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Instalando e Configurando o PBX-IP Do [email protected]

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Sumário

Sumário

Capítulo 01 - Apresentação

Apresenta brevemente a RNP, os serviços avançados e o fone@RNP. Apresenta o processo de adesão

Capítulo 02 - Introdução à telefonia

Apresenta um breve histórico da tecnologia e as características relevantes sobre telefonia, úteis para o planejamento do serviço de voz.

Capítulo 03 - Introdução à VoIP

Apresenta as tecnologias e principais protocolos que dão suporte ao serviço fone@RNP.

SIP, SDP, RTP, CODECs, VoIP, Gateway, Proxies, etc....

Capítulo 04 - Arquitetura do fone@RNP v.2012

Apresenta como o serviço foi pensado. Enumera e define cada componente da solução: as

“caixinhas” do serviço. Apresenta todos os hardwares utilizados na solução.

Capítulo 05 - Gateway Transparente (GWT)

Gateway Transparente (GWT) 2.0

Roteiro de instalação e configuração do GWT, de acordo com material já desenvolvido. Gateway Transparente Analógico

Equipamento CIP850, Intelbrás

Capítulo 06 - O SIP Router Local (SRL)

Apresenta o SRL. Ensina a instalar e operar o SRL.

Capítulo 07 - O PBX IP Corporativo

Apresenta os PBX IP Corporativo. Ensina a instalar e operar os PBX IP.

Capítulo 08 - PBX IP Acadêmico

Apresenta o PBX IP Acadêmico com roteiro de instalação e configuração, incluindo integração com CAFe

Capítulo 09 - Casos de uso

Apresenta 8 cenários prováveis de uso do fone@RNP

Capítulo 10 - Estatísticas

(3)

Sumário

Anexos

1. Planejamento para instalação do fone@RNP 2. Configuração de Firewall

3. Instalação Manual do SRL 4. Caderno de testes

5. Formulário Técnico – Levantamento de informação 6. Ajuste de temporização do R2

7. Instalação do GWT com servidor + placas + kommuter 8. Expressões Regulares

9. A MIB Estendida do fone@RNP

Abreviações

CDR Call Detail Record (Detalhamento dos Registros de Chamadas) DNS Domain Name System

GWT Gateway Transparente

GWT-a Gateway Transparente Analógico ICMP Internet Control Message Protocol IP Internet Protocol

NTP Network Time Protocol

PABX Public Automatic Branch Exchange PBX Public Branch Exchange

POTS Public Old Telephony Service (utilizada como sinônimo de da rede analógica) PSTN Public Switched Telephony Network

RTCP RTP Control Protocol

RTFC Rede de Telefonia Fixo Comutada RTP Realtime Transport Protocol SBC Session Border Controller SDP Session Description Protocol SIP Session Initiation Protocol

SNMP Simple Network Management Protocol SRC SIP Router Central

SRL SIP Router Local SRTP Secure RTP

TCP Transmission Control Protocol

ToIP Telephony over IP (Telefonia sobre IP) UDP User Datagram Protocol

(4)

Sumário

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Capítulo 01

Apresentação

Serviço fone@RNP v.2012

Manual do serviço de telefonia IP da RNP

Capítulo 1 – Apresentação

Sobre o curso

O curso “Serviço fone@RNP v.2012” é uma atualização do curso “Serviço fone@RNP”.

Este curso apresenta o serviço de telefonia IP da RNP, oferecido à suas instituições parceiras. Aborda as tecnologias que servem de alicerce para seu funcionamento e, principalmente, apresenta a instalação e operação do serviço e seus componentes.

Objetivo: Ensinar o profissional técnico a instalar, operar e manter os dispositivos que compõem o serviço fone@RNP em sua instituição.

Público alvo: Engenheiros, analistas, técnicos e outros profissionais responsáveis pelo serviço de telefonia IP das instituições parceiras, bem como quaisquer outros interessados em soluções de Voz sobre IP.

Ao final do curso o profissional será capaz de instalar e manter o serviço fone@RNP em sua instituição.

(6)

Capítulo 01

Apresentação

AVISO!

O serviço fone@RNP, baseado na tecnologia de Voz sobre Protocolo Internet (VoIP), é uma aplicação que utiliza a infraestrutura de redes IP para encaminhar ligações telefônicas. Por isso mesmo, assim como qualquer outra implementação do serviço de telefonia sobre IP, está sujeita às vantagens e desvantagens do IP.

Diante disto, a Rede Nacional de Ensino e Pesquisa possui o dever de informar que não é responsável por quaisquer danos ou prejuízos causados pelo mau uso do serviço fone@RNP, principalmente relacionados à qualidade das chamadas e à segurança contra invasões e outros ataques aos dispositivos hospedados nos clientes.

A implantação e manutenção de um serviço de telefonia IP não é trivial, e requer profissionais qualificados para exercer tais tarefas. É necessário que o profissional técnico responsável pelo serviço na instituição esteja atento aos riscos da implantação do serviço de telefonia IP. É fortemente recomendado que a instituição adote práticas de Qualidade de Serviço (QoS) em sua rede IP. É imprescindível que ele promova e coordene o diálogo entre as equipes de redes, segurança e de telefonia (ou equivalentes) de sua instituição. Além disso, independente da adoção do PBX IP (educacional ou corporativa), lembramos que continua sendo necessário que a instituição cliente mantenha uma equipe de suporte para seu PABX, seja ela interna ou terceirizada.

A RNP se preocupa com a segurança do sistema e a qualidade das ligações. O fone@RNP é dotado de uma série de funções e subsistemas que tratam essas questões de forma mais

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Capítulo 01

Apresentação

Visão básica da RNP

A RNP é primeira rede de acesso à Internet no Brasil. Sua missão é promover o uso inovador de redes avançadas no Brasil. Foi criada em 1989 pelo Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) com o objetivo de construir uma infraestrutura de rede Internet nacional para a comunidade acadêmica. A rede começou a ser montada em 1991. Em 94, já atingia todas as regiões do país. Entre 2000 e 2001, a rede foi totalmente atualizada para oferecer suporte a aplicações avançadas. Desde então, a Rede Ipê possui pontos de presença em todos os estados brasileiros.

Desde 2002, é uma Organização Social (OS) vinculada ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) e mantida por esse em conjunto com os ministérios da Educação (MEC), Cultura (MinC) e Saúde (MS).

Um universo estimado em mais de um milhão usuários da comunidade acadêmica brasileira se beneficia dessa infraestrutura que estimula o progresso da ciência e da educação superior no país. A rede Ipê é a primeira rede óptica nacional acadêmica da América Latina, inaugurada pela RNP em 2005. O backbone da rede Ipê foi projetado para garantir não só a largura de banda necessária ao tráfego Internet usual (navegação web, correio eletrônico, transferência de arquivos), mas também o uso de serviços e aplicações avançadas e a experimentação. A infraestrutura engloba 27 Pontos de Presença (PoPs), um em cada unidade da federação, além de ramificações para atender mais de 500 instituições de ensino e pesquisa em todo o país, beneficiando mais de 3,5 milhões de usuários.

Em 2010, a rede Ipê passou por um grande salto qualitativo, atingindo a capacidade agregada de 233,2 Gbps, um aumento de 280% em relação à capacidade agregada anterior. Nesta nova rede, que é a sexta geração do backbone operado pela RNP, as velocidades multigigabits (acima de 1 Gbps) estão disponíveis para 24 dos 27 PoPs. A ampliação foi resultado de acordo de cooperação com a empresa de telecomunicações Oi, que proverá à RNP infraestrutura de transmissão em fibras ópticas para uso não-comercial e participará de projetos de Pesquisa & Desenvolvimento (P&D) de interesse comum.

Agente de integração de iniciativas acadêmicas no Brasil e na América Latina, a RNP tem papel de destaque na Cooperação Latino Americana de Redes Avançadas (RedCLARA). A rede Ipê tem uma conexão de 1,45 Gbps com a rede desta iniciativa, que integra atualmente 15 países da América Latina. Além disto, por meio de uma conexão de 20 Gbps operada em parceria entre a RNP e a Academic Network at São Paulo (ANSP), a rede Ipê se conecta a outras infraestruturas acadêmicas internacionais, como a norte-americana Internet2 e a europeia Géant, e à Internet comercial mundial.

