Provisionamento Em Infraestruturas de Voz Sobre IP

INSTITUTO POLITCNICO DE LEIRIAESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA E GESTO

Departamento de Engenharia Informtica

Provisionamento em Infraestruturas de Voz Sobre IP

Paulo Alexandre Pereira Gomes

Fevereiro 2011

INSTITUTO POLITCNICO DE LEIRIAESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA E GESTO

Departamento de Engenharia Informtica

Provisionamento em Infraestruturas de Voz Sobre IP

Dissertao submetida ao Instituto Politcnico de Leiria para obteno do grau de Mestre em Engenharia Informtica e

Computao Mvel

Paulo Alexandre Pereira Gomes

Orientada pelo Professor Doutor Carlos Rabado

Fevereiro 2011

A Liberdade podermos traar o nosso prprio limite

Ricardo Esteves

Este documento foi elaborado em LibreOffice 3

Agradecimentos

Quero aqui expressar os meus sinceros agradecimentos s pessoas e instituies que,

directa e indirectamente, contriburam para a realizao deste trabalho.

Comeo com o meu imenso agradecimento ao Professor Doutor Carlos Rabado pela

sua enorme disponibilidade, pela sua orientao e pelo seu incentivo, prestados ao

longo das diversas fases deste trabalho, sem os quais teria sido impossvel conclu-lo

com sucesso.

Agradeo tambm aos Servios Informticos do Instituto Politcnico de Leiria pelos

meios e condies que colocaram ao meu dispor para a realizao deste trabalho.

Agradeo ainda ao Instituto Politcnico de Leiria e Escola Superior de Tecnologia e

Gesto de Leiria, pelas condies que colocaram ao meu dispor para a realizao

deste trabalho.

Por fim, quero expressar todo o meu agradecimento pelo apoio e compreenso que

recebi da minha esposa Rita, da minha famlia e amigos.

vii

Resumo

Actualmente vive-se em plena era digital. Redes sociais, chamadas telefnicas pela

Internet, telefones com vdeo-chamada, telemveis e televises com acesso

Internet, so tecnologias que no se podem ignorar. Assumem-se hoje como novas

formas de comunicar, que aliam facilidade de utilizao, maior alcance e custos mais

reduzidos.

Esta dissertao foca-se na tecnologia de telefonia utilizando uma rede de comutao

de pacotes, como por exemplo, a Internet. Esta tecnologia denominada de voz sobre

protocolo de Internet (VoIP), est hoje em grande expanso nas empresas e

instituies devido, em parte, reduo de custos e aos novos servios suportados.

O aparecimento da telefonia IP trouxe inmeras vantagens para o utilizador.

Contudo, existe uma problemtica associada, que so os custos de suporte e

manuteno que esta tecnologia carece. Em tecnologias anteriores, os equipamentos

telefnicos no necessitavam de configuraes significativas, localmente em cada

dispositivo, sendo praticamente tudo parametrizado na central telefnica. O mesmo

no acontece em sistemas de VoIP.

O Instituto Politcnico de Leiria (IPL) conta j com cerca de 300 telefones IP em

produo e sempre que preciso fazer algum tipo de manuteno em massa esta

constitui-se uma actividade demorada, envolvendo muita mo-de-obra. Assim, neste

projecto proposta uma arquitectura que permita gerir todos estes equipamentos, em

simultneo, tendo em conta as funcionalidades de provisionamento suportadas por

cada um.

ix

A arquitectura proposta baseia-se essencialmente em cinco fases (i)

provisionamento de um novo terminal, (ii) verificao de terminais registados no

Asterisk, (iii) visualizao de terminais adicionados plataforma, (iv) alteraes de

configuraes em massa, (v) actualizao de firmware e (vi) tolerncia a falhas.

Para proceder validao desta arquitectura foi desenvolvido um prottipo, tendo-se

posteriormente efectuado a anlise e avaliao do modelo proposto. Com esta

respectiva anlise e avaliao foi possvel validar a arquitectura relativamente sua

utilidade para reduzir tempos em suporte e manuteno do sistema de telefonia IP do

IPL.

.

x

Abstract

Nowadays we are living in the digital age. Social networks, internet phone calls,

phones with video calling, mobile phones and televisions with internet access, are

technologies that cant be ignored. Today, those are assumed new forms of

communication, combining ease of use, greater reach and lower costs.

This dissertation focuses on telephony technology using a packet switching network,

such as, the internet.

This technology called Voice over Internet Protocol (VoIP) is now booming in enterprises and institutions, due in part to reduced costs and new services supported.

The emergence of IP telephony has brought many benefits for users. However, there

is an associated problem, which is the cost of maintenance and support that this

technology is needed. In previous technologies, telephone equipment didnt required significant configuration, locally on each device, being practically everything parameterized in the switchboard. The same dont happen in VoIP systems.

The Instituto Politcnico de Leiria (IPL) already has about 300 IP phones in production and whenever need to do some kind of mass maintenance this constitutes

a time consuming activity, involving a lot of manpower. Thus, in this project is

propose an architecture that allows manage all these equipments, simultaneously,

taking into account the provisioning features supported by each.

The proposed architecture is mainly based on five stages (i) provisioning of a new terminal, (ii) - verification of the registered terminals, (iii) visualization of the

xi

terminals added to the platform, (iv) changes of the configuration in mass, (v)

firmware update and (vi) - fault tolerance.

To proceed with the validation of this architecture a prototype was developed, and it

was subsequently performed the analysis and evaluation of the proposed model. With

this analysis and its evaluation was possible to validate the architecture relatively to

its effect to reduce time on support and maintenance of the IP telephony system of

IPL.

xii

ndice

AGRADECIMENTOS ......................................................................................................................... 7 RESUMO ...................................................................................................................................... VIII ABSTRACT ...................................................................................................................................... X NDICE ......................................................................................................................................... XIII LISTA DE FIGURAS ....................................................................................................................... XVI LISTA DE TABELAS ....................................................................................................................... XIX LISTA DE ACRNIMOS .................................................................................................................. XX 1 INTRODUO ................................................................................................................................ 1

1.1 O PROJECTO VOIP@RCTS ............................................................................................................ 4 1.2 MOTIVAO E OBJECTIVOS .............................................................................................................. 5 1.3 RESUMO DAS PRINCIPAIS CONTRIBUIES .......................................................................................... 6 1.4 ESTRUTURA DA DISSERTAO ......................................................................................................... 6

2 ESTADO DA ARTE .......................................................................................................................... 9 2.1 VOZ SOBRE IP ............................................................................................................................. 9

2.1.1 Compresso e codificao ............................................................................................... 11 2.1.2 Protocolos de sinalizao ................................................................................................ 13

2.2 DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS VOIP ............................................................................................. 18 2.2.1 Telefones IP (Hardphones) ............................................................................................... 18 2.2.2 Telefones virtuais (Softphones) ....................................................................................... 20 2.2.3 Adaptador ATA ................................................................................................................. 23 2.2.4 Telefones de conferncia ................................................................................................. 24

2.3 PROVISIONAMENTO ..................................................................................................................... 24 2.3.1 Asterisk ........................................................................................................................... 26 2.3.2 FreePBX ........................................................................................................................... 29 2.3.3 Voice Pulse Global Provisioning System (VGPS) ............................................................... 31 2.3.4 Solues comerciais ........................................................................................................ 31

2.4 TCNICAS DE PROVISIONAMENTO ................................................................................................... 33 2.4.1 TFTP ................................................................................................................................ 33 2.4.2 FTP .................................................................................................................................. 34 2.4.3 HTTP ............................................................................................................................... 35 2.4.4 DHCP ............................................................................................................................... 36

2.5 TR-069 CPE WAN MANAGEMENT PROTOCOL ................................................................................. 39 2.5.1 Sntese ............................................................................................................................ 42

3 TERMINAIS VOIP ......................................................................................................................... 44

3.1 POLYCOM SOUNDPOINT IP330 ...................................................................................................... 44 3.1.1 Personalizao do idioma ................................................................................................ 50 3.1.2 Personalizao do toque ................................................................................................. 51 3.1.3 Personalizao da imagem de logotipo ........................................................................... 52 3.1.4 Agenda de contactos ....................................................................................................... 53

