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Protocolos VOIP

Informática

Alguns dos protocolos utilizados no VoIP para sinalização de chamadas são:

- H.323
- SIP
- MGCP
- H.248/MEGACO
- Jingle
I- AX

Alguns dos protocolos utilizados no transporte de mídia:

- RTP
- RTCP

H.323

O padrão H.323 é parte da família de recomendações ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication Standardization sector) H.32x, que pertence a série H da ITU-T, e que trata de "Sistemas Audiovisuais e Multimídia". A recomendação H.323 tem o objetivo de especificar sistemas de comunicação multimídia em redes baseadas em pacotes e que não provêem uma Qualidade de Serviço (QoS) garantida. Além disso, estabelece padrões para codificação e decodificação de fluxos de dados de áudio e vídeo, garantindo que produtos baseados no padrão H.323 de um fabricante interopere com produtos H.323 de outros fabricantes.

Redes baseadas em pacotes incluem as redes IP (Internet Protocol) como a Internet, redes IPX (Internet Packet Exchange), as redes metropolitanas, as redes de longa distância (WAN) e ainda conexões discadas usando PPP.

O padrão H.323 é completamente independente dos aspectos relacionados à rede. Dessa forma, podem ser utilizadas quaisquer tecnologias de enlace, podendo-se escolher livremente entre as que dominam o mercado atual como Ethernet, Fast Ethernet, FDDI, ou Token Ring. Também não há restrições quanto à topologia da rede, que pode consistir tanto de uma única ligação ponto a ponto, ou de um único segmento de rede, ou ainda serem complexas, incorporando vários segmentos de redes interconectados.

O padrão H.323 especifica o uso de áudio, vídeo e dados em comunicações multimídia, sendo que apenas o suporte à mídia de áudio é obrigatório. Mesmo sendo somente o áudio obrigatório, cada mídia (áudio, vídeo e/ou dados), quando utilizada, deve seguir as especificações do padrão. Pode-se ter uma variedade de formas de comunicação, envolvendo áudio apenas (telefonia IP), áudio e vídeo (videoconferência), áudio e dados e, por fim, áudio, vídeo e dados.

Implementação do H.323
A comunicação por meio do H323 emprega quatro tipos de elementos básicos que juntos possibilitam a comunicação multimídia:

1. Terminais:
Estações multimídia (também denominadas CODECs – Codificadores) compatíveis com os padrões de Vídeo (H.261, H.263, etc), áudio (G.711, etc) e controles (H.221, etc). Alguns fabricantes fornecem terminais com MCUs incorporadas para possibilitar múltiplas conexões simultaneamente.

2. Gateways:
Componente opcional que possibilita a comunicação de terminais H.323 com outros padrões, tais como H.310, H.321 e H.322.

3. Gatekeeper:
Componente opcional que centraliza os pedidos de chamada e gerencia a banda empregada pelos participantes para evitar que sobrecarreguem a rede com taxas de transmissão muito elevadas.

4. MCU (Multi Control Unit):
Componente que centraliza os pedidos de chamada, possibilitando a conexão de 3 ou mais participantes simultaneamente.

Nesse esquema, os únicos componentes realmente indispensáveis são os terminais. Todos os componentes dispõem de interfaces LAN (Fast-Ethernet) e ISDN, sendo essa última empregada para conexão com terminais de outras empresas. Nesse caso, normalmente uma operadora de telecomunicações fornece o serviço de conexões ISDN para realização de conexões entre as empresas.

Uma empresa de pequeno porte pode ter apenas um terminal, realizando vídeos-conferência com outras empresas remotas. Uma empresa de grande porte pode ter vários terminais, e os componentes opcionais que se fizerem necessários, normalmente um de cada.

SIP

O Protocolo de Iniciação de Sessão (SIP) é um protocolo de aplicação, que utiliza o modelo “requisição-resposta”, similar ao HTTP, para iniciar sessões de comunicação interativa entre usuários. É um padrão da Internet Engineering Task Force (IETF) (RFC 3261, 2002.).

O SIP é um protocolo de sinal para estabelecer chamadas e conferências através de redes via Protocolo IP. O estabelecimento, mudança ou término da sessão é independente do tipo de mídia ou aplicação que será usada na chamada; uma chamada pode utilizar diferentes tipos de dados, incluindo áudio e vídeo.