(8)

Capítulo 01

Apresentação

Figura 1.1 - Rede Ipê, em <http://www.rnp.br/servicos/conectividade/rede-ipe>

Serviços Avançados na RNP

Desde 2000, a Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP) tem se dedicado à promoção do uso de aplicações avançadas em redes de computadores. Telefonia sobre a rede Internet, TV digital transmitida pela rede, educação a distância, videoconferência IP e Identidade Digital são algumas das aplicações que estão sendo implantadas na forma de serviços para os usuários.

Os serviços avançados disponibilizados pela RNP às suas organizações usuárias são resultados de processos de inovação e prospecção, de acordo com as necessidades dos clientes, em atividades de análise de cenários e tendências com parceiros como a academia, o setor

empresarial e as principais redes acadêmicas mundiais. Os principais benefícios dos serviços da RNP são facilitar e promover a comunicação, a colaboração a distância e a disseminação de conhecimento.

As informações sobre os serviços disponibilizados pela RNP para suas organizações usuárias e comunidades de clientes especiais e estratégicos encontram-se consolidadas no Catálogo de

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Capítulo 01

Apresentação

Serviços, estando os mesmos classificados da seguinte forma: Comunicação e Colaboração, Disponibilização de Conteúdos Digitais, Gestão de Identidade, Hospedagem Estratégica e Suporte à Rede Acadêmica.

Comunicação e Colaboração

A RNP oferece aos seus clientes os seguintes serviços de comunicação e colaboração: Conferência Web, fone@RNP, Videoconferência, Telepresença e fileSender@RNP.

Gestão de identidade

A RNP reúne as Instituições Federais de Ensino Superior (Ifes), Unidades de Pesquisa (UPs) e demais instituições acadêmicas em uma rede de confiança, por meio dos serviços: Comunidade Acadêmica Federada (CAFe) e Infraestrutura de Chaves Públicas para Ensino, Pesquisa (ICPEdu) e eduroam.

Suporte à rede acadêmica

Gerenciado e operado pela RNP, o Ponto Federal de Interconexão de Redes (FIX) é um Ponto de Troca de Tráfego (PTT) que viabiliza a interconexão entre redes, aumentando a eficiência da transferência de dados.

Disponibilização de conteúdos digitais

Através de sua rede inteligente de distribuição de vídeo digital, a RNP provê os serviços de Vídeo sob Demanda, Transmissão de Sinal de TV, Transmissão de Vídeo ao Vivo e

Videoaula@RNP.

Hospedagem estratégica

O Internet Data Center (IDC) é o serviço de hospedagem de equipamentos e servidores dentro do modelo conhecido como colocation. Este serviço fornece uma infraestrutura de segurança, física e lógica, para clientes estratégicos para o sistema nacional de CT&I, Cultura e Saúde, com garantias de disponibilidade e operação ininterrupta.

Apoio a serviços

O Service Desk é uma instância de apoio, voltada à resolução de dificuldades que as instituições clientes dos serviços possam encontrar na entrega, acesso ou utilização dos mesmos.

O Catálogo de Serviços e outras informações podem ser encontradas na página de Serviços da RNP, <www.rnp.br/servicos/servicos-avancados>.

O serviço Fone@RNP

O fone@RNP é o serviço que tem como objetivo interconectar a rede de telefonia dos clientes da RNP. Ele utiliza a tecnologia de Voz sobre IP (VoIP). A solução começou a ser desenvolvida em 2002, como um grupo de trabalho (GT) no âmbito do programa de pesquisa e desenvolvimento, fomentado pela própria RNP. Melhoramentos nessa solução permitiu pôr em produção e oferece-la como serviço para as instituições de ensino e pesquisa brasileiras. O principal objetivo deste serviço é economizar recursos financeiros com chamadas de longa distância para telefones fixos, que no Brasil são relativamente caras, custando aproximadamente 10 vezes mais que uma ligação local.

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Capítulo 01

Apresentação

chamadas entre elas sem qualquer custo. Elas também podem realizar chamadas de longa distância para telefones na rede pública de telefonia (RTFC), desde que haja na cidade-destino outro cliente do fone@RNP. Como este é um serviço colaborativo, nenhuma das chamadas são cobradas da instituição que originou a mesma, incluindo aquelas que terminaram na rede pública. Neste caso, a universidade na cidade de destino da ligação é quem paga a conta destas

chamadas. Na prática, o custo das ligações à distância é convertido em custo de ligações locais, gerando uma economia significativa, conforme comparação indicada no parágrafo anterior. Ademais, os recursos financeiros que as instituições de ensino e pesquisa clientes do serviço utilizam para pagar a conta de telefone têm a mesma origem orçamentária, ou seja, os cofres do Governo Brasileiro. Então, quando as universidades economizam dinheiro, na verdade, o Governo Brasileiro é que está, de fato, economizando recursos.

Assim, expandir o número de clientes do fone@RNP é um fator muito importante não apenas para o serviço ou para seus clientes, mas para tornar possível economizar mais recursos públicos, no curto e longo prazos. Cada instituição que adere ao serviço tem a oportunidade de economizar não apenas para ela mesma, mas também ajuda a outras instituições a economizar da mesma forma.

O GT-VoIP

O serviço Fone@RNP é fruto direto de um programa de Pesquisa e Desenvolvimento da RNP. Teve como marco inicial a criação do Grupo de Trabalho – VoIP em maio de 2002 com a ideia de pesquisar e gerar um produto final que funcionaria como alternativa ao tradicional sistema de telefonia. O objetivo principal do GT é a implantação de um serviço experimental de telefonia no backbone RNP, permitindo às instituições usuárias utilizar suas redes para estabelecer

comunicação de voz a partir de seus PBXs, telefones IP e/ou estações de trabalho.

Como produto final deste GT, em 2004, o LabVoIP do NCE/UFRJ definiu a arquitetura e implantou o serviço Fone@RNP em 17 instituições pilotos em 10 estados do território brasileiro. Neste

momento, comunicação de voz sobre IP não era mais novidade devido à popularidade de sistemas como o MSN ou Skype, que permitiam aos usuários realizarem comunicação de computador para computador.

Não obstante a isto, o serviço Fone@RNP permite a comunicação não só com os dispositivos VoIP do computador, mas também integra o serviço aos ramais convencionais das instituições e aos números da rede pública de telefonia, RTFC. A integração dos números da rede pública faz parte da ideia colaborativa do serviço. As chamadas originadas em uma instituição serão encaminhadas por outro cliente situado na mesma localização do destino discado, realizando uma chamada local para alcançar o telefone destino.

O Projeto VoIP4All

Com a evolução do Grupo de Trabalho GT-VoIP a serviço, houve a necessidade de expandi-lo para mais instituições usuárias. Para esta demanda, a RNP criou o projeto VoIP4All que teve como objetivo a adesão de 77 instituições ao serviço em todo o país. Foram adquiridos servidores, placas de interface de telefonia, telefones IP básicos e telefones IP Avançado.

Sendo parte do projeto, o LabVoIP foi contratado para prestar suporte às instituições durante o período de implantação do serviço e para desenvolver o treinamento básico e avançado ao serviço, oferecidos a dois técnicos de cada instituição beneficiada pelo projeto.

Os treinamentos se dividiram em quatro turmas básicas e quatro turmas avançadas, totalizando assim 164 alunos de 82 instituições (7 instituições foram convidadas além das 77 iniciais).