3.2 SNOM 360 ............................................................................................................................... 54 3.2.1 Actualizao do firmware para verso 7 .......................................................................... 55 3.2.2 Correio de voz ................................................................................................................. 56 3.2.3 Personalizao das teclas de atalhos .............................................................................. 57 3.2.4 Personalizao da imagem/logotipo ................................................................................ 58 3.2.5 Carregar a agenda de contactos ..................................................................................... 59 3.2.6 Personalizao do toque ................................................................................................. 60 3.2.7 Personalizao do idioma ................................................................................................ 61

3.3 LINKSYS SPA942 ....................................................................................................................... 62 3.3.1 Personalizao do toque ................................................................................................. 64 3.3.2 Personalizao da imagem/logotipo ................................................................................ 65 3.3.3 Personalizao do idioma ................................................................................................ 66 3.3.4 Personalizao da agenda ............................................................................................... 67 3.3.5 Personalizao das teclas de marcao rpida ................................................................ 69

3.4 GRANDSTREAM BT200 ............................................................................................................... 70 3.4.1 Personalizao do toque ................................................................................................. 75

3.5 X-LITE ...................................................................................................................................... 76 3.5.1 Sntese ............................................................................................................................ 77

4 ARQUITECTURA .......................................................................................................................... 79 4.1 REQUISITOS .............................................................................................................................. 79 4.2 MODELO DE ARQUITECTURA .......................................................................................................... 81 4.3 FASES DE PROVISIONAMENTO ........................................................................................................ 82 4.4 PROVISIONAMENTO DE UM NOVO TERMINAL ...................................................................................... 84 4.5 TERMINAIS REGISTADOS NO ASTERISK ............................................................................................. 85 4.6 TERMINAIS ADICIONADOS PLATAFORMA ......................................................................................... 87 4.7 CONFIGURAES EM MASSA ......................................................................................................... 88 4.8 SINCRONIZAO DOS CONTACTOS COM A AD ................................................................................... 89 4.9 TOLERNCIA A FALHAS ................................................................................................................. 90

5 PROTTIPO ................................................................................................................................. 93 5.1 CENRIO .................................................................................................................................. 94 5.2 IDEALIZAO DA INTERFACE .......................................................................................................... 96 5.3 GRUPO PLATAFORMA ................................................................................................................ 98

5.3.1 Funo Estado .............................................................................................................. 98 5.3.2 Funo Configuraes .................................................................................................. 99 5.3.3 Funo Cpias de segurana ........................................................................................ 99 5.3.4 Funo Relatrios ....................................................................................................... 100 5.3.5 Funo Enviar Ficheiros .............................................................................................. 101

5.4 GRUPO TERMINAIS ................................................................................................................ 102 5.4.1 Funo Adicionar ........................................................................................................ 102 5.4.2 Funo Adicionar em massa ....................................................................................... 103 5.4.3 Funo Adicionados .................................................................................................... 104 5.4.4 Funo Registados ..................................................................................................... 104 5.4.5 Funo Softphones ..................................................................................................... 105 5.4.6 Funo Agenda ........................................................................................................... 105

5.5 GRUPO EXTENSES ............................................................................................................... 107 5.5.1 Funo Detalhes ........................................................................................................ 107 5.5.2 Funo Reiniciar ......................................................................................................... 108 5.5.3 Funo Monitor .......................................................................................................... 108

5.6 GRUPO CONFIGURAES EM MASSA ......................................................................................... 109 5.6.1 Funo Polycom 330 .................................................................................................. 109

5.7 PLANO DE TESTES .................................................................................................................... 110

5.7.1 Testes de carga ............................................................................................................. 112 5.7.2 Testes de Funcionamento .............................................................................................. 116

5.8 SNTESE ................................................................................................................................. 119 6 CONCLUSES ........................................................................................................................... 121

6.1 PRINCIPAIS CONTRIBUIES ....................................................................................................... 122 6.2 TPICOS PARA TRABALHO FUTURO .............................................................................................. 123

REFERNCIAS ............................................................................................................................. 125 ANEXOS ...................................................................................................................................... 129

Lista de Figuras

FIGURA 2.1 - CONVERSO VOZ/PACOTES DE DADOS.........................................................................10FIGURA 2.2 - EXEMPLO DE UMA LIGAO TRUNK..............................................................................17FIGURA 2.3 - EXEMPLO DE UM HARDPHONE......................................................................................20FIGURA 2.4 - TELEFONE VIRTUAL IP X-LITE........................................................................................21FIGURA 2.5 - SOFTPHONE OU TELEFONE VIRTUAL IP EKIGA...............................................................22FIGURA 2.6 - LIGAES DISPONVEIS NUM ADAPTADOR ATA.............................................................23FIGURA 2.7 - TELEFONE DE CONFERNCIA POLYCOM.........................................................................24FIGURA 2.8 - INTEROPERABILIDADE DO ASTERISK.............................................................................29FIGURA 2.9 - DIFERENA ENTRE TRIXBOX E FREEPBX.......................................................................29FIGURA 2.10 - FASES DO PROVISIONAMENTO....................................................................................37FIGURA 2.11 - EXEMPLO DE CONFIGURAO DE UM SERVIDOR DHCP...............................................38FIGURA 2.12 - AMBIENTE DE GESTO UTILIZANDO O PROTOCOLO CWMP.........................................40FIGURA 2.13 - ALGUNS PROTOCOLOS INCORPORADOS NO TR-069....................................................42FIGURA 3.1 - TERMINAL POLYCOM SOUNDPOINT IP330......................................................................45FIGURA 3.2 - RVORE DE DIRECTRIOS PARA O POLYCOM 330.........................................................46FIGURA 3.3 - FASE DE ARRANQUE DO POLYCOM 330.........................................................................47FIGURA 3.4 - CONTEDO DO FICHEIRO 000000000000.CFG.............................................................48FIGURA 3.5 - CONTEDO DO FICHEIRO 0004F200106C.CFG.............................................................48FIGURA 3.6 - FICHEIRO DE CONFIGURAO DA EXTENSO................................................................49FIGURA 3.7 - CONTEDO DO FICHEIRO APP_CONFIG_330.CFG..........................................................50FIGURA 3.8 - CONTEDO ACRESCENTADO AO FICHEIRO APP_CONFIG_330.CFG................................51FIGURA 3.9 - CONTEDO ACRESCENTADO AO FICHEIRO APP_CONFIG_330.CFG................................52FIGURA 3.10 - CONTEDO ACRESCENTADO AO FICHEIRO APP_CONFIG_330.CFG..............................52FIGURA 3.11 - FICHEIRO DA AGENDA DE CONTACTOS.......................................................................53FIGURA 3.12 - TELEFONE SNOM 360..................................................................................................54FIGURA 3.13 - FIRMWARE DO TELEFONE...........................................................................................56FIGURA 3.14 - PROGRAMAO DA TECLA DE CORREIO DE VOZ........................................................56