O SIP teve origem em meados da década de 1990 (naquele tempo o H.323 estava começando a ser finalizado como um padrão) para que fosse possível adicionar ou remover participantes dinamicamente em uma sessão multicast. O desenvolvimento do SIP talvez se concentre em ter um impacto tão significante quanto o protocolo HTTP, a tecnologia por trás das páginas da web que permite que uma página com links clicáveis conecte com textos, áudio, vídeo e outras páginas da web. Enquanto o HTTP efetua essa integração através de uma página web, o SIP integra diversos conteúdos a sessões de administração. O SIP recebeu uma adoção rápida como padrão para comunicações integradas e aplicações que usam presença. (Presença significa a aplicação estar consciente da sua localização e disponibilidade).

O SIP foi modelado (inspirado) em outros protocolos de Internet baseados em texto como o SMTP (email) e o HTTP (páginas da web) e foi desenvolvido para estabelecer, mudar e terminar chamadas em um ou mais usuários em uma rede IP de uma maneira totalmente independente do conteúdo de mídia da chamada. Como o HTTP, o SIP leva os controles da aplicação para o terminal, eliminando a necessidade de uma central de comutação.

O protocolo SIP possui as seguintes características:

- Simplicidade: possui apenas seis métodos.
- Independência do protocolo de transporte.
- Baseado em texto.

Arquitetura do SIP
Os principais componentes da arquitetura do SIP são:

Agente do Usuário
O Agente do Usuário é o terminal SIP ou o software de estação final. O Agente do Usuário funciona como um cliente no pedido de inicialização de sessão e também age como um servidor quando responde a um pedido de sessão. Dessa forma, a arquitetura básica é cliente/servidor. O Agente do Usuário é “inteligente”, com isso ele armazena e gerencia situações de chamada. O Agente do Usuário faz chamadas com um endereço parecido com o de e-mail ou número de telefone (E.164). Como por exemplo: SIP:user@proxy.university.edu. Isso faz URLs SIP fáceis de associar com o endereço de e-mail do usuário. O Agente do Usuário pode aceitar e receber chamadas de outro Agente do Usuário sem requerer nenhum componente adicional do SIP. Os componentes restantes fornecem gerenciamento e funcionalidades adicionais.

Servidor Proxy

a. Servidor Proxy SIP
Um tipo de servidor intermediário do SIP é o Servidor Proxy SIP. O Servidor Proxy SIP passa requisições adiante do Agente do Usuário para o próximo servidor SIP e também retém informações com a finalidade de contabilidade/faturamento. Além disso, o servidor proxy SIP pode operar com comunicação stateful (por exemplo, como um circuito) ou stateless (por exemplo como um TCP). O servidor SIP stateful pode “dividir” chamadas por ordem de chegada para que várias extensões estejam a tocar todos ao mesmo tempo e o primeiro que atender pega a chamada. Essa capacidade significa que se pode especificar que um telefone de desktop SIP, um telefone celular SIP e aplicações de videoconferência de casa SIP possam sinalizar simultaneamente quando estiver a receber uma chamada. Ao atender um dos dispositivos e começar a conversar, os restantes param de sinalizar. O servidor proxy SIP pode utilizar múltiplos métodos para tentar resolver o pedido de endereço de host, incluindo busca de DNS, busca em base de dados ou retransmitir o pedido para o “próximo” servidor proxy.

b. Servidor de Redirecionamento SIP
Outro tipo de servidor intermediário do SIP é o Servidor de Redirecionamento SIP. A função do servidor de redirecionamento SIP é fornecer a resolução de nome e locação do usuário. O servidor de redirecionamento SIP reponde ao pedido do Agente do Usuário fornecendo informações sobre o endereço do servidor para que o cliente possa contatar o endereço diretamente.

Registrador

O Registrador SIP fornece um serviço de informação de localidades; ele recebe informações do Agente do Usuário e armazena essa informação de registro.
A arquitetura do SIP faz uso do SDP (Session Description Protocol). O SDP foi uma ferramenta de conferência multicast via IP desenvolvida para descrever sessões de áudio, vídeo e multimídia. Na realidade, qualquer tipo de MIME (Multipurpose Internet Mail Extension) pode ser descrita, similar à habilidade do e-mail de suportar todos os tipos de anexos em mensagens. A descrição da sessão pode ser usada para negociar uma aceitação de um conjunto de tipos de mídias compatíveis.

