou ainda, se um funcionrio de Pimenta deseja fazer uma ligao para um cliente que resida

    em Alta Floresta, ele pressionaria a tecla 9, aguardaria o tom de discagem VoIP, discaria o

    numero do telefone do cliente sem o DDD, usando uma operadora de VoIP para ligaes

    externas.

    7.2.7 Investimentos a serem realizados.

    Para interligao das lojas, devem ser realizados os seguintes investimentos:

    Hardware:

    Qtde Equipamento Fabricante /Modelo Valor Unit. Valor Total03 Handy Tone 286 Grandstream R$250,00 R$750,0001 Microcomputador

    AMD.Sempron 2800, 256MB Memria DDR, HD 80GB 7200RPM, Vdeo 128-bits 2D/3D AGP, Fax-Modem 56K V.92 Voice, Rede 10/100 Mbps, Som 3D Stereo, Drive 1.44MB, Gabinete ATX com fonte 450W. , Teclado padro windows, Mouse 3 Botes.

    http://www.dsystem.com.br

    R$936,00 R$936,00

    01 PCI TDM400P Digium R$294,01 R$294,0101 Gateway iAN-02ex UTStarcom R$595,00 R$595,00Total: R$2.575,01

    Tabela 3 Itens de hardware a serem adquiridos

    62

  • Software:Qtde Equipamento Fabricante /Modelo Valor Unit. Valor Total01 AsteriskNow Digium R$0,00 R$0,00

    Total: R$0,00

    Tabela 4 Itens de software a serem adquiridos

    7.2.8 Resultados esperados

    7.2.8.1 Reduo de custos.

    Com a implantao do sistema VoIP, espera-se a reduzir a zero o custo das ligaes entre as

    empresas, bem como a reduo do custo das ligaes interurbanas, por exemplo: se houver a

    necessidade de efetuar ligao para cidade de Ariquemes, a ligao pode ser feita utilizando o

    sistema VoIP da operadora Ivoz.net, o que proporcionar que a ligao seja tarifada em

    R$0,19 dentro do estado e, fora do estado, a R$0,15, para telefone fixo e R$0,64 para ligaes

    feitas para celulares.

    Com base nas estimativas realizadas, o investimento, total seria de R$2.575,01. Com as

    despesas foram contabilizadas em R$560,00, o investimento seria recuperado em,

    aproximadamente 05 meses.

    7.2.8.2 Qualidade de voz aceitvel.

    A qualidade de voz seja adequada, conforme garantem os fabricantes dos equipamentos, pois

    na atividade de prestao de servio, qualquer falha na comunicao poder provocar prejuzo

    financeiro.

    63

  • 7.2.8.3 Consumo satisfatrio dos recursos da rede.

    O consumo de banda deve ser o mnimo possvel, a fim de evitar problemas de

    congestionamento da rede de dados ou da prpria rede de voz.

    64

  • CONCLUSO

    Este trabalho apresentou que a interligao de voz e dados, utilizando a tecnologia VoIP

    uma alternativa vivel em uma rede corporativa e pequenas empresas dispersa

    geograficamente em diferentes cidades. A capacidade de adaptao dos novos equipamentos

    aos j existentes, torna o custo de implementao relativamente baixo, possibilitando um

    retorno rpido do investimento e uma econmia considervel nas despesas com ligaes

    telefnicas.

    Itens importantes como: qualidade do servio e melhor utilizao de banda, j so tratadas

    pelos equipamentos disponveis no mercado e so garantidos pelos fabricantes. Os softwares

    disponveis, possuem funes que permitem o gerenciamento das ligaes VoIP,

    proporcionando o controle das ligaes efetuadas.

    O rpido crescimento da tecnologia VoIP est tornando os equipamentos mais avanados e

    diminuindo os custos, o que est despertando muitas empresas a mudar a forma de efetuar

    ligaes em suas redes. Essa situao tende a causar um impacto nas empresas de

    telecomunicaes que, certamente, no estaro dispostas a perder mercado e devem, tambm,

    oferecer esse tipo de servio.

    65

  • REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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    Servio e Voz Sobre IP. Trad. Daniel Vieira. Rio de Janeiro: Editora Campus, 2002.

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    (EUA): Cisco Pres, 2000.

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    Catarina, 2006.