xvii

FIGURA 3.15 - CONFIGURAO DAS TECLAS DE ATALHO...................................................................57FIGURA 3.16 - TELEFONE SNOM 360 COM MDULO DE EXPANSO...................................................58FIGURA 3.17 - PERSONALIZAO DA IMAGEM DE LOGOTIPO.............................................................59FIGURA 3.18 - PERSONALIZAR A AGENDA DE CONTACTOS................................................................59FIGURA 3.19 - PERSONALIZAO DO TOQUE.....................................................................................60FIGURA 3.20 - PERSONALIZAO DO IDIOMA....................................................................................61FIGURA 3.21 - PERSONALIZAO DO IDIOMA PADRO.......................................................................62FIGURA 3.22 - TELEFONE IP LINKSYS SPA942.....................................................................................62FIGURA 3.23 - FICHEIRO INICIAL DE CONFIGURAO.........................................................................63FIGURA 3.24 - CONFIGURAES INDIVIDUAIS DE CADA TELEFONE...................................................64FIGURA 3.25 - PERSONALIZAO DO TOQUE DE CHAMADA..............................................................64FIGURA 3.26 - PERSONALIZAO DA IMAGEM DE LOGOTIPO.............................................................65FIGURA 3.27 - PERSONALIZAO DO IDIOMA....................................................................................66FIGURA 3.28 - AGENDA PESSOAL.......................................................................................................67FIGURA 3.29 - COMANDO PARA ENVIAR CONTACTOS PARA O SPA942................................................68FIGURA 3.30 - CDIGO FONTE...........................................................................................................68FIGURA 3.31 - SPA 942 PERSONAL DIRECTORY MANAGER.................................................................69FIGURA 3.32 - TECLAS DE MARCAO RPIDA...................................................................................70FIGURA 3.33 - CONFIGURAO DAS TECLAS DE MARCAO RPIDA.................................................70FIGURA 3.34 - TELEFONE IP GRANDSTREAM BT200...........................................................................71FIGURA 3.35 - DEFINIES INICIAIS...................................................................................................71FIGURA 3.36 - CONTEDO DO FICHEIRO DE DEFINIES INICIAIS.....................................................72FIGURA 3.37 - PARMETROS ADICIONAIS DO DEFINICOES_INICIAIS.CFG............................................73FIGURA 3.38 - CONFIGURAES DE REGISTO DE CADA TELEFONE....................................................74FIGURA 3.39 - COMANDO PARA CRIAR O FICHEIRO DE CONFIGURAO DO TELEFONE.....................74FIGURA 3.40 - COMANDO PARA TRANSFERIR O FICHEIRO DE CONFIGURAO PARA O TFTP..............75FIGURA 3.41 - CONVERSO DO FICHEIRO AUDIO PARA TOQUE DE CHAMADA...................................75FIGURA 3.42 - COMANDO PARA TRANSFERIR O FICHEIRO PARA O TFTP.............................................75FIGURA 4.1 - MODELO DE ARQUITECTURA.........................................................................................81FIGURA 4.2 - FASES DE ARRANQUE DE UM TERMINAL IP....................................................................83FIGURA 4.3 - PROVISIONAR UM NOVO TERMINAL...............................................................................85FIGURA 4.4 - DIAGRAMA DE INTEROPERABILIDADE USANDO SCP......................................................86FIGURA 4.5 - DIAGRAMA DE INTEROPERABILIDADE USANDO HTTP....................................................87FIGURA 4.6 - PROCESSO PARA LISTAR TERMINAIS..............................................................................88FIGURA 4.7 - PROCESSO PARA ALTERAO DE CONFIGURAES EM MASSA.....................................89FIGURA 4.8 - PROCESSO DE SINCRONIZAO DOS CONTACTOS COM A AD.......................................90FIGURA 4.9 - ESQUEMA DE TOLERNCIA A FALHAS............................................................................91

xviii

FIGURA 4.10 - REPLICAO DOS DADOS DE PROVISIONAMENTO......................................................92FIGURA 5.1 - CENRIO UTILIZADO EM LABORATRIO........................................................................95FIGURA 5.2 - ORGANIZAO DAS FUNCIONALIDADES NA INTERFACE WEB........................................97FIGURA 5.3 - PGINA INICIAL DA PLATAFORMA DE PROVISIONAMENTO.............................................97FIGURA 5.4 - FUNO ESTADO..........................................................................................................98FIGURA 5.5 - CONFIGURAES DA PLATAFORMA...............................................................................99FIGURA 5.6 - CPIAS DE SEGURANA DA PLATAFORMA...................................................................100FIGURA 5.7 - RELATRIOS DO SISTEMA...........................................................................................101FIGURA 5.8 - EXEMPLO DE UMA MENSAGEM DE ALERTA..................................................................101FIGURA 5.9 - FUNO "ENVIAR FICHEIROS".....................................................................................102FIGURA 5.10 - ADICIONAR UM TERMINAL IP PLATAFORMA............................................................103FIGURA 5.11 - ADICIONAR TERMINAIS EM MASSA............................................................................103FIGURA 5.12 - TERMINAIS ADICIONADOS PLATAFORMA................................................................104FIGURA 5.13 - TERMINAIS TELEFNICOS IP REGISTADOS.................................................................105FIGURA 5.14 - SOFTPHONES............................................................................................................105FIGURA 5.15 - SINCRONIZAO DA AGENDA DE CONTACTOS..........................................................106FIGURA 5.16 - DETALHES DE UMA EXTENSO..................................................................................107FIGURA 5.17 - REINICIAR TERMINAIS IP............................................................................................108FIGURA 5.18 - MONITOR DE EXTENSES.........................................................................................109FIGURA 5.19 - CONFIGURAES EM MASSA....................................................................................110FIGURA 5.20 - TESTE DE CARGA AO DHCP.......................................................................................113FIGURA 5.21 - DESEMPENHO DA INTERFACE DE REDE.....................................................................113FIGURA 5.22 - DESEMPENHO DO PROCESSADOR............................................................................114FIGURA 5.23 - DESEMPENHO DA MEMRIA......................................................................................114FIGURA 5.24 - SCRIPT UDP_STRESS_CLIENT.PY................................................................................115FIGURA 5.25 - DESEMPENHO DA INTERFACE DE REDE.....................................................................115FIGURA 5.26 - DESEMPENHO DO PROCESSADOR............................................................................116FIGURA 5.27 - DESEMPENHO DE MEMRIA......................................................................................116FIGURA 1 - GRANDSTREAM CONFIGURATION GENERATOR...............................................................130FIGURA 2 - RINGTOOL......................................................................................................................130FIGURA 3 - AUTOIT WINDOWS INFO.................................................................................................132FIGURA 4 - CDIGO PARA EXECUTAR O INSTALADOR......................................................................133FIGURA 5 - INTERACO DO "FINDER TOOL" COM UM RADIO BUTTON............................................133FIGURA 6 - ECR INICIAL..................................................................................................................134FIGURA 7 - SELECO DO ACORDO DE LICENA.............................................................................134FIGURA 8 - ACEITAO DO ACORDO DA LICENA............................................................................135FIGURA 9 - BOTO "NEXT" AT AO FINAL DA INSTALAO...............................................................135

xix

FIGURA 10 - JANELA DE CONFIGURAO DA CONTA SIP NO X-LITE..................................................136FIGURA 11 - CONFIGURAO DA CONTA SIP....................................................................................136FIGURA 12 - PROPRIEDADES DA CONTA SIP.....................................................................................136FIGURA 13 - INTRODUO DE DADOS DE AUTENTICAO DA CONTA SIP........................................137FIGURA 14 - ECR FINAL DA INSTALAO........................................................................................138FIGURA 15 - INTERFACE DO AUTOIT SCRIPT TO EXE CONVERTER....................................................138

xx

Lista de Tabelas

TABELA 2.1 - CODECS [SAHABUDIN09][MINOLI98][RODMAN08][MACIAN08][GIBSON05]..................12TABELA 2.2 - FUNO DOS ELEMENTOS DE REDE DO H.323.............................................................14TABELA 2.3 - FUNES DOS ELEMENTOS SIP....................................................................................16TABELA 2.4 - TELEFONES IP EXISTENTE NO IPL..................................................................................18TABELA 2.5 - ALGUMAS FUNCIONALIDADES DE UMA INTERFACE WEB DO ASTERISK.........................28TABELA 2.6 - SOLUES COMERCIAIS COM MDULO DE PROVISIONAMENTO...................................32TABELA 3.1 - FUNO DOS DIRECTRIOS CONTIDOS EM /HOME/POLYCOM.......................................46TABELA 3.2 - RESUMO DE FUNES DO POLYCOM 330......................................................................50TABELA 3.3 - ACES PARA BOTES DE ATALHO...............................................................................58TABELA 4.1 - REQUISITOS PARA SOLUO DE PROVISIONAMENTO....................................................80TABELA 5.1 - FUNCIONALIDADES DESENVOLVIDAS............................................................................94TABELA 5.2 - PLANO DE TESTES AOS VRIOS COMPONENTES DO SERVIDOR DE PROVISIONAMENTO........................................................................................................................................................ 111TABELA 5.3 - TESTES DE FUNCIONAMENTO.....................................................................................112