Como resultado dessa arquitetura, o endereço do usuário SIP remoto é sempre o mesmo (por exemplo sip:user@proxy.univ.edu), mas ao invés de estar amarrado a um endereço estático, ele comporta-se como um endereço dinâmico que reflecte a localização atual do destinatário. A combinação de Proxy e Servidor Redirecionador dá ao SIP grande flexibilidade de arquitetura; o usuário pode empregar vários esquemas simultaneamente para usuários localizados e é o que faz a arquitetura do SIP ser bem adaptada para suportar mobilidades. Mesmo quando o usuário remoto é móvel, o Proxy
e o redirecionador podem ser usados para passar adiante o pedido de conexão para o usuário da locação actual. As sessões podem envolver múltiplos participantes, de forma similar a uma chamada multiponto H.323. Comunicações dentro de uma sessão em grupo podem ser via multicast ou via uma rede de chamadas unicast, ou até mesmo uma
combinação dos dois. Um outro resultado da arquitetura do SIP é a sua adequação natural como um ambiente de colaboração devido às suas habilidades de apresentar múltiplos tipos de dados, aplicações, multimídia, etc. com uma ou mais pessoas.

A arquitetura SIP suporta novos tipos de serviços

Um tipo de “transmissão de chamadas” permite aos usuários especificar onde eles estão para que as chamadas possam ser passadas para lá ou escolher para passar as chamadas para o “e-mail de voz” ou para qualquer outro serviço de atendimento automático. Participantes de chamada podem gerenciar a chamada; isso permite que os participantes
decidam introduzir uma nova chamada participante ou cancelar uma conexão na chamada. A habilidade de responder a uma chamada com um tipo diferente de mídia; isso permite, por exemplo, que um stream de voz que está a chegar seja respondido por uma página da web. Informação de “presença” – o Agente do Usuário pode ser usado para indicar se o usuário está presente (disponível para atender a chamada) ou ausente (não disponível para atender a chamada).

O SIP no mercado atual

Há um certo número de produtos comerciais e de fonte aberta do SIP disponíveis atualmente. O desenvolvimento comercial tem se mostrado com foco nos Agentes do Usuário como o telefone SIP e os softwares de Agentes do Usuário. Exemplos notáveis incluem o “Messenger” da Microsoft. Uma linha mais desenvolvida de produtos com a
arquitetura SIP está disponível pelo Cisco, PingTel, 3COM, e outros. Um produto muito interessante está disponível pela Wave3 Software, inclui software tanto para plataforma Windows como para Macintosh.(Este produto será muito mais interessante quando se incorporar um codec de vídeo padrão nos próximos meses).

A Microsoft anunciou que não desenvolverá mais o H.323 (NetMeeting e Exchange Conferencing Server) e passará exclusivamente a desenvolver produtos dentro do SIP. O "Windows Messenger" transforma o PC em um software de telefone (um dispositivo de voz sobre IP) com as ferramentas adicionais de vídeo, Chat e compartilhamento de dados.
Os componentes do servidor SIP estão em desenvolvimento e devem aparecer no mercado em breve. Esta é a fronteira para se ter um tremendo impacto no mercado pela adoção do SIP.

O Network World Fusion conduziu um teste de interoperabilidade no Windows Messenger em Janeiro de 2002, registrando o cliente Microsoft com um Synamicsoft SIP Proxy Server e passando as chamadas por um telefone IP Pingtel xpressa. As chamadas não foram feitas somente com sucesso, mas também com uma qualidade de voz relatada como “qualidade comercial”.

A relação do SIP e do H.323

O SIP e o H.323 são padrões para rota de chamada, sinal de chamada, troca de capacidade, controle de mídia e serviços adicionais. A força do H.323 tem sido a sua interoperabilidade com a rede telefônica pública comutada(PSTN) e disponibilidade de sistemas/aplicações desktop e salas de videoconferência de preço acessível e confiável. O SIP é um protocolo desenvolvido especificamente para Internet e promete grande escalabilidade e flexibilidade. É provável que o H.323 fique como a tecnologia de conferência para gerenciar serviços de conferência/colaboração pelos próximos 2 ou 3 anos, com o SIP se tornando mais usado quando o MCU SIP, gateways e servidores passarem além do beta. O RADVISION, por exemplo, tem demonstrado um gateway H.323/SIP em algumas exposições profissionais, mas ainda não é um produto.

