Seção: Tutoriais VoIP

Cenários da Comunicação Voz sobre IP na Atualidade

A tecnologia aplicada à serviços VoIP requer diversos tipos de recomendações com arquiteturas distintas de sinalização responsáveis pelo provimento de serviço de forma aceitável. Protocolos de sinalização como o H.323 da ITU-T (International Telecommunication Union – Telecom Standardization Sector) ou o Session Initiation Protocol do IETF (Internet Engineering Task Force) são fundamentais para o provimento de chamadas, sendo o primeiro citado utilizado predominantemente em backbones corporativos.

Já o segundo amplamente utilizado em redes não confiáveis como a internet. O protocolo H.323 permite a operabilidade de vários produtos e serviços VoIP como gateways, hardwares que possibilitam teleconferência e videoconferência, interconexão com PABX, dispositivos ATA (Adaptadores de Telefone Analógico) permitindo que telefones analógicos comuniquem-se com redes IP com gatekeepers responsáveis por gerenciar todos os equipamentos de uma rede de telefonia IP [1]. Há funções adicionais como controle de largura de banda e agenda telefônica.

O protocolo SIP foi desenvolvido visando o uso na internet. Responsável por iniciar, modificar e terminar as chamadas, ele fornece meios para o endereçamento e localização de usuários, não oferecendo nenhum tipo de reserva de recursos na rede [3]. Como característica importante pode citar o fato do usuário poder permanecer com a mesma identificação independente do local do mundo. A identificação pode ser feita pela operadora de telefonia IP que oferece o serviço.

Há diversas soluções multimídia para o protocolo SIP. O uso de softphones em computadores pessoais permite chamadas entre outro usuário SIP e, dependendo da disponibilidade da operadora, para telefones analógicos de vários países no mundo. Soluções com dispositivos do tipo ATA permitem que telefones analógicos se interconectem em sistemas voz sobre IP, possibilitando chamadas a partir da internet para qualquer lugar do mundo.

Na figura 1 temos um exemplo de chamada SIP, com o usuário renato@local.br convidando (INVITE) o usuário remoto bruno@outralocalidade.br para uma chamada de voz. Primeiramente o convite de Renato é roteado via internet até o servidor de localização da operadora VoIP, identificado o usuário e convidando para a chamada a ser realizada, podendo ser aceito (OK) ou recusado (CANCEL). Após a sinalização, a chamada é inicializada.

O Real Time Protocol atua em conjunto com o SIP para o transporte de dados em tempo real, permitindo detecção de perda de dados, e identificação do conteúdo. O protocolo RTP é constituído de uma parte de controle de dados chamada RTP Control Protocol (RTCP), constituído de ferramentas capazes de avaliar a qualidade do serviço dos receptores. Vale lembrar que toda comunicação multimídia em tempo real utiliza o protocolo de transmissão dos dados User Datagram Protocol (UDP).

Problemas Encontrados na Transmissão da Voz

Com a popularização da internet, aplicações em tempo real estão sendo mais difundidas, mas, devido escassez de banda, são utilizados algoritmos responsáveis pela economia considerável de banda, como os utilizados para compressão do sinal de voz.

O seu uso tem sido possível graças ao desenvolvimento dos processadores de sinais digitais (DSP’s), cuja capacidade de processamento tem crescido vertiginosamente. Para uma boa qualidade de voz, mecanismos de controle de qualidade são necessários para que sejam observados problemas críticos para transmissão em VoIP [4].

O atraso fim-a-fim corresponde a um desses problemas, consistindo na diferença de tempo entre os instantes em que é transmitido o primeiro bit do pacote e que esse mesmo bit é recebido, não devendo ultrapassar 300 ms de acordo com a recomendação G.114 da ITU-T [6]. Caso existam atrasos acima desse patamar haverá sobreposição das falas nas chamadas e a sensação dos usuários é a de estarem usando um sistema half-duplex.

Tal atraso pode estar relacionado com o tempo de propagação do sinal no meio de transmissão, sendo este, função da velocidade da luz no meio. Há também atraso de empacotamento, caracterizado pelo tempo necessário para gerar um número suficiente de quadros de voz para preencher o payload do pacote IP.

Por se tratarem de redes não confiáveis, é possível haver atrasos em nós da rede, onde o atraso de enfileiramento é o principal atraso que os pacotes sofrem dentro da rede, responsável pela aleatoriedade do atraso total ao qual o pacote é exposto, assumindo valores inaceitáveis quando a rede estiver congestionada [7].

É praticamente inevitável algum grau de perda ou erro em pacotes nesses hosts por estouro de buffer em roteadores e switches, implicando diretamente na qualidade do serviço. Valendo lembrar que, por se tratar e aplicações que utilizando o protocolo UDP/RTP não há retransmissão dos pacotes. Perdas acima de 5% do total dos dados influenciam negativamente na qualidade conversacional [5].

Outro fator de fundamental importância para obter aceitável serviço é a largura de banda disponível na rede. Além da transmissão da voz as redes são usadas também com outras finalidades, por isso, dados multimídia em tempo real deveriam possuir uma prioridade em relação a outros dados menos sensíveis a atrasos. Há varias soluções de QoS na internet como os Serviços Diferenciados (Diffserv) e o Multiprotocol Label Swiching, tais soluções não serão abordadas neste artigo.

A latência do pacote não é um fator determinante para ocorrer degradação da voz, o que pode ocorrer é uma perda de sincronização. Devem-se tomar medidas para a latência assumir valores abaixo do patamar de 150 ms [5].