xxi

Lista de Acrnimos

PSTN Public Switched Telephone Network

LAN Local Area Network

WAN Wide Area Network

VoIP Voice Over IP

PBX Private Branch Exchange

IPPBX IP Private Branch Exchange

IP Internet Protocol

ATA Analog Telephone Adapter

IPL Instituto Politcnico de Leiria

FCCN Fundao para a Computao Cientfica Nacional

RCTS Rede Cincia, Tecnologia e Sociedade

TFTP Trivial File Transfer Protocol

FTP File Transfer Protocol

HTTP Hypertext Transfer Protocol

HTTPS Hypertext Transfer Protocol Secure

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line

TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol

CODEC Coder-Decoder

PDA Personal Digital Assistant

Wi-Fi Wireless Fidelity

ATM Asynchronous Transfer Mode

QoS Quality of Service

MOS Mean Opinion Score

xxiii

SIP Session Initiation Protocol

IAX Inter Asterisk eXchange

RDIS Rede Digital com Integrao de Servios

ITU-T International Telecommunication Union Telecommunication Standardization

MGC Media Gateway Controler

MG Media Gateway

MCU Multipoint Control Units

UDP User Datagrama Protocol

TCP Transmission Control Protocol

DNS Domain Name System

MMUSIC Multiparty Multimedia Session Control

IETF Internet Engineering Task Force

RFC Request For Comments

UA User Agent

NAT Network Address Translator

XML eXtensible Markup Language

GPL General Public License

ACD Automatic Call Distribution

IVR Interative Voice Response

API Application Programming Interface

TI Tecnologias de Informao

DDI/DID Direct Dial-In / Direct Inward Dialing

PC Personal Computer

POTS Plain Old Telephone Service

PHP Hypertext Preprocessor

MAC Media Access Control

VGPS Voice Pulse Global Provisioning System

NTP Network Time Protocol

CPE Customer Premises Equipment

CWMP CPE WAN Management Protocol

ACS Auto Configuration Servers

SOAP Simple Object Access Protocol

RPC Remote Procedure Call)

WWW World Wide Web

W3C World Wide Web Consortium

SSL Secure Sockets Layer

xxiv

TLS Transport Layer Security

WAV Waveform Audio File Format

BMP Bitmap

UARS Unidade de Administrao de Redes e Sistemas

SCP Security Copy Protocol

BD Base de Dados

SSH Secure Shell

XMPP Extensible Messaging and Presence Protocol

OU Organizational Unit

xxv

1 Introduo

Nas duas ltimas dcadas a rede pblica de servio telefnico (PSTN) evoluiu de

uma estrutura totalmente analgica para a comutao digital de circuitos. O suporte

da transmisso do sinal analgico na rede digital tem de ser codificado ou convertido

em formato digital antes de entrar na rede pblica. Na outra extremidade o sinal

descodificado ou convertido novamente para a sua forma original, ou seja, em

formato analgico. [Chong04]

Uma infraestrutura de comutao de circuitos funciona como uma ligao dedicada,

isto , uma ligao entre dois ns que no partilhada com outras at a comunicao

ser terminada.

Nos ltimos anos, tem-se assistido a uma nova mudana de paradigma com o avano

da tecnologia de comutao de pacotes para transmitir voz e dados. Uma rede

telefnica de comutao de pacotes foi estruturada para o intercmbio de informao

em formato digital, entre computadores ou outros dispositivos. Esta rede pode

estender-se de uma rea geogrfica limitada (LAN), como um edifcio ou um

Campus, at pontos de acesso espalhados por vrias cidades, ou mesmo pases

(WAN).[Pires06]

As redes de comutao de pacotes funcionam segmentando a informao em

unidades mais pequenas (pacotes ou datagramas) de forma a serem enviadas e a

poderem viajar para o destino, as quais podem viajar por diferentes caminhos,

chegarem em diferentes ordens e tempos diferentes.[Pires06]

1

Provisionamento em infraestruturas de voz sobre IP

A Internet, um exemplo claro de uma rede WAN, um dos fenmenos de

globalizao mais marcantes dos ltimos tempos. Evoluo rpida, oferta de

aplicaes acessveis a nvel global, pesquisa e partilha de informao em reas de

interesse muito diversas, transaces comerciais, redes sociais ou mesmo

entretenimento, so alguns dos factores que tornam esta rede to difundida a nvel

mundial. A Internet evoluiu da partilha de pequenos contedos at difuso de

produtos multimdia em tempo real. [Florin10]

A telefonia IP, tambm conhecida por voz sobre IP (VoIP), surgiu aproveitando as

capacidades multimdia que a estrutura de uma rede de comutao de pacotes

oferece, tais como, partilha do meio de comunicao, mobilidade, reduo de custos,

dbitos de informao, partilha de recursos, entre outros.

Um dos factores que pode ter levado grande massificao desta tecnologia foi o

aparecimento de redes de banda larga, pois permitiu acessos com grandes dbitos de

informao face s linhas convencionais (analgicas). Este aumento de largura de

banda, de acesso Internet, tornaram possvel a utilizao de servios como a

comunicao de voz e vdeo at ao cliente final sem atrasos significativos. Hoje em

dia j possvel telefonar gratuitamente para diversos pontos do globo.[Robert08]

A par da telefonia IP surgiram tambm as Privates Branch Exchange (PBX) baseadas

em redes IP, que contriburam para uma significativa revoluo na rea das

telecomunicaes de voz. A telefonia IP levou, entre outros aspectos, a uma

considervel reduo de preos das comunicaes quer para o utilizador final quer

para operadores. J h muito que as chamadas telefnicas pela Internet so uma

realidade, podendo estas serem de PC-para-PC, PC-para-Telefone e mesmo Telefone-

para-PC.

O aparecimento do Asterisk, uma implementao livre de PBX baseado em IP

(IPPBX), permitiu uma massificao deste tipo de centrais telefnicas um pouco por

todo o mundo.

2

Captulo 1 | Introduo

Devido sua Licena Pblica de uso Geral e quantidade de servios que oferece a

custo zero, os IPPBX baseados em Asterisk, esto a ganhar mais terreno face aos

PBX tradicionais.

O mercado e os utilizadores exigem cada vez mais desta tecnologia, no sentido em

que reivindicam mais opes, personalizaes, funcionalidades e actualizaes.

Daqui resulta tambm a necessidade dos prprios administradores precisarem de

mais ferramentas para gerir todas estas infraestruturas de uma forma mais produtiva,

pois a tarefa de configurar/personalizar cada terminal individualmente consome

muito tempo de mo-de-obra.

A evoluo desta rea levou a que fabricantes de telefones IP tambm inovassem os

seus equipamentos e, portanto, actualmente os telefones IP so dotados de variadas

funcionalidades, no s para o utilizador mas tambm para os administradores de

sistemas de voz sobre IP, com a finalidade de auxiliar e optimizar a gesto dos

mesmos.

A gesto de um parque grande de telefones IP, adaptadores analgicos (ATA1) e

softphones, pode ser uma tarefa bastante complexa e exaustiva para o administrador,

imagine-se o seguinte cenrio: a necessidade de actualizar o firmware a 100

telefones. Se a actualizao de cada firmware demorar em mdia 15 minutos, e o

mesmo tempo para reconfigurar o telefone e fazer os respectivos testes, ento

ocuparemos cerca de 30 minutos por telefone. Portanto, considerando que um tcnico

ocupa 30 minutos em cada telefone, esta tarefa demoraria 3000 minutos, ou seja, 50

horas, logo a concluso da actualizao do firmware dos 100 telefones, seria

considerada impraticvel nos dias de hoje.

O Instituto Politcnico de Leiria (IPL) tem aproximadamente cerca de 500 telefones

IP, assim, pretende-se que esta dissertao apresente uma proposta de gesto global

para estes dispositivos, mais propriamente uma soluo de provisionamento para os

telefones IP. Quanto problemtica da segurana, j existe a preocupao por parte

dos servios informticos do IPL, tanto que a infra-estrutura ethernet que suporta

1Analog Terminal Adapter um adaptador de telefone analgico que permite ligar um telefone convencional a uma rede VoIP.

3


todos estes telefones IP j se encontra separada do resto da rede atravs de redes

lgicas independentes denominadas de Virtual LAN (VLAN) [Anderson06]. Apesar

de haver esta preocupao esta no far parte do mbito da presente dissertao.

