Telecomunicações e Redes: Sistemas de Comutação

Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud TELECOMUNICACOES E REDES SISTEMAS DE COMUTACAO Autora Prof Me Marcelo Takashi Uemura Parecerista José Frederico Rehme Tempo de leitura do conteudo estimado em 7 hora e 10 minutos Introdugdo Ola estudante Como vai Iniciaremos nosso caminho até o final do material tendo a oportunidade de conhecer os sistemas de comutagao representados na rede de telefonia fixa pelas centrais de comutagao telefénica Analisaremos como esses elementos propiciam a conexao entre dois assinantes para uma comunicacao de voz fazendo uso de sinalizagdes com os assinantes e outras centrais telef6nicas 1 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Tendo em vista a evolugado das redes de comunicacgao para a convergéncia de voz e dados analisaremos as redes VoIP e as redes multimidia que possibilitam a criagdo de novos servicos e aplicagées trazendo uma integragao cada vez maior entre as telecomunicagdes com as redes de dados como a tao conhecida internet Um abraco boa leitura Bons estudos Sistemas de Telefonia Fixa Comutada O Servigo ou Sistema Telefénico Fixo Comutado STFC consiste no servico de telecomunicagées para prover a comunicagao entre pontos fixos determinados por meio de transmissao de voz e outros sinais SOARES NETO 2018 Dentre esses servicos temos o servico local de longa distancia nacional e longa distancia internacional Trataremos agora dos principais elementos envolvidos em um sistema de telefonia fixa comutada como a central telefénica e os principais servicos oferecidos Rede de telefonia fixa As redes de telefonia fixa fazem parte do Servigo Telefénico Fixo Comutado STFC e podem ser interconectadas a outras redes como as redes de telefonia mével as redes de comunicagao multimidia e as redes de servico mével especializado trunking conforme apresentado na figura abaixo 2 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud EES oo ES ac Figura 31 Interconexao do servico telefénico fixo comutado com outras redes Fonte Soares Neto 2078 p 207 PraCegoVer a imagem apresenta quatro elipses conectadas uma a outra Uma elipse esta acima a esquerda com a escrita Rede de telefonia fixa comutada na elipse a sua direita esta escrito Rede de telefonia moével A elipse abaixo a esquerda esta com a informacao Rede de comunicagao multimidia e a elipse a sua direita esta com a informagao Rede de servico mével especializado trunking Segundo Soares Neto 2015 as redes de telefonia fixa sao constituidas essencialmente pelos equipamentos de assinantes e pelos equipamentos de comutagao Os assinantes sao os usuarios dessa rede de telefonia os quais fazem uso de equipamentos como o aparelho telefénico para acesso aos seus servicos A Central de Comutagao Telefénica realiza o controle das linhas de assinantes deteccdo de abertura de linha e sinais de selecdo aplicagao de tons actsticos entre outros permitindo assim que possam ser conectados com outros assinantes cujas linhas estao na mesma central ou estejam em outras centrais da rede de telefonia fixa Tais centrais em que estado conectadas as linhas de assinante sao conhecidas como centrais locais e estao na hierarquia mais baixa das centrais telefénicas da rede de telefonia fixa Agora estudante veremos como se da a interligagao das centrais locais Observe Estdgio de Linha Remoto nas centrais v locais possivel o uso de estagios de linha remotos ELR para a concentragdo de linhas de assinantes de uma determinada area como é apresentado Ere na figura ao lado cai can i 3 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Ss ce Central Tandem as centrais locais podem ser interligadas entre elas em uma mesma area ou por centrais conhecidas a como central tandem Essa interligagao é feita por circuitos juntores denominados troncos al hn Central Transito para uma comunicagao de longa distancia nacional podem ser utilizadas centrais conhecidas como WehEs transito que permitem a ligagao entre localidades distantes interurbanas un assim como para comunicagdes de longa distancia internacional sao utilizadas as centrais de transito internacional Estudante as centrais de comutagao telefénica exercem um papel importante nas redes de telefonia fixa estabelecendo ligagées de voz para os seus assinantes e provendo servicos suplementares Na sequéncia trataremos dos conceitos que envolvem uma central de comutagao Central de comutagdo Gragas a Almon Brown Strowger a central de comutagao automatica surgiu por volta de 1888 patente obtida em 1891 em substituigéo as centrais de comutaao manuais que faziam uso de mesas de comutacado operadas por telefonistas Essas centrais automdaticas utilizavam comutadores eletromecanicos que através de seletores buscavam um caminho com base em numeros selecionados pelo assinante CARVALHO 2014 Com a evolucao da eletrénica as centrais de comutacao evoluiram do uso de circuitos eletrénicos para a conex4o das linhas de assinante porém a comutacao era realizada por meio de dispositivos eletromecanicos relés Com o desenvolvimento dos circuitos digitais e dos computadores a central de comutagao passa a substituir os relés da matriz de comutagao por circuitos digitais sendo controlados através de programas executados por um processador digital Com isso estudante surge a CPA Central por Programa Armazenado tendo em um primeiro momento os sinais sendo encaminhados espacialmente pelos circuitos digitais na comutacgao e posteriormente com uma tecnologia de matriz de comutagao realizando o processo de forma temporal por meio de recursos de memoéoria digital Temos entao os modelos de matrizes de comutacao espacial e temporal 4 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Saiba que as principais aplicagédes do programa armazenado