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Cap6 Aula Voip

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Cap6 Aula Voip

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  • 12/9/12

    1

    VOIP Voz sobre IP

    Materiais usados

    Apresentao do Will Dennis com permisso do autor

    Cap 7 de Multimedia Systems and Signals, Mandal

    Ver livro VOIP na pgina do TERENA Terena VOIP Cookbook Cap.2, Cap.3 e Cap.

    7 (donde foram extradas figuras)

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    Sumrio

    Motivao para o VOIP Qualidade da voz no VOIP Digitalizao de voz : CODECs Componentes VOIP Protocolos VOIP Cenrios para VOIP

    O que a VoIP? A VOIP e o Telefone na Internet so mtodos que convertem os sinais de voz em dados digitais e enviam-na atravs da Rede IP.

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    Vantagens do VOIP

    Reduo de custos Mais largura de banda Integrao da voz e dados Eficincia da rede Mais e melhores servios

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    Cenrios de Utilizao VOIP

    Cenrio 1: Encaminhamento de mnimo custo para chamadas de longa distncia

    Cenrio 2: Alternativa s centrais PBX Cenrio 3: Integrao de VOIP e Video-

    Conferncia

    Cenrio 1

    A separao tradicional

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    Cenrio 1

    Integrao entre a Rede Telefnica e de dados

    Cenrio 1

    Implementao da arquitetura

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    Cenrio 1 Facilidades

    Encaminhamento das chamadas de acordo com hora e o dia da semana

    Encaminhamento por destino Modificao de nmeros Gesto de classe de servio

    Cenrio 1

    Utilizao: Uma empresa com vrios escritrios em cidades diferentes da Europa que tem que contactar telefonicamente clientes em todo mundo

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    Cenrios de Utilizao VOIP

    Cenrio 1: Encaminhamento de mnimo custo para chamadas de longa distncia

    Cenrio 2: Alternativa s centrais PBX Cenrio 3: Integrao de VOIP e Video-

    Conferncia

    Cenrio 2

    Situao tradicional

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    Cenrio 2a

    Telefones IP sem PBX

    Cenrio 2b

    Integrao do VOIP com o PBX

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    Cenrio 2C

    Substituio completa do PBX

    Cenrio 2c Terminais simples vs inteligentes Sinalizao: SIP/H.323 Funcionalidades tradicionais

    Nmeros de emergncia Plano de encaminhamento de chamadas Integrao com a rede pblica de mveis Beeps/telefones sem fios privados/elevadores

    VOIP sem fios Outros aspectos: servidor de autenticao

    RADIUS etc

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    Cenrios de Utilizao VOIP

    Cenrio 1: Encaminhamento de mnimo custo para chamadas de longa distncia

    Cenrio 2: Alternativa s centrais PBX Cenrio 3: Integrao de VOIP e Video-

    Conferncia

    Cenrio 3c

    O foco tradicional na voz O VOIP tem capacidade de transportar vdeo

    Problemas com a videoconferncia Acessibilidade Servios de valor acrescentado Inter-operabilidade entre diferentes

    tecnologias

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    Cenrio 3c

    Aplicaes Teletrabalho Telemedicina Ensino distncia Servios ao cliente Justia Laboratrios virtuais/remotos

    Cenrio 3c

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    Mercado VOIP na Europa 2004-2008 ($M)

    Source: IDC, European IP Telephone Forecast, 2004-2008

    ($M)

    Aspectos tcnicos do VOIP

    Aspectos chave Qualidade de Servio (QoS) Interoperabilidade Escalabilidade Segurana Integrao com a RTC

    Arquitetura Protocolos

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    Algumas definies

    Rede Telefnica Comutada (RFN) Rede de Comutao de Circuitos Rede Internet (Rede IP)

    Qualidade da Voz A largura de banda facilmente quantificada

    Qualidade da voz subjectiva MOS, Mean Opinion Score

    Recomedao P.800 ITU-T Excelente 5 Boa 4 Razovel 3 Pobre 2 M 1

    Um mnimo de 30 pessoas Ouvir amostras da voz ou conversaes

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    Qualidade da voz Mean Opinion Score (MOS)

    Numa escala de 1-5 (5 melhor) 4 a chamada toll quality Os celulares tm baixa qualidade

    VoIP comparvel aos celulares Causas da baixa qualidade da voz

    Atraso Jitter Perdas Eco

    Especificao de QoS

    Parmetros Toll Quality Abaixo da Toll Quality

    MOS R-Value

    4 80

    >3.5 and < 4 >70 and < 80

    Atraso fim a fim (1 sentido)

    150ms (sem ligao satlite) 400 (com satlite)

    400ms

    Grau de Servio < 2% < 2%

    Perda de Pacotes < 0.1% < 2%

    Jitter dos pacotes < 5 ms < 10 ms

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    CODECs Codificam e descodificam dados

    analgicos para transporte sobre redes digitais (independe/ do tipo de rede) Srie g para audio;Srie h para video

    Comum - pulse code modulation (PCM) amostragem -> quantizao -> codificao G.711: 8000 Hz x 256 Nveis Q= 64 kbit/s

    Norma bem conhecida para RDIS codecs podem oferecer compresso e

    deteco de silncio

    Codificadores de Voz

    Codificador de Forma de onda Codificador de Fonte

    Domnio do tempo: PCM, ADPCM

    Domnio da frequncia: Codificador de sub-banda, Codificador de Transformada adaptativa

    Codificador Preditivo Linear

    Vocoder

    Codec de forma de onda: tenta preservar a forma de onda; no especfico da voz.

