Introdução
Imagine você fazendo uma ligação telefônica para um parente ou para um amigo que mora em outro país, mas pagando apenas o valor de uma chamada local. Ou então, imagine você falando por horas no telefone com seu(ua) namorado(a) sem se preocupar com a conta telefônica. Isso está se tornando realidade graças ao VoIP. Neste artigo, você entenderá o que é isso e como essa tecnologia funciona.
VoIP (Voice over Internet Protocol) é uma tecnologia que permite a transmissão de voz por IP, tornando possível a realização de chamadas telefônicas (com qualidade) pela internet. Também conhecida por Voz sobre IP, o VoIP está cada vez mais popular e surgem cada vez mais empresas que lidam com essa tecnologia.
O voIP faz com que as redes de telefonia se "misturem" às redes de dados. Dessa forma, é possível que, usando um microfone, caixas ou fones de som e um software apropriado, você faça uma ligação para telefones convencionais por meio de seu computador.
A tecnologia VoIP também tem sido aplicada em PABX (Private Automatic Branch Exchange), os conhecidos sistemas de ramais telefônicos. Dessa forma, muitas empresas estão deixando de ter gastos com centrais telefônicas por substituírem estas por sistemas VoIP.
Funcionamento do VoIP:
Para que a transmissão de voz seja possível, o VoIP captura a voz, que até então é transmitida de forma analógica e a transforma em pacotes de dados, que podem ser enviados por qualquer rede TCP/IP ((Transport Control Protocol/Internet Protocol). Assim, é perfeitamente possível trabalhar com esses pacotes pela internet. Quando o destino recebe os pacotes, estes são retransformados em sinais analógicos e transmitidos a um meio no qual seja possível ouvir o som.
Apesar de ganhar destaque recentemente, o VoIP não é uma tecnologia nova. Ela já era trabalhada antes mesmo da popularização da internet e chegou a ser considerada um fracasso pelo fato da velocidade de transmissão de dados ser baixo naquela época, impedindo-a de se tornar funcional na maioria das redes.
Para que o VoIP se tornasse um tecnologia viável, foi (e é) necessário investir em QoS (Quality of Service), isto é, em qualidade de serviço. Para que isso fosse possível, uma das soluções seria o aumento da largura de banda, ou seja, o aumento da velocidade de transmissão e recepção de dados. Como o acesso à internet em banda larga é cada vez mais comum, principalmente em empresas, o VoIP passou a se beneficiar disso. No entanto, apenas velocidade não é suficiente.
Cientes disso, várias empresas do ramo passaram a pesquisar soluções que garantissem a melhor qualidade possível na comunicação por VoIP. É natural que isso fosse acontecer, afinal, se uma empresa (ou um conjunto de empresas) obtivesse os melhores resultados, certamente sairia na frente na disputa por clientes. Essa situação fez com que surgissem uma série de soluções para VoIP.
Apesar dos vários padrões de VoIP, praticamente todas as empresas adotaram o protocolo RTP (Real Time Protocol), que, basicamente, tenta fazer com que os pacotes sejam recebidos conforme a ordem de envio. O RTP "ordena" os pacotes de dados, de forma que seja possível a transmissão de dados em tempo real. Caso algum pacote chegue atrasado, o RTP causa uma interpolação entre o "intervalo" deixado pelo pacote e este não é entregue.
Só como exemplo, imagine que para transmitir a palavra infowester seja usado um pacote por letra. Se o pacote da letra w se atrasar, é melhor que o destinatário receba "infoester" do que "infoesterw". O atraso de pacotes pode ocorrer porque estes podem seguir caminhos diferentes para chegar ao destino. Isso não é um problema se você estiver transmitindo um arquivo, pois seus pacotes são "encaixados" no destinatário. Mas com voz e vídeo em tempo real, isso não pode acontecer.
Tal fato deixa claro que o RTP é um recurso muito útil em aplicações que envolvem som e vídeo. Devido a esta característica, seu funcionamento é atrelado a outro protocolo, o RTCP (Real Time Control Protocol). Este é responsável pela compressão dos pacotes dos dados e também atua no monitoramento destes.
Por ainda ser necessário melhorias, a IETF (Internet Engineering Task Force), entidade responsável pelo RTP e pelo RTCP, sugeriu a aplicação do protocolo RSVP (Resource Reservation Protocol), que tem como principal função alocar parte da banda disponível para a transmissão de voz.
Existem ainda os codecs, protocolos extras que adicionam funcionalidades e maior qualidade à comunicação. Entre eles, tem-se o G.711, o G.722, o G.723, o G.727, entre outros. O que os diferencia são os algoritmos usados, a média de atraso e principalmente a qualidade da voz. Neste último aspecto, o G.711 é considerado excelente. Todos esses codecs são recomendados pela entidade ITU-T (International Telecommunications Union - Telecommunications standardization sector) e geralmente trabalham em conjunto com mais outro protocolo: O CRTP (Compressed Real-Time Protocol), responsável por melhorar a compressão de pacotes e assim dar mais qualidade ao VoIP.