na central CPA sao processamento das ligagoes tarifagao operagao e manutenao supervisao e controle de trafego Centrais privadas de comutagao telefénica Segundo Soares Neto 2015 as centrais privadas de comutagdo telefénica CPCT também conhecidas como PABX Private Automatic Branch eXchange sao centrais de pequeno porte que visam atender a pequenas e médias empresas bancos hospitais hotéis motéis e até residéncias S4o utilizadas para otimizar a comunicagao interna com o uso de ramais linhas internas como equipamentos terminais de usuarios Apesar de serem de propriedade particular devem seguir normas e especificagdes das telecomunicacgées ITUT para que possam ser conectadas as centrais de comutagao publicas através de troncos linhas externas para a realizagado de chamadas com assinantes da rede de telefonia fixa conforme vocé pode observar na figura a seguir Ramais R1 Troncos a T1 Outros R2 assinantes Pity P rN a CL Grae RB s R4 ox Figura 32 PABX Fonte Soares Neto 2015 p 125 PraCegoVer a imagem apresenta quatro telefones representando ramais ligados a um bloco chamado PABX a sua direita A direita do PABX sdo colocadas trés linhas representando troncos ligados ao circulo representando uma central local 4 qual estao conectados dois telefones A tecnologia empreendida nas centrais privadas de comutacao telefénica pode variar e tem evoluido para a convergéncia com as redes de computadores pela adogao de protocolos como o IP Internet Protocol Sservigos suplementares e rede inteligente Os servicos suplementares sao facilidades de assinantes oferecidas além do servico basico de ligagdo telef6nica de voz Alguns desses servigos sao mencionados por Alencar 2011 e discagem abreviada 5 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud e transferéncia de chamadas e restrigao as chamadas recebidas e conta telefénica detalhada e identificagao de chamadas maliciosas Esses servicos devem ser disponibilizados pela central telefénica para a linha do assinante Para alguns servicos 0 assinante pode ativar ou desativar mediante cédigos selecionados a partir do aparelho telef6nico que sao reconhecidos pela central telefénica Alguns servicgos sao oferecidos na rede telefénica para as centrais de comutacgao por meio de uma rede inteligente Segundo Alencar 2011 uma rede inteligente 6 uma plataforma de servicos inteligentes baseada em software e dados mantida em um ponto de controle remoto em que é acessada pelas centrais telefénicas que atuam como pontos de acesso a Servicos Isso permite que Idgicas de servigos possam ser criadas nessa plataforma de rede inteligente sendo acessadas por centrais da rede de telefonia Alguns servigos conhecidos sao o servio 0800 as redes privadas virtuais a distribuigao automdatica de chamadas o redirecionamento de chamadas a numeracao personalizada e os servicos alternativos de cobranga No prdéximo tdpico falaremos sobre os protocolos de sinalizaao utilizados principalmente para a comunicacao entre os elementos do sistema de telefonia fixa comutada Atividade néo pontuada As centrais de comutagdo telefénica realizam o encaminhamento de ligacées telefénicas através da comutacao de circuitos estabelecendo um caminho com base na numeracao recebida Nas centrais digitais CPA diversos recursos eletrénicos sao utilizados para essa finalidade formando seus moédulos funcionais Assinale a alternativa correta a qual apresenta o elemento de uma central de comutagdo que interliga duas centrais distintas a Linha de assinante b Sistema de arquivos c Matriz de comutagao d Tronco e ELR 6 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Protocolos de Sinalizagao Os protocolos de sinalizagao sao utilizados para padronizar a comunicagao entre os dispositivos terminais de assinantes e a central de comutacgao bem como entre centrais distintas Agora estudante falaremos sobre os principais protocolos de sinalizagao utilizados na rede de telefonia fixa Sinalizagdo de assinante As centrais telefénicas locais precisam supervisionar as linhas de assinante e verificar se ligagdes telefénicas serao efetivadas Para tanto é utilizada uma sinalizagao de assinante que pode ser analdgica ou digital baseada em corrente elétrica e aplicagao de tons acusticos Conforme citado por Jeszensky 2004 quando o assinante inicia uma chamada telefénica ao tirar o telefone do gancho um circuito é fechado permitindo que a central local detecte uma corrente continua em sua linha Apés fazer uma verificagao da linha um tom de discar é enviado pela central local através da linha do assinante indicando de forma acustica que pode selecionar o numero do assinante desejado O assinante digita o numero do assinante destinatario sendo que através de um teclado sinais multifrequenciais do padrao DTMF Dual Tone Multi Frequencial correspondentes aos digitos sao enviados pela linha do assinante para a central local para fins de processamento da selecao efetuada Os nimeros utilizados devem fazer parte do plano de numeragao utilizado na telefonia do pais o qual composto normalmente por um numero de assinante local para ligagdes locais um cédigo de area local para ligagdes de longa distancia nacional interurbanas e um cddigo de pais para ligagdes de longa distancia internacional Ja no caso de ligagées de longa distancia é utilizado 0 cédigo de selegao de operadora composta por dois digitos para indicar por qual prestadora de servios a chamada sera encaminhada e tarifada No caso do Brasil existem algumas particularidades como a chamada a cobrar identificada pelos digitos 90 no inicio da numeragao O plano de numeragao deve ser configurado em cada central de tal forma que o encaminhamento correto da chamada seja feito com base no numero selecionado 7 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Apos 0 