Materiais usados. VOIP Voz sobre IP. Sumário. O que é a VoIP? Vantagens do VOIP - PDF
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Salvador Gameiro Fagundes
1 Materiais usados VOIP Voz sobre IP Sistemas Telemáticos Departamento de Informática Universidade do Minho Apresentação do Will Dennis com permissão do autor Cap 7 de Multimedia Systems and Signals, Mandal Ver livro VOIP na página do TERENA Terena VOIP Cookbook Cap.2, Cap.3 e Cap.7 (donde foram extraídas figuras) Sumário Motivação para o VOIP Qualidade da voz no VOIP Digitalização de voz : CODECs Componentes VOIP Protocolos VOIP Cenários para VOIP O que é a VoIP? A VOIP e o Telefone na Internet são métodos que convertem os sinais de voz em dados digitais e enviam-na através da Rede IP. Vantagens do VOIP Redução de custos Mais largura de banda Integração da voz e dados Eficiência da rede Mais e melhores serviços 1
2 Cenários de Utilização VOIP Cenário 1 Cenário 1: Encaminhamento de mínimo custo para chamadas de longa distância Cenário 2: Alternativa às centrais PBX Cenário 3: Integração de VOIP e Video- Conferência A separação tradicional Cenário 1 Cenário 1 Integração entre a Rede Telefónica e de dados Implementação da arquitectura 2
3 Cenário 1 Facilidades Encaminhamento das chamadas de acordo com hora e o dia da semana Encaminhamento por destino Modificação de números Gestão de classe de serviço Cenário 1 Utilização: Uma empresa com vários escritórios em cidades diferentes da Europa que tem que contactar telefonicamente clientes em todo mundo Cenários de Utilização VOIP Cenário 2 Cenário 1: Encaminhamento de mínimo custo para chamadas de longa distância Cenário 2: Alternativa às centrais PBX Cenário 3: Integração de VOIP e Video- Conferência Situação tradicional Cenário 2a Cenário 2b Integração do VOIP com o PBX Telefones IP sem PBX 3
4 Cenário 2C Substituição completa do PBX Cenário 2c Terminais simples vs inteligentes Sinalização: SIP/H.323 Funcionalidades tradicionais Números de emergência Plano de encaminhamento de chamadas Integração com a rede pública de móveis Beeps/telefones sem fios privados/elevadores VOIP sem fios Outros aspectos: servidor de autenticação RADIUS etc Cenários de Utilização VOIP Cenário 1: Encaminhamento de mínimo custo para chamadas de longa distância Cenário 2: Alternativa às centrais PBX Cenário 3: Integração de VOIP e Video- Conferência Cenário 3c O foco tradicional é na voz O VOIP tem capacidade de transportar vídeo Problemas com a videoconferência Acessibilidade Serviços de valor acrescentado Inter-operabilidade entre diferentes tecnologias Cenário 3c Cenário 3c Aplicações Teletrabalho Telemedicina Ensino à distância Serviços ao cliente Justiça Laboratórios virtuais/remotos 4
5 Mercado VOIP na Europa ($M) Mercado VOIP na Europa ($M) Source: IDC, European IP Telephone Tracker Q Source: IDC, European IP Telephone Forecast, ($M) Mercado Europeu IP PBX, ($M) ($M) Mercado IP PBX vs PBX tradicional ($M) PBX IP PBX Source: IDC, European IP PBX Forecast, Source: IDC, 2004 Minutos VOIP (chamadas de saída empresas ), (Minutes in Millions) Aspectos técnicos do VOIP Aspectos chave Qualidade de Serviço (QoS) Interoperabilidade Escalabilidade Segurança Integração com a RTC Arquitectura Protocolos Source: IDC, European IP Telephony Services Forecast,
6 Algumas definições Rede Telefónica Comutada (RFN) Rede de Comutação de Circuitos Rede Internet (Rede IP) Algumas definições Rede Telefónica Comutada é a rede telefónica disponível ao público incluindo as linhas telefónicas, micro-ondas e outros modos de transmissão. Quer a rede IP como a rede de comutação de circuitos podem ser suportadas pela RTC. Rede de Comutação de Circuitos é a rede telefónica tradicional que envia informação através dum circuito fixo a ligar o chamador e o recipiente. É estabelecido um circuito temporário entre o chamador e o chamado durante a comunicação. Essa linha não pode ser usada por mais ninguém nesse período. A Rede IP transmite dados usando pacotes. As comunicações são divididas em pequenos pacotes e enviados de forma independente para a rede. Os pacotes por vezes são enviados através de linhas de transmissão diferentes e reagrupados no destinatário. Algumas