Para que seja possível a interligação das redes telefônicas convencionais com o VoIP, geralmente usa-se um equipamento denominado Gateway. Ele é responsável por fazer a conversão do sinal analógico em digital e vice-versa, além de fazer a conversão para os sinais das chamadas telefônicas. Existe ainda o Gateway Controller (ou Call Agent), que é responsável por controlar as chamadas feitas pelo Gateway.
Para as ligações em longa distância, são utilizados equipamentos conhecidos por Gatekeeper. Eles gerenciam uma série de outros equipamentos e podem autorizar chamadas, fazer controle da largura de banda utilizada, enfim, de grosso modo, ele pode ser entendido como uma central telefônica para VoIP.
Telefonia IP:
É muito comum o VoIP ser confundido com Telefonia IP. Ambos são diferentes: a Telefonia IP é uma espécie de "versão evoluída" do VoIP. Na verdade, para um serviço ser caracterizado como Telefonia IP, é necessário que este tenha, no mínimo, funcionalidades e qualidade equivalentes à telefonia convencional.
A tecnologia VoIP, basicamente, converte sinal de voz (analógico) para o formato digital, utlizando tanto a infra-estrutura de dados, quanto a infra-estrutura analógica. A Telefonia IP, por sua vez, também faz uso de aparelhos telefônicos específicos e utiliza de maneira efetiva as redes computacionais (como a internet). Tais dispositivos, geralmente, são sofisticados o suficiente para a transmissão de voz em tempo real e com qualidade que muitas vezes supera a telefonia convencional. O fato mais interessante é que a Telefonia IP consegue essa eficiência sem necessitar de centrais telefônicas e ainda pode apresentar integração com outros serviços de dados, como vídeo e e-mail.
Finalizando:
Assim que começou a se popularizar, o VoIP foi encarado como um "inimigo" das empresas de telefonia tradicionais. Mas, logo, viu-se que essa tecnologia é, na verdade, um novo produto a ser explorado. Além das vantagens relativas aos custos, há ainda a questão do constante aumento de qualidade. Já há casos em que a qualidade sonora do VoIP supera a qualidade de uma ligação telefônica convencional.
Atualmente, a tecnologia VoIP não se limita às empresas. Graças ao programa Skype, criado por Niklas Zennström (o criador do KaZaA), o uso de voz sobre IP está sendo possível também a usuários domésticos. Isso é um sinal evidente de que o VoIP pode ser tornar um dos fenômenos da internet, assim como é o e-mail. Certamente, assistiremos uma grande mudança no ato de usar o telefone.
Codificação, transmissão e playback:
Dois grupos têm criado padrões para telefonia IP: a International Telecommunications Union (ITU), que controla padrões de telefone, e a Internet Engineering Task Force (IETF), que controla os padrões TCP/IP. Depois de considerar os componentes conceituais de um sistema de telefonia IP, serão revisados os protocolos propostos por cada grupos. Felizmente, ambos estão de acordo com regras básicas de codificação e trnasmissão de áudio:
O áudio é codificado usando um padrão bem conhecido, como o Pulse Code Modulation (PCM); - O áudio digitalizado é transmitido usando Real-Time Transport Protocol. - Cada mensagem RTP é encapsulada em um datagrama UDP, o qual é também encapsulado em um datagrama IP para trasmissão.
O UDP é usado para transportar porque a grande demora do TCP não faz sentido para uma chamada telefônica – o áudio deve ser executado assim que chega, e esta execução não pode parar para esperar que um pacote seja retransmitido. Se um pacote é perdido, o áudio perdido é executado como silêncio, mas de forma contínua.
Para entender por que o RTP é necessário, lembre que o UDP oferece entrega através da semântica do melhor esforço. Para tratar o problema da duplicação, espera (jitter) e entrega de pacotes fora de ordem, cada mensagem RTP possui um número de seqüência e um valor de relógio em tempo real. O receptor da mensagem RTP usa os dois valores para eliminar a duplicação e colocar as mensagens na ordem correta e na seqüência relativa ao tempo de execução (playback). Em particular, o valor do relógio em tempo real permite ao receptor reconstruir a seqüência temporal exata dos dados. Deste modo, se um pacote é perdido, o receptor sabe o tempo exato de espera para começar a reproduzir o próximo pacote.
Devido ao fato de a chamada da telefonia IP envolver transferências em duas direções, existem duas sessões independentes de RTP. Isto é, um telefone IP age como um RTP sender para enviar dados e um RTP receiver (receptor) para receber os referidos dados.
Um sistema de telefonia IP básico:
Como mostrado na figura abaixo, o mais simples sistema de telefonia IP usa dois componentes básicos interconectados por uma internet IP:
- Telefone IP
- Controlador Gateway de Mídias
Um telefone IP é um aparelho que usa IP para comunicação e permite que humanos estabeleçam ou recebam ligações telefônicas. Um telefone IP pode ser uma unidade de hardware sozinha, análoga a um telefone convencional, ou um lap-top com software de telefonia IP, alto-falante e microfone. A conexão entre um telefone IP e o resto do mundo pode ser uma rede com ou sem fios (isto é, Ethernet ou 802.11b).