estabelecimento de conexao com o assinante chamado e estando livre um tom de controle de chamada toque acustico sera aplicado na linha do assinante chamador e uma corrente elétrica de toque sera enviada pela linha do assinante chamado para que um toque de campainha seja aplicado pelo aparelho telefénico Assim que o assinante chamado atender a ligagao a conexao do canal de voz com o assinante chamador é estabelecida e a conversaao é iniciada No caso de o assinante chamado estar ocupado um tom de ocupado é enviado para o assinante chamador Para os casos de o numero selecionado pelo assinante chamador nao existir um tom de nimero inacessivel 6 aplicado Podese também aplicar uma mensagem em vez de tons nos casos de nao completamento de chamada por parte da central telefénica por meio de configuragdes Alguns tons particulares também podem ser utilizados como o caso de tom de chamada em espera eM que o assinante chamado recebe um tom durante sua conversagao em andamento indicando uma outra chamada entrante que esta aguardando No caso de assinantes digitais podese utilizar o protocolo Q931 também conhecido como DSS1 Para chamadas que precisem de interconexao com outras centrais telefénicas sao utilizados os protocolos de sinalizagdo em troncos ou intercentrais como a sinalizagdo por canal associado que sera vista a seguir Sinalizagdo por canal associado A sinalizagao por canal associado também conhecido como CAS Channel Associated Signaling ocorre entre os juntores troncos de centrais distintas para sinalizar de uma central para outra informagées a respeito do estabelecimento e do encerramento de um canal de voz circuito a ser utilizado para uma ligagao telefénica Essa sinalizagao é tratada principalmente pela sinalizagao de linha a qual compreende tanto sinais enviados pela central que ocupa um circuito tronco de saida para uma chamada telefonica conhecidos como sinais para frente quanto sinais enviados pela central que tem o tronco de entrada ocupado conhecidos como sinais para tras O envio dos sinais de linha é feito através de um canal de sinalizagao associado ao canal de voz que sera utilizado Essa sinalizagao pode utilizar sinalizagdes anal6gicas como EM e R2 analdgico Em um enlace TDM E1 30 canais PCM de voz os sinais de linha sao codificados dentro de 4 bits e transmitidos no canal 16 do quadro TDM No caso das sinalizagdes analdgicas estas devem passar por um processo de conversdo analégicodigital mas existem sinalizagdes digitais como a R2D R2 Digital Para o envio dos sinais de selegdo que correspondem ao numero a ser utilizado pelas centrais de comutagao para ocupar os circuitos necessarios a fim de se atingir 0 assinante chamado é utilizada a sinalizagao de registro ou sinalizagdo entre registradores em conjunto com a sinalizagao de linha A sinalizagao de registro encaminha os sinais de selecao para os registradores de uma central de comutacao Esses sinais podem ser decadicos pulsos que é mais antigo ou multifrequenciais MFC Multifrequencial Code No caso da sinalizagao MFC a sinalizacao de registro é feita pelo proprio canal de voz que foi alocado pela sinalizagao de linha sendo constituida por sinais compostos pela combinagao de duas frequéncias Os sinais podem ser classificados em sinais 8 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud para frente Grupo e Il e sinais para tras Grupo A e B como vocé pode conferir abaixo e Grupo I sinais referentes a informagdes numéricas e de selecao e Grupo Il sinais referentes a categoria do assinante chamador e Grupo A sinais referentes a solicitagao de informagao a central anterior para o estabelecimento da conexdo Grupo B sinais referentes ao estado da linha do assinante chamado livre ocupado nado atende entre outros A sinalizagao MFC foi utilizada durante muitos anos pelas centrais de comutacao telefénica Com o tempo e a evolucao dos protocolos de sinalizaao foi cedendo espao para a sinalizagao por canal comum que apresenta uma série de vantagens para a sinalizagao de informacées e a criacao de novos servicos No proximo tdpico falaremos mais sobre essa sinalizagao Na sinalizagao por canal associado temos um canal de sinalizagao trocando informagées de forma exclusiva para um canal de voz Em um enlace E1 a cada envio de quadro multiplexado o canal 16 estara sinalizando para dois canais de voz ex canais 1 e 17 de forma sequencial Isso indica que a sinalizagao deve estar sempre acompanhando os canais de voz nos circuitos troncos que interligam as centrais No caso da sinalizagao por canal comum podese criar uma rede de sinalizagao comum que permita o transporte de sinalizagao para qualquer circuito de voz Essa rede é composta por pontos de sinalizagao SP Signalling Points que fazem o processamento das mensagens de sinalizagao para o circuito de voz conectado e por pontos de transferéncia de sinalizagao STP Signaling Transfer Point que apenas fazem o roteamento das mensagens de sinalizagao sem a necessidade de circuitos de voz conectados Isso permite uma sinalizagao mais rapida além de sua estrutura de protocolo permitir o envio de uma maior quantidade de informagdes em comparacao a obtida com a sinalizagao por canal associado As principais caracteristicas da sinalizagao por canal comum conforme aponta Jeszensky 2004 sao e alta capacidade e alta velocidade e confiabilidade e flexibilidade e excelente relagao custobeneficio A principal especificagao de protocolo para sinalizagao por canal comum o sistema de sinalizagao numero 7 SS7 Esse sistema é baseado em camadas assim como os protocolos do modelo OSI os quais vocé pode conhecer a seguir O protocolo ISUP é baseado em mensagens sendo que cada mensagem pode ser composta por parametros mandatorios e opcionais Esses parametros podem ter tamanho fixo ou variavel o