Redes - Telefonia IP
Conceito
A Comunicação de Voz em Redes IP, chamada de VoIP, consiste no uso das redes de dados que
utilizam o conjunto de protocolos das redes IP (TCP/UDP/IP) para a transmissão de sinais de Voz em tempo real na forma de pacotes de dados. A sua evolução natural levou ao aparecimento da Telefonia IP, que consiste no fornecimento de serviços de telefonia utilizando a rede IP para o
estabelecimento de chamadas e comunicação de Voz.
Nessas redes são implementados protocolos adicionais de sinalização de chamadas e transporte de Voz que permitem a comunicação com qualidade próxima àquela fornecida pelas redes
convencionais dos sistemas públicos de telefonia comutada ou de telefonia móvel.
Digitalização de Sinais de Voz
Nos sistemas tradicionais o sinal de Voz utiliza uma banda de 4 kHz, e é digitalizado com uma
taxa de amostragem de 8 kHz para ser recuperado adequadamente (Princípio de Nyquist). Como cada amostra é representada por um byte (8 bits, com até 256 valores distintos), cada canal de Voz necessita de uma banda de 64 kbit/s (8.000 amostras x 8 bits). Esta forma de digitalização do sinal de Voz atende a recomendação ITU-T G.711 - Pulse code modulation (PCM) of voice frequencies.
Nos sistema de transmissão de Voz sobre IP, onde a demanda por banda é crítica, torna-se
necessário utilizar também algoritmos de compressão do sinal de Voz. Esses algoritmos têm papel relevante pela economia de banda que proporcionam. O seu uso tem sido possível graças ao desenvolvimento dos processadores de sinais digitais (DSP’s), cuja capacidade de processamento tem crescido vertiginosamente.
Estas necessidades incentivaram o desenvolvimento de tecnologias mais complexas para a
digitalização e compressão de Voz, e que foram registradas através de recomendações do ITU-T.
Estas recomendações são apresentadas na tabela abaixo, com algumas características relevantes.
Requisitos para a Telefonia IP
· Transmissão de Voz em tempo real com tempo de latência (atraso) menor que 300 ms;
· Existência de Procedimentos de Sinalização para o estabelecimento e controle de chamadas,
e para o fornecimento de serviços adicionais (conferência, chamada em espera,
identificador de chamadas, etc.);
· Existência de Interfaces com os sistemas públicos de telefonia comutada e móvel.
Telefonia sobre o Protocolo IP
O transporte de Voz sobre o protocolo IP levou ao desenvolvimento de um conjunto de novos
protocolos para viabilizar a comunicação com as mesmas características das redes tradicionais.
Nas redes IP os pacotes de dados com informação de Voz são enviados de forma independente,
procurando o melhor caminho para chegar ao seu destino, de forma a usar com maior eficiência os recursos da rede. Os pacotes de dados associados a uma única origem de comunicação de Voz
podem, portanto, seguir caminhos diferentes até o seu destino, ocasionando atrasos, alteração de
seqüência e mesmo perda desses pacotes. A tecnologia desenvolvida para a comunicação VoIP,
implementada através dos novos protocolos, assegura a reordenação dos pacotes de dados e a
reconstituição do sinal original, compensando o eco decorrente do atraso fim-a-fim dos pacotes de dados, o jitter e a perda de pacotes.
Estes novos protocolos funcionam como aplicações específicas sobre o protocolo IP para prover
comunicação em tempo real e sinalização de chamadas para as aplicações de Voz. Esses
protocolos são executados por máquinas existentes nas redes IP (roteadores, switches) e por novos elementos funcionais que complementam a arquitetura dos sistemas de Telefonia IP.
Na telefonia tradicional, a rede é hierárquica, ou seja, é baseada em grandes centrais telefônicas
interligadas de forma hierárquica e que detém a inteligência da rede. Além disso, os terminais são desprovidos de inteligência e o seu endereçamento depende da geografia da área de abrangência da rede (ver tutorial do Teleco “Telefonia Fixa no Brasil”).
Na telefonia IP, a rede é plana, não hierárquica, especializada no roteamento e transporte de
pacotes de dados, e pode oferecer vários tipos de serviços. Os terminais são inteligentes, seu
endereçamento independe de sua localização geográfica, e o processamento e a realização das
chamadas ocorrem em vários equipamentos que podem estar localizados em qualquer parte da rede.
A figura a seguir apresenta a arquitetura típica de rede para a telefonia IP.
Apresenta-se a seguir cada um dos elementos desta arquitetura.
Rede IP
É a rede de dados que utiliza os protocolos TCP/IP. Sua função básica é transportar e rotear os
pacotes de dados entre os diversos elementos conectados a rede. Conforme o seu porte, pode ter
um ou mais segmentos de rede.
Sistema de Telefonia Fixa Comutada (STFC)
É o sistema público convencional de comunicação de Voz, que interliga empresas e residências em âmbito nacional e internacional. O sistema de telefonia móvel atual também pode ser considerado convencional, para os serviços de comunicação de Voz.