definições Rede Telefónica Comutada é a rede telefónica disponível ao público incluindo as linhas telefónicas, micro-ondas e outros modos de transmissão. Quer a rede IP como a rede de comutação de circuitos podem ser suportadas pela RTC. Algumas definições Rede Telefónica Comutada é a rede telefónica disponível ao público incluindo as linhas telefónicas, micro-ondas e outros modos de transmissão. Quer a rede IP como a rede de comutação de circuitos podem ser suportadas pela RTC. Rede de Comutação de Circuitos é a rede telefónica tradicional que envia informação através dum circuito fixo a ligar o chamador e o recipiente. É estabelecido um circuito temporário entre o chamador e o chamado durante a comunicação. Essa linha não pode ser usada por mais ninguém nesse período. Rede de Comutação de Circuitos é a rede telefónica tradicional que envia informação através dum circuito fixo a ligar o chamador e o recipiente. É estabelecido um circuito temporário entre o chamador e o chamado durante a comunicação. Essa linha não pode ser usada por mais ninguém nesse período. A Rede IP transmite dados usando pacotes. As comunicações são divididas em pequenos pacotes e enviados de forma independente para a rede. Os pacotes por vezes são enviados através de linhas de transmissão diferentes e reagrupados no destinatário. A Rede IP transmite dados usando pacotes. As comunicações são divididas em pequenos pacotes e enviados de forma independente para a rede. Os pacotes por vezes são enviados através de linhas de transmissão diferentes e reagrupados no destinatário. Linhas de transmissão em Redes Comutação de Pacotes e de Circuitos Com. de Circuitos Com. de Pacotes ( Rede Telefónica) (Rede IP) Qualidade da Voz A largura de banda é facilmente quantificada Qualidade da voz é subjectiva MOS, Mean Opinion Score Recomedação P.800 ITU-T Excelente 5 Boa 4 Razoável 3 Pobre 2 Má 1 Um mínimo de 30 pessoas Ouvir amostras da voz ou conversações 6
7 Qualidade da voz Problemas de QoS no VOIP Mean Opinion Score (MOS) Numa escala de 1-5 (5 é melhor) 4 é a chamada toll quality Os telemóveis têm baixa qualidade VoIP é comparável aos telemóveis Causas da baixa qualidade da voz Atraso Jitter Perdas Eco Eco Eco e Qualidade da Voz Cancelador de Eco é necessário para atraso (num sentido) >30ms Chamada telefónica normal Atraso 1-s (ms) Qualidade Efeito na qualidade da voz Excelente Boa Gama esperada para chamadas nacionais Gama esperada para chamadas internacionais por cabo Chamada telefónica normal com eco Razoável Gama esperada para chamadas internacionais por satélite >400 Pobre A evitar Compensação de Eco Atraso As reflexões do sinal geradas pelo circuto híbrido que converte um circuito de 2 pares (1 para TX outro para RX) num circuito de 1 par (1 único par para TX e RX) O atraso de ida e volta da rede é quase sempre superior a 50ms A norma G.165 do ITU define o desempenho requerido para os canceladores de eco. Processamento Tempo necessário para colectar as amostras codificadas e colocá-las em pacotes da rede O tempo de codificação depende do algoritmo do CODEC usado e da velocidade do processador Rede Meio fisico de transmissão Capacidade das ligações e dos nós intermédios e pelos buffers do destinatário para remover o jitter 7
8 Jitter Intervalo de tempo variável entre pacote provocado por percursos de rede diferentes Remoção do jitter: colocar os pacotes num buffer e aguentá-los o tempo suficiente para permitir a chegada dos pacotes mais atrasados Causa atraso adicional Compensação da Perda de Pacotes A perda de pacotes pode transformar-se num problema sério, dependendo do tipo de pacote de rede que estiver a ser usado Interpolar os pacotes perdidos voltando a reproduzir o último pacote recebido durante o intervalo Enviar informação redundante Usar um codificador de voz híbrido que use menor largura de banda Evitar e controlar a congestão na rede Parâmetros MOS R-Value Atraso fim a fim (1 sentido) Grau de Serviço Perda de Pacotes Jitter dos pacotes Especificação de QoS Toll Quality ms (sem ligação satélite) 400 (com satélite) < 2% < 0.1% < 5 ms Abaixo da Toll Quality >3.5 and < 4 >70 and < ms < 2% < 2% < 10 ms CODECs Codificam e descodificam dados