que 9 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud traz uma grande flexibilidade ao protocolo As principais mensagens utilizadas no protocolo ISUP sao IAM Initial Address Message mensagem que contém o endereco numero do assinante chamado além de informagées como categoria do assinante chamador identificagao do assinante chamador requisitos de transmissao entre outras e ACM Address Complete Message mensagem que indica o estado do assinante chamado e dispara a aplicagao do tom de controle de chamada para o assinante chamador e ANM Answer Message mensagem de confirmagao do atendimento da chamada por parte do assinante chamado iniciando 0 processo de conversagao e REL Release Message mensagem em que esta sendo feita a desconexao dos circuitos de VOZ e RLC Release Complete Message mensagem para indicar a confirmagao da liberagao dos circuitos de voz Essas mensagens so utilizadas para o estabelecimento de uma chamada telefénica e permitem o interfuncionamento com a sinalizagao por canal associado Atualmente sao muito usadas nao sé no sistema de telefonia fixa de comutagao como também no sistema movel celular SAIBA MAIS No tutorial Arquitetura funcional do sistema de sinalizagao n 7 Loreno Menezes da Silveira traz uma visao geral de como a sinalizagao numero 7 a sinalizagao por canal comum é estruturada e utilizada nas mais diversas aplicagdes como nas redes fixa e mdével bem como interage com as redes inteligentes Acesse aqui httpswwwtelecocombrtutoriaistutorialarquiteturadefaultasp A sinalizagao por canal comum pode ser utilizada tanto na rede de telefonia fixa quanto na rede de telefonia mdvel Na sequéncia finalizaremos este té6pico com o protocolo de sinalizagao para assinantes digitais os assinantes RDSI Sinalizagdo DSSI Estudante a digitalizagao das redes de telefonia proporcionou um avanco na integragao de servicos trazendo vantagens nao s6 para os usuarios como também para as operadoras de telecomunicagées Surge entao a RDSI ou Rede Digital de Servicgos Integrados que permite a 10 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud comunicagao simultanea de voz video e textos nas redes de telefonia fixa ALENCAR 2011 Na RDSI sao padronizadas algumas interfaces de acesso como 0 acesso basico BRI Basic Rate Interface 0 acesso primario PRI Primary Rate Interface o acesso banda estreita NISDN Narrowband ISDN e 0 acesso banda larga BISDN Broadband ISDN O acesso basico é utilizado para assinantes digitais provendo dois canais utilizados para voz e dados a uma taxa de 64 kbps Jao acesso primario é utilizado normalmente por PABX digital tendo uma interface com 30 canais para voz e dados a uma taxa de 64 kbps Tanto no acesso basico como no acesso primario os canais de voz e dados sao controlados por um canal de 16 kbps denominado canal D por onde sao trocadas as informagées através do protocolo de sinalizagao DSS1 Digital Subscriber Signaling system number 7 padronizado no ITUT pela norma Q931 Para um melhor entendimento a respeito de um protocolo de sinalizagdo 6 comum a representacdo de fluxos de chamada que mostram a sequéncia dos sinais utilizados para construgdo de um cenario No caso da sinalizagao ISUP sdo apresentadas as mensagens dessa sinalizagdo por canal comum decorrentes de eventos ocorridos na central telef6nica como por exemplo um evento de envio de digitos de selecdo por parte do assinante Pesquise e desenhe o fluxo de chamada utilizando mensagens de sinalizagdo para uma chamada basica entre dois assinantes sendo que os assinantes chamador e chamado estado em centrais distintas conectadas por troncos de voz sinalizados por ISUP Descreva cada mensagem utilizada no fluxo 11 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Estudante sabia que uma das grandes revolugdes ocorridas nas telecomunicagées foi a convergéncia do servigo de voz em uma rede integrada e convergente com a comunicacao de dados Isso possibilitou a criagado de tecnologias que permitissem o envio do sinal de voz através de uma rede de comutacao de pacotes compartilhandoa com outros servigos como multimidia video e dados Esse processo ficou conhecido como VoIP Neste t6pico abordaremos os principais componentes utilizados para uma comunicagao de voz sobre IP Internet Protocol Convergéncia de voz e dados O uso de diferentes redes para aplicagdes especificas como voz e dados incorre em maiores custos nao sé de investimentos mas também operacionais para que os servios possam ser realizados adequadamente Um dos maiores desafios encontrados foi a busca de uma solugao convergente para integracao de diferentes servios que trouxesse uma qualidade similar a oferecida pela rede de telefonia fixa comutada Com o crescimento das redes internet as tecnologias utilizadas para as comunicacgdes de dados passaram a ser uma forte escolha para a convergéncia dos servios como multimidia video e voz Isso permitiu que o investimento fosse feito em uma rede Unica e integrada com uma infraestrutura mais segura e otimizada Segundo Silva et a 2020 as principais caracteristicas das redes convergentes sao Heterogeneidade Autonomicidade Escalabilidade Mobilidade F Interoperabilidade F Disponibilidade Seguranga e privacidade Fonte Kheng Ho Toh 123RF 12 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud PraCegoVer 0 infografico interativo tem imagem de fundo e sete botées para clicar interagir e visualizar o respectivo conteudo A imagem de fundo é de barras virtuais em tons amarelos verdes e azuis como se ilustrasse uma tela e ha nimeros 0 e 1 espalhados que simbolizam uma espécie de cddigo Nos sete bot6es estao os seguintes conteudos 1 botao Heterogeneidade permite o uso de diferentes tipos de dispositivos e servicos 2 botao Escalabilidade capacidade de aumentar o numero de dispositivos