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Capítulo 01

Apresentação

Projeto de melhoria do fone@RNP

Seguindo o caminho da evolução do serviço, em 2012 a RNP deu início ao projeto de melhoria do fone@RNP. Nessa ocasião, o serviço foi totalmente redesenhado. Sua estrutura, que antes era dependente de dois servidores em cada cliente, foi completamente modularizada permitindo maior escalabilidade, maior confiabilidade e aumenta consideravelmente sua eficiência. Como resultado, o serviço é capaz de conferir maior economia para seus clientes. Além disso, também foi

desenvolvido um módulo com funções de um PABX tradicional, inexistente na versão anterior. Para identificar as versões do fone@RNP, chamamos a versão mais antiga de distribuição 2008 e a mais nova de distribuição 2012. Este livro se dedica a apresentar a nova versão, a distribuição 2012 do fone@RNP.

A figura 1.2 apresenta a arquitetura do fone@RNP distribuição 2012, com seus módulos e conexões com outras redes que oferecem serviço de telefonia IP.

Figura 1.2 - arquitetura do fone@RNP, distribuição 2012.

O detalhamento das funções de cada módulo será apresentado num capítulo adiante.

Evolução dos clientes do fone@RNP

A evolução da telefonia IP, principalmente do protocolo SIP, e as novas demandas solicitadas ao serviço Fone@RNP, levaram o mesmo a uma nova arquitetura baseada no SIP.

Esta evolução forneceu uma reestruturação das instituições participantes. A etapa de instalação do serviço na instituição passou a ser automatizada com scripts de instalação e arquivos de

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Capítulo 01

Apresentação

alterações forneceram ao serviço um novo patamar de estabilidade e agilidade na implantação e manutenção.

Em paralelo ao projeto de melhoria, em 2012 também foi executado o projeto de ampliação dos clientes do fone@RNP. Dado sua importância e sucesso, o projeto foi repedido ano após ano até o momento da escrita deste livro.

Expandir o número de clientes do fone@RNP é um fator muito importante não apenas para seus clientes, mas para tornar possível economizar mais recursos públicos da União, no curto e longo prazos. Cada instituição que adere ao serviço tem a oportunidade de economizar não apenas para ela mesma, mas também ajuda a outras instituições a economizar da mesma forma.

Em março de 2012 o serviço Fone@RNP contava com a participação de pouco mais de 100 instituições usuárias compostas por unidades de ensino federais, unidades da RNP, unidades da EMBRAPA e instituições convidadas. A partir daí, também os Institutos Federais de Educação, Ciência e Tecnologia (IFs) começaram a aderir ao serviço.

A próxima figura mostra o crescimento dos clientes do fone@RNP.

As duas rampas entre 2009-2010 e 2012-2013, degraus em 2014 e outra rampa em 2015 evidenciam os projetos com objetivo de ampliar o número de clientes do serviço.

Em janeiro de 2014 o serviço passou a contabilizar apenas as instituições ativas, o que explica a redução no número de instituições nesta data.

Figura 1.3 - Histórico de clientes do fone@RNP.

Alcance do fone@RNP

Além de encaminhar chamadas entre as instituições participantes do fone@RNP, o serviço também completa chamadas para telefones na rede pública em toda cidade onde há um cliente.

0 50 100 150 200 250

Jan-08 Jan-09 Jan-10 Jan-11 Jan-12 Jan-13 Jan-14 Jan-15

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Capítulo 01

Apresentação

Caso haja indisponibilidade temporária em qualquer localidade, as chamadas serão encaminhadas normalmente, de forma transparente, através da rede pública.

Alcance internacional do fone@RNP

Além das universidades e instituições brasileiras, o fone@RNP também é capaz de encaminhar ligações via IP de forma transparente para instituições clientes das Redes Nacionais de Pesquisa (NRENs) de vários países. Para isso, o fone@RNP utiliza uma tecnologia chamada Eletronic

Number Mapping (ENUM) e consulta as árvores e164.arpa e NRENum.net.

Há também casos

onde a RNP estabelece acordos bilaterais com entidades em outros países ou instituições

internacionais, como a RedClara.

A disponibilidade do serviço nas instituições desses países não está sob controle da RNP e

depende das Redes Nacionais e da própria instituição de destino. Da mesma forma, caso não seja possível encaminhar a ligação pela rede IP, as chamadas serão completadas normalmente, de forma transparente, pela rede tradicional de telefonia.

Confira a lista de instituições nacionais clientes e de outros países com quem a RNP é capaz de encaminhar ligações via SIP na página do serviço, no portal da RNP.

Processo de adesão ao fone@RNP

A adesão ao serviço é aberta a todos as instituições clientes da RNP que disponham de técnicos com conhecimento básico em VoIP para realizar a gestão e a operação da infraestrutura local. As instituições também devem contar com uma conexão adequada à Rede Ipê para suportar o tráfego decorrente da demanda.

A solicitação deverá ser realizada pelo contato técnico da instituição usuária, estando de acordo com a sua Política de Uso e ciente sobre o Guia do Usuário, enviando uma mensagem para o Service Desk pelo e-mail sd@rnp.br.

Os profissionais da RNP responderão ao contato enviando a Política do Serviço e o Termo de Adesão, onde a instituição formaliza a sua concordância com a Política e indica os profissionais que serão os responsáveis pelo serviço junto à RNP. Esses técnicos também são convidados a preencher um formulário descrevendo seu ambiente de telefonia. Logo depois, é marcada uma entrevista técnica entre os profissionais da instituição e da RNP, visando encontrar a melhor solução para atender às necessidades da Instituições. Depois disso, a RNP auxilia com a instalação e configuração da solução, até sua completa homologação no fone@RNP.

(14)

Capítulo 01

Apresentação

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

Serviço fone@RNP v.2012

Manual do serviço de telefonia IP da RNP

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

Um pouco de história

Assim como diversas outras áreas da ciência moderna, a telefonia teve como impulso a descoberta da Eletricidade e do Magnetismo em 1830 por Michael Faraday.

A primeira invenção feita após este impulso foi por Samuel Morse em 1837, o Telégrafo Elétrico. Invenção que permitiu a comunicação entre dois pontos ligados por fios condutores de eletricidade. A invenção do telefone é um tópico de grande discussão, já que três cientistas se apresentam na história como inventores do mesmo. Inicialmente o italiano Antonio Meucci em 1851 construiu um telefone eletromagnético nomeado de telettrofono para conectar seu escritório ao seu quarto, localizado no andar acima, para se comunicar com a sua esposa que sofria de reumatismo.

Passando por dificuldades financeiras, Meucci não pode dar continuidade a sua invenção e acabou o vendendo ao senhor Alexander Graham Bell. Bell utilizou a descoberta de Meucci para dar continuidade a suas pesquisas sobre o telefone. Em 1876, Bell patenteou o telefone mesmo sem ter ainda conseguido realizar uma ligação na US. Patent Office. Curiosamente, sua requisição chegou horas antes de outro inventor, Elisha Gray.

Com a patente obtida, Bell pode trabalhar pacificamente na sua invenção e posteriormente fundar a American Telephony & Telegraphy Company (AT&T). O sistema de telefonia desenvolvido por Bell inicialmente definia uma comunicação ponto a ponto entre dois equipamentos, sendo um deles ativo – gerando pulso elétrico – e outro passivo – não gerando pulso elétrico.

Circuito elétrico equivalente

Deixando de lado as discussões sobre a paternidade da telefonia, desde sua invenção até a era digital, não houveram muitas mudanças na forma de transportar a voz de um ponto ao outro. O esquema básico para que um aparelho telefônico pudesse se comunicar com outro aparelho sempre foi modelado com um circuito elétrico. De fato, o conjunto de telefones e fios realmente forma um circuito elétrico fechado, conforme ilustrado na figura abaixo.

Inicialmente, um par de fios ligava dois telefones. Se um destes quisesse falar com outro ponto, outro par de fios era lançado entre ele e o novo participante. Seria necessário ligar todos os

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

locais a todos os outros locais onde fosse necessária a comunicação.

Usando esta arquitetura, a telefonia expandiu-se de forma desorganizada, já que locais detinham mais de um telefone para que fosse possível se comunicar com localidades diferentes, observando que cada telefone se comunicava com apenas uma localidade.

