Seção: Tutoriais VoIP
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Atualmente o TCP/IP está presente na maioria dos sistemas operacionais de redes de pacotes, sendo utilizado em uma gama enorme de aplicações. É um protocolo específico para aplicações não sensíveis ao atraso como a internet. As aplicações de voz são extremamente sensíveis a qualquer atraso, no caso, atraso de pacotes. Dessa forma, os protocolos da camada de transporte não são adequados para aplicações de voz em tempo real, devido à imprevisibilidade desse atraso.
O TCP não suporta transmissão de voz em tempo real porque utiliza um mecanismo de recuperação dos dados perdidos por retransmissão, i.e., no caso da perda de um pacote, a liberação dos dados para a aplicação deve esperar por todas as retransmissões, acarretando atrasos intoleráveis. Por outro lado, o TCP é um protocolo confiável. O UDP evita esses problemas de atraso, pois fornece um serviço de datagrama, mas tem como grande desvantagem o fato de não ser confiável.
O codificador é o equipamento responsável por digitalizar a voz. Com o sinal digitalizado, a voz pode ser transportada através de uma rede de comutação de pacotes. Até que ocorra a transmissão dos pacotes de voz, estes passarão pelos processamentos necessários nas diferentes camadas da rede.
No receptor, todo o processamento inverso deverá ser feito, sendo que o último e mais complexo é transformar o sinal digital para analógico novamente, e recuperar, da forma mais fiel possível, a conversação transmitida.
Existem duas classificações para a codificação da voz:
O primeiro método faz a codificação diretamente sobre a forma de onda do sinal através do processo de amostragem. Converte a amplitude de cada amostra para um valor discreto aproximado por valores pertencentes a um conjunto finito. Este último processo é chamado quantização. Já o Vocoder, analisa as amostras de voz e associa os parâmetros apropriados para a modelagem do sinal. Estes parâmetros são enviados ao receptor para que este possa decodificar o sinal recebido e reconstruir a voz.
A escolha do codificador de voz (codec) é fundamental para o sucesso da aplicação VoIP. Os codecs modernos são inteligentes e executam funções sobre o fluxo de dados de voz, como: compressão, supressão de silêncio e cancelamento de eco, o que faz com que o fluxo na saída do codec seja normalmente do tipo VBR.
O fluxo na saída de um codec de voz se apresenta sob a forma de conjuntos de pacotes de tamanho fixo, emitidos segundo uma cadência constante, o que caracteriza um serviço do tipo ON/OFF em rajada.
Um conjunto de pacotes (rajada) é emitido seqüencialmente segundo uma taxa máxima, o que determina o período de ON do serviço. Uma vez emitido um conjunto de pacotes de tamanho fixo, haverá um período de inatividade até que seja emitido o próximo conjunto de pacotes – o que caracteriza o período de OFF do serviço (conferir a figura a seguir).
Um exemplo de codificador com essas características é o G.729 do ITU-T, que apresenta uma qualidade de voz boa, com uma pontuação MOS de 3.29 e uma taxa de bit média de apenas 8 kbit/s. Todos esses parâmetros de classificação serão apresentados no decorrer do trabalho.
O transporte dos pacotes de voz deve ser realizado pela rede segundo exigências específicas deste serviço, também conhecidas como parâmetros de QoS da aplicação. As redes IP não oferecem nenhum tipo de QoS as suas aplicações multimídia, o que é considerado atualmente o principal empecilho para as aplicações multimídia. MOS (Mean Opinion Score) é uma medida de qualidade da voz amplamente aceita em telefonia que varia entre 1 (ruim) e 5 (excelente).
O padrão dominante para transmitir serviços multimídia em redes de pacotes como IP é a recomendação H.323 do ITU-T, que sugere, para o encapsulamento do serviço de voz, a utilização da pilha de protocolos IP/UDP/RTP. No entanto, o H.323 não fornece qualquer garantia de QoS, especifica apenas, como um protocolo de transporte confiável como o TCP, pode ser utilizado para transmissão de informações de controle destes serviços.
No âmbito do IETF, as discussões são baseadas em cinco abordagens para o oferecimento real de QoS pela rede: A arquitetura de serviços integrados (IntServ), que utiliza o protocolo RSVP para reserva de recursos, a Arquitetura de Serviços Diferenciados (DiffServ), o MPLS (Multiprotocol Label Switching), o Roteamento com QoS e a Engenharia de Tráfego.
Destas abordagens, a arquitetura de serviços integrados com RSVP e a arquitetura de serviços diferenciados (DiffServ) são as que oferecem as melhores perspectivas quando se quer implementar serviços multimídia com QoS efetivo em redes corporativas com abrangência limitada.
O protocolo RSVP funciona no topo do protocolo IP, na camada de transporte. É um protocolo de controle e sinalização, compatível com o ICMP ou IGMP. O RSVP foi projetado para funcionar com os protocolos de roteamento, considerando um único receptor ou um grupo de receptores.
Algumas aplicações são direcionadas para apenas um receptor (unicast) enquanto que outras podem enviar dados a mais de um receptor (multicast), sem ter que especificar cada destinatário para a rede. Com o RSVP, a aplicação é capaz de notificar antecipadamente quais os recursos da rede que serão necessários para atender às exigências de QoS da aplicação (sinalização).
![]() Figura 1: Pacote IP Gerado por uma Aplicação de Voz G.711.
O campo payload inclui o esquema de codificação usado pelo media gateway para digitalizar a voz. Isso auxilia o receptor a reconstruir a voz de acordo com o algoritmo específico de codificação que foi utilizado pelo transmissor.
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