conectados e servicos ofertados com qualidade 3 botao Interoperabilidade conectividade de diferentes tipos de dispositivos 4 botao Seguranga e privacidade seguranga para que os dados de uma transmissao nao sejam interceptados por pessoas nao autorizadas 5 botao Autonomicidade os dispositivos podem coletar dados realizar o processamento de contexto colaborar com outros dispositivos e tomar decis6es 6 botao Mobilidade mobilidade no trafego dos diversos tipos de dados e servicos e 7 botao Disponibilidade servicos disponiveis para oferta aos usuarios Essas caracteristicas estudante permitiram que muitos fornecedores entrassem no mercado de redes convergentes tanto oriundas do mercado de redes de computadores quanto das telecomunicag6des Houve um crescimento no desenvolvimento de produtos que pudessem oferecer uma infraestrutura para os servigos de voz sobre IP conhecidos como VoIP Voice over Internet Protocol permitindo que a voz possa ser transmitida através do encapsulamento em pacotes IP em redes de comutacgao de pacotes como a internet reduzindo os custos de operacao e manutengao com a rede de comutagao de circuitos As redes convergentes para voz e dados trouxeram também a possibilidade de criagao de novos protocolos de comunicagao e servicos visando a qualidade e a flexibilidade No préximo subtdpico veremos Os principais elementos utilizados em uma rede convergente para 0 servico VoIP Elementos da rede VoIP Uma rede VoIP pode ser construida a partir de varios elementos que permitirao que ligagdes de voz possam ser realizadas através de uma rede de dados baseada em IP Os principais requisitos para esse tipo de transmissao segundo Alencar 2011 sao e transmissao de voz em tempo real com tempo de laténcia menor que 300 ms e definigao de procedimentos de sinalizagao para o estabelecimento e o controle de chamadas e provimento de interfaces com os sistemas publicos de telefonia comutada e mével Na figura abaixo temos o exemplo de arquitetura de telefonia IP com alguns elementos presentes 13 of 26 15052023 2029 Um dos elementos que podem ser utilizados pelos usuários são os terminais telefônicos IP Uma das soluções é o telefone IP um dispositivo telefônico cujo hardware pode ser conectado a uma rede do tipo Ethernet permitindo a realização de chamadas VoIP Também é possível o uso de softphones uma solução de telefonia IP baseada em software que podem ser instalados em computadores e dispositivos móveis para ligações de voz sobre IP Também é possível a adoção de telefones analógicos comuns por meio de dispositivos conhecidos como ATA Analog Terminal Adapter que atuam como um gateway realizando a conversão dos sinais de voz do aparelho telefônico em pacotes IP para transmissão em uma rede de dados Já para a comunicação com a RTPC Rede Pública de Telefonia Comutada ou STFC Sistema de Telefonia Fixa Comutada bem como com o SMC Sistema Móvel de Comunicações e com a CPCT Central Privada de Comutação Telefônica ou PABX podem ser utilizados equipamentos gateways GW que realizam a conversão do meio de transporte especialmente entre a comutação de circuitos para a comutação de pacotes Os gateways podem ser controlados por um servidor centralizado conhecido como softswitch ou MGC Media Gateway Controller O softswitch atua como um processador de uma central de comutação utilizando os gateways como suas interfaces de linha e matriz de comutação A comunicação entre o softswitch e os gateways é feita por protocolos como H248 MEGACO e MGCP Para o estabelecimento de chamadas através de terminais IP podem ser implantados servidores SIP Proxy Register e Redirect utilizando o protocolo SIP para o estabelecimento de ligações de voz Outra alternativa é o uso da tecnologia H323 porém em declínio devido à sua complexidade Figura 33 Arquitetura da telefonia IP Fonte Alencar 2011 p 313 PraCegoVer a imagem apresenta dois retângulos representando Zona 1 e Zona 2 cada um contendo outro conjunto de retângulos representando GC MCU GK GW Fone VoIP e CPCT As CPCT estão conectadas a Fones e ligadas a um círculo chamado RTPC A RTPC está ligada a outro círculo chamado Rede IP Os retângulos GW VoIP e GK de cada zona também estão ligados à Rede IP O retângulo GC está ligado ao retângulo MCU que por sua vez está ligado ao retângulo GK Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 14 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud em que podem ser implantados elementos como GC Gateway Controller MCU Multimedia Control Unit e GK gatekeeper que sao utilizados para o estabelecimento de chamadas através do protocolo H323 Para solug6es corporativas pode ser utilizado o PABX IP solucao de central privada de comutagao telefénica baseada em redes IP Uma das plataformas mais utilizadas para o desenvolvimento de um PABX IP é o Asterisk que suporta diversos protocolos ex SIP e funcionalidades de comunicacgao bem como a possibilidade de uso de hardware para comunicacgao com enlaces de transmissao E1 Na sequéncia vocé conhecera o protocolo mais utilizado para a transmissao de voz em tempo real uma das premissas das redes VoIP o RTP Protocolo RTP Estudante para o transporte na rede IP das informagGes de midia fluxos de voz video e dados em tempo real foi criado o protocolo RTP Real Time Transport Protocol Segundo Tanenbaum e Wetherall 2011 esse protocolo oferece fungdes de transporte de rede fim a fim multiplexando diversos fluxos de dados em tempo real sobre um Unico fluxo de pacotes UDPIP podendo ser enviado a um Unico destino unicast ou a varios destinos multicast O protocolo RTP atua normalmente com o protocolo de transporte UDP tendo em seu cabegalho informagées que permitem o controle da sequéncia de pacotes a ser reproduzida em seu destino Apés o encapsulamento UDPIP como mostra a figura seguir 0 