1.1 O projecto VoIP@RCTS A Fundao para a Computao Cientifica Nacional (FCCN) uma instituio

Portuguesa privada sem fins lucrativos que tem como principal actividade o

planeamento, gesto e operao da Rede Cincia, Tecnologia e Sociedade (RCTS).

A FCCN tambm a entidade competente que gere o servio de registo do domnio

de Internet .pt.

A RCTS uma rede informtica de alto desempenho que usa protocolos da Internet

para garantir uma plataforma de comunicao e colaborao entre instituies do

sistema de ensino, cincia, tecnologia e cultura. utilizada tambm para que

organismos com requisitos avanados de comunicaes, efectuem testes em

aplicaes e servios avanados de comunicaes. A RCTS constitui no fundo uma

rede de investigao e ensino nacional, que disponibiliza uma infraestrutura de

comunicao para investigadores, professores e estudantes portugueses.

O projecto VoIP@RCTS tem a finalidade de equipar as instituies de ensino

superior pblico, com ligao RCTS, de infraestruturas necessrias ao transporte de

trfego de voz. Esta rede ser totalmente segura e convergente com a estrutura de

ligao RCTS j existente. No fundo, este projecto interliga todos os sistemas

telefnicos de todas as instituies aderentes, que ter como vantagem imediata, a

comunicao de voz, entre elas, ser gratuita.

A FCCN estima que a implementao deste projecto conduza a uma reduo de custo

de cerca de 30%, tanto em chamadas telefnicas como em custo com componentes

da prpria infraestrutura.

4


1.2 Motivao e objectivosNo Instituto Politcnico de Leiria (IPL) encontra-se, data deste documento, a

decorrer a implementao de um projecto de voz para todo o Instituto. Este projecto

uma ramificao de um projecto ainda mais vasto, o VoIP@RCTS, promovido pela

FCCN, projecto este j apresentado na seco 1.1.

O projecto VoIP@RCTS prev a interligao das infraestruturas de voz, de

instituies publicas aderentes, atravs do backbone de alto desempenho da RCTS, j

existente nessas instituies.

No Instituto Politcnico de Leiria, o universo de telefones VoIP, poder chegar aos

1000, visto que esto previstos cerca de 500 hardphones em produo, e um nmero

ainda indefinido de softphones. De forma a se conseguir assegurar a manuteno de

toda esta nova infraestrutura, torna-se imprescindvel uma plataforma de gesto

inovadora para todo o parque VoIP, caso contrrio, e apesar dos custos com

chamadas baixarem significativamente, subiro os custos com a manuteno.

O elevado nmero de terminais VoIP e a falta de um mecanismo centralizado para os

administrar so a grande motivao deste trabalho. Para o efeito, prope-se a

definio e avaliao de solues existentes no mercado, capazes de cumprir com as

necessidades reais do parque VoIP do IPL. Pretende-se apresentar uma arquitectura,

que num patamar a alto nvel, descreva um modelo de plataforma ideal de gesto dos

telefones IP presentes na instituio. Por fim, importante planificar uma plataforma

de baixo custo, se possvel baseada em solues livres, com uma interface simples de

administrar.

5


1.3 Resumo das principais contribuiesEsta seco apresenta de forma abreviada as principais contribuies deste trabalho.

Tendo em considerao os objectivos definidos na seco 1.2, essas contribuies

podem ser resumidas da seguinte forma:

Pesquisa e anlise de plataformas de provisionamento j existentes, tanto

livres como comerciais.

Proposta de uma arquitectura de provisionamento de telefones IP com vrias

funcionalidades tais como: configuraes de registo da conta, actualizao de

firmware, alterao de toque, imagem de logotipo, idioma e agenda.

Desenvolvimento de um prottipo da arquitectura proposta, num cenrio

tpico de laboratrio.

1.4 Estrutura da DissertaoEsta dissertao est estruturada em cinco captulos que reflectem o trabalho

desenvolvido para atingir os objectivos definidos.

No presente captulo so apresentadas as motivaes desta dissertao e definidos os

principais objectivos do trabalho. So tambm apresentadas as principais

contribuies para a rea de investigao em que se enquadra este trabalho. ainda

includa a estrutura do relatrio para transmitir uma viso global da organizao e

contedo deste documento.

No captulo 2, efectuado um levantamento das tecnologias relacionadas com o

mbito da voz sobre IP, mais especificamente, as tecnologias ligadas ao

provisionamento de terminais telefnicos IP. Aps a caracterizao da voz sobre IP,

apresentaram-se os vrios dispositivos VoIP que iro fazer parte desta dissertao,

bem como algumas definies de nomenclaturas e termos usados. Posteriormente,

6


definido o termo provisionamento e o seu enquadramento nesta dissertao.

apresentada a ferramenta Asterisk, o seu funcionamento e a integrao que tem com

interfaces web, para facilitar a sua gesto. tambm analisada a sua

interoperabilidade com equipamentos e vrias tecnologias.

Ainda no captulo 2, so apresentadas solues de provisionamento existentes, como

o End Point Manager, o Voice Pulse Global Provisioning System e tambm solues

comerciais. So igualmente abordadas vrias tcnicas utilizadas no provisionamento

de telefones IP que no so mais que a utilizao de protocolos to conhecidos como:

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) [Sollins92] , FTP (File Transfer Prototocol)

[Postel85], HTTP (Hipertext Transfer Protocol) [Fielding99] e DHCP (Dynamic

Host Configuration Protocol) [Droms97]. Por fim ainda caracterizado um

protocolo de provisionamento utilizado em redes de banda larga como o ADSL

(Asymmetric Digital Subscriber Line ) [Bathrick99].

No captulo 3 caracterizado o funcionamento de cada modelo de telefone IP,

existente no Instituto Politcnico de Leiria, que ser alvo de provisionamento

centralizado. No fundo constitui um estudo de como se provisiona cada um destes

equipamentos.

Como resultado do conhecimento adquirido nos captulos 2 e 3, elaborou-se uma

arquitectura que ser o modelo de uma plataforma de provisionamento que servir as

necessidades do IPL, apresentada no captulo 4. De forma a realizar testes e

comprovar a arquitectura proposta nesta dissertao, ser apresentado, no captulo 5,

um prottipo que se desenvolveu j com algumas funcionalidades de

provisionamento. Este prottipo ter tambm uma interface web que facilita o

provisionamento dos dispositivos, evitando que se criem e editem manualmente

ficheiros de configurao.

A concluso de todo o trabalho realizado nesta dissertao concretizada no captulo

6 e por fim so apresentados alguns anexos que complementam os assuntos

abordados ao longo deste documento.

7

2 Estado da arte

Neste captulo sero abordadas as tecnologias que, directamente ou indirectamente,

so necessrias ao desenvolvimento do trabalho, sobre o tema, da presente

dissertao.

2.1 Voz sobre IPA voz sobre IP a unificao de duas formas de comunicao distintas (voz e dados),

numa s rede convergente. Esta tecnologia, tambm conhecida por VoIP - do Ingls

voice over IP, permite essencialmente, a comunicao de voz sobre uma rede de

dados, baseada no protocolo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet

Protocol).

uma tecnologia que est amplamente em grande utilizao nos dias de hoje, a nvel

domstico, educacional e empresarial. Esta tecnologia ganhou fora como

complemento PSTN e em alguns cenrios substituiu-a por completo. Esta forma de

comunicao permite a utilizao da mesma cablagem para ligao de computadores

e telefones, facilitando tanto o projecto de toda a estrutura de rede como a

manuteno da mesma. [Maximilian10]

A convergncia do trfego de voz nas comunicaes de dados consegue-se

normalmente custa de DSP (Digital Signal Processor), que so processadores que

incluem conversores analgicos/digitais. Estes conversores segmentam o sinal de voz

9


em quadros, armazenando-os em pacotes de dados. Esses pacotes, encontrando-se j

no domnio digital, so transportados atravs da rede IP at ao destinatrio (telefone

IP ou outro dispositivo de voz), onde consumada a operao contrria, ou seja, os

pacotes de voz na forma digital so convertidos em sinais analgicos. [Silva03]

[Fernandes03]

Figura 2.1 - Converso Voz/Pacotes de dados

Para se alcanar um bom funcionamento de um sistema VoIP, utilizado um

conjunto de protocolos de controlo de sesso, que estabelecem e finalizam uma

chamada. Este funcionamento no seria conseguido sem a utilizao de adequados

codificadores/descodificadores (codec) de udio. Os codecs so ferramentas

estabelecidas a partir de algoritmos de compresso/descompresso que permitem

codificar a voz em pacotes IP ou vice-versa. Existem vrios tipos de codecs, que

variam entre si, na intensidade e na qualidade da compresso. [Silva03]

Associado voz sobre IP esto os termos mobilidade, integrao e reduo de custos.