    PCM 64 kbps, ADPCM 32 kpbs, CVSDM 32 kbps Vocoders: Analiza a voz extrai e transmite os parmetros Usa parmetros do modelo para sintetizar voz LPC-10: 2.4 kbps

    Hbridos: Combinam o melhor dos dois Eg: CELP

    Taxonomia de CODECs de Voz

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    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

    2. Codificao de Voz

    Codec Data Rate (Kbps) Representative Voice Quality

    (MOS) Delay (ms)

    Complexity (MIPS)

    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

    www.zdnetindia.com

    codecs comums usados na VoIP:

    Classes de Codecs

    3 classes diferentes Codecs de forma de

    onda Codecs de fonte

    (Vocoder) Codecs Hbridos

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    Codecs de Forma de Onda

    PCM, ADPCM A entrada amostrada, quantizada e

    reconstruda no receptor No necessrio conhecimento da fonte

    Princpios de Compresso udio Redundncia Estatstica Menos bits para valores de amostra mais comuns

    Redundncia Temporal Correlao entre valores de amostras vizinhas Redundncia inter-amostra

    Redundncia do Conhecimento Explorar conhecimento partilhado entre

    codificador e descodificador Ficheiros MIDI /Vocoder

    Propriedades do Sistema Humano de Audio Aumentar a qualidade subjetiva do sinal udio

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    Funo Taxa de Distoro

    Teorema de Shannon para codificao da fonte sem erros Limite na compresso sem erros

    Fontes udio naturais Compresso sem perdas mxima 2:1 Compresso com perdas usada na prtica Obteno de maior razo de compresso.

    Codecs de Fonte

    Unificam o sinal de entrada com um modelo matemtico

    Modelo de Filtro predictivo linear do aparelho vocal

    Flag Voz/Sem voz para a excitao enviada informao em vez do sinal Baixos dbitos de bits mas sons sintticos Dbitos maiores no melhoram muito

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    Codecs de Fonte Construir um modelo bsico para voz

    Implement-lo no TX e no RX Durante a codificao determinar os

    parmetros do modelo para ajust-lo ao sinal de entrada

    Determinar a excitao Apenas dois estados de excitao :Rudo

    branco (sem voz) e Trem de pulsos (voz) Transmitir a excitao & parmetros

    Codecs da Fonte

    O receptor reproduz a voz com os parmetros recebidos e a excitao

    A taxa de bits baixa 2.4 kbit/s Qualidade bastante longe do som natural

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    Codecs Hbridos

    Tenta combinar as vantagens dos codecs de forma de onda e os codecs fonte

    Baixa taxa de bits & Alta qualidade Os mesmos princpios que os codecs de

    fonte mas Mltiplos estados de excitao Minimiza erros entre voz gerada e voz de

    entrada Usa quadros (frames) de 20 ms

    Componentes VoIP

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    Componentes VOIP Terminal

    Um sistema final onde terminam comunicaes e as suas cadeias de dados (media). Telefone hardware ou software, Videofone H uns concebidos para uso por pessoas e outros

    para resposta automtica Tem atribudo um endereo IP

    Podem ser usados vrios terminais no mesmo IP mas so independentes

    Na maior parte das vezes um terminal pode ter mais que um endereo que so usados para o chamar

    Se forem usados servidores de Telefone IP os terminais registram-se.

    Telefones VoIP

    Escolhas possveis: Telefone Hardware Telefone software Adaptador de telefone

    analgico

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    Skype

    Aplicao VOIP mais popular

    Chamadas gratuitas para outros utilizadores Skype

    Chamadas baratas (~ ?/min) para fixos e mveis

    Vrias funcionalidades adicionais

    Skyp

    e

    Componentes VOIP Servidores

    Podem tambm fornecer mecanismos adicionais de encaminhamento de chamadas

    So tambm responsveis pela autenticao de registros, autorizao dos participantes nas chamadas e elaborao de contabilizao

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    Componentes VOIP Gateway

    So terminais de telefone que facilitam a comunicao entre sistemas terminais que no inter-operam Traduo de protocolos de sinalizao

    SIP e ISDN Traduo entre endereos de rede diferente IPv6/IPv4 Traduo entre Codecs

    Podem acumular v