analógicos para transporte sobre redes digitais (independe/ do tipo de rede) Série g para audio;série h para video Comum - pulse code modulation (PCM) amostragem -> quantização -> codificação G.711: 8000 Hz x 256 Níveis Q= 64 kbit/s Norma bem conhecida para RDIS codecs podem oferecer compressão e detecção de silêncios Taxonomia de CODECs de Voz Codificadores de Voz 2. Codificação de Voz Codificador de Forma de onda Codificador de Fonte codecs comums usados na VoIP: Domínio do tempo: PCM, ADPCM Domínio da frequência: Codificador de sub-banda, Codificador de Transformada adaptativa Codificador Predictivo Linear Vocoder q Codec de forma de onda: tenta preservar a forma de onda; não específico da voz. q PCM 64 kbps, ADPCM 32 kpbs, CVSDM 32 kbps q Vocoders: q Analise a voz extrai e transmite os parãmetros q Usa parâmetros do modelo para sintetizar voz q LPC-10: 2.4 kbps q Híbridos: Combinam o melhor dos dois Eg: CELP Codec Data Rate (Kbps) Representative Voice Quality (MOS) Delay (ms) Complexity (MIPS) G.711 PCM G.721 ADPCM G.726 Multirate ADPCM G.723 MP-MLQ ACELP 5.3, G.728 LD-CELP G.729 CS-ACELP G.729a CS-ACELP
9 Classes de Codecs 3 classes diferentes Codecs de forma de onda Codecs de fonte (Vocoder) Codecs Híbridos Codecs de Forma de Onda PCM, ADPCM A entrada é amostrada, quantizada e reconstruída no receptor Não é necessário conhecimento da fonte Princípios de Compressão Áudio Redundância Estatística Menos bits para valores de amostra mais comuns Redundância Temporal Correlação entre valores de amostras vizinhas Redundância inter-amostra Redundância do Conhecimento Explorar conhecimento partilhado entre codificador e descodificador Ficheiros MIDI /Vocoder Propriedades do Sistema Humano de Audição Aumentar a qualidade subjectiva do sinal áudio Função Taxa de Distorção Teorema de Shannon para codificação da fonte sem erros Limite na compressão sem erros Fontes áudio naturais Compressão sem perdas máxima 2:1 Compressão com perdas usada na prática Obtenção de maior razão de compressão. Função Taxa de Distorção Redundância Estatística Débito D(d m ) Codificador simples Codificador complexo Limite da teoria da informação distorção d m Compressão de Texto Métodos de compressão eficientes baseados na entropia Pode-se usar a mesma abordagem na compressão de áudio dm = E{ d( S, S)} S vector fonte original dm - distorção média ^ ^ S - vector reconstruído E(x) - valor esperado de X 9
10 Exemplo 7.2 Considere um sistema de aquisição áudio que tem amostras de áudio mono com resolução de 3 bits com níveis entre 0 e 7. O número de ocorrências para os oito níveis foram [700,900,1500,3000,1700,1100,800,300] Calcule e desenhe a função densidade de probabilidade para cada símbolo Calcule a entropia da fonte Solução p[0] = 700/10000 = 0.07 p[1] = 900/10000 = 0.09 p[2] = 1500/10000 = 0.15 p[3] = 3000/10000 = 0.30 p[4] = 1700/10000 = 0.17 p[5] = 1100/10000 = 0.11 p[6] = 800/10000 = 0.08 p[7] = 300/10000 = 0.03 H = 0.07 * log * log * log * log ( * log * log * log * log 2 = 1.88 bits / sample 0.03) Sinal chord.wav Redundância Estatística Amplitude Audio Waveform (Chord) Fig. 4.14(a) Samples Fig. 7.3,pag.149 O método de codificação baseado na entropia Não consegue altos níveis de compressão para a maioria dos sinais áudio Mas disponibiliza bom desempenho quando aplicado a coeficientes de transformada Norma MPEG-1 utiliza codificação baseada na entropia Codificação MU-LAW Codificação MU-LAW Caratcterísticas de E/S com µ = 255 g f (g) h h* g* Quantificador f 1 ( h * ) Compressor Uniforme Expansor h = f (g) * h g * = f 1 ( h * ) g h * h 10