    HARTE, Lawrence. Introdution to IP Telephony. EUA: ALTHOS Publishing, 2003.

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    Aplicaes em IP. Paper disponvel em http://mesonpi.cat.cbpf.br/naj/qosf.pdf,

    acesso em 12/11/2005.

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    Trad. Armando Figueiredo e Betina Macedo. Rio de Janeiro: Alta Books, 2005.

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    WALKER II, John Q. Large enterprise VoIP network case study. San Jose-CA (USA):

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    67

    1 SISTEMA TELEFNICO1.1 Um breve histrico. 1.2 Princpios de Comunicao.1.2.1 Multiplexao1.2.1.1 Multiplexao por diviso de freqncias (FDM)1.2.1.2 Multiplexao por diviso de tempo (TDM)

    1.2.2 Comutao de pacotes x comutao de circuitos 1.2.2.1 Comutao de circuitos1.2.2.2 Comutao de pacotes

    1.3 Estrutura do Sistema Telefnico1.3.1 Central de voz PABX (Private Automated Branch Exchange) 1.3.2 Sinalizao TelefnicaOs procedimentos para estabelecimento rompimento de conexes, antes efetuados manualmente, tornaram-se automticos e deram origem a um conjunto de mecanismos maior, de suma importncia para os sistemas telefnicos. Esses mecanismos so conhecidos como mecanismos de sinalizao e segundo Colcher et al. (2005, p. 83) so a base para interoperabilidade dos sistemas tradicionais com os sistemas baseados em VoIP.Sinalizao o meio para estabelecer, supervisionar e encerrar uma sesso entre dois pontos especficos, os quais se constituem de dois usurios identificados unicamente por um esquema de endereamento predefinido. (...) A informao de sinalizao inclui os nmeros discados, os estado de no gancho, estado de fora do gancho e , possivelmente uma variedade de outras informaes para controle e roteamento. (SOARES e FREIRE, 2005, p. 35)

    2.1 Som, Voz e udio.A voz se propaga em ondas e , portanto, um sinal analgico, que, segundo SOARES e FREIRE (2002, p. 20), So sinais eltricos contnuos que podem assumir, no tempo, infinitos valores de amplitude permitidos pelo meio de transmisso.2.2 Digitalizao da Voz2.3 Codificao/Decodificao da voz2.3.1 Codecs padronizados pela ITU.

    3 TRANSMISSO DE VOZ SOBRE TCP/IP3.1. TCP (Transmission Control Protocol)3.2. UDP (User Datagram Protocol)3.3 IP (Internet Protocol)3.4 Funcionamento de voz sobre IP (VoIP)3.5 Equipamentos IP capazes de tratar voz

    4 PROTOCOLOS UTILIZADOS4.1 RTP e RTCP (Real-time Protocol e Real-time Control Protocol)4.2 - RSVP (Resource Reservation Protocol)4.3 MPLS (Multiprotocol Label Switching)4.4. Protocolo H.3234.4.1 Componentes H.323

    4.5. SIP (Session Initiation Protocol) 4.5.1 Componentes SIP

    4.6. MGCP (Media Gateway Control Protocol)4.7. Megaco/H.248 (Gateway Control Protocol).

    5 DIFICULDADES NO DESEMPENHO DA VOZ EM PACOTES5.1 Atraso.5.2 Variao do atraso (Jitter).5.3. Perda de pacotes5.4. Largura de banda 6.1 DiffServ (Differentiated Services)

    7 ESTUDO DE CASO7.1. Caracterizao e descrio do ambiente da empresa.7.1.1. Anlise da situao atual da rede de dados.7.1.2 Anlise da situao atual da rede de voz.7.1.3 Custo com ligaes interurbanas

    7.2 Implantao de VoIP na Eletrnica Panamrica7.2.1. Alteraes na estrutura atual7.2.2 Equipamentos a serem utilizados7.2.3 Software a serem utilizados7.2.4.1 AsteriskNow

    7.2.4.2 Instalando e configurando o AsteriskNow7.2.5 Plano de numerao7.2.6 Efetuando ligaes utilizando VoIP.7.2.8 Resultados esperados7.2.8.1 Reduo de custos.7.2.8.2 Qualidade de voz aceitvel.

    7.2.8.3 Consumo satisfatrio dos recursos da rede.