VOIP Voz sobre IP

1. VOIPVoz sobre IP Sistemas Telemáticos Departamento de Informática Universidade do Minho

2. Materiais usados • 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)

3. Sumário • Motivação para o VOIP • Qualidade da voz no VOIP • Digitalização de voz : CODECs • Componentes VOIP • Protocolos VOIP • Cenários para VOIP

4. 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.

5. Vantagens do VOIP • Redução de custos • Mais largura de banda • Integração da voz e dados • Eficiência da rede • Mais e melhores serviços

9. 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

10. Cenário 1 A separação tradicional

11. Cenário 1 Integração entre a Rede Telefónica e de dados

12. Cenário 1 Implementação da arquitectura

13. Cenário 1Facilidades • Encaminhamento das chamadas de acordo com hora e o dia da semana • Encaminhamento por destino • Modificação de números • Gestão de classe de serviço

14. Cenário 1 • Utilização: Uma empresa com vários escritórios em cidades diferentes da Europa que tem que contactar telefonicamente clientes em todo mundo

15. 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

16. Cenário 2 Situação tradicional

17. Cenário 2a Telefones IP sem PBX

18. Cenário 2b Integração do VOIP com o PBX

19. Cenário 2C Substituição completa do PBX

20. 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…

21. 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

22. 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

23. Cenário 3c • Aplicações • Teletrabalho • Telemedicina • Ensino à distância • Serviços ao cliente • Justiça • Laboratórios virtuais/remotos

24. Cenário 3c

25. Mercado VOIP na Europa Source: IDC, European IP Telephone Tracker Q2 2004

26. Mercado VOIP na Europa 2004-2008 ($M) ($M) Source: IDC, European IP Telephone Forecast, 2004-2008

27. Mercado Europeu IP PBX, 2004-2008 ($M) ($M) Source: IDC, European IP PBX Forecast, 2004-2008

28. Mercado IP PBX vs PBX tradicional ($M) ($M) Source: IDC, 2004

29. Minutos VOIP (chamadas de saída empresas ), 2002-2007 (Minutes in Millions) Source: IDC, European IP Telephony Services Forecast , 2003-2008

30. Aspectos técnicos do VOIP • Aspectos chave • Qualidade de Serviço (QoS) • Interoperabilidade • Escalabilidade • Segurança • Integração com a RTC • Arquitectura • Protocolos

31. Algumas definições • Rede Telefónica Comutada (RFN) • Rede de Comutação de Circuitos • Rede Internet (Rede IP)

32. 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.

33. 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.

34. 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.

35. Linhas de transmissão em Redes Comutação de Pacotes e de Circuitos Com. de Circuitos Com. de Pacotes ( Rede Telefónica) (Rede IP)

36. 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

37. Problemas de QoS no VOIP

38. Qualidade da voz • 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

39. Eco Chamada telefónica normal Chamada telefónica normal com eco

40. Eco e Qualidade da Voz • Cancelador de Eco é necessário para atraso (num sentido) >30ms

41. Compensação de Eco • 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.

42. Atraso • 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

43. 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

44. 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

45. Especificação de QoS

46. 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

47. Taxonomia de CODECs de Voz Codificadores de Voz Codificador de Forma de onda Codificador de Fonte Domínio da frequência: Codificador de sub-banda, Codificador de Transformada adaptativa Domínio do tempo: PCM, ADPCM Codificador Predictivo Linear Vocoder • Codec de forma de onda:tenta preservar a forma de onda; não específico da voz. • PCM 64 kbps, ADPCM 32 kpbs, CVSDM 32 kbps • Vocoders: • Analise a voz extrai e transmite os parãmetros • Usa parâmetros do modelo para sintetizar voz • LPC-10: 2.4 kbps • Híbridos: Combinam o melhor dos dois… Eg: CELP

48. Representative Data Rate Delay Complexity Codec Voice Quality (Kbps) (ms) (MIPS) (MOS) G.711 PCM 64.0 4.3 0.125 0 G.721 ADPCM 32.0 4.1 0.125 6.5 G.726 Multirate ADPCM 16 - 40 2.0 - 4.3 0.125 6.5 G.723 MP -MLQ ACELP 5.3, 6.3 4.1 70 25 2. Codificação de Voz codecs comums usados na VoIP: G.728 LD-CELP 16. 0 4.1 2 37.5 G.729 CS-ACELP 8.0 4.1 20 34 G.729a CS-ACELP 8.0 3.4 20 17 www.zdnetindia.com

49. 3 classes diferentes Codecs de forma de onda Codecs de fonte (Vocoder) Codecs Híbridos Classes de Codecs

50. Codecs de Forma de Onda • PCM, ADPCM • A entrada é amostrada, quantizada e reconstruída no receptor • Não é necessário conhecimento da fonte