11 Exemplo 7.3 Redundância Temporal Considere o sinal áudio chord. Quantifique o sinal uniformemente com 8 bits, utilizando a compressão com mu=255. Expanda o sinal e calcule a relação sinal-ruído (SNR). Compare a SNR com a obtida com o exemplo 4.6 Exercício (de FT) Suponha que na amostragem dum sinal áudio obteve a seguinte sequência de valores reais 2.3,2.1,3.2,1.2,1.3,2.3,2.5,3.2,3.8,2.52.0,1.4,1.2,1.2,1.0,0.8,0.6,0. 0,-0.3,-0.5,-0.8,-1.2,-1.5,-1.7,-1.9,-2.2,-2.5,-2.7,-2.9,-3.1,-3.9 a) Quantize esta sequência dividindo o intervalo [-4,4] em 32 níveis igualmente distribuídos (coloque o nível 0 a -4.0, o nível 1 a-3.75, etc ). Assuma que os valores na gama [-4,-3.75) correspondem à saída -4(que corresponde ao nível 0 do quantizador) os valores da gama [-3.75,-3.5) correspondem à saída (nível do quantizador), etc Observe que os intervalos são abertos à direita o que significa que o -4 está incluído mas o não está incluído no nível 0. b) Escreva a sequência quantizada. Codifique-a usando o PCM. Quantos bits precisa para transmiti-la? c) Codifique a sequência usando o PCM mas usando apenas as diferenças. Qual o valor máximo e mínimo entre amostras sucessivas? Quantos bits precisa para transmitir a sequência? DPCM Differential Pulse Code Modulation No DPCM Uma amostra áudio é prevista com base nas amostras anteriores ^ M ' s n = α s i= 1 i n O valor previsto é aproximado mas diferente do valor da amostra ^ ^ s n s n en sn s n Fórmula usada pela técnica LPC(Linear Preditive Coding) Codificador DPCM Esquema simplificado Descodificador DPCM Esquema simplificado Áudio original S n ^ S n e n Quantificador Previsor S n ^ e n Codificador Áudio Compactado Áudio Compactado Descodificador ^ e n ^ S n Previsor Áudio Reconstruído S n 11
12 M i= 1 α i, opt R( j) = R( j i) = R( j) m+ j DPCM R( j), j = 0, ± 1, ± 2,... é a função de autocorrelação dos dados da amostra de entrada N m m= 1 s * s Exemplo 7.4 Considere o sinal áudio chord. Determine o conjunto óptimo de coeficientes de previsão de 1ª,2ª e 3ª ordem. Erros de previsão DPCM Depois de obtida o erro da sequência en É codificado para reconstruir o sinal perfeitamente Na codificação com perdas uma qualidade de reconstrução razoável é aceitável A quantificação é a única operação na codificação DPCM que introduz ruído Exemplo 7.5 As 4 primeiras amostras duma sequência digital áudio são [70,75,80,82,...]. São necessários no mínimo 7 bits para codificar cada uma das amostras. As amostras áudio são codificadas usando o DPCM usando o previsor de primeira ordem. Os coeficientes de erro de predição são quantificados por 2 e arredondados para o próximo inteiro e armazenados sem perdas. Determine o número aproximado de bits necessários para representar cada amostra e o erro reconstruído em cada instância de amostra. Codificação DPCM vários passos para a sequência [70,75,80,82,...] Sinal original Erro do sinal S n e n Erro do sinal quantificado Erro reconstruído Sinal reconstruído S n Sinal previsto para próxima amostra S^ n Erro de reconstrução Nº de bits necessários Instâncias *0.97= de = /2=4 4*2= = *0.97= amostras = /2=3 3*2= = *0.97= = /2=2 2*2= = *0.97 =
13 Codecs de Fonte Unificam o sinal de entrada com um modelo matemático Modelo de Filtro predictivo linear do aparelho vocal Flag Voz/Sem voz para a excitação É enviada informação em vez do sinal Baixos débitos de bits mas sons sintéticos Débitos maiores não melhoram muito Codecs de Fonte Construir um modelo básico para voz Implementá-lo no TX e no RX Durante a codificação determinar os parâmetros do modelo para ajustá-lo ao sinal de entrada Determinar a excitação Apenas dois estados de excitação :Ruído branco (sem voz) e Trem de pulsos (voz) Transmitir a excitação & parâmetros Codecs da Fonte O receptor reproduz a voz com os parametros recebidos e a excitação A taxa de bits é baixa 2.4 kbit/s Qualidade bastante longe do som natural Codecs Híbridos Tenta combinar as vantagens dos codecs de forma de onda e os codecs fonte Ł Baixa taxa de bits & Alta qualidade Os mesmos princípios que os codecs de fonte mas Múltiplos estados de excitação Minimiza erros entre voz gerada e voz de entrada Usa quadros (frames) de 20 ms Componentes VOIP Terminal Um sistema final onde terminam comunicações e as suas cadeias de dados (media). Telefone hardware ou software, Videofone Há uns concebidos para uso por pessoas e outros para resposta automática Tem atribuído um endereço IP Podem ser usados vários terminais no mesmo IP mas são independentes Na maior parte das vezes um terminal pode ter mais que um endereço que são usados para o chamar Se forem usados servidores de Telefone IP os terminais registam-se. www-mobile.ecs.soton.ac.uk 13