Por exemplo, para interligar 3 pontos, A, B e C, seria necessário haver 2 telefones em cada localidade. No ponto A, um telefone e seu circuito se liga ao ponto B e outro telefone e seu circuito se liga a C. Da mesma forma, no ponto B haveria o segmento BA e BC e, em C os segmentos CA e CB.

Aumentando para 12 pontos em uma cidade, não bastaria haver 12 + %&' %&()

& = 66 linhas (quantidade de diagonais mais lados). Seria preciso também haver dois telefones para cada uma das 66 linhas, ou seja, 132 telefones divididos nas 12 localidades. Exatamente 11 telefones para cada um dos 12 pontos!

Logo se percebeu que esta “arquitetura de rede” não era adequada, pois, no mínimo, era de difícil expansão.

(18)

Capítulo 02

Introdução à telefonia

Bell identificou também este problema e planejou uma comunicação hierárquica de telefonia, implantando centrais de telefonia nas cidades e definindo todos os telefones instalados como assinantes desta central.

Os assinantes eram interligados às centrais e a partir das centrais poderiam se comunicar com qualquer outro assinante. Este sistema evoluiu até os dias de hoje e atualmente não há a

necessidade de solicitar à telefonista da central para estabelecer a comunicação com o assinante final e as inúmeras centrais existentes nas diversas cidades podem ser comunicar.

A nova topologia também tentava resolver problemas de disponibilidade, inserindo enlaces duplicados. O desenho era um misto de malha no núcleo e estrela nas bordas, próximo aos terminais telefônicos. A próxima figura ilustra esta arquitetura mista, onde é possível identificar um núcleo em malha formando uma estrela de novas malhas intermediárias que, no acesso, volta a formar estrelas para alcançar o usuário final.

(19)

Capítulo 02

Introdução à telefonia

Depois de algum tempo, umas ideias foram evoluindo e outras perecendo. Os telefones ganharam teclas que podiam ser usadas para alcançar endereços específicos na rede de telefonia e, conjuntamente, as centrais foram se tornando automáticas, com comutação dos circuitos sendo executadas por relés. Ao mesmo tempo em que as telefonistas iam perdendo seus empregos, maior quantidade de telefones podia ser inserida no sistema.

Encaminhamento das chamadas

Para efetuar uma ligação telefônica, o usuário deve digitar a rota até seu destino final. Por exemplo, +55 21 2102-9600, o número do escritório da RNP no Rio de Janeiro, é definido pelas rotas +55 = Roteadores do Brasil + 21 = roteadores da cidade do Rio (e vizinhança) + 2102 = endereço da central local que atende a área entre Botafogo e Urca, na porta que leva ao PABX da RNP + 9600 = número do ramal a ser alcançado dentro do PABX da RNP.

Hoje, a portabilidade mudou um pouco essa lógica, e um número de telefone pode ser alocado para outra localidade ou mesmo para outra operadora telefônica. Dito de outra forma, o endereço de um telefone não está mais diretamente atrelado à rota para alcançá-lo.

A seguir, a figura abaixo ilustra a comparação de tamanho entre uma central dos anos 50 em relação à altura de um homem.

(20)

Capítulo 02

Introdução à telefonia

Protocolos e sinalização

Para tornar a automação de ligações telefônicas possível, era necessário criar um código que todos os telefones e centrais entendessem. Algumas tentativas de construir um protocolo de

sinalização foram experimentadas. Algumas usavam 8 ou 7 fios que foram deixadas de lado para dar lugar a protocolos que utilizam 2 fios por assinante.

Normalmente, a sinalização analógica utiliza a janela de frequências que o ouvido humano é capaz de perceber e pode ser realizada utilizando os mesmos fios que são utilizados para

transportar a voz. Por isso é possível ouvir os tons de controle como ocupado e chamando, os pulsos produzidos ao se discar um número em telefones mais antigos e, mais atualmente, o DTMF (Dual Tone Multi-Frequency), utilizado para enviar para a central os dígitos de 0 a 9 mais ‘*’ e ‘#’ e outros 4 símbolos adicionais, ABCD.

Em 1927, a primeira chamada de voz transatlântica foi feita utilizando ondas de rádio. Inovações durante as duas Grandes Guerras fizeram surgir os primeiros telefones móveis. Nos anos 60, os telefones passavam a ser endereçados apenas por caracteres numéricos e os primeiros cabos transatlânticos eram lançados para possibilitar as ligações intercontinentais. Também em 1962, foi lançado o primeiro satélite para telefonia.

Ainda na era analógica, surgiu também a telefonia celular. Assim como no início do

surgimento dos telefones fixos, os telefones celulares eram caros e pouco eficientes. A seguir, as figuras ilustram exemplos de telefones móveis.

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

Hoje em dia, na maior parte do Brasil, apenas as ligações entre o assinante residencial e a central da rede fixa é analógica. Nas empresas, semelhante à situação do assinante residencial, a ligação dos ramais ao PABX também é feita de forma analógica na grande maioria das vezes.

Telefonia Digital

Após alguns anos, a tecnologia digital evoluiu e se mostrou mais confiável, mais econômica e mais eficiente que a analógica. A transmissão digital de dados começou a substituir a tecnologia analógica.

Hoje, para ligação entre centrais telefônicas, normalmente se utiliza tecnologia digital. Os tons de controle, mensagens de linha, os dígitos e até a voz são agora enviados entre as centrais

utilizando bits, 0’s e 1’s. Não é comum no Brasil, mas também é possível utilizar comunicação digital entre um telefone residencial e a sua central. Nas empresas, a situação é semelhante: telefones digitais são usados para um número reduzido de funcionários, pois eles são mais caros e poucas pessoas realmente precisam das funcionalidades adicionais suportadas por esses

telefones.

(22)

eletro-Capítulo 02

Introdução à telefonia

mecânicas e surgiram as CPAs, ou Centrais de Programa Armazenado, que são como computadores especializados em realizar a comutação das ligações. Consequentemente, protocolos de sinalização mais adequados foram desenvolvidos. Dentre eles pode-se destacar o Sistema de Sinalização nº 7, SS7 (da família ITU Q.7xx) muito utilizado entre as centrais das operadoras de telefonia e a Rede Digital de Serviços Integrados, RDSI (ITU Q.931), ou ISDN em inglês, mais utilizado nas comunicações entre as centrais das companhias operadoras e os PABX digitais dos assinantes.

No Brasil, a sinalização definida como padrão para a comunicação entre a operadora e o assinante de tronco digital é a R2-D/MFC-5C (Multi Frequencial Compelida) – Prática Telebrás SDT 210.110.703. Entretanto, várias operadoras de telefonia oferecem para seus assinantes de troncos digitais o protocolo ISDN, que é mais moderno e mais rápido.

Na América Latina também é comum a utilização da sinalização R2-Digital.

Também a rede de telefonia celular evoluiu para uma rede digital. No Brasil, a ANATEL, Agência Nacional de Telecomunicações, chegou a marcar data, 30/06/2008, para o fim das

operações com celulares analógicos. Entretanto, a Agência resolveu suspender a decisão, adiando para fevereiro de 2013 o desligamento do sistema. E mais uma vez, a Agência resolveu dar uma sobrevida à rede analógica de celular até dezembro de 2015, por conta de clientes do RuralCel, um serviço de telefone fixo onde não há cabeamento de linhas convencionais. De acordo com a

ANATEL, em meados de 2010 já não havia mais linhas celulares analógicas ativas no Brasil.

Digitalização da voz - PCM

Figuras dessa sessão foram retiradas da página http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialconvdados/pagina_3.asp

O acrônimo PCM significa Pulse-Code Modulation, que em português pode ser traduzido como Modulação por Código de Pulso. Essa modulação atribui códigos de 8 bits a pulsos amostrados e quantizados. São 8.000 amostras por segundo, a partir de um sinal analógico que pode variar de 1 Hz até 4 kHz.

Não é por coincidência que esse intervalo contém o intervalo de frequência da voz humana, que varia de 300 Hz até 3 kHz. E ainda bem que o ouvido humano também capta e entende sinais nessa faixa de frequência!