cabecalho do pacote RTP corresponde a 40 octetos sendo 12 para o RTP 8 para o UDP e 20 para o IPV4 versdo 4 sendo possivel a adocdo de compressao de cabegalho através do método cRTP compressed RTP 15 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Cabegalho Cabecalho Cabegalho Cabecalho Espaco Aplicagao multimidia Ethernet IP UDP RTP do usuario RTP Interface de soquetes Carga util Ethernet a b Figura 34 a RTP e a pilha de protocolos b Aninhamento de pacotes Fonte Tanenbaum e Wetherall 2011 p 343 PraCegoVer a imagem apresenta do lado esquerdo uma pilha de seis retangulos No topo temos a aplicagao multimidia seguida abaixo por RTP Esses dois primeiros representam o espaco do usuario Abaixo temos UDP IP e Ethernet representando o nucleo do SO Entre o espaco do usuario e o nucleo do SO temos um retangulo representando a interface de soquetes Do lado direito temos outra figura representando quatro retangulos um dentro do outro Temos a representagao do retangulo maior sendo o cabegalho Ethernet e a carga util Ethernet seguido por outro retangulo dentro representando o cabegalho IP ea carga util IP tendo dentro da carga Util IP o cabecalho UDP e a carga util UDP e dentro da carga util UDP 0 cabecalho RTP e a carga util RTP Os parametros utilizados no cabegalho de um pacote RTP sao e V Version versdo do RTP e P Padding indica presenga ou nao de preenchimento de posicées finais do pacote com um ou mais bytes que nao fazem parte do payload X Extension indica presenga ou nado de posicao de cabegalho e CC CSRC Counter contador do numero de identificadores CSRC apés o cabegalho fixo e M Marker bit delimita um conjunto de dados relacionados PT Payload Type indica o formato da carga do RTP e determina sua interpretagdo para a aplicagao e Sequence Number numero de sequéncia de cada pacote RTP sendo incrementado de um em um e Timestamp marcacao de tempo utilizada para sincronizagao e calculo do jitter no receptor e SSRC Synchronization Source Identifier valor utilizado para identificar um fluxo especifico em uma sessdo RTP e CSRC Contributing Source Identifiers lista de identificadores CSRC inseridos por mixers Segundo Colcher et a 2005 cada pacote RTP relativo a um fluxo que chega a seu destino tem examinado o seu numero de sequéncia sequence number e é reorganizado dentro de um buffer 16 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud para que os pacotes recebidos estejam na ordem correta Também 6 verificado o timestamp de cada pacote para reconstruir no tempo correto o fluxo transportado por esses pacotes Tanto o numero de sequéncia como o timestamp sao definidos no lado transmissor do fluxo durante a codificagao dos dados O RTCP RTP Control Protocol 6 um protocolo utilizado para trocar informagées sobre os fluxos RTP transmitindo informacées periddicas de controle sobre os participantes de uma sessao RTP Também 6 utilizado para a sincronizaao entre fluxos tendo em vista que diferentes fluxos podem utilizar clocks distintos com granularidades e taxas de flutuagdo diferentes TANENBAUM WETHERALL 2011 Protocolo SIP O protocolo SIP Session Initiation Protocol foi criado pela IETF Internet Engineering Task Force como um protocolo para preparar chamadas telefénicas via internet videoconferéncias e sessdes multimidia TANENBAUM WETHERALL 2011 Foi projetado para interoperar bem com a internet e utiliza nUmeros de telefone como URL O SIP pode estabelecer uma sessdo de duas partes como uma ligacgdo telefénica entre varias partes uma videoconferéncia ou de um transmissor para varios receptores multicast Entretanto apenas sinaliza a criagao dessas sessdes sendo necessario 0 uso de outro protocolo para transportar os fluxos de midias como o protocolo RTP Como camada de transporte o SIP pode utilizar tanto 0 protocolo TCP como o UDP tendo como porta padrao 5060 Para a sinalizagao de mensagens sao utilizados métodos de forma similar ao utilizado pelo protocolo HTTP Hyper Text Transfer Protocol baseado em requisiGes requests e respostas responses Os principais métodos sao e INVITE solicita o inicio de uma sessao e ACK confirma que uma sesso foi iniciada e CANCEL cancela uma sessao pendente e BYE solicita o término de uma sessao e OPTIONS consulta um host sobre seus recursos e REGISTER informa um servidor sobre o registro e a localizagao de um usuario Como respostas o SIP utiliza os cédigos de resposta adotados pelo padrao HTTP que sao representados pelos seguintes grupos e 1XX respostas provisdrias ou informacionais e 2XX respostas bemsucedidas e 3XX respostas de redirecionamento e 4XX erro no cliente e 5XX erro no servidor e 6XX falhas globais 17 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud A troca de mensagens SIP é baseada na arquitetura cliente servidor tendo o papel de UAC User Agent Client para o elemento que envia uma requisigdo e de UAS User Agent Server para o elemento que responde para a requisiao Antes de um usuario SIP iniciar uma requisigao para solicitar 0 estabelecimento de uma sessdo é importante ser reconhecido pela rede SIP Isso é obtido pela mensagem REGISTER enviada para o servidor SIP Register o qual atua como um servidor de presenga tendo o registro dos usuarios ativos e a localizagao deles Além do servidor SIP Register temos outros tipos de servidores como o SIP Proxy que faz o encaminhamento das chamadas e o SIP Redirect que redireciona as chamadas em caso de mudangas na localizagao dos usuarios Estudante um claro exemplo de fluxo de mensagens SIP para uma ligagao VoIP seria a solicitagao para o estabelecimento de uma sessao é feita pelo método INVITE Com base no enderego de destino identificado no campo To a mensagem é encaminhada até o usuario chamado Para o INVIT E 6 dada uma resposta inicial 100 Trying Quando o usuario chamado é encontrado