Interoperabilidade com o H.323

As organizações de padrões já estão trabalhando com uma interoperabilidade SIP-H.323, prometendo a possibilidade de um período de transmissão razoável entre as tecnologias H.323 e SIP. Duas organizações que estão especialmente interessadas esse tópico são a IMTC (International Multimedia Telecommunications Consortium), uma corporação sem fins lucrativos, com mais de 100 organizações pelo mundo, e também a ETSI (European Telecommunications Standards Institute). A Open H.323 Organization já lançou um gateway de trabalho H.323 para SIP.


MGCP

MGCP é um acrônimo para a expressão inglesa Media Gateway Control Protocol, um protocolo proposto pelo grupo de trabalho IETF (Internet Engineer Task Force) para integração da arquitetura SS#7 em redes VOIP. Embora o SS#7 se encontre presente na telefonia tradicional, o MGCP especifica com redes IP, Frame Relay e ATM.

O sistema é composto por um Call Agent, pelo menos um media gateway (MG), responsável pela conversão dos sinais entre circuitos e pacotes, e pelo menos um Signaling Gateway (SG), quando conectado a um PSTN.

Durante a evolução do MGCP, o trabalho cooperativo de grupos do ITU-T e do IETF resultou na recomendação H.248, definida também com o protocolo Megaco (IETF), através do RFC 3015.


H.248/MEGACO

H.248, também conhecido como protocolo Megaco, é um padrão desenvolvido cooperativamente entre o ITU e a IETF para permitir que um Media Gateway Controller (MGC) desempenha seu papel em um media gateway (MG). Competindo com outros protocolos como o MGCP e MDCP, é considerado um protocolo complementar ao H.323 e ao SIP, no qual o MGC controla os MGs via H.248, mas comunicará com outro via H.323 ou SIP.


IAX

IAX2- IAX acrônimo para “Inter-Asterisk Exchange” é um protocolo desenvolvido pela Digium com o objetivo de estabelecer comunicação entre servidores Asterisk. IAX é um protocolo de transporte, tal como o SIP, no entanto faz uso apenas de uma única porta UDP (4569) tanto para sinalização como para streams RTP. O fato de utilizar apenas uma porta é uma vantagem em cenários de Firewall e ou NAT. IAX2 é versão nr. 2 do IAX.

Atualmente este protocolo já é utilizado, para além de comunicação entre servidores Asterisk, em telefones VoIP. Assim como existem telefones SIP existem também telefones IAX2.

IAX é um acrônimo para Inter Asterisk eXchange, protocolo usado pelo Asterisk VoIP PBX alternativo ao SIP, H.323, para conectar a outros dispositivos que suportam IAX (uma lista limitada no momento, mas com rápido crescimento).

Atualmente está na versão 2. O Asterisk suporta tanto o IAX quanto o IAX 2.

RTP

Em ciência da computação, RTP (do inglês Real Time Protocol) é um protocolo de redes utilizado em aplicações de tempo real como, por exemplo, entrega de dados áudio ponto-a-ponto, como Voz sobre IP. Define como deve ser feita a fragmentação do fluxo de dados áudio, adicionando a cada fragmento informação de seqüência e de tempo de entrega. O controle é realizado pelo RTCP - Real Time Control Protocol. Ambos utilizam o UDP como protocolo de transporte, o qual não oferece qualquer garantia que os pacotes serão entregues num determinado intervalo. Os protocolos RTP/RTCP são definidos pela RFC 3550 do IETF (Internet Engineering Task Force).


RTCP

O protocolo RTCP (Real-Time Transport Control Protocol ), definido também através da recomendação RFC 3550 do IETF, é baseado no envio periódico de pacotes de controle a todos os participantes da conexão (chamada), usando o mesmo mecanismo de distribuição dos pacotes de mídia (Voz). Desta forma, com um controle mínimo é feita a transmissão de dados em tempo real usando o suporte dos pacotes UDP (para Voz e controle) da rede IP.

Referências

COMER, D. E. Internetworking with TCP/IP: Volume I – Principles, Protocols and Architecture, 4ª edição, Prentice-Hall, 2000, Upper Saddle River, NJ.

COMER, D. E. Redes de computadores e Internet. Bookman Companhia. 2007.

DRIVER, H.; HOPEWELL, H.; IAQUINTO, J. How the Gateway Regulates Information Control, Data communications, Setembro 1979.

Por Wendley Souza
Prof. Engenharia da Computação
Universidade Federal do Ceará - UFC
Colunista Brasil Escola

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  • Thiago Brawnny quinta-feira | 11/12/2014 12:13Hs
    gostei, parabéns.
  • Renanquarta-feira | 30/12/2009 19:59Hs
    Excelente!!!
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