O PCM pode ser compreendido como o processo de digitalização da voz utilizado no serviço telefônico. Esse processo é compreendido por 4 etapas, onde as 3 primeiras são muito evidentes.

Amostragem > Quantização > Compressão > Codificação

O padrão G.711 utiliza o PCM para digitalização da voz e as leis de compressão lei-A (a-law), utilizada na Europa e no Brasil, e Lei-μ (u-law), mais utilizada nos Estados Unidos e Japão.

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

Amostragem

Na amostragem, como o próprio nome diz são retiradas amostras do sinal de voz em intervalos regulares de tempo, o intervalo de amostragem. A quantidade de amostras no tempo é a frequência de amostragem. Segundo o Teorema de Nyqist, é necessário que a frequência de amostragem seja o dobro (ou maior) que a frequência máxima do espectro do sinal. Nesse caso, um sinal de 4kHz implica 8.000 amostras por segundo.

Quantização

A quantização é o processo de conversão da amplitude da amostra obtida na etapa anterior em valores discretos pré-definidos. São utilizados 256 intervalos de quantização no G.711.

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

Com o objetivo de minimizar a distorção causada pela quantização, nessa etapa também ocorre o procedimento de compressão. Há duas possibilidades para a compressão: Lei-A ou Lei-μ, ambas descritas na recomendação G.711.

Codificação

A codificação é a maneira como os níveis quantizados são representados de forma binária. Para representar os 256 níveis de quantização, são necessários 8 bits (28=256).

As 8000 amostras por segundo vezes 8 bits por amostra resultam uma taxa de bits de 64.000 bits por segundo (64kbps).

O que é TDM?

É muito comum os profissionais de telefonia se referirem à telefonia tradicional utilizando o termo “TDM”.

TDM significa Time Division Multiplexing, que em português quer dizer Multiplexação por Divisão de Tempo. Em outras palavras, é o compartilhamento de um meio de transmissão por diversas fontes de informação, utilizando o tempo como referência para mesclar essas informações. No caso da telefonia, as fontes de informação são as linhas (ou canais) telefônicos. As chamadas telefônicas são digitalizadas e transformadas em bits. Depois, as várias chamadas são organizadas e enfileiradas formando um único “trem de bits”. Esse trem de bits é encaminhado pelo meio de transporte utilizando a técnica TDM.

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

TDM é uma técnica de transmissão digital utilizada largamente nos enlaces de telefonia entre operadoras e centrais privadas, os PABX. Essa técnica simula a divisão de tempo em fatias (ou

slots) digitais. Cada fatia transporta um canal, ou seja, uma ligação. Na prática, o que o TDM faz é

utilizar o meio de transmissão para transmitir mais de uma informação (quase) ao mesmo tempo.

E1/T1 e PDH

Os equipamentos nas pontas dos enlaces TDM não precisam ter seus relógios sincronizados. Ao invés disso, cada linha de transmissão possui seu próprio sincronismo. Cada um com seu

equipamento par, após configuração de um como Master e outro como Slave, no próprio trem de bits, no quadro 0, o equipamento Master envia a informação de sincronismo. O equipamento Slave recebe a informação e sincroniza a linha de transmissão. Agora será possível para ambos realizar a multiplexação dos 32 canais, um após o outro.

Esse método de sincronização é chamado plesiócrono, ou quase síncrono. Com esse método foi possível criar toda uma hierarquia de comunicação, multiplexando cada vez mais informação no mesmo meio de transmissão. Essa hierarquia é chamada de PDH, Plesiochronos Digital Hierarchy, ou Hirarquia Digital Pesiócrona.

Um enlace E1 é o primeiro degrau na hierarquia PDH. Cada agregação de 4 canais E1 forma o próximo no nível da hierarquia para um canal E2, de 8 Mbps. Ao agregar 4 canais E2 a hierarquia sobe para um canal E3, de 34 Mbps. 4 E3 formam um E4, de 140 Mbps. Até, 4 E4 formarem um E5, de 565 Mbps.

Em telefonia, dos 32 canais de uma E1, 2 são utilizados para sincronismo e sinalização e nos outros 30 canais são transmitidas as ligações telefônicas.

Outra característica dos canais E1 é que há um meio de transmissão em um sentido e outro meio de transmissão no sentido contrário. Dito de outra forma, o A linha E1 que liga os equipamentos A

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

e B possui dois ‘cabos’: um para enviar informação de A para B e outro para enviar informação de B para A.

Há outras formas de combinar canais. Nos Estados Unidos e no Japão o canal básico de 64 kbps é multiplexado em enlaces de 24 canais, totalizando 1.544 Mpbs. É conhecido por T1, ou DS1. Daí, seguem agregando de 4 em 4, formando a hierarquia até T4 ou DS4.

RDSI ou R2-Digital

Esses 2 termos causam bastante confusão para quem está começando a estudar Voz sobre IP e não tem conhecimento em telefonia. Ambos se referem à sinalização telefônica. Para que uma ligação ocorra, centrais telefônicas trocam sinalização de linha (ocupado, chamando, livre) e sinalização entre registradores (números envolvidos, categorias, ...). Eles são o equivalente digital para esses sinais.

R2-Digital

No Brasil é instituído a utilização de R2-Digital para sinalização de linha e MFC para sinalização de registro. A R2D/MFC é uma Sinalização por Canal Associado (CAS). Isso significa que a

sinalização de cada chamada ocorre pelo mesmo canal que a ligação está sendo executada. MFC é o acrônimo para Multifrequencial Compelida, que indica que cada dígito ou informação é enviada utilizando um sinal DTMF (Multifrequencial) e que a próxima informação só segue depois de se receber uma resposta do outro equipamento. A sinalização MFC possui variantes.

O R2 Digital é utilizado em vários países da América Latina. No Brasil é utilizada a variação 5C.

RDSI / ISDN

O protocolo RDSI - Rede Digital de Serviços Integrados (do inglês ISDN - Integrated Services Digital Network) é mais atual e mais rápido que o R2. Ele é uma Sinalização por Canal Comum (CCS), que utiliza um único canal, o 16o slot de tempo, para transmitir a sinalização dos outros 30 canais de voz, no caso uma E1. Essa configuração é também conhecida como 30B+D.

O RDSI (ISDN) é utilizado nos Estados Unidos e em grande parte do mundo.

No Brasil, várias operadoras entregam enlaces RDSI. Algumas oferecem um pouco de resistência. Outras até preferem essa sinalização.

Interessante: Houve uma tentativa de implantar o sistema digital para o assinante de telefonia. O produto foi introduzido pela antiga Telemar, sob o nome de DVI, mas não vingou.

A tecnologia utilizava a configuração 2B+D, com dois canais para voz (ou ‘Internet discada’) e um para sinalização.

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

Cabos e Conexões

Para transportar toda essa informação no formato de zeros e uns (0s e 1s) é necessário um meio físico, um meio de transporte desenhado especificamente para esse tipo de informação.

Normalmente, ao se adquirir um ou mais enlaces E1 com a operadora telefônica local,

independente do protocolo (ISDN ou R2D), o que se recebe são portas Rx e Tx, um par para cada E1 contratada, na forma de conectores coaxiais como os da figura abaixo.

Estes são conectores BNC-fêmea.

Os cabos coaxiais devem ter impedância de 75 Ohms e máximo de 400 metros. Mesmo assim, a grande maioria das instalações não chegam a 10 metros. Frequentemente, se utiliza cabos finos. Os conectores devem ser BNC-macho, como na figura abaixo.

Entretanto, alguns PABX possuem conectores ligeiramente diferentes. Abaixo seguem exemplos de conectores e adaptadores do tipo IEC e do tipo F.