14 Telefones VoIP Skype Skype Escolhas possíveis: Telefone Hardware Telefone software Adaptador de telefone analógico Aplicação VOIP mais popular Chamadas gratuitas para outros utilizadores Skype Chamadas baratas (~?/min) para fixos e móveis Várias funcionalidades adicionais Componentes VOIP Servidores Podem também fornecer mecanismos adicionais de encaminhamento de chamadas São também responsáveis pela autenticação de registos, autorização dos participantes nas chamadas e elaboração de contabilização Componentes VOIP Gateway São terminais de telefone que facilitam a comunicação entre sistemas terminais que não inter-operam Tradução de protocolos de sinalização SIP e ISDN Tradução entre endereços de rede diferente IPv6/IPv4 Tradução entre Codecs Podem acumular várias destas funcionalidades Gateways VOIP/PBX é fácil Entre diferentes protocolos VOIP já é mais complicado Componentes VOIP Pontes de Conferência Fornecem meios para ter conferência multiponto ad hoc ou previamente programadas Têm requisitos muito elevados de recursos Servidores dedicados Hardware especial para media Componentes VOIP Endereçamento O utilizador precisa de se identificar a si próprio e destinatário da chamada Idealmente Identificador deve ser independente da localização do utilizador Deve ser a rede a localizar o utilizador Um utilizador deve ser identificado de vários formas 14
15 Componentes VOIP Endereçamento Rede Telefónica normal Números E.164 Ex: Ao discar o + é substituído por 00 seguido o código de país e número do assinante Inicialmente na telefonia IP usava-se o endereço IP Difícil de memorizar Dependente da localização física Componentes VOIP Endereçamento Actualmente URIs (RFC 2396) Números (E.164) URIs Usa um espaço de nomes registado para descrever um recurso duma forma independente da localização Endereços Idenficadores SIP e H.323 ENUM ENUM é um protocolo definido pelo RFC 2916, que tem como objectivo traduzir números E.164 em nomes de de domínio Internet O ENUM permite o uso de números de telefone tradicionais num contexto de diferentes meios de comunicação nomeadamente os resultantes do desenvolvimento das Redes IP ( , VOIP) facilitando a penetração das novas aplicações no mercado O objectivo do ENUM Correspondência entre números de telefone no mundo Permite a qualquer dispositivo IP estabelecer quando um número de telefone está descrito por um endereço de ponto de serviço IP E qual é o ponto de serviço Internet preferido actualmente E.. Que endereço IP, protocolo, numero de porta e endereço de aplicação deve ser usado para contactar o ponto de serviço preferido O que é o ENUM? ENUM é parte da extensão da RTC na Internet ENUM é definida pelo IETF e traduz qualquer número E164 number em pontos de serviço Internet; [RFC 2916, September 2000] Define o uso de RRs do DNS para estabelecer a correspondência para uma colecção de endereços de serviço incluindo: endereços SIP / H.323 VOIP servidores IP FAX servidores Voice Mail serviços PSTN (redirect) Porquê o ENUM? Cada central VOIP é uma rede terminal ligada à RTC Cada gateway duma central VOIP tem que usar a RTC para chegar a outros terminais VOIP = Tem que se pagar à mesma aos operadores de telecomunicações ENUM é uma forma de ligar as ilhas VOIP no mar da RTC ENUM permite que cadal gateway duma central VOIP descobrir outros gateways VOIP se necessário Terminais VOIP podem chamar outros terminais VOIP sem recorrer à RTC = Evita-se pagar às operadoras de telecomunicações As funcionalidades disponibilizadas para chamadas originadas na RTC não são muito claras no ENUM 15
16 O mundo do multi-gateway VOIP A RTC é usada como rede inter-voip Implicações óbvias nos custos a pagar às operadoras de telecomunicações Implicações mais subtis para as redes VOIP privadas extendidas PSTN VOIP + ENUM = PSTN Bypass Como pode ser encontrado o gateway VOIP de forma dinâmica? Pode um número de telefone ser atingível através dum dispositivo Internet? Se sim, qual é o endereço de serviço Internet? PSTN Internet Internet Como funciona o ENUM? Um gateway ENUM VOIP Gateway consulta primeiro o DNS para verificar se o número discado é atingivel através dum serviço A resposta do DNS é uma colecção ordenada de URIs (NAPTR records) Se há uma resposta, o gateway selecciona o serviço preferido para completar a chamada DNS Resolver 2. Gateway DNS