e esta livre uma resposta 180 Ringing é enviada para indicar que esta sendo feito um alerta Caso o usuario atenda uma resposta 200 é enviada tendo como confirmagao uma mensagem de ACK e nesse ponto a sessao 6 estabelecida permitindo o fluxo RTP entre os usuarios chamador e chamado Quando o usuario chamador encerra a ligagao uma mensagem BYE é enviada tendo como resposta uma mensagem 200 ocorrendo uma confirmagao final através de ACK REFLITA O livro Redes convergentes apresenta um capitulo sobre arquitetura dos protocolos H323 e SIP demonstrando as caracteristicas de cada um bem como um comparativo entre eles E importante entender e refletir sobre os motivos que levaram a uma adogao cada vez maior do protocolo SIP em relagao ao protocolo H323 nas redes VoIP Fonte Silva et al 2020 p 113132 A seguir vocé vai conhecer as redes multimidia que fazem amplo uso do protocolo SIP para prover servigos de comunicagao multimidia para usuarios e redes legadas 18 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Teste seus Conhecimentos Atividade néo pontuada A adocao de tecnologia VoIP implica investimentos em uma infraestrutura que permita a conversdo dos sinais de voz em sinais codificados que sdo encapsulados em pacotes IP No lado de usuario recursos VoIP foram criados permitindo facilidades de convergéncia com outros servicos utilizando conexdes com a rede de dados em vez da rede de telefonia Assinale a alternativa correta a qual representa o tipo de elemento que pode ser utilizado pelos usuarios para realizar chamadas VoIP a partir do computador sem a necessidade de hardware especifico a Softswitch b Gateway de midia c Telefone IP d Softphone e ATA Redes Multimidia As redes multimidia podem ser utilizadas como parte das redes convergentes oferecendo servigos integrados para voz video e dados trazendo uma flexibilidade para a criagao de novas aplicacées Na sequéncia vamos nos debrucar especialmente sobre a rede IMS e as principais fungdes utilizadas para os servigos de comunicagao multimidia Redes de comunicagdo multimidia Segundo Soares Neto 2018 o servigo de comunicagaéo multimidia um servicgo fixo de telecomunicagoes de interesse coletivo que possibilita a oferta de capacidade de transmissao emissao e recepcao de informagoes multimidia a assinantes dentro de uma area de prestagao de servicos 19 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud As redes que prestam esse servico conhecidas como redes multimidia sao muito utilizadas por empresas prestadoras de servicos de internet Na figura abaixo vocé pode conferir a representagao de uma rede de servicos de comunicagao multimidia R S1eI Ww xs ri 1 2 Figura 35 Servigo de comunicaao multimidia Fonte Soares Neto 2018 p 204 PraCegoVer a imagem apresenta trés nuvens A esquerda temos a nuvem R no centro a nuvem SCM a direita a nuvem RPT Entre a nuvem Re a SCM temos uma seta bidirecional entre anuvem SCM ea nuvem RPT temos uma seta bidirecional também Entre a nuvem R e a RPT temos uma seta bidirecional com um X Temos quatro quadrados com os numeros 1 2 3 e 4 O quadrado 4 esta ligado a nuvem R os quadrados 1 e 2 estao ligados a nuvem SCM o quadrado 3 esta ligado a nuvem RPT Os usuarios da rede internet R podem fazer uso da rede multimidia SCM assim como os usuarios da rede publica de telefonia RPT Adicionalmente diferentes usuarios da rede multimidia 1 e 2 podem interagir entre eles através da rede multimidia Nesse cendrio somente a comunicacao direta entre os usuarios da rede internet e da rede publica de telefonia nado possuem interacao direta IMS IP Multimedia Subsystem O IMS foi criado inicialmente para oferecer provedores de acesso sem fio como as operadoras de servico movel celular uma maneira mais eficiente de controlar as chamadas em redes baseadas em IP COLCHER et al 2005 A arquitetura de um sistema IMS estudante pode ser vista como um conjunto de redes que providencia o acesso a diferentes servigos como a rede de acesso local HN Home Network e de visitante VN Visitor Network Um dispositivo usuario esta sempre associado a uma MN a qual esta registrado A base dessa arquitetura 6 a tecnologia baseada no protocolo SIP composta pelos elementos de rede como Proxy e Register além de servidores de aplicagao Um usuario da rede IMS uma vez registrado na HN estara associado a um servidor proxy 0 qual 20 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud fara o encaminhamento das suas solicitagdes Caso haja necessidade de encaminhamento para redes de outras operadoras serdo utilizados servidores proxy de borda edge proxies O protocolo utilizado para a comunicagao na rede IMS é o SIP Funcionalmente a rede IMS pode ser organizada em fungdes como PCSCF ICSCF e SCSCF CSCF Call Session Control Function um elemento de controle de sessao de chamadas sendo que a funcao PCSCF é utilizada para servidores proxy de saida a ICSCF para investigagado em servidores proxy de borda e a SCSCF para servigos como registro e estabelecimento de sessdes como servidores proxy intermediarios ou servidores de aplicagao Dispositivos nao compativeis com redes IMS como uma rede publica de telefonia fixa podem fazer uso de elementos como gateways de midia MGW Media Gateway e controladores de gateways MGCF Media Gateway Control Function A comunicagéo entre um MGCF e um MGW é feita através do protocolo H248 enquanto a comunicacao entre MGCF e um CSCF é realizada por SIP Algumas fungées adicionais sao disponibilizadas na arquitetura IMS como MRFC Media Resource Function Controller e MRFP Media Resource Function Processor relacionado a aplicagdo de midias na rede CCF Charging Control Function para tarifagado e BGCF Breakout Gateway Control Function para usuarios da rede IMS que desejam se comunicar com usuarios da rede de comutacga4o por