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

Tráfego e Dimensionamento de canais

Os canais de telefonia são um recurso caro, finito e, em alguns casos, escasso. É necessário otimizar ao máximo sua utilização. Por exemplo, um escritório com 100 ramais normalmente não possui 100 canais de saída/entrada para a rede pública de telefonia. Observe que na maior parte do tempo, os ramais dos colaboradores ficam desligados, no gancho. Além disso, é possível observar que há períodos de maior ou menor utilização dos telefones durante o decorrer do dia. As mesmas observações podem ser feitas para tipos diferentes de escritórios, bairros, campus ou toda uma universidade.

Então, para dimensionar a quantidade ideal de linhas telefônicas que irá atender a uma localidade, é preciso saber quantos ramais são utilizados simultaneamente durante o período de maior utilização do dia.

Para otimizarmos o sistema é necessário calcular o número ideal de canais com a rede pública. A este cálculo dá-se o nome de dimensionamento de canais. Para tanto, é necessário conhecer o conceito de tráfego telefônico, o conceito de grau de serviço e as tabelas de Erlang.

Tráfego Telefônico (A)

A intensidade de tráfego em um sistema telefônico pode ser definida como o somatório dos tempos das chamadas telefônicas em um determinado período de tempo. É comum utilizar o período de uma hora, medindo-se geralmente nos 60 minutos mais movimentados.

Hora de Maior Movimento (HMM)

O período de 60 minutos (hora) cuja ocupação dos canais é máxima é conhecido como HMM, a Hora de Maior Movimento. A HMM é encontrada através de simples observação do interesse de tráfego telefônico de determinada localidade.

Perceba no gráfico a seguir que há dois períodos no dia onde o tráfego telefônico é elevado, sendo o intervalo de 10 horas da manhã o de maior movimento.

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

Voltando ao cálculo do tráfego, por exemplo, o escritório hipotético citado acima faz 15

chamadas de 2 minutos cada (em média) durante sua HMM. Pode-se afirmar que o tráfego durante a hora mais movimentada do dia é

A= (15 chamadas x 2 minutos) / 60 minutos = 30 minutos / 60 minutos ==> A = 0,5 Erl

Note que o Tráfego é uma divisão de tempo por tempo, resultando em uma medida adimensional chamada Erlang (Erl).

Grau de Serviço (GoS)

Grau de Serviço (GoS) é definido como o percentual de chamadas da oferta total de tráfego que se admite perder, ou seja, é o percentual de chamadas que podem ser perdidas por falta de canais disponíveis. Este valor é assumido (‘chutado’ não seria a melhor palavra!) pelos administradores ao realizar o dimensionamento.

Continuando no escritório do exemplo, admite-se perder 0,3% das tentativas de chamadas para fora do escritório. Neste caso, GoS = 0,3%.

Cálculo de canais e Tabelas de Erlang

Para calcular o número de canais necessários para atender às especificações de um sistema de telefonia existe uma fórmula um tanto complicada que está apresentada abaixo a título de ilustração, mas vamos poupá-los de decifrar.

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

● A = Tráfego Oferecido

● N = Número de Canais para escoar o tráfego ● Pb = Probabilidade de Bloqueio.

Ao invés da longa explicação da fórmula, apresentamos as Tabelas de Erlang. Com elas é possível obter o número de canais necessários para atender à demanda, considerando o GoS.

A utilização da Tabela de Erlang é bem simples.

1. Localize a coluna correspondente ao grau de serviço desejado.

2. Nesta coluna, localize o valor imediatamente superior ao tráfego esperado.

3. Identifique o valor de N, que ocorre no início de cada linha. Este é o valor desejado, que significa o número de canais necessários para atender ao seu sistema.

De acordo com o caso do exemplo acima, são necessários 4 canais com a rede pública para atender um tráfego de 0,5 Erl (equivalentes a 15 chamadas de 2 minutos durante uma hora), com um GoS de 0.3%

Observação: Para o dimensionamento de ambientes com filas de atendimento, como callcenters, o metodo é ligeiramente diferente e utiliza outras tabelas de Erlang.

No site erlang.com esta tabela de Erlang está completa. <http://www.erlang.com.br/download/ErlangB.PDF>

Existem ainda algumas calculadoras disponíveis na internet. Esta é a referência para uma delas, disponibilizadas pelo site Teleco. < http://www.teleco.com.br/erlangb.asp>

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

Plano de Numeração Nacional

Para alcançar corretamente essa quantidade gigantesca de aparelhos telefônicos (fixos e moveis) no mundo é necessário haver uma rígida padronização na formatação dos “endereços” dos telefones.

No Brasil, a ANATEL define o Plano de Numeração da seguinte forma:

Para as chamadas locais são discados 8 dígitos para telefones fixos ou 9 dígitos para celulares. No momento da escrita desse livro, o Brasil está passando pela migração de 8 para 9 dígitos para os celulares. Essa mudança deve ser concluída até o fim do ano de 2016.

Chamadas a cobrar devem utilizar o prefixo 9090 antes do número.

http://grandeseventos.anatel.gov.br/images/ORIENTACOES-GENERAL_INFO/Info-Guia5.12%20atualizado%209o%20dgito.png

Para chamadas de Longa Distância Nacional (LDN), o plano de discagem nacional é 0 + CSP + CA + NÚMERO , onde:

CSP = 2 dígitos do Código de Seleção de prestadora CA = 2 dígitos do Código de Área

Para chamadas LDN a cobrar, inclua o dígito 9 antes do prefixo LDN (0): 90+0+CSP+CA+NÚMERO

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

http://grandeseventos.anatel.gov.br/images/ORIENTACOES-GENERAL_INFO/Info-Guia-%20LDN%20-%205.3.png

Para chamadas de Longa Distância internacional (LDI), o plano de discagem nacional é 00 + CSP + CP + (CA+NÚMERO) , onde:

CP = Código do pais, que pode ter de 1 a 3 dígitos.

http://grandeseventos.anatel.gov.br/images/ORIENTACOES-GENERAL_INFO/LDI%20-%20Internacional.png

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

No Brasil, quando o terminal telefônico está ligado a um PABX tradicional analógico ou digital, é comum utilizar o dígito 0 (zero) para solicitar acesso ao tronco externo, ou como comumente se ouve dizer, para “pegar linha”. Depois disso, devem ser marcados os dígitos do número a ser alcançado na RTFC como se o usuário estivesse em sua própria casa, normalmente seguindo o Plano Nacional.

Entretanto, nos PBX IP não é necessário alocar um tronco de saída, ou seja, não é necessário digitar o primeiro 0 (zero), para acesso à linha externa. Mesmo assim, é recomendável manter a forma de discar (0, para “pegar linha”) para que não haja impacto na cultura de utilização dos telefones pelos usuários.

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Capítulo 02

Introdução à telefonia

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Capítulo 03

Introdução à VoIP

Serviço fone@RNP v.2012

Manual do serviço de telefonia IP da RNP

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Capítulo 03

Introdução à VoIP

Voz sobre IP é a tecnologia em que se baseia o serviço de telefonia sobre IP. Há vários protocolos e recomendações associadas à VoIP. O SIP e H.323 são os mais conhecidos destes protocolos, mas existem outros como MGCP, RTSP etc. O fone@RNP utiliza SIP para sinalização das chamadas telefônicas.

Este capítulo apresenta o SIP e outros componentes que fazem parte da solução de telefonia IP da RNP.

Protocolo de iniciação de sessão – SIP

O protocolo de iniciação de sessão (Session Initiation Protocol – SIP) foi desenvolvido pela Internet Engineering Task Force (IETF) na década de 90. Sua primeira versão, lançada em 1996, foi

chamada inicialmente de Session Invitation Protocol, onde sua função era basicamente estabelecer a sessão. Outras funcionalidades, como controles para conferências, foram introduzidas na versão 2.0, lançada em 1997. Em fevereiro de 1999, o SIP foi proposto como um padrão e publicado na RFC 2543. Sua última versão (SIPv2) foi publicada na RFC 3261 em 2002, substituindo a versão anterior.

O SIP é utilizado para estabelecer, manter e encerrar conferências multimídia em uma arquitetura cliente/servidor — o originador é o usuário cliente e o destino é o usuário servidor. Existem as versões SIP-T IETF, SIP-I ITU e SIP-I ANSI, similares ao SIP, mas com diferenças sutis, utilizadas para tunelar mensagens ISUP ou outras sinalizações telefônicas através de redes IP.