Em termos de mobilidade e integrao, o VoIP consegue congregar estes conceitos de

uma forma mais activa que os servios telefnicos convencionais, devido facilidade

de integrao com computadores, PDA (Personal Digital Assistants), telefones sem

fios Wi-Fi (Wireless Fidelity), domtica, entre outros. A reduo de custos uma

certeza, por um lado, porque os operadores oferecem um plano de tarifas mais

competitivo e, por outro, porque possvel tirar melhor partido das ligaes de dados

entre filiais, passando tambm comunicaes de voz.

10

Captulo 2 | Estado da arte

2.1.1 Compresso e codificao

Um sinal analgico um sinal continuo composto por variadas formas de ondas

viajando pelo ar em ciclos. So exemplos de sinais analgicos a voz humana, o vdeo

e a msica. [Tittel96]

A voz humana um conjunto de ondas mecnicas1 em que as frequncias principais

ento compreendidas na gama de 300 a 3400 Hz. Estas ondas tm alguns padres que

se repetem em funo do timbre de voz e dos fonemas emitidos durante uma

conversao. [Cardoso06]

Num ambiente totalmente analgico possvel assegurar uma boa qualidade, uma

vez que, a transmisso das ondas entre os interlocutores so efectuadas atravs de um

meio metlico, onde possvel usar amplificaes analgicas. Contudo, esta forma

de transmisso representa um custo muito elevado devido impossibilidade de se

utilizar o mesmo meio para transmitir mais de um canal, em simultneo. [Solari97]

Para transmitir udio sobre uma rede informtica necessrio converter as formas de

onda analgicas, que compem a voz, em formato digital. Para tal, a voz passa pelos

tradicionais processos de converso analgica-digital que so conhecidos por:

amostragem, quantificao e codificao. S depois de se ter a voz em formato

digital que se podem inserir estes pacotes no campo de dados do protocolo de

transporte. Aps os pacotes de dados/voz serem transportados na rede e chegarem ao

seu destino, efectuada a converso inversa, ou seja, converso digital-analgica,

para deste modo se tornar audvel ao ouvido humano.[Silva03]

O objectivo de qualquer mtodo de codificao de voz produzir um conjunto de

cdigos binrios que necessitem de uma taxa, o mais baixa possvel de transmisso,

de modo a que o destinatrio possa reconstituir o sinal de voz, mais prximo possvel

do original, assegurando assim uma boa qualidade.[Solari97]

A diversidade de codecs existente tem a ver com o mtodo de codificao utilizado.

A tabela 2.1 apresenta alguns dos codecs mais utilizados, onde se pode ver a largura

1Ondas mecnicas so ondas produzidas por uma vibrao num material, como por exemplo, uma onda na gua, a vibrao de uma corda de viola ou at mesmo a voz de uma pessoa.

11


de banda ocupada (kbps), o atraso do algoritmo de compresso de cada um e o Mean

Opinion Score (MOS).[Sahabudin09][Minoli98][Rodman08]

Codec Taxa de bits Unidades (kbps) Latncia (ms) MOS

G.711 64 0,125 4,1

G.726 32 0,125 3,85G.729 8 15 3,7

G.723.1 5,3 / 6,3 37,5 3,6

Tabela 2.1 - Codecs [Sahabudin09][Minoli98][Rodman08][Macian08][Gibson05]

O MOS define uma escala de 0 (mau) a 5 (excelente) com o objectivo de medir a

qualidade da voz. Este valor obtido fazendo a mdia de avaliaes efectuadas por

diversas pessoas sujeitas ao teste de qualidade. [Gonia10]

A latncia apresentada na tabela 2.1 um valor fixo visto ser um parmetro inerente

ao algoritmo de compresso do prprio codec. Este atraso na propagao do pacote

de voz normalmente superior devido introduo de latncia do tipo de

comunicao usada (Ethernet, WiFi, ATM, Frame Relay, etc).

Para uma boa qualidade e percepo da comunicao entre duas pessoas, o atraso

total (ponto-a-ponto) no dever ser superior a 150ms. Entre 150ms e 200ms,

pessoas mais sensveis j podero notar o atraso. A partir de 250ms j se tornar um

atraso bem perceptivo e a comunicao comear a fazer-se com deficincias. Um

caso bem prtico os intervenientes comearem a sobrepor as suas falas um ao

outro.[Gonia10]

Estes valores de Taxa de Bits, latncia e MOS podem auxiliar no dimensionamento e

implementao de sistemas de voz sobre IP onde a largura de banda limitada. Pode

mesmo auxiliar a resoluo de problemas, ajudando a parametrizar os dispositivos de

voz em certos segmentos da rede.[Gonia10]

essencial nos dias de hoje, quando se implementam sistemas de voz sobre IP,

assegurar a Qualidade de Servio (QoS) na estrutura da rede. A QoS permite, muito

12


sucintamente, que se possa diferenciar trfego numa rede de IP, dando por exemplo

prioridade a pacotes do tipo VoIP face a outros dados.[Gonia10]

2.1.2 Protocolos de sinalizao

Conforme abordado no incio deste captulo, as chamadas de VoIP, usufruem da rede

IP para a transmisso de sinais de Voz, em tempo real, na forma de pacotes de dados.

Para isto ser possvel, foi necessrio desenvolver protocolos adicionais de sinalizao

de chamadas e transporte de voz que permitissem a comunicao com qualidade

aproximada fornecida pelas redes de voz convencionais. So exemplo destes

protocolos, o H.323, o SIP e o IAX, que sero abordados mais frente.

Nesta seco, iro abordar-se os protocolos de sinalizao mais importantes na

evoluo do VoIP: H.323, SIP e IAX. Esta abordagem ser algo superficial uma vez

que no objectivo desta dissertao conhecer os protocolos ao seu mais baixo nvel.

2.1.2.1 H.323

O H.323 um padro que rege uma srie de sub-sistemas, protocolos, e algoritmos

para comunicaes multimdia. Originalmente, este padro surgiu aproveitando

normas j existentes (H.3201 e H.3242) para comunicaes de vdeo atravs de redes

de comutao de circuito, como por exemplo a linha RDIS (Rede Digital com

Integrao de Servios).

uma recomendao que integra um grupo de recomendaes H.32x definida pela

International Telecommunication Union Telecommunication Standardization (ITU-T),

equipa responsvel pelo tratamento de Sistemas Audiovisuais e Multimdia. A

recomendao H.323 tem a finalidade de especificar as comunicaes multimdia

nas redes baseadas em pacotes que no sejam dotadas de Qualidade de Servio(QoS).

Especifica tambm, padres de codificao e descodificao dos pacotes de dados

1H.320 uma recomendao do ITU-T para transmisso de dados multimdia sobre linhas RDIS.2H.324 uma recomendao do ITU-T para transmisso de dados multimdia sobre linhas analgicas.

13


udio e vdeo, garantindo desta forma que produtos baseados no padro H.323 de um

fabricante comuniquem com produtos H.323 diferentes.[ITU10]

O H.323, foi criado tendo como linhas orientadoras o udio/videoconferncia e as

capacidades de processamento de dados, numa rede de comutao de pacotes.

De forma mais especifica, o H.323 define um conjunto de protocolos para

comunicaes de udio e vdeo composto pelos seguintes protocolos:

H.245 para controlo;

H.225.0 para a ligao e estabelecimento da comunicao;

H.332 para largas conferncias;

H.450.x para todos os servios adicionais disponibilizados pelo H.323.

Para um sistema H.323 funcionar na integra so necessrios alguns elementos de

rede, os quais so descritos na tabela 2.2.