VoIP sem computador:
Outra forma de utilização da telefonia VoIP é via ATAs (Analog Terminal Adapters) ou Gateways VoIP (geralmente com mais recursos que um ATA). Os ATAs e GWs são aparelhos que podem ser conectados diretamente a um acesso banda larga (ADSL, Cabo, etc.) e a um aparelho telefônico comum ou a um PABX em posições de troncos(FXS) ou ramais(FXO). Com o serviço habilitado, é possível ter um telefone em qualquer lugar do mundo funcionando 24 horas por dia, sem necessidade de computador e fones de ouvido. Essa solução traz geralmente reduções nas tarifas de longa-distância e no caso corporativo a interconexão de filiais com menor custo.
Contexto:
Na atualidade, o aumento das operadoras de telefonia desencadeou uma baixa considerável nos preços das ligações de longa distância, e isso não acontece somente devido à concorrência estabelecida entre essas empresas, porém também pelo surgimento de alternativas de comunicações de baixo custo. Entretanto, uma mudança de paradigma começa a ocorrer. Hoje o tráfego de dados começa a crescer mais que o telefônico e é cada vez maior o tráfego de voz pela rede de dados, alterando radicalmente o transporte de voz. Este artigo vai tratar especificamente da VoIP, sigla de transmissão de Voz via IP. Com ela, espera-se uma redução significativa de custos de telefonia, principalmente nas ligações de longa distância. A idéia inicial é possibilitar a comunicação de baixo custo dentro das empresas e fora delas. Segundo a revista “Foco economia e negócios”, de 30 de Novembro de 2005, pág. 44, prevê-se reduções de custos de ligações em média de 50% (se DDD), ou de mais de 80% (se DDI).
A Agência Nacional de Telecomunicação - ANATEL tem como definição contida em seu glossário que o VoIP (Voz via IP) é a tecnologia que possibilita o uso de redes IPs como meio de transmissão de voz. O conceito é simples e consiste em converter os pacotes de voz analógicos em pacotes digitais e fazê-los trafegar pela internet.
Vantagens e dificuldades:
Algumas das vantagens de se implantar o VoIP estão na relação custo/benefício: reduzir significativamente o custo com telefonia, efetuar chamadas de longas distâncias a custos locais, integrar telefonias móveis com telefonias fixas, são apenas algumas vantagens encontradas nesta tecnologia. Outra vantagem é não ter de criar uma outra estrutura apenas para o tráfego de voz, podendo assim aproveitar a estrutura já existente na empresa. Devido a isto o retorno do investimento é mais rápido.
Se a estrutura de rede e os equipamentos forem antigos, as mudanças podem causar um susto pelo preço alto na aquisição de novos equipamentos como o cabeamento, Hubs, Switches, Roteadores, Telefones IP e a mão de obra especializada. Outra dificuldade encontrada é em relação ao custo dos equipamentos que ainda são bem altos, por exemplo, um modelo de telefone IP dos mais simples que se tem à venda hoje, está sendo vendido por algo próximo de R$ 200,00.
Também existe a limitação das redes IP para se transmitir voz, desta forma gerando atrasos fixos na transmissão; umas das principais causas de atrasos fixos são: compressão, entre-processos, transmissão, rede, buffer, descompressão. Outra seria a perda existente na rede, para uma garantia maior seria necessário o aumento da banda, bem como uma melhoria no aumento no tempo de processamento dos nós.
Regulamentação:
Ainda não existe um consenso regulatório sobre a VoIP no mundo. Hoje em dia no Brasil ainda não existe uma discussão sobre a regulamentação da VoIP, mas o aumento desta tecnologia nos leva a pensar que em breve teremos movimentos neste sentido.
O órgão responsável pela regulamentação de telefonia no Brasil é a Agencia Nacional de Telecomunicações – ANATEL que é gerida pela Lei Geral de Telecomunicações – LGT. A Legislação brasileira não enquadra a Voip como serviço de telecomunicações, e sim como serviço de valor adicionado, quando utiliza parte da rede pública de telecomunicações. O serviço VoIP é regido pelo Art. 61. da LGT. O VoIP é regido pelo Regulamento do SMC, Serviço de Comunicações Multimídia, “que possibilita a oferta da capacidade de transmissão, emissão e recepção de informações multimídia utilizando quaisquer meios” (Art. 3º). E define informações multimídia como “sinais de áudio, vídeo, dados, voz e outros sons, imagens, textos e outras informações de quaisquer natureza” . Ou seja: embora seja um serviço que transporta a grandes distâncias (tele) sons e voz (fonia), o VoIP não é telefonia. E para deixar isso claro, o Art. 66º do Regulamento estabelece que “Na prestação de SCM não é permitida a oferta de serviço com características de Serviço Telefônico Fixo.
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