Query e164.arpa 1. Dial: Gateway IP Phone 3. DNS URI response tel: tel: A minha preferência para chamadas de voz é: Tente estabelecer uma chamada VOIP para o meu servidor sip, depois o telefone móvel e a seguir o fixo. 4. SIP call to Qual é o potencial do ENUM? ENUM pode também fazer uma correspondência dum número de telefone para um endereço de , endereço web, ou qq outra forma de endereço, especificada por um URL ENUM tem como objectivo potenciar a reciclagem dos números de telefone com identificadores de serviço Internet Permite o uso dum número de telefone tradicional num meio de comunicação diferente como por exemplo endereço de , mensagem instantânea, páginas web pessoais e pode facilitar a penetração de novas aplicações no mercado Uma pessoa, um número, múltiplos serviços E.164 como identificador universal? ENUM: mais informação fax: tel: O RFC Cap. 7 do cookbook ENUM Use this number for any service:
17 Ligação da Rede IP à RTC Protocolos para VOIP Que problemas se colocam? Que componentes e protocolos são necessários? Como suportar a voz na rede IP? A rede IP é adequada? Ligação da Rede IP à RTC Protocolos e Normas Identificação dos utilizadores Conversão de identificadores Sinalização da chamada Protocolos de sinalização Transferência dos média Conversão de média Transporte : TCP vs UDP Conferências IP Multicast Protocolos e Normas (contd.) Pilha de Protocolos H.323 Audio Signal G.711 G.722 G.728 G.729 Video Signal G H.261 H.263 Presentation Session Transport RTCP RAS RTP Supplementary Services H H Data T.127 T.126 T.124 T.125/T.122 UDP Network Data Link Physical H.235 Control H.245 H.225 IP H TCP X
18 Protocolos H.323 Arquitectura H.323 H.225 Covers narrow-band visual telephone services H.225 Annex G H.235 Security and authentication H.245 Negotiates channel usage and capabilities H Series defines Supplementary Services for H.323 H Call Transfer supplementary service for H.323 H Call diversion supplementary service for H.323 H Call Hold supplementary service H Call Park supplementary service H Call Waiting supplementary service H Message Waiting Indication supplementary service H Calling Party Name Presentation supplementary service H Completion of Calls to Busy Subscribers supplementary service H Call Offer supplementary service H Call Intrusion supplementary service H ANF-CMN supplementary service H.261 Video stream for transport using the real-time transport H.263 Bitstream in the RTP Q.931manages call setup and termination RAS Manages registration, admission, status RTCP RTP Control protocol RTP Real-Time Transport T.38 IP-based fax service maps T.125 Multipoint Communication Service Protocol (MCS). Desenvolvimento típico H.323 Protocolos A série de recomendações H.323 evolui do trabalho do ITU-T no videotelefone e conferência multimédia para RDIS até 2 Mbit/s na série H.320 O ITU-T trabalhou em comunicações similares sobre redes ATM (H.310, H.321) Na RTC analógica (H.324) Na então recém nascida Ethernet isócrona (H.322) A partir de 1995 começou a trabalhar em LANs com o IP como protocolo de nível de rede Problema da Qualidade de Seviço Protocolos H.323: Abrangência e componentes A versão inicial do H.323 foi aprovado pela ITU- T em Junho de 1996 Os problemas com o QoS atrasaram o processo até o 1998 H.323v2 e H.323v3 3m 1999 Incorporação de muitas novas funcionalidades para servir de base ao telefone sobre IP à escala global Muitos novos melhoramentos no H.323v4 em finais de 2000 Fiabilidade, escalabilidade, flexibilidade 18
19 H.323: Protocolos de sinalização Descoberta do Gatekeeper e Registo Endereços e Registos H.323 suporta vários tipos de endereços Endereço numérico (RTC) Não inclui informação adicional (Plano de discagem) O servidor converte-o num endereço de entidade H.323-ids: Endereços tipo , URL-ID Ao contrário do SIP Um endereço registado por zona que resolve num ponto terminal Chamadas 1:n requerem um gatekeeper a expandir o endereço colectivo Registos Expiram após um tempo bem definido Mensagem de KeepAlive Registos aditivos Modelos de Sinalização Sinalização Directa Sinalização de chamada via gatekeeper Controlo H.245,RAS H.225 e H.225 via Gatekeeper Sinalização Directa Sinalização via gatekeeper 19