Elemento Funo

TerminalSo os dispositivos de fim de linha (Endpoints) que providenciam comunicao bidireccional em tempo real com outro terminal H.323.

Gateway

Normalmente um Gateway composto por um Media Gateway Controler (MGC)e um Media Gateway (MG). Um MGC trata da parte de sinalizao da chamada e o MG trata de toda a parte de mdia (vdeo e udio).Os Gateway tambm podem fazer a interligao com outras redes (PSTN, Servidores H.323, Proxyz).

Gatekeeper

O Gatekeeper fornece servios de resoluo de endereos e controlo de acesso rede para terminais H.323, MCU e Gateways.Tem a capacidade de colocar chamadas directamente entre dois terminais, ou encaminha-la para si mesmo e aplicar funes como ocupado, correio de voz, etc...

Multipoint Control Units (MCU)

So responsveis por gerir conferncias multi-ponto entre dois ou mais terminais.

Tabela 2.2 - Funo dos elementos de rede do H.323

14


2.1.2.2 SIP Session Initiation Protocol

O SIP um protocolo de sinalizao, presena1 e mensagens instantneas2

desenvolvido para estabelecer, modificar e terminar sesses multimdia. Este

protocolo acaba por usufruir da vantagem da arquitectura de Internet e do conjunto

de protocolos que a compem, como o caso do UDP (User Datagram Protocol),

TCP (Transmission Control Protocol), IP, DNS (Domain Name System), entre outros.

[Johnston04] A sua estrutura, como seria de esperar, baseada em elementos do

Hyper Text Transport Protocol HTTP [Fielding99] e, a sua codificao, efectuada

em texto. [Handley99]

Foi desenvolvido com o objectivo focado na comunicao entre dispositivos

multimdia em que a comunicao pode ser uma sesso interactiva entre dois ou

mais intervenientes, podendo envolver intercmbio de vdeo, voz, mensagens

instantneas, jogos e realidade virtual.

O SIP caracterizado pela sua principal funo de iniciao de sesso (session

initiation / setup) baseado no modelo cliente-servidor, onde os intervenientes durante

uma comunicao normalmente trocam de posies (cliente servidor).

[Sinnreich01]

Este protocolo foi criado pelo grupo de trabalho Multiparty Multimedia Session

Control (MMUSIC) do Internet Engineering Task Force (IETF3). A primeira verso

deste protocolo foi publicada em 1997 sob a forma de Internet-Draft4.

Depois de algumas alteraes significativas no protocolo, surgiu a segunda verso,

publicada como Internet-Draft, em 1998. Em Abril de 1999, o SIP foi tornado num

padro pela RFC 2543. Foram publicadas posteriormente correces que deram

origem a outras RFC, como o caso da obsoleta RFC 3261. [Johnston04]

[Handley99][Rosenberg02]

1Presena refere-se troca de informao em tempo real sobre o estado de um utilizador/contacto.2Mensagens instantneas refere-se trocas de mensagens, normalmente de texto em tempo real entre dois utilizadores.3http://www.ietf.org4Internet-Draft - So documentos publicados pelo IETF, considerados esboos, que podero dar origem a RFC (Request For Comments).

15


O protocolo SIP essencialmente constitudo pelos seguintes elementos: SIP User

Agent, SIP Server, SIP Redirect Server, SIP Registrar Server e SIP Location Server.

Estes elementos, em conjunto, permitem a entrega das mensagens entre os

intervenientes da comunicao e so brevemente descritos na tabela 2.3[Handley99].

Elemento SIP Funo

User AgentSo os dispositivos terminais, tais como, telefones mveis, auriculares (handsets), Pcs, PDAs, etc. So estes que estabelecem e gerem a sesso SIP.

Proxy Server

Aceita pedidos do User Agent (UA), e solicita ao SIP Registrar Server informao sobre o UA destinatrio. O Proxy Server, encaminha o convite da sesso para o destinatrio se estiver no mesmo domnio, caso contrrio, encaminha para o Proxy Server do destinatrio.

Redirect Server Possibilita aos SIP Proxy Servers direccionarem convites de sesses SIP para domnios externos.

Registrar Server Contm as base de dados com a localizao dos utilizadores de um determinado domnio.

Tabela 2.3 - Funes dos elementos SIP

2.1.2.3 IAX Inter Asterisk Exchange

Inicialmente, o protocolo IAX foi desenvolvido pela Digium1 para criar ligaes

entre servidores Asterisk. Estas ligaes denominadas por trunks interligam dois

PBX Asterisk de forma a encaminharem chamadas entre si, ou seja, pacotes de

sinalizao e tramas2 de voz. Na figura 2.2 possvel ver um exemplo de uma

ligao em trunk. Na figura esto representados dois planos de numerao, um que se

inicia por cinco (5xx3) e outro por seis (6xx). Com estes dois planos diferentes

consegue-se criar uma regra em cada Asterisk, que indique que todas as chamadas

comeadas por cinco (5xx) so encaminhadas pelo trunk e o mesmo acontece para o

plano de numerao iniciado por seis (6xx).1Http://www.digium.com2Trama uma poro de informao transmitida atravs de uma rede de dados. O mesmo que quadro de dados, stream ou frame.35xx no Asterisk indica todos os nmeros marcados que se iniciam por 5, sendo os dois seguintes constitudos por quaisquer outros algarismos.

16


Figura 2.2 - Exemplo de uma ligao trunk

O IAX um protocolo baseado no SIP, logo, existe uma certa semelhana entre

ambos. o protocolo nativo do Asterisk que para alm de trunks suporta tambm

transporte de sinalizao e dados em UDP. Em cenrios com um IPPBX Asterisk e

terminais IP clientes com suporte para IAX, possvel substituir por completo os

protocolos SIP e H.323.[Spencer10]

Como actualmente o IAX se encontra na verso 2 com a RFC 5456, qualquer

referncia neste documento dir respeito a essa mesma verso.

Os principais objectivos que levaram criao deste protocolo foi a reduo de

largura de banda entre os dispositivos de comunicao VoIP, evitar problemas de

Network Address Translator (NAT) e suportar a troca de informao de planos de

extenses (dialplans).

A reduo de largura de banda por parte do IAX foi conseguida usando um protocolo

binrio, ao invs de mensagens de texto, como acontece no SIP.

De forma a evitar problemas de NAT, o IAX faz uso do protocolo de transporte UDP,

tipicamente na porta 45691, para transporte de sinalizao e dados, ou seja,

utilizado o mesmo protocolo na mesma porta para as duas situaes. Desta forma, o

IAX consegue, com menos probabilidade de falhas, passar por encaminhadores

(Routers) e firewalls, face ao SIP. [Abbassi06] [Chava08]

1A primeira verso do IAX, utilizava o porto 5036

17


2.2 Dispositivos e equipamentos VoIPNeste sub-capitulo, iro abordar-se alguns termos tcnicos utilizados em

equipamentos fsicos de voz sobre IP (VoIP), que podero encontrar-se nos campi do

Instituto Politcnico de Leiria.

2.2.1 Telefones IP (Hardphones)

Telefones IP so dispositivos que permitem efectuar comunicaes de voz ou vdeo

sobre uma rede IP (VoIP). O termo telefone IP pode ser um pouco mais abrangente

e referir-se tambm a telefones virtuais (ou softphones), no entanto, neste

documento, este termo referir-se- a um dispositivo telefnico fsico.

Tambm correcto e comum chamar terminal IP, a estes equipamentos, sendo neste

caso um termo mais genrico pois pode englobar outros dispositivos, que no sejam

telefones, como por exemplo um adaptador analgico-digital (ATA).

So diversos os fabricantes deste gnero de equipamentos. No IPL existem quatro

modelos de telefones IP que sero contemplados no modelo de provisionamento a

desenvolver. Estes telefones IP esto apresentados na tabela 2.4, onde esto

especificadas as unidades existentes no IPL de cada um dos modelos.

Marca Modelo Unidades

Polycom Soundpoint IP 330 320

Snom 360 50

Linksys SPA942 100

Grandstream BT200 20

Tabela 2.4 - Telefones IP existente no IPL

No parque VoIP do IPL fazem tambm parte outros equipamentos VoIP, como por

exemplo: interfaces ATA, IPPBX e Mdias Gateway1.