Em uma sessão SIP, um servidor e um cliente terão total controle sobre a sessão, podendo ser de transmissão de voz, vídeo ou bate-papo.

O SIP utiliza outros protocolos para complementar sua função. Os dois mais conhecidos são: ● Real Time Protocol / Real Time Control Protocol (RTP/RTCP)

● Session Description Protocol (SDP)

Padronizado pelo IETF na RFC 1889, o Real Time Transport Protocol (RTP) foi projetado para permitir que os receptores compensem o jitter e a perda de pacotes introduzidos pelas redes IP. Sua última versão é o Secure RTP (SRTP), publicada na RFC 3711. Inclui as seguintes

informações:

● Tipo de dado transportado; ● Timestamps;

● Número de sequência.

O protocolo de controle de transporte em tempo real (Real Time Control Protocol – RTCP) foi projetado para trabalhar em conjunto com o RTP. Em uma sessão RTP, os participantes enviam periodicamente pacotes RTCP para receberem informações sobre a qualidade da entrega dos dados, sobre jitter e sobre a perda de pacotes.

O protocolo de descrição de sessão (Session Description Protocol – SDP), definido pela IETF na RFC 2317, é utilizado em conjunto com o protocolo SIP para definir as sessões, tipo de mídia, CODECs, portas para transporte de mídia e criptografia.

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Capítulo 03

Introdução à VoIP

● SIP é baseado em texto

● SIP é baseado em Requisições e Respostas ● SIP é independente da camada de transporte

O Protocolo de Iniciação de Sessão é um protocolo de aplicação que utiliza o modelo “requisição-resposta”, similar ao HTTP, para iniciar sessões de comunicação interativa entre usuários.

Sua rápida adoção talvez esteja relacionada principalmente à sua simplicidade (possui apenas seis métodos), à sua independência em relação ao protocolo de transporte (pode funcionar com UDP ou TCP), por ser baseada em texto e, assim como o HTTP, o SIP leva os controles da aplicação para o terminal, eliminando a necessidade de uma central de comutação.

Funcionalidades

As principais funcionalidades do SIP são: • Localização do usuário

• Disponibilidade do usuário • Capacidades do usuário • Estabelecimento de sessão

• Gerência de uma sessão estabelecida

O que o SIP não é e não faz:

● Não é um protocolo de transferência de dados

● Transporta pequenas mensagens, mas não grande quantidade de dados ● Não fornece suporte para QoS

● Não tem a finalidade de substituir todas as características da telefonia ● Não é um protocolo de reserva de recurso

● Não é um protocolo para controle de dispositivos

O SIP não é um protocolo milagroso desenvolvido para solucionar todos os problemas da comunicação. Não tem o objetivo de substituir todas as características e serviços providos pela rede comutada de telefonia com serviços idênticos. Não é um protocolo de transferência como o HTTP, que foi desenvolvido para transportar uma quantidade grande de dados. O SIP transporta uma pequena quantidade de dados requerida para configurar comunicações iterativas (pequenas mensagens de texto). Também não age como um dispositivo de reserva de recursos, por não prover QoS, apenas interagindo com protocolos desenvolvidos para suportar QoS. Não é um protocolo que substituirá a PSTN, sendo bem diferente dos modelos de chamadas telefônicas e dos protocolos de sinalização de telecomunicação. O SIP pode interagir com a PSTN por meio de gateways, mas esta não é sua função principal.

O SIP não provê serviços. Ele provê primitivas que podem ser utilizadas para montar um serviço, por exemplo, o serviço de Telefonia sobre IP.

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Capítulo 03

Introdução à VoIP

Uma rede SIP típica contém basicamente dois tipos de elementos: telefones ou EndPoints, chamados User Agent e os servidores, chamados de proxy servers.

O User Agent (UA) é uma entidade lógica da arquitetura SIP e se subdivide em User Agent Client (UAC) e User Agent Server (UAS). O UAC (User Agent Client) executa a função de cliente da aplicação e é responsável por iniciar uma chamada SIP enviando requisições. O UAS (User Agent Server) é a parte com função de servidor e permanece “ouvindo” a rede, aguardando requisições. Um user agent chamador atua como UAC quando envia uma mensagem de requisição INVITE e recebe resposta das requisições feitas. Um user agent chamado se comporta como um UAS quando este recebe a requisição INVITE e retorna uma resposta. Esta situação muda quando a pessoa chamada decide enviar um BYE e terminar a sessão. Neste caso, o user agent chamado (que envia BYE) se comporta como um UAC e o user agent chamador atua como um UAS. Dito de outra forma, o UAC e UAS só existem durante a transação SIP (SIP Transaction).

Os servidores (ou SIP Proxies) são elementos encarregados de executar o registro dos telefones e o encaminhamento das chamadas entre os diferentes domínios. São usados para traduzir nomes e números de identificação dos UA para o endereço IP em que eles estão instalados.

Os SIP Proxies são classificados de acordo com sua função principal:

● Registar ou Servidor de registro: Servidor onde os telefones IP se registram para que possam ser encontrados quando uma chamada chega para eles.

● Redirect Server ou Servidores de redirecionamento: Servidor utilizado apenas para indicar rotas alternativas. Responde às requisições com mensagens 3xx.

● Servidor Proxy: Seu propósito é receber requisições e encaminhá-las para o destino. Sua função principal é rotear as chamadas. Também podem exercer funções de controle, admissão e segurança. Podem ser de dois tipos:

○ Proxies Stateless não mantêm o estado das chamadas. Eles reencaminham as mensagens para o destino ou para outro proxy. São mais simples e mais rápidos. São similares às “centrais tandem” da velha telefonia. Armazenam poucas

informações e são indicados para implementação de centrais trânsito, a fim de evitar congestionamentos.

○ Proxies Stateful mantêm o estado das chamadas. Podem se encarregar de tarefas como bilhetagem e contabilização. São mais lentos e consomem mais recursos computacionais.

atlanta.com . . . biloxi.com . proxy proxy . . .

Alice's . . . Bob's softphone SIP Phone | | | | | INVITE F1 | | |

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Capítulo 03

Introdução à VoIP

|--->| INVITE F2 | | | 100 Trying F3 |--->| INVITE F4 | |<---| 100 Trying F5 |--->| | |<--- | 180 Ringing F6 | | | 180 Ringing F7 |<---| | 180 Ringing F8 |<---| 200 OK F9 | |<---| 200 OK F10 |<---| | 200 OK F11 |<---| | |<---| | | | ACK F12 | |--->| | Media Session | |<================================================>| | BYE F13 | |<---| | 200 OK F14 | |--->| | |

Figura – Comunicação entre dois domínios diferentes

A figura acima foi retirada da RFC 3261 e representa o “Trapézio do SIP”, onde Alice, utilizando o proxy atlanta liga para Bob, no proxy biloxi. Neste caso, os servidores em questão são ‘Stateless’, pois não se mantém na chamada até sua finalização.

Também é possível observar o trapézio SIP em um cenário hipotético com duas companhias, A e B, com dois servidores proxy diferentes, um para cada. Neste caso, observe a etapa onde o proxy A encontra o endereço do proxy B.

O funcionário Joe da companhia A deseja se comunicar com o funcionário Bob da companhia B. O usuário Joe utiliza o endereço “sip:bob@b.com” para fazer uma ligação para o usuário Bob. O

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Capítulo 03

Introdução à VoIP

user agent de Joe não sabe a localização de Bob, mas está configurado para enviar todas as chamadas para o servidor SIP “proxy.a.com” de sua companhia.

O servidor proxy de A descobre que o usuário “sip:bob@b.com” está em uma companhia diferente, então irá procurar servidor SIP proxy da companhia B e enviar o convite para lá. Os endereços dos servidores proxy da companhia B podem estar pré-configurados no “proxy.a.com”, ou o proxy de A utilizará os registros DNS SRV para encontrar os servidores proxy de Bob.