A Comunicação de Voz em Redes IP, chamada de VoIP, consiste no uso das redes de dados que
utilizam o conjunto de protocolos das redes IP (TCP/UDP/IP) para a transmissão de sinais de Voz em tempo real na forma de pacotes de dados. A sua evolução natural levou ao aparecimento da Telefonia IP, que consiste no fornecimento de serviços de telefonia utilizando a rede IP para o
estabelecimento de chamadas e comunicação de Voz.
Nessas redes são implementados protocolos adicionais de sinalização de chamadas e transporte de Voz que permitem a comunicação com qualidade próxima àquela fornecida pelas redes
convencionais dos sistemas públicos de telefonia comutada ou de telefonia móvel.
Digitalização de Sinais de Voz
Nos sistemas tradicionais o sinal de Voz utiliza uma banda de 4 kHz, e é digitalizado com uma
taxa de amostragem de 8 kHz para ser recuperado adequadamente (Princípio de Nyquist). Como cada amostra é representada por um byte (8 bits, com até 256 valores distintos), cada canal de Voz necessita de uma banda de 64 kbit/s (8.000 amostras x 8 bits). Esta forma de digitalização do sinal de Voz atende a recomendação ITU-T G.711 - Pulse code modulation (PCM) of voice frequencies.
Nos sistema de transmissão de Voz sobre IP, onde a demanda por banda é crítica, torna-se
necessário utilizar também algoritmos de compressão do sinal de Voz. Esses algoritmos têm papel relevante pela economia de banda que proporcionam. O seu uso tem sido possível graças ao desenvolvimento dos processadores de sinais digitais (DSP’s), cuja capacidade de processamento tem crescido vertiginosamente.
Estas necessidades incentivaram o desenvolvimento de tecnologias mais complexas para a
digitalização e compressão de Voz, e que foram registradas através de recomendações do ITU-T.
Estas recomendações são apresentadas na tabela abaixo, com algumas características relevantes.
Requisitos para a Telefonia IP· Transmissão de Voz em tempo real com tempo de latência (atraso) menor que 300 ms;
· Existência de Procedimentos de Sinalização para o estabelecimento e controle de chamadas,
e para o fornecimento de serviços adicionais (conferência, chamada em espera,
identificador de chamadas, etc.);
· Existência de Interfaces com os sistemas públicos de telefonia comutada e móvel.
Telefonia sobre o Protocolo IP
O transporte de Voz sobre o protocolo IP levou ao desenvolvimento de um conjunto de novos
protocolos para viabilizar a comunicação com as mesmas características das redes tradicionais.
Nas redes IP os pacotes de dados com informação de Voz são enviados de forma independente,
procurando o melhor caminho para chegar ao seu destino, de forma a usar com maior eficiência os recursos da rede. Os pacotes de dados associados a uma única origem de comunicação de Voz
podem, portanto, seguir caminhos diferentes até o seu destino, ocasionando atrasos, alteração de
seqüência e mesmo perda desses pacotes. A tecnologia desenvolvida para a comunicação VoIP,
implementada através dos novos protocolos, assegura a reordenação dos pacotes de dados e a
reconstituição do sinal original, compensando o eco decorrente do atraso fim-a-fim dos pacotes de dados, o jitter e a perda de pacotes.
Estes novos protocolos funcionam como aplicações específicas sobre o protocolo IP para prover
comunicação em tempo real e sinalização de chamadas para as aplicações de Voz. Esses
protocolos são executados por máquinas existentes nas redes IP (roteadores, switches) e por novos elementos funcionais que complementam a arquitetura dos sistemas de Telefonia IP.
Na telefonia tradicional, a rede é hierárquica, ou seja, é baseada em grandes centrais telefônicas
interligadas de forma hierárquica e que detém a inteligência da rede. Além disso, os terminais são desprovidos de inteligência e o seu endereçamento depende da geografia da área de abrangência da rede (ver tutorial do Teleco “Telefonia Fixa no Brasil”).
Na telefonia IP, a rede é plana, não hierárquica, especializada no roteamento e transporte de
pacotes de dados, e pode oferecer vários tipos de serviços. Os terminais são inteligentes, seu
endereçamento independe de sua localização geográfica, e o processamento e a realização das
chamadas ocorrem em vários equipamentos que podem estar localizados em qualquer parte da rede.
A figura a seguir apresenta a arquitetura típica de rede para a telefonia IP.
Apresenta-se a seguir cada um dos elementos desta arquitetura.
Rede IP
É a rede de dados que utiliza os protocolos TCP/IP. Sua função básica é transportar e rotear os
pacotes de dados entre os diversos elementos conectados a rede. Conforme o seu porte, pode ter
um ou mais segmentos de rede.
Sistema de Telefonia Fixa Comutada (STFC)
É o sistema público convencional de comunicação de Voz, que interliga empresas e residências em âmbito nacional e internacional. O sistema de telefonia móvel atual também pode ser considerado convencional, para os serviços de comunicação de Voz.
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