1Media Gateway normalmente um equipamento ou ferramenta que faz a interligao entre dois sistemas de comunicao, por exemplo, entre uma rede VoIP e a Rede Pblica de Telefonia Comutada (PSTN).

18


Nas seces que se seguem, ser apresentado o estudo aprofundado dos telefones IP

da instituio. Este estudo teve a finalidade de conhecer as caractersticas dos

terminais bem como a forma de os provisionar remotamente. Portanto, as solues

aqui apresentadas, so vocacionadas para provisionamento remoto, logo, o relatrio

no inclui outras formas de configurao em que o resultado seja idntico, por

exemplo, configurao manual no telefone ou configurao via servidor web do

terminal IP.

Existem diversos telefones IP disponveis no mercado com capacidade de

comunicarem atravs dos protocolos H.323, SIP, IAX ou outros, podendo incorporar

diversas funcionalidades e caractersticas, tais como:

Vdeo;

Registo de vrias linhas/extenses;

Codecs;

Toques polifnicos personalizveis;

Agenda (local e sincronizada com AD1);

Conferncia com trs ou mais intervenientes;

Mos livres;

Teclas programveis;

Configurao via web e XML;

Provisionamento centralizado;

Na figura 2.3 apresentado um exemplo de um telefone IP onde se pode confirmar,

as suas caractersticas mais evoludas face a um telefone analgico convencional,

como o caso do visor de grandes dimenses, as vrias teclas de atalho e de acesso

ao menu de configurao.1Active Directory Servio de directrio para autenticao centralizada da Microsoft.

19


Figura 2.3 - Exemplo de um hardphone

2.2.2 Telefones virtuais (Softphones)

Um telefone virtual ou softphone uma aplicao informtica que corre num PC com

o objectivo de conjuntamente com uns auscultadores e microfone simular um

telefone fsico. Uma grande vantagem de um softphone a portabilidade, uma vez

que basta ter a aplicao em qualquer computador em qualquer local com acesso

rede, efectuar as configuraes necessrias, iniciar sesso com as credenciais

prprias e a extenso estar disponvel. Outra vantagem o custo, visto haverem

diversos de utilizao livre. Desta forma, com um computador porttil e com uma

ligao Internet possvel prolongar uma determinada extenso a qualquer

localizao, em qualquer pas do mundo.[Jason05]

Na figura 2.4, encontra-se representado um exemplo de um softphone, o X-lite1, um

dos mais conhecidos pelos utilizadores de sistemas VoIP.

1Http://www.counterpath.com

20


Figura 2.4 - Telefone virtual IP X-lite

O X-lite um softphone do fabricante CounterPath e apesar de ser livre apenas para

utilizadores domsticos, importante apresent-lo neste documento por duas razes.

Uma delas deve-se ao facto de ser um dos mais utilizados por utilizadores de voz

sobre Internet a nvel mundial.[Farrell09]

A outra razo tem a ver com o projecto da FCCN, o ARARA1, que o IPL est a

aderir, em que o softphone fornecido ser deste fabricante.

O projecto ARARA tem como funcionalidades permitir atravs de um nico terminal

aplicacional disponibilizar voz, vdeo-chamada, audioconferncia, videoconferncia

e mensagens instantneas sobre protocolos universais como o SIP e o XMPP

(Extensible Messaging and Presence Protocol)2[Andre04].

Outro exemplo de um softphone est apresentado na figura 2.5 - Ekiga3. Este

softphone distribudo sob uma Licena Pblica de Utilizao (GPL) e tem verses

tanto para Windows como para Linux. As suas funcionalidades so semelhantes ao

X-lite.[Yang09]

1Projecto ARARA, www.fccn.pt/arara2XMPP, uma arquitectura livre, segura e descentralizada para comunicao em tempo real sobre a Internet.3Http://ekiga.org

21


A vantagem que mais se destaca no Ekiga em relao ao X-lite realmente a sua

licena - GPL, podendo ser utilizado para fins domsticos e comerciais ao contrrio

do X-lite que livre apenas para utilizadores domsticos.[EK10]

Figura 2.5 - Softphone ou Telefone virtual IP Ekiga

Um softphone pode ter todas as funcionalidades de um telefone convencional,

nomeadamente: encaminhamento de chamadas, chamada em espera, marcao rpida

e tele-conferncia. Tipicamente, os softphones esto dotados de muitas outras

funcionalidades como: vdeo, vrias linhas e protocolos de comunicao, compresso

e codificao, mensagens instantneas e alguns at permitem envio de SMS (Short

Message Service).[EK10]

Estas aplicaes VoIP seguem o modelo de arquitectura Cliente-Servidor para a parte

de autenticao e alguns processos secundrios. J os pacotes de voz so

encaminhados directamente para o destinatrio, ou seja, usando a arquitectura peer-

to-peer. Sendo assim, o funcionamento desta aplicao semelhante a um telefone

22


IP, precisando de se registar num servidor (IPPBX Asterisk ou outro) para conseguir

comunicar com outro dispositivo. Existem diversas empresas na Internet que

disponibilizam servios para comunicao onde possvel utilizar softphones

proprietrios. De qualquer forma, se estes servios utilizarem protocolos padro

possvel usar softphones como o X-lite e o Ekiga. Alguns destes servios at

oferecem chamadas gratuitas, normalmente, com uma durao de tempo limitado.

[Robert08]

2.2.3 Adaptador ATA

Um adaptador ATA um dispositivo que permite utilizar um telefone convencional

(POTS Plain Old Telephone Service) numa rede de voz sobre IP. O ATA faz a

converso dos sinais de voz analgicos para o domnio digital, enviando-os para o

destinatrio, atravs da rede IP.

Na sua essncia, o ATA incorpora as funcionalidades de um telefone IP numa

pequena caixa onde se liga o telefone analgico e a ligao Ethernet (ou outra).

As ligaes ao meio de comunicao mais usadas so via interface Ethernet, USB ou

xDSL. Na figura 2.6 possvel visualizar as ligaes normalmente disponveis num

adaptador ATA.

Este conceito de dispositivo ATA pode vir incorporado em equipamentos como

routers, modems, entre outros.

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Figura 2.6 - Ligaes disponveis num adaptador ATA


2.2.4 Telefones de conferncia

Os telefones de conferncia, que normalmente renem as mesmas funcionalidades

que os telefones IP, so dispositivos mais direccionados para serem utilizados em

salas de reunies pois possibilitam a vrios intervenientes comunicarem em udio-

conferncia. Tipicamente, estes telefones prescindem de auscultadores, esto

equipados com mais que um microfone e funcionam em alta-voz. As restantes

caractersticas, em termos de interfaces de comunicao, configurao e

manuseamento assemelham-se aos telefones IP tpicos.

Na figura 2.7 apresentado um telefone de conferncia da marca Polycom, cujo

formato foi desenhado para estar no centro de vrias pessoas. caracterizado pelo

seu formato em tringulo que ajuda a direccionar os microfones para os

intervenientes.

Figura 2.7 - Telefone de conferncia Polycom

2.3 ProvisionamentoProvisionamento define um processo de preparao, configurao e/ou

personalizao de um ou mais dispositivos, de forma centralizada, atravs de um

servidor, via navegador web ou mesmo via scripts. O termo provisionamento pode

referir-se a configuraes efectuadas no servidor web do equipamento, sendo desta

forma feitas uma a uma.

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No mbito desta dissertao, interessa o provisionamento centralizado e automtico,

ou seja, aquele em que as configuraes ou personalizaes podem ser feitas em

massa a todos os equipamentos, atravs de um ponto central - servidor. Para este

ltimo caso, usualmente utilizada a designao auto-provisionamento em vrias

webgrafias1.

Na rea das telecomunicaes comum definir provisionamento quando se

disponibilizam dispositivos, servios ou mesmo produtos ao utilizador final, sem que

este tenha que intervir, uma vez que tudo feito remotamente.

Tambm designado de provisionamento o processo que providncia, aos

utilizadores e dispositivos, o acesso a dados ou a tecnologias a eles inerentes. Pode

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Provisionamento Em Infraestruturas de Voz Sobre IP