O convite chega até “proxy.b.com”, que sabe que Bob tem condições de atender a chamada em seu telefone. Então o proxy envia o convite para o endereço do telefone IP de Bob.

Servidor de redirecionamento (Redirect Server)

Figura 2.3 – Funcionamento do redirect server

1. Servidor que recebe uma requisição e retorna uma resposta contendo uma lista da localização atual do cliente

2. Gera respostas do tipo 3xx para as requisições feitas.

Um servidor de redirecionamento (redirect server) mapeia um endereço em zero ou mais novos endereços associados a um cliente, que não é nada mais do que um servidor gerador de respostas 3xx para as requisições que recebe, direcionado o cliente ao contato com um conjunto de URIs alternativos.

Pode ser utilizado para a implementação de serviços de voz, como o correio eletrônico, ou para a configuração de rotas alternativas.

Neste cenário, o redirect server recebe a requisição e consulta o destinatário no banco de dados criado pelo servidor de registro (registrar). Depois disso, uma lista da localização atual do usuário é criada e enviada ao originador da requisição em uma resposta SIP 3xx da classe de resposta de redirecionamento. O originador da requisição extrai a lista de endereços e envia outra requisição diretamente para eles.

Servidor de registro (Registrar Server)

O servidor de registro é um dos elementos da arquitetura SIP, onde se recebe os registros dos usuários. Ele extrai a informação de sua localização atual (endereço IP, porta e username) e a armazena em um banco de dados. Armazena informações sobre os locais onde uma parte pode ser encontrada, trabalhando em conjunto com o servidor de redirecionamento e o servidor proxy. O propósito do banco de dados é mapear clientes em uma mesma zona, permitindo que sejam

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Capítulo 03

Introdução à VoIP

encontrados no momento de uma requisição.

Figura 2.4 – Funcionamento do servidor de registro

Este cenário demonstra um exemplo de um servidor de registro (registrar), no qual uma mensagem REGISTER contendo o endereço de registro “sip:jan@iptel.org” e o endereço de contato

“sip:jan@1.2.3.4:5060”, em que 1.2.3.4 é o endereço IP do telefone enviado ao servidor de registro, que extrai a informação e a armazena em um banco de dados local. Se tudo correr bem, o servidor de registro envia uma mensagem de resposta 200 OK ao telefone e o processo de registro termina corretamente.

Mensagens SIP

A comunicação SIP determina a troca de várias mensagens, que podem ser transportadas via UDP ou TCP, sendo o primeiro o método mais usual.

Uma mensagem pode ser 1) Requisição do cliente para o servidor ou; 2) Resposta do servidor para o cliente.

● SIP Requests

○ Uma mensagem SIP enviada do cliente ao servidor com o propósito de invocar uma operação em particular

● SIP Responses

○ Quando um UA (User Agent) ou um proxy server recebe uma requisição e envia uma resposta

Mensagem de requisição SIP (SIP Requests)

O formato de uma requisição SIP é caracterizado pela utilização de uma linha de requisição como primeira linha. Cada linha de requisição é formada por um método (tipo de operação de requisição), um endereço e pela identificação da versão SIP utilizada. São especificados seis métodos para a versão corrente do SIP. Porém, outros métodos foram definidos por extensões do SIP. Com relação ao endereço, o formato é definido como uma URI SIP, uma SIPS ou uma URI genérica.

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Capítulo 03

Introdução à VoIP

Tabela 2.1 - Métodos de requisições no SIP/2.0

Há ainda os métodos estendidos de requisição. Eles estão enumerados na tabela abaixo.

Tabela 2.2 – Métodos de requisições estendidos Exemplo de SIP Request

INVITE sip:7170@rnp.br SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP 195.37.77.100:5060;rport Max-Forwards: 10

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Capítulo 03

Introdução à VoIP

From: "jiri" <sip:renatoduarte@rnp.rnp>;tag=76ff7a07-c091-4192-84a0-d56e91fe104f To: sip:luiz@rnp.br

Call-ID: d10815e0-bf17-4afa-8412-d9130a793d96@213.20.128.35 CSeq: 2 INVITE

Contact: sip:213.20.128.35:9315 User-Agent: Windows RTC/1.0

Proxy-Authorization: Digest username=“renatoduarte", realm=“rnp.br", algorithm="MD5", uri="sip:renatoduarte@rnp.br", nonce="3cef753900000001771328f5ae1b8b7f0d742da1feb5753c", response="53fe98db10e1074 b03b3e06438bda70f" Content-Type: application/sdp Content-Length: 451

Continua com linhas SDP...

A primeira linha indica que a mensagem INVITE é usada para estabelecer uma sessão. A URI da primeira linha SIP “7170@rnp.br SIP/2.0” é chamada de Request URI e contém a URI da pessoa chamada. Um SIP request pode conter um ou mais cabeçalhos Via, que são usados para guardar o endereço da requisição. Eles são utilizados para o roteamento de SIP Responses (respostas SIP). A mensagem INVITE contém apenas um cabeçalho Via criado pelo user agent que envia a requisição. Sobre o campo Via podemos dizer que o user agent está executando no endereço 195.37.77.100, na porta 5060. Nos campos do cabeçalho To e From identifica-se quem irá receber o convite e de quem está sendo recebido determinado convite para determinada sessão. Também possui um campo Tag que serve como um identificador de diálogo.

Mensagem de resposta (SIP Response)

É muito similar às requisições, exceto pela primeira linha. Caracterizada pela utilização de uma linha de status como linha de início, formada pela Identificação da versão SIP, Código de status numérico, Código de resultado com três dígitos e Frase textual

Existem seis classes do tipo SIP Responses: 1xx – Resposta informativa

2xx – Respostas de sucesso

3xx – Respostas de redirecionamento 4xx – Respostas de falha de requisição 5xx – Respostas de falha em servidor 6xx – Respostas de falha global

1xx

Usadas para respostas provisórias, que dizem ao receptor que a requisição feita foi recebida, mas o resultado ainda está em processo.

2xx

Respostas finais de sucesso, em que o originador da requisição sempre as receberá. Também terminam transações.

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Capítulo 03

Introdução à VoIP

Respostas usadas para redirecionamento do chamador. Fornecem informações sobre a nova direção do usuário ou sobre um serviço alternativo que o chamador precisa usar para satisfazer a ligação.

4xx

Respostas utilizadas para indicar que houve erro da parte de quem enviou a requisição; erro na sintaxe ou por não ter sido bem preenchida pelo servidor. Resposta de falha de requisição. 5xx

Utilizadas para indicar que houve um erro da parte do servidor. Resposta de falha no servidor. 6xx

Usada para indicar que a resposta não pode ser completada em nenhum servidor. Resposta de falha global.

Exemplo de SIP Response SIP/2.0 200 OK

Via: SIP/2.0/UDP 192.168.1.30:5060;received=66.87.48.68 From: sip:sip2@iptel.org

To: sip:sip2@iptel.org;tagi=794fe65c16edfdf45da4fc39a5d2867c.b713 Call-ID: 2443936363@192.168.1.30

CSeqi: 63629 REGISTER

Contact: Msip:sip2@66.87.48.68:5060;transport=udp>;q=0.00;expires=120 Server: Sip EXpress router (0.8.11pre21xrc (i386/linux))

Content-Length: 0

Warning: 392 195.37.77.101:5060 "Noisy feedback tells:

pid=5110 req_src_ip=66.87.48.68 req_src_port=5060 in_uri=sip:iptel.org out_uri=sip:iptel.org via_cnt==1"

Este exemplo de SIP Response mostra que as respostas são bem similares às requisições, exceto na primeira linha, que contém a versão do protocolo (SIP/2.0), o código da resposta e a frase textual. Os códigos têm a intenção de serem processados pelas máquinas, não sendo muito amigáveis aos humanos, mas facilitando para que as máquinas façam o parse deles. Já a frase textual é legível aos humanos, descrevendo o resultado do processo.

Um exemplo mais completo

Referências

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