circuitos fixa ou mével As redes IMS tém sido vistas como uma forma de oferecer novas aplicagdes e servicos de comunicagao multimidia de forma rapida e flexivel privilegiando a manutengao do controle das sessoes A fungao de controle de sessdes de chamada CSCF permite que servidores de aplicagdo sejam inseridos na rede IMS providenciando servigos como PTT Push To Talk LBS Servigos de Localizagaéo e SMSMMS Servigos de Mensagem Curta e Multimidia entre outros A camada relacionada a aplicagGes é executada pela fungao SCSCF Serving CSCF utilizando essencialmente 0 protocolo SIP e sendo responsavel por e registro SIP e controle de sessao monitoramento de chamadas e geracao de registros de tarifagao e seguranca na sessao Lauretti 2004 explica que em conjunto com o ICSCF que atua na interrogado sendo um ponto de contato para todas as conexdes destinadas a um assinante da rede ou de outra operadora o SCSCF se comunica com o MGCF para realizar chamadas para redes nao IMS A seguir veremos a fungao MGCF Estudante o MGCF realiza a funao de interfuncionamento de sinalizagao entre os elementos da 21 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud rede IMS e as redes legadas como o sistema de telefonia fixa comutada Isso é realizado em conjunto com os elementos MGW Media Gateway utilizando o protocolo H248 LAURETTI 2004 No interfuncionamento com o SCSCF é utilizado o protocolo SIP porém no sentido das redes legadas normalmente é utilizado o protocolo de sinalizagao por canal comum a sinalizagao numero 7 ISUP com a central de comutagao Para o trafego de voz a interconexao com o sistema de telefonia fixa comutada é feita entre a central de comutacgao e o MGW pelos troncos de voz Veja a seguir Softswitch H248 Terminagées Terminagées no contexto Softswitch e media gateway Comandos H248 Os mais utilizados sao a Add adiciona terminagdes a um contexto b Modify modifica caracteristicas da terminado c Subtract remove uma terminacdo de um contexto Saiba que além de permitir 0 controle de gateways para estabelecimentos de sessdes com a rede IMS o MGCF também pode se comunicar com elementos de recursos de multimidia como o MRFC para prover tons anuncios ou conferéncias A arquitetura IMS é composta por diversas fungédes para providenciar servigos multimidia para usuarios dessa rede e de outras redes legadas como as redes de telefonia fixa e movel por exemplo uma pagina web que permite fazer ligacées de voz para assinantes da rede fixa Desenhe um diagrama em blocos com as funcées da arquitetura IMS necessdarias para realizagao desse servicgo que permite ligar para assinantes da rede fixa através de uma pagina web 22 of 26 15052023 2029 WEB Zoom lança serviço de telefonia Ano 2020 Comentário a telefonia IP está permitindo que novos competidores possam adentrar o mercado de comunicações de voz Um deles é o Zoom famoso por suas aplicações de reuniões por videoconferência que traz uma novidade chamada Zoom Phone um serviço que permite que empresas possam migrar sua telefonia tradicional para uma tecnologia voltada a IP Para conhecer mais sobre o assunto acesse o vídeo disponível em ACESSAR Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 23 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud LIVRO Sistemas de comunicagao servigos modulagao e meios de transmissao Vicente Soares Neto Editora Erica ISBN 9788536522098 Comentario 0 capitulo 105 do livro Sistemas de comunicagao servicos modulacgao e meios da transmissao de Vicente Soares Neto apresenta os elementos utilizados para a medicdo do trafego telefénico importante para o planejamento e o dimensionamento das centrais telef6nicas de uma rede de telefonia fixa 24 of 26 15052023 2029 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud Neste material estudante pudemos analisar os principais elementos utilizados nos sistemas de comutagao tanto na comutagao de circuitos empreendidos nas centrais de comutagao da rede de telefonia fixa como na comutagao de pacotes utilizados nas redes convergentes especialmente para o VoIP Conhecemos os principais recursos empregados na central de comutagao e os tipos mais importantes de protocolos usados para a construgdo de uma chamada telef6nica Também pudemos entender os recursos adotados para a convergéncia de voz e os dados utilizados nas redes VoIP e redes multimidia em especial com a arquitetura IMS para que novos servicos possam ser criados de forma rapida e flexivel Foi muito gratificante compartilhar todo esse contetdo com vocé Entao nos vemos em breve Referéncias ALENCAR M S Telefonia digital 5 ed Sao Paulo Erica g i 2011 a CARVALHO L P de Introdugao a sistemas de 1 telecomunicagoes abordagem histdrica Rio de Janeiro LTC a 2014 COLCHER S et a VoIP Voz sobre IP Rio de Janeiro Elsevier 2005 JESZENSKY P J E Sistemas telefénicos Barueri Manole 2004 LAURETTI S R Evolugao das redes de telecomunicagao arquitetura IMS Teleco 2004 Disponivel em httpswwwtelecocombrtutoriaistutorialimsdefaultasp Acesso em 01 maio 2021 SILVA L P C et al Redes convergentes Porto Alegre Sagah 2020 SILVEIRA L M da Arquitetura funcional do sistema de sinalizagao n 7 Teleco 2004 Disponivel em httpswwwtelecocombrtutoriaistutorialarquiteturadefaultasp Acesso em 01 maio 2021 SOARES NETO V Sistemas de comunicagao servicos modulagao e meios de transmissao Sao Paulo Erica 2015 SOARES NETO V Telecomunicagées avangadas e as tecnologias aplicadas Sao Paulo Erica 2018 25 of 26 15052023 2029 TANENBAUM A S WETHERALL D J Redes de computadores 5 ed São Paulo Pearson Prentice Hall 2011 ZOOM lança serviço de telefonia S l s n 2020 1 vídeo 1m12s Publicado pelo canal Olhar Digital Disponível em httpswwwyoutubecomwatchv8wItMT5KMik Acesso em 28 maio 2021 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteud 26 of 26 15052023 2029