20 Sinalização controlada por H.245 Fases de uma comunicação H fases: Estabelecimento de chamada Comunicação inicial e troca de funcionalidades Estabelecimento da comunicação audiovisual Serviços de chamada Terminação de chamada Estabelecimento de chamada Pode ter as seguintes realizações Básica com 2 terminais não registados Comunicação directa 2 terminais registados no mesmo gatekeeper Só o terminal chamador tem gatekeeper Só o terminal chamado tem gatekeeper Ambos os terminais têm gatekeepers diferentes Comportamento do terminal depende da configuração do modelo de sinalização Estabelecimento de chamada Gatekeeper A Gatekeeper B Terminal A Terminal B Estabelecimento de chamada Call Set-up H.323 Utilização do FAST CONNECT Acelera o estabelecimento duma chamada ponto-aponto Apenas num RTT É usado se a entidade chamadora tiver este elemento activo Connect Permite abrir imediatamente os canais de média Senão for usado o FAST Connect é necessário usar as mensagens H.245 para troca de capacidades e abertura dos canais de média Fast connect permite mais informação para o estabelecimento de gateways H.323/SIP 20
21 Comunicação inicial e troca de funcionalidades Canal de controlo H.245 Usado para troca de funcionalidades e abrir canais de media Aberto a seguir ao CONNECT, ALERTING, CALL PROCEEDING ou RELEASE COMPLETE Mensagem TERMINALCAPABILITYSET MASTERSLAVEDETERMINATION(ACK) Encapsulado em mensagens H.225 Comunicação Audiovisual Aberta usando procedimentos H.245 Aberto 1 canal lógico por stream de informação Áudio e Vídeo sobre transporte não fiável Dados sobre transporte fiável Comunicação Audiovisual Serviços de Chamada Serviços invocados pelo terminal quando a chamada está activa Bandwidth Change Services Supplementary Services Terminação de chamada Feita pelo ponto terminal ou gatekeeper A terminação dos média (áudio, vídeo, dados) só quando os canais estão fechados H.245 ENDSESSIONCOMMAND Se recebida de volta é fechado o canal de controlo H.245 Deve ser enviada uma mensagem RELEASE COMPLETE para fechar o canal de sinalização Terminar a chamada não significa terminar uma conferência É necessária uma mensagem H.245 DROPCONFERENCE enviada pelo MC Terminação de Chamada Terminador sem gatekeeper Terminador com gatekeeper Gatekeeper precisa de ser informado da terminação Terminal->Gatekeeper: Disengage Request (DRQ) Gatekeeper->Terminal: Disengange Confirm (DCF) Feita pelo gatekeeper Gatekeeper->Terminal: Disengage Request (DRQ) Terminal ->.: Release Complete Terminal->Gatekeeper: Disengage Confirm (DRQ) 21
22 Localização de Terminais fora de Zona Exemplo de Chamada LOCATION REQUEST (LRQ) Unicast ou Multicast Pode envolver uma rede gatekeepers LOCACTION CONFIRM (LCF) TSAP: IP+Nº Porta (1)Permissão para Chamar B (2) Confirmação e Endereço (3) Est.Canal de Sinalização (4)Determinação de Localização e Reencaminhamento de pedido (6,7) Confirmação de permissão de aceitação (8) Indicação de Alerta ou Chamada estabelecida Serviços de chamada adicionais Conferência Suporta conferências fechadas Controlo de acesso Gestor de Conferência MC+MP: sincronização da conferência Conferência em difusão Suporte de conferências abertas tipo MBONE Serviços suplementares Transferência de chamada Chamadas em espera (com mensagem). Segurança H.235 Autenticação Password, Assinaturas digitais Integridade Geração de verificações de mensagem via password Privacidade Para cifragem dos média DES, Triple DES ou RC2 Sinalização: SIP Session Initiation Protocol Protocolo Multimédia que tira partido do modelo iinternet para construir redes e aplicações VOIP com base numa arquitectura distribuída Entidades Agente do Utilizador Gateways Servidor Proxy Servidor Redirect Servidor Registrar Protocolos (RFC 2543 v1, RFC 3261 v2) SDP ( Session Definition Protocol ) URLs DNSs TRIP ( Telephony Routing Over IP) SIP (Session Initiation Protocol) Protocolo de controlo ao nível de aplicação que pode estabelecer, modificar e terminar sessões e chamadas multimédia. Essas sessões multimédia incluem conferências multimédia ensino à distância telefone sobre IP O SIP pode envolver pessoas robots como serviço de armazenamento. O SIP pode convidar participantes para sessões unicast como Multicast O niciador não precisa de ser mebro da sessão para a qual é convidado 22
23 Servidores SIP Servidor Proxy SIP reencaminha a sinalização de chamada funcionando tanto como cliente como servidor Funciona de forma transacional, isto é, não mantém informação de estado Servidor SIP Redirect Redirecciona chamadas para outros servidores Servidor SIP Registrar Aceita pedidos de registo dos servidores Mantém informações de utilizadores num Servidor de Localização (como o GSM) Session Initialization Protocol O chamador e o chamado trocam mensagens de texto Formatos são similares ao HTTP O chamado é identificado através dum URL SIP, A parte do utilizador é um nome do utilizador ou um nº de telefone A parte do host é um nome de domínio ou um endereço de rede Registo SIP Session Initialization Protocol (SIP) Um participante pode registar o seu identificador na localização corrente via um servidor de registo. Suporta a mobilidade do utilizador uma vez que as chamadas são redireccionadas para a localização actual do utilizador O DNS está a ser expandido para disonibilizar lookups para a localização normal do utilizador Estabelecimento de chamada directa SIP SIP (Estabelecimento de chamada) INVITE Session parameters... ACK (Response) OK Session parameters. 23
24 SIP(Estabelecimento de chamada com redirecção) Proxy vs. Redirect A servidor SIP server pode servidor de proxy ou redirecionar um pedido de chamada Qual dos métodos aplicar é um problema de configuração. Pode ser configurado estática ou dinamicamente A redirecção é útil se o utilizador se mover ou mudar o seu fornecedor de serviço PSTN: The number you have dialed is not available. ) o utilizador da próxima vez não precisa de tentar o mesmo servidor O Proxy é util se é necessário for necessário mais controlo: AAA, firewall, etc Mensagens SIP Encoding: SIP is a text-based protocol and uses the ISO character Format : SIP-message = Request Response generic-message = start-line *message-header CRLF [ message-body ] start-line = Request-Line Status-Line message-header = ( general-header request-header response-header entity-header ) Method = "INVITE" "ACK" "OPTIONS" "BYE" "CANCEL" "REGISTER" Códigos de Resposta SIP Borrowed from HTTP: xyz explanatory text Receivers need to understand x 1yz Informational 100 Trying 180 Ringing (processed locally) 181 Call is Being Forwarded 2yz Success 200 ok 3yz Redirection 300 Multiple Choices 301 Moved Permanently 302 Moved Temporarily 4yzClient 400 Bad Request 401 Unauthorized 482 Loop Detected 486 Busy Here 5yzServer failure 500 Server Internal Error 6yzGlobal Failure 600 Busy Everywhere Mensagens SIP Arquitectura SIP INVITE Descripção de sessão incluída no corpo da mensagem. re-invite usados para mudar estado da sessão ACK confirma estabelecimento de sessão pode ser usado apenas com o INVITE BYE termina sessões CANCEL cancela um INVITE pendente OPTIONS pergunta sobre funcionalidades REGISTER associa um endereço permanente à localização corrente 24
25 Sinalização: MGCP, MAGACO Arquitectura MGCP Media Gateway Control Protocol Usar o modelo de pacotes de software e disponibilizar uam arquitectura centralizada para controlar as chamadas e os serviços Controlador os gateways de telefone de elementos externos de controlo de chamada designados por gateway de controlo de média ( media gateway controllers ) ou agentes de chamada (call agents). Entidades MGC (Media Gateway controller / Call agent) MG (Media Gateway) Protocolos MGCP v1 RFC 2705 H.248 (H.248 / MAGACO) RFC 3525 SDP (Session Definition Protocol) - RFC 3407 Call Agent IP Phone ( MGCP Client ) MGCP Voice Gateway IP Phone ( MGCP Client ) T1/E1 FXO/FXS E&M PSTN PBX MGCP RTP Comparação da Sinalização VoIP Comparação da Sinalização VoIP DTMF Gateway Asterisk: O que é? Um software completo de PBX software para plataformas Linux desenvolvido pela Digium (M.S.) Faz a comutação de chamadas num PBX, tradução de CODECs, e várias aplicações Software Open Source sob licença GNU 25
Prof. Daniel Hasse Multimídia & Hipermídia Aula 05 Voz sobre IP e comunicação por stream em tempo real Prof. Daniel Hasse Sumário Motivação para o VOIP; Qualidade da voz no VOIP; Digitalização de voz: