Convergência TI Hardware Serviços

Série tecnologia da informação - hardwARE
SERVIÇOS DE
CONVERGÊNCIA

série Tecnologia da informação - hardware
serviços de
convergência

CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA – CNI
Robson Braga de Andrade
Presidente
DIRETORIA DE EDUCAÇÃO E TECNOLOGIA
Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti
Diretor de Educação e Tecnologia
SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL – SENAI
Conselho Nacional
Robson Braga de Andrade
Presidente
SENAI – Departamento Nacional
Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti
Diretor-Geral
Gustavo Leal Sales Filho
Diretor de Operações

SENAI
Serviço Nacional de
Aprendizagem Industrial
Departamento Nacional
Sede
Setor Bancário Norte • Quadra 1 • Bloco C • Edifício Roberto
Simonsen • 70040-903 • Brasília – DF • Tel.: (0xx61) 3317-
9001 Fax: (0xx61) 3317-9190 • http://www.senai.br
© 2012. SENAI – Departamento Nacional
© 2012. SENAI – Departamento Regional de Santa Catarina
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escrito, do SENAI.
Esta publicação foi elaborada pela equipe do Núcleo de Educação a Distância do SENAI de
Santa Catarina, com a coordenação do SENAI Departamento Nacional, para ser utilizada por
todos os Departamentos Regionais do SENAI nos cursos presenciais e a distância.
SENAI Departamento Nacional
Unidade de Educação Profissional e Tecnológica – UNIEP
SENAI Departamento Regional de Santa Catarina
Núcleo de Educação – NED
FICHA CATALOGRÁFICA
_________________________________________________________________________
S491s
Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Nacional.
Serviços de convergência / Serviço Nacional de Aprendizagem
Industrial. Departamento Nacional, Serviço Nacional de Aprendizagem
Industrial. Departamento Regional de Santa Catarina. Brasília :
SENAI/DN, 2012.
211 p. il. (Série Tecnologia da informação - Hardware).
ISBN 978-85-7519-555-0
1. Redes de computadores. 2. Redes de computação –
Protocolos. 3. Convergência (Telecomunicações). 4. Telefonia pela
Internet. I. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial.
Departamento Regional de Santa Catarina. II. Título. III. Série.
CDU: 004.7
_____________________________________________________________________________

Lista de Ilustrações
Figura 1 - Arquitetura da rede telefônica.................................................................................................................19
Figura 2 - Escritórios conectados à Internet e conectados a redes de outras empresas........................21
Figura 3 - Arquitetura da rede convergente...........................................................................................................22
Figura 4 - Comunicação de voz de terminal IP para terminal IP.....................................................................28
Figura 5 - Codificação de sinal analógico em sinal digital.................................................................................36
Figura 6 - Características para codificação e compressão de vídeo...............................................................40
Figura 7 - Infovia................................................................................................................................................................45
Figura 8 - Somatório dos tempos de atraso............................................................................................................46
Figura 9 - Categorias de tráfego..................................................................................................................................49
Figura 10 - Mecanismo RED.
..........................................................................................................................................53
Figura 11 - Mecanismo WRED.......................................................................................................................................53
Figura 12 - Mecanismo FIFO.
.........................................................................................................................................54
Figura 13 - Mecanismo PQ.............................................................................................................................................55
Figura 14 - Mecanismo CQ.............................................................................................................................................56
Figura 15 - Mecanismo WFQ.........................................................................................................................................56
Figura 16 - Cabeçalho IP.................................................................................................................................................58
Figura 17 - Mensagens RESV RSVP..............................................................................................................................72
Figura 18 - Mensagens PATH RSVP.............................................................................................................................75
Figura 19 - Mensagens RESV RSVP..............................................................................................................................75
Figura 20 - Mensagens de ERRO RSVP.......................................................................................................................76
Figura 21 - Mensagens de Teardown RSVP..............................................................................................................77
Figura 22 - Estrutura do DSCP e classes de serviço..............................................................................................84
Figura 23 - Aspectos importantes de label switching.........................................................................................95
Figura 24 - Topologia MPLS...........................................................................................................................................98
Figura 25 - Arquitetura MPLS nos roteadores........................................................................................................99
Figura 26 - Encaminhamento de pacotes na rede IP........................................................................................100
Figura 27 - Encaminhamento de pacotes na rede IP com MPLS..................................................................101
Figura 28 - Análise do encaminhamento de pacotes na rede IP com MPLS...........................................102
Figura 29 - Evolução da versão H.323....................................................................................................................106
Figura 30 - Componentes da arquitetura H.323.................................................................................................108
Figura 31 - Componentes da arquitetura H.323.................................................................................................108
Figura 32 - Interoperabilidade da arquitetura H.323........................................................................................110
Figura 33 - MCU..............................................................................................................................................................111
Figura 34 - MCU Conferência Centralizada...........................................................................................................111
Figura 35 - MCU Conferência Descentralizada....................................................................................................112
Figura 36 - MCU Mix de Conferência.
......................................................................................................................112
Figura 37 - Pilha de protocolo H.323.......................................................................................................................113
Figura 38 - Padrões T.120.............................................................................................................................................114
Figura 39 - Sinalização recomendação H225.......................................................................................................116

Figura 42 - Troca de sinalização para estabelecimento de uma comunicação entre dois pontos...122
Figura 43 - Troca de sinalização para estabelecimento de uma comunicação entre dois pontos,
roteadas por um gatekeeper......................................................................................................................................123
Figura 44 - Interação do SIP com demais protocolos.......................................................................................129
Figura 45 - Arquitetura SIP..........................................................................................................................................131
Figura 46 - Mensagem request.................................................................................................................................132
Figura 47 - Troca de mensagens SIP........................................................................................................................134
Figura 48 - Fluxo de uma chamada SIP..................................................................................................................137
Figura 49 - Troca de sinalização SIP para estabelecimento de comunicação entre dois UAC............147
Figura 50 - Transporte de fluxos de vídeo via protocolo RTP/RTCP.............................................................164
Figura 51 - O protocolo RTP......................................................................................................................................165
Figura 52 - O protocolo RTCP.....................................................................................................................................166
Figura 53 - Redes convergentes.
...............................................................................................................................170
Figura 54 - Troca de sinalização MGCP...................................................................................................................176
Figura 55 - Diferenças do protocolo MEGACO/H248........................................................................................177
Figura 56 - Diagrama dos protocolos de interface entre a rede de telefonia, gateway de sinalização
e rede IP..............................................................................................................................................................................180
Figura 57 - Arquitetura do Asterisk..........................................................................................................................186
Figura 58 - Características das necessidades.......................................................................................................187
Figura 59 - X-Lite............................................................................................................................................................188
Figura 60 - Tela de configuração de tronco do software TRIXBOX................................................................193
Figura 61 - Tela de configuração de tronco do software TRIXBOX................................................................194
Figura 62 - Tela de configuração de rota do software TRIXBOX.....................................................................194
Figura 63 - Tela de configuração de ramais do software TRIXBOX................................................................195
Figura 64 - Tela de configuração do softphone X-lite........................................................................................196
Figura 65 - Topologia Cisco.
........................................................................................................................................199
Quadro 1 - Matriz curricular.
..........................................................................................................................................14
Quadro 2 - Resumo das principais características da telefonia convencional e da telefonia VoIP.......31
Quadro 3 - Mensagens RSVP.........................................................................................................................................73
Tabela 1 - Tabela Recomendações ITU para codificação e compressão de voz...........................................37
Tabela 2 - Tabela MOS.......................................................................................................................................................38
Tabela 3 - Requisitos dos serviços multimídia.........................................................................................................47
Tabela 4 - Campo Service Profile.
..................................................................................................................................58
Tabela 5 - Campo Service Profile..................................................................................................................................59
Tabela 6 - Campo IP Precedence..................................................................................................................................60
Tabela 7 - Estrutura do DSCP..........................................................................................................................................82
Tabela 8 - Campos do cabeçalho SIP........................................................................................................................136
Tabela 9 - Descrição de sessão...................................................................................................................................140
Tabela 10 - Descrição de horário.
...............................................................................................................................141

Tabela 11 - Descrição da mídia...................................................................................................................................141
Tabela 12 - Tabela comparativa das características dos protocolos SIP e H.323 .....................................157
Tabela 13 - Comandos MGCP......................................................................................................................................173
Tabela 14 - Códigos de respostas.............................................................................................................................175

Sumário
1 Introdução.........................................................................................................................................................................13
2 Redes de Voz, Redes de Dados e Redes Convergentes.....................................................................................17
2.1 A evolução das redes de comunicação................................................................................................18
2.1.1 As redes de voz...........................................................................................................................18
2.1.2 Redes de dados.
..........................................................................................................................20
2.1.3 Redes convergentes..................................................................................................................21
3 Introdução à Tecnologia VoIP.....................................................................................................................................25
3.1 Tecnologia, serviço e funcionamento VoIP.........................................................................................26
3.1.1 Serviços de VoIP.
.........................................................................................................................26
3.1.2 Funcionamento do VoIP..........................................................................................................28
3.2 Vantagens e desvantagens para adoção da tecnologia VoIP.......................................................29
3.2.1 Vantagens da tecnologia VoIP...............................................................................................30
3.2.2 Desvantagens da tecnologia VoIP.......................................................................................30
4 Codificação Digital e Compressão de Áudio e Vídeo.........................................................................................33
4.1 Aplicações multimídia ...............................................................................................................................34
4.2 Codificação e compressão de voz .........................................................................................................35
4.3 MOS (Mean Opinion Score)......................................................................................................................38
4.4 Codificação e compressão de vídeo .....................................................................................................40
5 Qualidade de Serviço....................................................................................................................................................43
5.1 Conceituação.................................................................................................................................................44
5.2 Categorização de tráfego..........................................................................................................................48
5.2.1 Serviço Best effort......................................................................................................................50
5.2.2 Serviço diferenciado (SOFT QOS).........................................................................................50
5.2.3 Serviço garantido (HARD QOS).............................................................................................50
5.3 Técnicas de controle de congestionamento.
......................................................................................51
5.3.1 Técnicas para evitar congestionamento RED e WRED..................................................52
5.3.2 Técnicas para gerenciar o congestionamento FIFO (First In – First Out).................54
5.4 Classificação do tráfego.............................................................................................................................57
5.4.1 ToSOS – Type of Service..........................................................................................................57
6 Grupo Integrated Services...........................................................................................................................................63
6.1 Integrated Services .....................................................................................................................................64
6.1.1 Definindo parâmetros de QoS..............................................................................................65
6.2 Operação do RSVP.......................................................................................................................................68
6.3 Componentes e formato RSVP................................................................................................................70
6.4 Mensagen RSVP............................................................................................................................................73

7 Differentiated Service (Diffserrv)...............................................................................................................................81
7.1 O Diffserv Code Point (DSCP)...................................................................................................................82
7.2 Per Hop Behavior (PHB)..............................................................................................................................83
7.3 Configurando o QoS....................................................................................................................................85
7.4 Intserv ou Diffserv?......................................................................................................................................88
8 O Protocolo MPLS...........................................................................................................................................................93
8.1 MPLS.................................................................................................................................................................94
8.2 Componentes de uma arquitetura MPLS............................................................................................97
8.3 Roteadores com MPLS................................................................................................................................98
8.4 Operação básica do MPLS.........................................................................................................................99
9 O Protocolo H.323.
.......................................................................................................................................................105
9.1 Recomendação H.323..............................................................................................................................106
9.2 Arquitetura do protocolo H.323...........................................................................................................107
9.2.1 Terminais ...................................................................................................................................108
9.3 Gateways .....................................................................................................................................................109
9.3.1 Gatekeepers .............................................................................................................................110
9.3.2 MCU.............................................................................................................................................110
9.4 Pilha de protocolos H.323......................................................................................................................113
9.5 Fluxos de dados textuais........................................................................................................................113
9.5.1 Fluxos de áudio e vídeo........................................................................................................114
9.5.2 Fluxos de controle de sinalização.....................................................................................115
10 O Protocolo SIP.
..........................................................................................................................................................127
10.1 SIP (Session Initiation Protocol).........................................................................................................128
10.2 Componentes da arquitetura SIP......................................................................................................130
10.2.1 Agente usuário UA ..............................................................................................................130
10.2.2 Servidor Proxy (proxy server) ..........................................................................................130
10.2.3 Servidor de redirecionamento (redirect Server) ......................................................131
10.2.4 Servidor de registro (registrar server) ..........................................................................131
10.3 Mensagens SIP.........................................................................................................................................132
10.4 Cabeçalho das mensagens SIP...........................................................................................................134
10.5 Corpo das mensagens SIP...................................................................................................................136
10.6 SDP – Session Description Protocol.................................................................................................139
10.6 URI – Universal Resource Identifier.
..................................................................................................145
10.7 Exemplo de uma transação SIP..........................................................................................................146
10.8 Comparação entre os protocolos SIP e H.323..............................................................................157
11 O Protocolo RTP/RTCP.............................................................................................................................................161
11.1 RTP (Real Time Protocol).......................................................................................................................162
11.2 Pacote RTP.................................................................................................................................................164
11.3 Mensagens RTCP.....................................................................................................................................166

12 Interoperabilidade das Redes Comutadas por Pacotes (Redes Baseada em Protocolo IP)
e Redes Comutadas por Circuito (Redes de Telefonia Pública Comutada)................................................169
12.1 A interoperabilidade.............................................................................................................................170
12.2 Entidades funcionais ............................................................................................................................171
12.3 Protocolos..................................................................................................................................................172
12.3.1 MGCP (Media Gateway Control Protocol)....................................................................172
12.3.2 MEGACO/H248......................................................................................................................177
12.3.3 SIGTRAN...................................................................................................................................179
13 Soluções de Mercado para Implementação de Serviços de Voz em
Redes Baseadas em Protocolo....................................................................................................................................183
13.1 Instalação e configuração de software livre para
implementação de um PABX virtual.........................................................................................................184
13.1.1 Mídias de comunicação utilizadas com o Asterisk...................................................188
13.1.2 Configuração de um gateway de voz.
...........................................................................190
13.2 Instalação e configuração de um equipamento Cisco para implementação de um PABX
virtual....................................................................................................................................................................197
13.2.1 Configurando um equipamento Cisco.........................................................................198
Referências.
........................................................................................................................................................................207
Minicurrículo do Autor..................................................................................................................................................209
Índice...................................................................................................................................................................................211

1
Introdução
Prezado aluno, seja bem vindo à unidade curricular Serviços de Convergência. A evolução
tecnológica e a Internet, notadamente nas duas últimas décadas, começaram a disponibilizar
para as organizações e para o ser humano uma nova dinâmica nas relações sociais, culturais,
profissionais e educacionais. Um conjunto de equipamentos, componentes, lógica, programas
e a rede, começam a oportunizar interatividade, interoperabilidade, mobilidade e virtualida-
de por meio do que convencionamos chamar de Redes e Serviços Convergentes. A Internet
tornou-se um workflow genérico para tráfego de voz, acesso à Internet, interligação de redes
locais, vídeo interativo, e-mail, salas de reuniões virtuais, webcasting, treinamento à distância,
comércio eletrônico e transações bancárias.
Nesta unidade curricular desenvolveremos competências para utilizar as ferramentas dis-
ponibilizadas por meio das tecnologias e da comunicação. Serão abordados conhecimentos
necessários sobre tecnologia IP, suas aplicações, tecnologias e equipamentos, bem como pro-
tocolos e recomendações para implementação desta solução. As habilidades adquiridas con-
tribuirão para o seu aperfeiçoamento, possibilitando construir novos conhecimentos técnicos,
aumentar a produtividade e melhorar a qualidade dos trabalhos que serão desenvolvidos du-
rante o exercício da sua profissão

Serviços de convergência
14
Agora, confira na matriz curricular os módulos e unidades curriculares previs-
tos, com as respectivas cargas horárias.
Técnico Redes de Computadores
Módulos Denominação
Unidades
curriculares
Carga
horária
Carga horária
do módulo
Básico Básico
• Eletroeletrônica Apli-
cada
60h
340h
• Montagem e Manuten-
ção de Computadores
160h
• Ferramentas para Docu-
mentaçãoTécnica
120h
Específico I Ativos de Rede
•
Cabeamento Estrutu-
rado
108h
464h
• Arquitetura de Redes 80h
• Comutação de Rede
Local
120h
• Interconexão de Redes
PR
96h
• Gerenciamento e Moni-
toramento de Rede
60h
Específico II
Servidores de
Rede
• Servidores de Rede 120h
396h
Serviços de Rede 120h
• Serviços de Conver-
gência
• 60h
• Segurança de Redes 96h
Quadro 1 - Matriz curricular
Fonte: SENAI DN
Começa agora, o seu estudo sobre Serviços de Convergência. Bons estudos!

1 Introdução
15
Anotações:

2
Redes de Voz, Redes de Dados e Redes
Convergentes
Neste capítulo, você estudará os conceitos e as principais características das redes de voz e
redes de dados, e conhecerá o conceito e as principais características das redes convergentes.
Ao final deste capítulo, você terá subsídios para :
a) compreender e diferenciar as principais características das redes de voz e redes de dados,
e respectivos serviços;
b) conhecer e compreender o conceito, as principais características das redes convergentes
e a proposta de solução única de transporte de comunicações multimídia.
Esses conhecimentos ajudarão você a entender as diferentes tecnologias que disponibili-
zam os serviços de multimídia e como as mesmas estão convergindo para uma solução tecno-
lógica baseada no protocolo IP. Preparado para começar? Então, vamos lá!

2
2.1 A evolução das redes de comunicação
Nas últimas décadas, as redes de comunicação passaram por um processo de
evolução tecnológica que propiciou a convergência de serviços, dados e multimí-
dia, e a disponibilização dos mesmos em uma rede única. Neste capítulo, vamos
entender o conceito desta evolução.
2.1.1 As redes de voz
A primeira transmissão de voz, realizada pelo cientista Alexander Graham Bell,
ocorreu em 1876, por meio de um circuito chamado ring-down. A característica
desta conexão é que não houve digitação de números, pois em vez disso, existia
uma conexão física entre dois dispositivos, na qual havia uma pessoa em cada
ponta e a transmissão de voz era unidirecional.
Este projeto evoluiu para uma transmissão de voz bidirecional, na qual foram
utilizados um microfone de carbono, uma bateria, um eletroímã e um diafragma
de ferro.
Após tal descoberta, esta tecnologia evoluiu para o que hoje conhecemos
como ‘redes baseadas em comutação por circuitos’, cujas características são:
a) surgiram com a rede telefônica pública;
b) estabelecem um circuito dedicado entre os usuários, enquanto durar a co-
municação;
c) estabelecem uma conexão fim a fim antes do envio dos dados;
d) uma vez estabelecida a conexão, não há problemas de congestionamento;
e) adequadas para altas taxas de utilização e taxas de transmissão fixas;
f) suportam aplicações sensíveis ao atraso (voz);
g) adequadas para tráfego em rajadas (dados).
A figura a seguir ilustra a arquitetura típica de uma rede telefônica. Observe.

2 Redes de Voz, Redes de Dados e Redes Convergentes
3
1 = Linha do PBX
2 = Troncos do PBX ou Linha da Central Local
3 = Tronco da Central Local
4 = Troncos Tandem ou Rede de Interconexão
5 = Loop local (linha do assinante)
6 = Entroncamento da PBX (privativo)
SID = Sistema de interconexão digital
PBX = Private Branch Exchange (Central Privativa)
Estações
Estações
1
2 3 4
5
6
3 2
5
1
SID SID
PBX
‘’A’’
PBX
‘’B’’
Residência Pequeno Escritóro
Terminal
‘’A’’
Terminal
‘’B’’
Centro
de
comutação
local
Centro
de
comutação
tandem
‘’A’’
Centro
de
comutação
tandem
‘’B’’
Centro
de
comutação
local
Júlia
Pelachini
Farias
(2012)
Figura 1 - Arquitetura da rede telefônica
Fonte: Adaptado de Soares (2008, p. 26)
VOCÊ
SABIA?
No início da década de 1990, a Telebrás (empresa estatal
criada em 1972, com o objetivo de controlar, padronizar
e modernizar as empresas de telecomunicações que
atuavam no Brasil) investiu em um grande projeto de
ampliação das Redes Públicas de Telefonia Comutada
(PSTN). Esse projeto era baseado em tecnologia digital,
cuja proposta era fornecer às pessoas e instituições, a
transmissão simultânea de voz, dados e imagens. Cabe
ressaltar que o crescimento exponencial da Internet
ocorreu após a metade da década de 90 e que, nos dias
atuais, a Internet tornou-se a fundação tecnológica para
transmissão de voz, dados e imagens.
CASOS E RELATOS
Picotes na comunicação
Cezar é um técnico em telecomunicações que foi contratado por uma
Operadora de Telecom que atua em todo território nacional. Ao iniciar
suas atividades no Centro de Operações de Rede da empresa, foi desig-
nado para acompanhar a implantação de uma rede convergente, cuja fi-
nalidade é disponibilizar serviços de dados, voz e vídeoconferência.

4
Nos testes de aceitação da nova tecnologia, ele percebeu que havia um
problema de falhas intermitentes na comunicação de voz, ou seja, notou
que havia “picotes” na voz durante a comunicação entre os usuários. Ao
analisar o problema, constatou que o uplink de conexão entre os rotea-
dores de Core estavam apresentando uma alta taxa de ocupação, algo
em torno de 95%. Cezar imediatamente solicitou ao pessoal de projeto e
implantação a ampliação do link. Após a realização da ampliação do link
de conexão entre os roteadores, o problema não mais ocorreu.
2.1.2 Redes de dados
No início da década de 50, o departamento de defesa dos Estados Unidos - em
função do cenário político (a Guerra Fria) e preocupado com a vulnerabilidade
da rede de telefonia - fomentou um projeto para criação e implantação de uma
rede que pudesse sobreviver a uma guerra nuclear. Em 1967, a ARPA (Advanced
ResearchProjectsAgency), em conjunto com as universidades americanas e alguns
centros de pesquisa, divulgou um protótipo que se tornaria a primeira rede de
comutação de pacotes: a ARPANET, que foi a predecessora da Internet.
Em 1977 começou a ser projetado o protocolo TCP/IP (Transmission Control
Protocol/Internet Protocol) e, em 1983, todas as máquinas da ARPANET passaram a
utilizar o TCP/IP como protocolo de comunicação.
VOCÊ
SABIA?
No ano de 2010, cerca dois bilhões de pessoas no mun-
do já acessavam a Internet e, entre os anos de 2000 a
2010, o crescimento desse acesso foi em torno de 444%.
Em 1993, foi criado o protocolo HTTP e com este iniciava-se o World Wide Web
(WWW) que foi o grande responsável pelo crescimento exponencial da Internet.
A Internet é baseada em ‘comutação por pacotes’, cujas principais caracterís-
ticas são:
a) várias conexões lógicas multiplexadas em uma única conexão física;
b) permite o compartilhamento de facilidades e banda de transmissão da rede
= redução de custos;

5
c) adequada para aplicações com taxas de transmissão variáveis (tráfego em
rajada);
d) maior disponibilidade, em função da existência de rotas alternativas, sem a
necessidade de se estabelecer um novo circuito (no caso de falha de algum
nó e/ou enlace);
e) não suporta aplicações sensíveis a atraso;
f) pode perder pacotes em função de congestionamento da rede;
g) exige mecanismos de reordenação de pacotes no destino.
A figura a seguir ilustra, de forma simplificada, a Arquitetura da Internet.
rd
Home User
PC with
Ethernet Card
Office User
PC with
Ethernet Card
Ethernet
Cable
Ethernet
Cable
CATV
Cable
Web server
Web server
Web server
The Internet
Many ISPs
Enterprise #1
Enterprise #2
Enterprise #3
Júlia
Pelachini
Farias
(2012)
Figura 2 - Escritórios conectados à Internet e conectados a redes de outras empresas
Fonte: Adaptado de Wendell Odom (2008, p. 7)
FIQUE
ALERTA
A Internet é uma estrutura democrática e de abrangência
mundial. Cabe a todos a responsabilidade em relação ao
conteúdo nela disponibilizado e acessado.
2.1.3 Redes convergentes
As redes comutadas por circuito e as redes comutadas por pacotes têm carac-
terísticas distintas e foram projetadas para suportar diferentes tipos de tráfego e
serviços. Com a crescente demanda de novos serviços e a evolução tecnológica
surgiu um novo conceito para redes e serviços, ou seja: redes e serviços conver-
gentes. Convergência significa dotar uma rede de capacidades para suportar dife-
rentes tipos de tráfego e que demandam tratamentos diferentes. Podemos dizer

6
que uma rede convergente é a fundação tecnológica que permite a combinação
de aplicações de voz, vídeo e dados.
A arquitetura TCP-IP e a Internet foram definidas como a base desta funda-
ção tecnológica, e um conjunto de protocolos e equipamentos foi desenvolvido e
padronizado para garantir escalabilidade, interoperabilidade e desempenho dos
serviços com requisitos diferenciados.
A estrutura de uma rede convergente tem as seguintes características:
a) rede única para serviços de voz, dados e vídeo;
b) rede de transporte baseada em comutação por pacotes;
c) escalabilidade e flexibilidade para ampliações;
d) qualidade de serviço (QoS);
e) baixo custo operacional.
SAIBA
MAIS
Para saber mais sobre redes convergentes uma boa dica é a
leitura do livro Redes de Comunicação Convergentes, de An-
tônio José Martins Soares. Não deixe de ler!
SOARES, Antônio José Martins. Redes de Comunicação
Convergentes: Tecnologias e Protocolos. 1. ed. Brasília: UnB,
2008.
Na figura a seguir, você pode conferir um exemplo de uma rede convergente.
Observe.
Variantes regionais
1
Serviço
Controle
Acesso
Terminais
Link comutado a pacote Link comutado a circuito Sinalização
Localização Autenticação QoS Filtragem Segurança Usuário
ID
Rede backbone
comutada a pacotes
sobre fibra óptica
satélite
Transporte Rede backbone
comutada a pacotes
sobre fibra óptica
satélite
Rede comutada
a circuito
SMP STFC
Rede
ATM
Rede
IP
Redes Broadcast
DTTD.Cabo
Rede comutada
a pacotes SMC
Comutação a
circuitos Wireless
GSM
Comutação a
circuitos Wireless
Enlace de Cobre
Comutação
a pacotes Wireless
ADSL Cabo Ethernet
Comutação
a pacotes Wireless
WLAN UTRAN
Sistema
Suporte
Operações

Faturamento
Segurança
Qualidade
de
Serviço
Júlia
Pelachini
Farias
(2012)
Figura 3 - Arquitetura da rede convergente
Fonte: Adaptado de Soares (2008, p. 38)

7
Recapitulando
Neste capítulo, você conheceu os conceitos e as principais características
das redes de voz, redes de dados e das redes convergentes. No próximo
capítulo, entraremos no assunto da tecnologia VoIP.

3
Introdução à Tecnologia VoIP
Neste capítulo, você conhecerá os conceitos do serviço de voz sobre IP e as vantagens e
desvantagens para adoção da tecnologia em comparação com as tecnologias tradicionais, que
são baseadas em redes comutadas por circuito (PSTN).
Ao final deste capítulo, você terá subsídios para:
a) compreender e diferenciar as principais características dos serviços de voz sobre IP;
b) avaliar as vantagens e desvantagens para implantação da tecnologia.
Esse assunto é a base para você entender todo o restate do conteúdo, por isso, procure pres-
tar bastante atenção e releia quantas vezes forem necessárias. Siga em frente!

26
3.1 Tecnologia, serviço e funcionamento VoIP
Você já ouviu falar sobre a tecnologia VoIP? Essa é uma tecnologia de comuni-
cação de voz em uma rede de pacotes, cujo protocolo é o IP. VoIP significa Voice
over Intyernet Protocol.
Você já sabe que as transmissões de voz tiveram origem em redes baseadas
em comutação por circuito. A voz sobre IP utiliza rede comutada por pacotes (IP),
que originalmente foi projetada para comunicação de dados.
Confira mais informações sobre os serviços de VoIP.
3.1.1 Serviços de VoIP
Segundo Colcher (2005), denomina-se serviço conversacional VoIP o serviço
essencialmente destinado à comunicação de voz, de modo similar ao provido
pela PSTN, com a participação de pelo menos um interlocutor ligado a uma rede
IP. Dentro dessa classificação incluem-se também os serviços suplementares tí-
picos de telefonia, tais como: áudioconferência, retenção e redirecionamento de
chamadas telefônicas.
Hemera
Technologies
O serviço VoIP deve disponibilizar para os usuários as mesmas funcionalidades
e facilidades do serviço de voz que é disponibilizado pelas empresas de teleco-
municações e que são baseados em redes comutadas por circuito.

3 Introdução à Tecnologia VoIP
27
CASOS E RELATOS
Uma boa sugestão
Ubiratan foi trabalhar na equipe de suporte técnico em uma empresa de
Call Center que adotou uma solução VoIP para atendimento aos clien-
tes. Chegando lá, começou a notar que toda semana um (ou até dois)
aparelho(s) telefônico(s) eram enviados para conserto devido a proble-
mas nas teclas. Esta constância de falhas estava implicando em posições
de atendimento paradas, até que fosse efetuada a troca do aparelho, a
qual nem sempre era imediata. Além disto, este fato acarretava um custo
considerável de manutenção e troca dos aparelhos. Como todas as posi-
ções de atendimento operavam com tecnologia VoIP, Ubiratan sugeriu
ao seu supervisor que os aparelhos fossem substituídos por softphones.
O supervisor acatou a sugestão e solicitou ao gerente a substituição dos
aparelhos explicando os ganhos advindos. Após a instalação dos softpho-
nes nas posições de atendimento, o índice de inoperância das posições
de atendimento por problemas de impossibilidade de comunicação caiu
consideravelmente.
VOCÊ
SABIA?
No início da década de 2000, as empresas de teleco-
municações ofereciam serviços de multimídia, voz e
vídeo para clientes corporativos, bancos e governo, em
redes de acessos de tecnologia Frame Relay e backbones
baseados em tecnologia ATM (Asynchronous Transfer
Mode). Essas tecnologias permitem a disponibilização
desses serviços com desempenho e segurança, todavia,
alguns fatores como: custo operacional; falta de mão de
obra especializada; custo dos equipamentos; surgimen-
to de novas tecnologias de alta performance em redes
como Fast Ethernet e Gigabitethernet; o uso cada vez
maior de aplicações baseadas em IP e a popularização
da Internet; implicaram diretamente na substituição e
descontinuidade dessas tecnologias nas empresas de
telecomunicações.
Mas, como funciona esse tipo de serviço?
É isso que você vai conferir agora!

28
3.1.2 Funcionamento do VoIP
Uma comunicação via VoIP pode ser realizada por dispositivos diferentes dos
aparelhos telefônicos tradicionais utilizados na telefonia convencional, ou seja,
uma ligação pode ser efetuada entre:
a) um telefone IP e um computador, sendo que neste deverá ter instalado um
aplicativo chamado softphone (um aplicativo multimídia que permite a reali-
zação de chamadas diretamente de um computador);
b) entre dois telefones IP;
c) entre dois computadores com aplicativo softphone instalado;
d) um telefone IP e um telefone convencional conectado em um dispositivo
chamado ATA (Analog Telephone Adapter). O ATA é um adaptador de telefo-
ne para ethernet que transforma aparelhos telefônicos tradicionais em dis-
positivos IP;
e) um telefone convencional conectado em um dispositivo chamado ATA e
um computador com o aplicativo softphone instalado;
f) entre dois telefones convencionais conectados em dispositivos ATA.
Confira, na figura a seguir, o exemplo de uma comunicação VoIP entre diver-
sos aparelhos.
D'imitre
Camargo
Martins
(2012)
Figura 4 - Comunicação de voz de terminal IP para terminal IP
Fonte: Adaptado de Colcher (2005, p. 147)
SAIBA
MAIS
Para saber mais sobre configuração de dispositivos VoIP,
acesse http://www.inphonex.com.br/suporte/manuais-
-configuracao-fabricante.phpredes.

29
Esta comunicação também pode ser realizada entre um dispositivo que utilize
protocolo IP conectado a uma rede de pacotes e um telefone convencional co-
nectado a uma PSTN.
Para que essa comunicação seja realizada via rede de pacotes baseada no pro-
tocolo IP, há uma série de etapas, equipamentos e protocolos envolvidos.
Entre as etapas do processo, temos:
a) emissão e captação do sinal de voz, realizada pelo usuário emissor a partir
do momento em que se iniciou a chamada;
b) codificação e compressão por meio de codecs (você conhecerá os codecs
nos capítulos seguintes);
c) estabelecimento e gerenciamento de sessões para troca de tráfego multi-
mídia entre as aplicações, por meio do protocolo a ser utilizado H.323 ou SIP
(serão descritos em capítulos posteriores);
d) protocolos RTP/RTCP que atuam entre a camada de transporte e as aplica-
ções para garantir a qualidade da comunicação, o gerenciamento e o con-
trole dos fluxos de dados em tempo real (serão descritos nos capítulos pos-
teriores);
e) descompressão e descodificação do sinal, o efeito contrário efetuado pelo
receptor;
f) recepção e escuta do sinal de voz pelo usuário receptor.
VOCÊ
SABIA?
A VocalTec, empresa de Telecomunicações Israelense, foi
a primeira a disponibilizar Voz sobre IP, com um produto
lançado em 1995.
Assim como qualquer outro recurso ou ferramenta, a adoção da tecnologia
VoIP tem seus prós e contras, ou seja, tem suas vantagens e desvantagens. Confi-
ra no item a seguir.
3.2 Vantagens e desvantagens para adoção da tecnologia VoIP
Como você já sabe, a tecnologia VoIP está sendo muito utilizada hoje em dia.
Confira, a seguir, quais são as suas vantagens e desvantagens.

30
3.2.1 Vantagens da tecnologia VoIP
Segundo SENAI (2007), as vantagens são:
a) chamadas gratuitas entre estações com o mesmo sistema: em ligações entre
sistemas da mesma rede, não há tarifação, ou seja, ligações de “ramal a ra-
mal”, mesmo que distantes geograficamente, são realizadas gratuitamente;
b) realizar e receber chamadas em qualquer lugar do mundo, onde haja co-
nexão com a Internet, desde que esta conexão possua disponibilidade de
banda que atenda às necessidades do sistemaVoIP;
c) redução de custos para ligações urbanas, interurbanas e internacionais (isto
dependendo do provedorVoIP utilizado). Pelo fato de existirem muitos pro-
vedores, há grande concorrência em relação à tarifação;
d) utilização da mesma infraestrutura da empresa para prover serviços de da-
dos e telefonia. Assim, não há a necessidade da implantação de dois projetos
de cabeamento estruturado distintos, o que diminui os custos com infraes-
trutura;
e) maior número de ramais disponíveis: pode-se configurar o número de ra-
mais internos desejados, conforme a necessidade e sem custos adicionais;
f) funções multimídia (como vídeo e dados) que podem ser integradas com
diversas aplicações, rodando em computadores ou em dispositivos desen-
volvidos propriamente para tais fins.
3.2.2 Desvantagens da tecnologia VoIP
Apesar das vantagens descritas, existem também algumas desvantagens. Po-
rém, podemos afirmar que estas não se sobrepõem à gama de vantagens. Entre
as desvantagens, segundo SENAI (2007), estão:
a) falha na comunicação, quando a rede possui grandes volumes de uploads e
downloads, devido à utilização;
b) necessidade de energia elétrica para alimentação de telefones IP, computa-
dores, entre outros equipamentos especializados;
c) o link da Internet precisa estar sempre ativo, permitindo a realização das li-
gações para telefonia fixa ou para outros ramais ou números externos;
d) não pode haver grandes atrasos nas entregas de pacotes, caso contrário, a
qualidade da ligação decairá, e a compressão de voz ou vídeo será dificulta-
da.

31
FIQUE
ALERTA
Não existe ainda uma regulamentação específica para
o serviço VoIP no Brasil. Segundo definição da Anatel
– Agência Nacional de Telecomunicações, referência, o
provimento do serviçoVoIP pode ocorrer de duas formas
distintas: Serviço de Valor Adicionado ou Serviço de Tele-
comunicações. É fundamental que o profissional do setor
tenha conhecimento da legislação vigente para provimen-
to e utilização do serviço.
O quadro a seguir apresenta um comparativo entre a telefonia convencional e
a telefonia IP. Confira!
Característica Telefonia convencional TelefoniaVoIP
Conexão na casa do
usuário
Cabo de cobre (par trançado) Banda larga de Internet
Falta de energia elétrica Continua a funcionar Para de funcionar
Mobilidade Limitada à casa do usuário
Acesso em qualquer lugar do
mundo, desde que conectado à
Internet
Número telefônico Associado ao domicílio do usuário
Associado à área local do número
contratado
Chamadas locais Área local do domicílio do usuário Área local do número contratado
Quadro 2 - Resumo das principais características da telefonia convencional e da telefonia VoIP
Recapitulando
Neste capítulo, você conferiu os conceitos do serviço de voz sobre IP, e
as vantagens e desvantagens para adoção da tecnologia em compara-
ção com as tecnologias tradicionais PSTN. Esses conhecimentos ajudarão
você a entender a flexibilidade das soluções de serviços de voz em redes
baseadas no protocolo IP e os benefícios advindos com a utilização de
uma rede única para tráfego de voz, dados e vídeo.

4
Codificação Digital e Compressão de
Áudio e Vídeo
Neste capítulo, você estudará as técnicas de codificação e compressão do sinal de voz e
vídeo, e conhecerá os padrões definidos por organizações internacionais para implementação
destas técnicas.
a) compreender e diferenciar as principais características para compressão de áudio e vídeo
dos serviços de voz sobre IP;
b) conhecer os padrões recomendados e adotados para tráfego de voz e vídeo em redes IP.
Sinta-se convidado a explorar todas as informações disponíveis sobre o assunto, fazendo do
seu aprendizado um processo de construção do conhecimento. Portanto, prossiga com dedica-
ção e atenção, fazendo do seu estudo uma oportunidade de refletir sobre suas práticas diárias.

34
4.1 Aplicações multimídia
Atualmente, a Internet é utilizada como rede de transporte para uma grande
variedade de aplicações de multimídia, dentre estas, podemos destacar o áudio e
o vídeo de fluxo contínuo armazenado.
Nessas aplicações, os clientes requisitam, sob demanda, arquivos de áudio e
vídeo comprimidos, que estão armazenados em servidores (palestras, filmes de
longa duração, programas de televisão gravados, vídeoclipes, etc.).
Digital
Vision
(2012)
As principais características dessas aplicações são:
a) mídia armazenada – o conteúdo foi pré-gravado e está armazenado em um
servidor (pausa, volta, avança, etc.);
b) fluxo contínuo – o cliente reproduz parte do áudio e vídeo do arquivo e ao
mesmo tempo recebe as demais partes do arquivo (streaming);
c) reprodução contínua – a reprodução do conteúdo prossegue de acordo
com a temporização original de gravação;
d) áudio e vídeo de fluxo contínuo ao vivo – recepção de rádio e TV pela Inter-
net. O áudio e o vídeo não são armazenados;
e) áudio e vídeo interativos em tempo real – utilização de áudio e vídeo para
comunicação pessoal. Telefonia na Internet. Este tipo de aplicação é o foco
de nossa unidade.

4 Codificação Digital e Compressão de Áudio e Vídeo
35
VOCÊ
SABIA?
O aumento exponencial de disponibilização de vídeos
na Web ocorreu por meio da popularização do site You-
Tube www.youtube.com. Sua concepção começou
em uma garagem na cidade de San Francisco, Califórnia
USA, em 2005.
Confira como é feita a codificação e compressão da voz, no item a seguir.
4.2 Codificação e compressão de voz
Vamos começar falando sobre a codificação da voz. A voz é uma informação
do tipo analógica e para ser transportada por uma rede de pacotes precisa ser
transformada em um sinal digital. Essa transformação é denominada codificação
e é realizada por dispositivos chamados CODEC (COdifier/DECodifier). Esses dispo-
sitivos convertem o sinal analógico (voz) para um sinal digital (codificar).
O CODEC recebe um sinal analógico e codifica este sinal em um formato biná-
rio. Também faz o processo inverso, ou seja, reconstrói o sinal analógico a partir
do sinal digital. Além da codificação, os CODECs fazem também a compressão do
sinal digital.
Uma das principais técnicas utilizadas pelos CODECs para a codificação e de-
codificação da voz em sinal digital é a PCM (Pulse Code Modulation), padronizada
na recomendação G711 do ITU-T (International Telecommunication Union), sendo
utilizada pela rede de telefonia pública para conversão de voz em sinais digitais
de forma que esta possa trafegar pela rede telefônica.
O funcionamento da técnica PCM consiste em:
a) amostragem: o processo de amostragem consiste em coletar, de tempos
em tempos, o nível (amplitude) do sinal analógico, convertendo-o em um
código binário. No PCM são coletadas 8.000 amostras por segundo e a cada
amostra é associado um valor proporcional à amplitude do sinal no ponto
coletado, sendo este processo conhecido como PAM (Pulse Amplitude Mo-
dulation);
b) quantificação: o processo de quantificação consiste em cada valor da amos-
tra PAM ser aproximado a um inteiro de n bits, sendo n igual a oito, o que
implica em 256 níveis;
c) codificação: após o sinal ser amostrado e quantificado, ele é codificado di-
gitalmente.
Após essas operações, procede-se a serialização do código obtido que será
transmitido bit a bit.

36
A figura a seguir ilustra o processo de codificação realizado pelo PCM.
D'imitre
Camargo
Martins
(2012)
Figura 5 - Codificação de sinal analógico em sinal digital
Como você já viu, os CODECs realizam a codificação e decodificação da voz em
sinal digital e a técnica PCM é uma das principais técnicas utilizadas por CODECs,
todavia, há outros padrões de codificação. Dentre estes, podemos citar:
a) DPCM (Differential Pulse Code Modulation) – técnica na qual um menor nú-
mero de bits é gerado pela codificação. Todas as amostras passam por uma
memória chamada predictor. Depois, essa amostra é enviada a um diferen-
ciador para que seja comparada com a amostra atualizada;
b) ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) – técnica na qual há
uma variação dinâmica dos níveis de quantificação e que adapta estes níveis
para o tamanho de diferença dos sinais. Os níveis de quantificação são inver-
samente proporcionais às diferenças dos níveis dos sinais.
FIQUE
ALERTA
Na implementação de uma solução de serviços de voz e
vídeo em redes baseadas no protocolo IP é fundamental a
escolha do CODEC apropriado para a garantia de desem-
penho na comunicação fim a fim.
Para transmitir a voz, além de codificar, é necessário também comprimir. Veja-
mos agora, informações sobre a compressão da voz.
Um ser humano falando emite surtos de voz [...] durante ape-
nas 35% a 40% do tempo de fala. O restante do tempo é pre-
enchido com silêncio [...] que existe entre palavras e entre uma
sentença e outra. Se for possível detectar esse silêncio e elimi-
ná-lo da codificação, de forma que ele possa ser recuperado,
pode-se reduzir muito a quantidade de dados gerados. Essa
técnica é aplicada à telefonia digital sob a denominação de
1 MIPS (Milhões de
Instruções Por
Segundo)
É a medida para a
velocidade do computador
que verifica as inúmeras
atividades que o
computador é capaz de
executar por segundo.

37
TASI - Time Assignment Speech Interpoletion. (COLCHER, 2005 p.
109).
Em função dessa característica e do fato de os seres humanos serem tolerantes
a certos erros ou supressões de informação sem que isso comprometa a efetivida-
de da comunicação, é possível a representação da informação original de manei-
ra diferente, sem que isto comprometa a comunicação.
As técnicas de compressão de voz utilizam mecanismos que retiram informa-
ções redundantes, previsíveis ou inúteis para reduzir a banda do canal necessária
para transmissão da voz e também visam manter uma qualidade semelhante ao
sistema de telefonia pública.
Podemos dizer que o algoritmo de compressão é o principal fator de determi-
nação da qualidade de reprodução da voz. Esse algoritmo é executado pelo chip
DSP (Digital Signal Processor). A tecnologia DSP está presente em uma infinidade
de dispositivos, como celulares, CD players, etc. São microprocessadores de altís-
sima capacidade – 40 MIPS1
. Esses microprocessadores possuem um conjunto de
instruções para manipular os sinais digitais que foram gerados a partir de sinais
analógicos como voz e vídeo.
A ITU (International Telecommunication Union) - organismo responsável pela
padronização de recomendações que são utilizadas em soluções tecnológicas
para as áreas de redes e telecomunicações - definiu uma série de padrões para
codificação e compressão de voz. A tabela a seguir ilustra os principais padrões
definidos. Confira!
Tabela 1 - Tabela Recomendações ITU para codificação e compressão de voz
Recomendação
ITU-T
Algoritmo
Bit rate
(kbit/s)
Atraso típico
fim a fim (ms)
Qualidade
de voz
G.711 PCM 48; 56; 64 1 Excelente
G.722
Sub-banda
ADPCM
48; 56; 64 2 Boa
G.723.1
ACELPMP-
-MLQ
5,36,3 67-97
Razoável
Boa
G.726 ADPCM 16; 24; 32; 40 60
Boa (40)
Razoável (24)
G.727 AEDPCM 16; 24; 32; 40 60
Boa (40)
Razoável (24)
G.728 LD-CELP 16 2 Boa
G.729 CS-ACELP 8 25-35 Boa
G.729
Anexo A
CS-ACELP 8 25-35 Boa
Fonte: Teleco (2011)

38
SAIBA
MAIS
Para saber mais sobre codificação e compressão de voz e ví-
deo, acesse os tutoriais no site http://www.teleco.com.br/.
Muito interessante esse assunto, não é mesmo? Mas ainda tem mais! Então,
conheça agora o MOS, que é uma medida da qualidade da voz.
4.3 MOS (Mean Opinion Score)
A qualidade de um serviço de telefonia pode ser definida como a medida qua-
litativa e quantitativa da clareza do som, do grau de interatividade das chamadas
e do desempenho da sinalização. (COLCHER, 2005).
Atualmente, a comunicação de voz pode ser disponibilizada por equipamen-
tos e redes com tecnologias distintas e que utilizam técnicas de compressão e
codificação, conforme já visto. Visando garantir a qualidade da comunicação, o
ITU definiu a recomendação P.800 como um método para medir a qualidade do
som (voz).
Esta medição é realizada por meio de uma pesquisa de opinião baseada no jul-
gamento de ouvintes sobre a qualidade da voz. São realizadas análises de várias
amostras de cada sistema, de modo a permitir a obtenção de dados para formu-
lação de uma média de classificação. Essa classificação é baseada na tabela MOS
(Mean Opinion Score), conforme demonstrado a seguir.
Tabela 2 - Tabela MOS
Score Definição Descrição
5 Excelente Um sinal de voz perfeito, gravado em um local silencioso.
4 Bom Qualidade de uma chamada telefônica de longa distância (PSTN).
3 Razoável Requer algum esforço na escuta.
2 Pobre Fala de baixa qualidade e difícil de entender.
1 Ruim Fala não clara, quebrada.
Fonte: Adaptado Colcher (2005, p. 117)
O ITU-T especificou outras duas recomendações, as quais utilizam algoritmos
que automatizam a atividade para avaliação da qualidade da comunicação de
voz: o P.861 – PSQM (Perceptual Speech Quality Measurement) e o P.862 - PESQ
(Perceptual Evaluation of Speech Quality).

39
Entenda melhor esse assunto acompanhando um exemplo, no Casos e Relatos
a seguir.
CASOS E RELATOS
Problemas na comunicação de voz
Rafael trabalha como analista em telecomunicações em uma empresa
que fornece soluções de comunicação multimídia para o mercado. Seu
supervisor o convocou para auxiliar na resolução de um problema repor-
tado por um cliente, pois outros técnicos não haviam encontrado a causa
raiz da falha. Rafael foi até o ambiente do cliente e, em uma entrevista,
ficou sabendo que após uma modificação na estrutura de TI da empresa,
um servidor WEB havia sido remanejado para um ambiente onde não ha-
via cabeamento de dados e as aplicações do mesmo estavam sendo aces-
sadas via wireless, fato que não ocorria antes. Rafael deduziu que, devido
ao aumento exponencial do volume de tráfego de dados no roteador wi-
reless, as comunicações de voz estavam sendo afetadas. Após providen-
ciar a alteração da conexão do servidor para cabeamento estruturado, o
problema na comunicação de voz não mais ocorreu.
VOCÊ
SABIA?
A maioria das implementações de voz sobre redes IP
utiliza o padrão G.711, cuja avaliação MOS é melhor
em relação aos demais, todavia, outros fatores podem
influenciar na qualidade da transmissão de voz (notada-
mente quando são utilizados acessos WIFI). Devido às
características das influências do meio, como: absorção,
reflexão, refração, linha de visão, etc., o desempenho do
serviço pode ser fortemente afetado, independente do
padrão de CODEC que foi adotado. Em soluções de voz
sobre redes IP todos os aspectos e diversidades tecnoló-
gicas devem ser analisados de modo a garantir os requi-
sitos de desempenho inerentes ao serviço.

40
4.4 Codificação e compressão de vídeo
De maneira similar ao sinal de voz, o sinal de vídeo também passa pelo proces-
so de codificação e compressão, que é um requisito básico para provimento de
serviços de vídeo. Para codificação e compressão do sinal de vídeo são considera-
das as seguintes características:
D'imitre
Camargo
Martins
(2012)
Figura 6 - Características para codificação e compressão de vídeo
Dentre os padrões mais populares, podemos destacar o MPEG (Moving Picture
Experts Group), padronizado pela ISO (International Organization for Standardiza-
tion), cujas versões são:
a) MPEG1 – vídeo com qualidade de CD ROM (1,5Mbps);
b) MPEG2 – vídeo com qualidade de DVD (3 a 6Mbps);
c) MPEG4 – compressão de vídeo orientada para objeto;
E os seguintes padrões padronizados pelo ITU-T :
a) H261 – padronizado pelo ITU-T;
b) H262 – similar ao JPEG. Taxas entre 64k e 2Mbps;
c) H263 – taxas variáveis e melhorias na performance de compressão.

41
Recapitulando
Neste capítulo, você conheceu as características das aplicações multimí-
dia, e as técnicas de codificação e compressão do sinal de voz e vídeo. Es-
ses conhecimentos ajudarão você a entender como é realizada a adequa-
ção dos sinais de voz e vídeo, de modo a ser possível a sua transmissão
em redes IP. Confira mais informações interessantes no capítulo a seguir.

5
Qualidade de Serviço
Neste capítulo, você conhecerá os conceitos referentes à qualidade de serviço e entende-
rá quais parâmetros influenciam diretamente no desempenho do serviço de voz em redes IP.
Conhecerá, também, quais tecnologias podem ser implantadas para garantir a qualidade dos
serviços multimídia em redes IP.
a) Ao final deste capítulo, você terá subsídios para:
b) conhecer e compreender os conceitos de qualidade de serviço;
c) compreender e avaliar os parâmetros que influenciam diretamente na qualidade do ser-
viço;
d) conhecer e compreender as tecnologias que devem ser implantadas nas redes IP para
garantir desempenho em comunicações multimídia.
Como você pôde perceber, as oportunidades de aprendizado são muitas, que tal começar
logo o estudo desse assunto? Então, vamos lá!

44
5.1 Conceituação
Durante a década de 1980, a Internet ainda estava restrita às fronteiras acadê-
micas com limitações de tráfego a aplicações. O tipo de serviço não era relevante
e toda implementação em IP ignorava o campo ToS (Type of Service) do protocolo
IP versão 4. A importância da Qualidade de Serviço surgiu com o crescimento da
Internet e sua difusão dentro do cenário popular e empresarial.
Com a crescente demanda de novos serviços e a evolução tecnológica, os pro-
vedores de serviços se viram obrigados a quebrar paradigmas, com inovação e
competitividade, visando à manutenção da fidelidade dos clientes, com a cres-
cente exigência de serviços, que incluem:
a) voz;
b) acesso à Internet;
c) interligação de LANs;
d) vídeo interativo;
e) e-mail;
f) salas de reuniões virtuais;
g) webcasting;
h) treinamento a distância;
i) comércio eletrônico.
Enfim, uma completa transposição do mundo real para o eletrônico, que por
não exigir a presença física das pessoas no local da execução dos serviços, recebe
a conotação de “mundo virtual”.
Tais características descrevem diferentes níveis de serviços, com formas de trá-
fego diferenciadas. Considerando a popularização dos protocolos responsáveis
pela transmissão de dados e consequente padronização da infraestrutura exis-
tente, o diferencial de negócio são as diversas formas de tratamento dos serviços
oferecidos na rede. Daí o surgimento da preocupação com a qualidade de serviço
(DUARTE, 2009).
Qualidade de serviço é um termo utilizado para uma rede com a habilidade
de prover a sensibilidade de diferir os tipos de serviços, o que requer uma
infraestrutura de rede que tenha capacidade, flexibilidade, granularidade,
escalabilidade e robustez.
Tudo isso significa preparar as redes para suportar diferentes tipos de tráfe-
go, que demandam tratamentos diversificados pelas mesmas e a necessidade

5 QUALIDADE DE SERVIÇO
45
de cumprimento de Service Level Agreement - SLA (disponibilidade, segurança e
desempenho). Principalmente para aqueles serviços nos quais exista uma relação
estabelecida em contrato, como é o caso do comércio eletrônico, vídeo, voz e
extranets.
As redes comutadas por pacotes baseadas no protocolo IP (como a Internet),
tratam todos os dados, usuários e seções do mesmo modo, conforme ilustra a
figura a seguir, sem prioridade em termos de desempenho, perda, segurança ou
disponibilidade.
D'imitre
Camargo
Martins
(2012)
Figura 7 - Infovia
Sendo assim, tem-se um grande desafio: colocar aplicações de vídeo e voz em
uma rede de dados, o que demanda novas exigências para a garantia da qualida-
de de serviço, que pode ser mensurada pelos parâmetros que seguem.
a) Disponibilidade do serviço - a disponibilidade exige uma rede robusta o
suficiente para sobreviver a falhas, tais como: rompimento de fibras, falhas
em interfaces ou falhas de comutação. Atualmente, na maioria das vezes,
os equipamentos de transporte fornecem mecanismos de sobrevivência a
falhas do meio físico e que são transparentes aos serviços.
Um fator importante do gerenciamento da disponibilidade de serviço é a ga-
rantia de que a rede deve ter configurações para suportar tráfegos (dados, voz e
vídeo) que possuem requisitos distintos e que seja composta por mecanismos de
priorização para prevenir a degradação do serviço.
b) Throughput - a quantidade de dados transmitidos entre dois nós da rede em
um tempo específico.
c) Atraso - também conhecido como latência, refere-se ao intervalo de tempo
entre os pacotes transmitidos e recebidos na comunicação de dois pontos
de referência. Surgem dois problemas para o tráfego de voz quando o atraso

46
é alto: o eco e a sobreposição de conversação. O eco torna-se um problema
quando o atraso de “round-trip” é maior do que 50ms. Neste caso, necessita-
-se de mecanismos de cancelamento de eco; já o problema da sobreposição
de conversação ocorre onde os atrasos, em uma direção, são maiores que
250ms.
São tipos de atraso:
a) atraso de processamento - criado pela codificação, compressão, descom-
pressão e decodificação do sinal de voz;
b) atraso de empacotamento - tempo do processo de armazenamento de
amostras de dados e alocação num pacote até o seu preenchimento;
c) atraso de enfileiramento - os comutadores e roteadores empregam filas nas
quais os pacotes são armazenados até que exista capacidade de transferên-
cia. O tempo perdido nas filas constitui o atraso de enfileiramento;
d) atraso de propagação - atraso resultante da propagação de sinais em qual-
quer meio físico;
e) atraso da velocidade de enlace - a taxa de transferência de dados é deter-
minada pela taxa de bit do enlace. Este atraso é independente do atraso de
propagação e normalmente é o maior dos dois componentes;
f) número de saltos - cada um dos comutadores ou roteadores atravessados
por um pacote é considerado um salto. O atraso de enfileiramento cresce
quando aumenta o número de saltos.
A figura a seguir ilustra o somatório de atrasos em uma comunicação fim a fim.
D'imitre
Camargo
Martins
(2012)
Figura 8 - Somatório dos tempos de atraso
Variação do atraso - também chamado de jitter - é a variação no tempo de
chegada entre pacotes devido a atrasos variáveis de transmissão sobre a rede.
Para a remoção do jitter necessita-se de um buffer na chegada dos dados. O buffer
aumenta o atraso total do sistema.
A taxa de perda de pacotes é a taxa máxima na qual os pacotes podem ser
descartados durante a transferência, por meio de uma rede. O protocolo IP não
garante a entrega de pacotes e a ordem dos mesmos. Pacotes são descartados
durante os períodos de congestionamento, quando as filas de pacotes excedem

47
a memória prevista, indicando uma taxa de transmissão inferior à taxa de chega-
da dos pacotes em um determinado nó de rede. Para o caso do tráfego sensível
ao tempo (voz e vídeo interativo), não se utilizam os esquemas de retransmissão
de pacotes perdidos. Utilizam-se esquemas de interpolação e de transmissão de
informações redundantes. Normalmente, não são toleradas perdas de pacotes
maiores do que 1% para o tráfego de voz. A tabela a seguir mostra os percentuais
aceitáveis de perdas de pacotes e latência por classe de serviço.
Tabela 3 - Requisitos dos serviços multimídia
Classe de Serviço (CS) Perda de Pacotes Retardo
Voz 1% 90ms
Multimídia 1% 100ms
Dados Expressos 2% 100ms
Dados N/A 100ms
Acompanhe, agora, a descrição de um exemplo de como solucionar um pro-
blema após a migração para uma rede convergente.
CASOS E RELATOS
Solucionando um problema
Andreia, que é consultora em telecomunicações, foi contratada por uma
indústria para analisar e avaliar problemas de desempenho na sua rede
corporativa. Os problemas passaram a ocorrer após a migração da solu-
ção tecnológica para uma rede convergente de transporte do tráfego
de dados e voz. Após análises nos relatórios emitidos pelos sistemas de
gerência da rede corporativa, Andreia constatou que alguns links de co-
nexão entre switch e roteadores estavam congestionados e que alguns
roteadores estavam com pouca memória livre disponível, não havendo
separação por vlan do tráfego de voz e dados. Diante deste cenário, An-
dreia definiu as seguintes ações para a resolução do problema:
- ampliação dos links congestionados;
- separação dos tráfegos de voz e dados por vlan;

48
- ampliação da memória dos roteadores;
- configuração de classificação de tráfego para priorização, quando ne-
cessário.
Após implantadas essas ações, os problemas de desempenho foram so-
lucionados.
SAIBA
MAIS
A avaliação de desempenho de uma rede no tocante a per-
das de pacotes, atrasos, etc., não é algo trivial. A implantação
de técnicas de qualidade de serviço deve ter como objetivo
a redução de custos de telecomunicações e de redes, in-
cluindo a sobrecarga associada a redes separadas para voz,
dados e vídeo e, ainda, a priorização do tráfego mais sensível
em relação ao tempo de resposta. Antes da configuração
de Qualidade de Serviço nas redes, se faz necessária a rea-
lização de uma auditoria, onde informações referentes ao
desempenho dos equipamentos, ocupação de links e etc.,
sejam levantadas para o mapeamento da situação e adoção
de ações que permitam garantir que problemas de subdi-
mensionamento não afetem a garantia de desempenho e a
priorização, que são propostas pelas técnicas de Qualidade
de Serviço.
Os objetivos da qualidade de serviço incluem gerenciar os parâmetros ante-
riormente mencionados, da seguinte maneira:
a) largura de banda dedicada;
b) atraso e jitter controlados;
c) características de perda melhoradas.
Ou seja, o projeto de qualquer rede deve maximizar a disponibilidade e throu-
ghput, reduzir o atraso e tentar eliminar o jitter e a perda de pacotes.
Vamos conhecer um pouco mais sobre qualidade de serviço? Siga em frente
com os estudos e conheça o que é e para que serve a categorização de tráfego.
5.2 Categorização de tráfego
De modo a garantir a qualidade de serviço, a tecnologia de rede deve fornecer
um método para categorizar e priorizar o tráfego, de modo a assegurar que o mais

49
importante e mais sensível tenha preferência sobre o menos importante. Assim
sendo, pode-se categorizar o tráfego da seguinte maneira:
D'imitre
Camargo
Martins
(2012)
Figura 9 - Categorias de tráfego
Diante desses requisitos, pode-se concluir que são necessárias três soluções
para se obter qualidade de serviço:
a) habilidade de priorizar tráfego;
b) habilidade de reservar largura de banda pelo tipo de aplicação;
c) suportar grandes capacidades de largura de banda.
Ainda para garantir essa qualidade de serviço, são utilizadas as seguintes tec-
nologias:
a) priorização de roteamento;
b) Intserv – serviço integrado;
c) Diffserv - serviço diferenciado que utiliza o campo type of service (ToS), do
Ipv4 e o campo traffic class, do IPv6;
d) MPLS - protocolo para encapsular o tráfego IP em um novo cabeçalho de
e) roteamento.
A implementação dessas tecnologias permite três níveis básicos de QoS fim a
fim, que podem ser fornecidos por meio de uma rede: o serviço “Best-effort”; o
serviço deferenciado (SOFT QOS) e o serviço garantido (HARD QOS). Confira cada
um deles mais detalhadamente.

50
5.2.1 Serviço Best effort
É também conhecido como falta de QoS (sem garantias). Nele, o sistema final
deve verificar a entrega dos pacotes.
5.2.2 Serviço diferenciado (SOFT QOS)
Alguns tráfegos/serviços, quando encaminhados pela rede são tratados de
maneira diferenciada (processamento mais rápido, maior largura de banda mé-
dia e menor taxa média de perdas). O Serviço diferenciado (DS) é um conceito
do IETF DS working group, a arquitetura é escalável e obtida pela agregação dos
estados de classificação do tráfego, que é conseguida pelo uso do campo DS do
pacote IP. Os pacotes são classificados e marcados, nas fronteiras da rede, para
receber um tratamento particular de encaminhamento por hop ao longo do seu
caminho. O DiffServ minimiza a sinalização e se concentra nos agregados de fluxo
e no comportamento por hop. Os fluxos são classificados de acordo com regras
pré-estabelecidas, de tal modo que os fluxos de múltiplas aplicações são agrega-
dos em um grupo limitado de classes de fluxo.
A arquitetura de serviços diferen
ciados oferece uma característica indispensá-
vel nos dias de hoje: a ‘es
calabilidade’, que pode ser obtida por meio da agrega-
ção de fluxos e da separação das funções dos ro
teadores de borda da rede e dos
roteadores internos.
No roteador de borda, o pacote será marcado e fiscalizado, conforme foi esta
belecido o contrato. Já o roteador interior deverá simplesmente en
caminhar os
pacotes garantindo qualidade de serviço conforme o nível estabelecido, como
por exemplo, níveis de importância ou baixos tempos de atraso.
Apesar de ser escalável, o Diff
Serv não oferece a garantia rígida de recursos
para todos os fluxos, como o IntServ, isso porque as reservas de recursos são fei-
tas para agregações, ou seja, grandes conjuntos de fluxos. Um fluxo in
dividual
pode não atingir as suas necessidades em termos dos pa
râmetros de QoS, como
largura de banda e atraso. Esse tipo de QoS algumas vezes é chamado de Classes
de Serviço (CoS). Nesses casos, garantias somente podem ser obtidas por meio da
correta pro
visão dos recursos da rede, o que nem sempre é algo fácil.
5.2.3 Serviço garantido (HARD QOS)
Reserva absoluta de recursos de rede para tráfegos específicos (Integrated Ser-
vice). Neste serviço, a aplicação deve conhecer as características do seu tráfego e

51
sinalizar para os elementos da rede sobre a reserva de recursos, visando garantir
as propriedades de seu tráfego.
Para obtenção do serviço garantido, a rede deve possuir as seguintes caracte-
rísticas:
a) manter o mesmo estado por fluxo;
b) policiamento do tráfego;
c) evitar o congestionamento;
d) gerenciar o congestionamento;
e) possuir mecanismo para a eficiência do enlace.
O RSVP (Resource Reservation Protocol) é um protocolo de controle que per-
mite que os clientes solicitem uma qualidade de serviço fim a fim especial para
o seu fluxo de dados. As aplicações em tempo real utilizam o RSVP para reservar
os recursos necessários nos roteadores ao longo do caminho de transmissão, de
modo que a largura de banda solicitada possa estar disponível quando ocorrer a
transmissão.
O foco principal dos serviços integrados são as aplicações de tempo real, que
necessitam de garantias rígidas de QoS para funcionar corre
tamente. Duas pro-
postas de novas classes de serviço surgiram:
a) serviço garantido – des
tinado a aplicações que não toleram as variações de
atraso fim a fim, como conversas telefônicas (Telefonia IP ouVoIP),
b) serviço de carga controlada – para aplicações que toleram variações no
atraso fim a fim, como algumas aplicações de distribuição de áudio e vídeo.
A arquitetura de serviços integrados prevê que todos os roteadores partici-
pantes, entre os pontos das comunicações, deverão previamente atender às ne-
cessidades da aplicação, ou seja, deverão realizar a reserva de recursos, seme-
lhante ao sistema telefônico que utilizamos atualmente.
Agora que você já conheceu os objetivos, as categorias, as soluções, as tecno-
logias e os tipos de serviços, conheça as técnicas de controle de congestionamen-
to. Esse é o assunto do próximo item.
5.3 Técnicas de controle de congestionamento
Para que seja possível garantir a priorização de tráfego baseada no tipo de
serviço, os roteadores das redes utilizam alguns mecanismos para controle de
possíveis congestionamentos. Alguns destes mecanismos são:

52
a) técnicas para evitar o congestionamento – RED (Random Early Detection) e
WRED (Weighted Random Early Detection) – monitoram a carga de tráfego
na rede em um esforço de antecipar e evitar os pontos de gargalo da rede;
b) técnicas utilizadas para gerenciar o congestionamento – FIFO (First in - First
out), PQ (Prioriy Queuing), CQ (Custom Queuing), WFQ (Weighted Fair Queu-
ing) – utilizam algoritmos de fila para organizar o tráfego e determinar al-
gum método de priorizar o tráfego no enlace de saída.
VOCÊ
SABIA?
Cada fornecedor de tecnologia programa, em seus equi-
pamentos, diferentes soluções para controle de conges-
tionamento, todavia, o melhor controle é realizado por
meio da duplicação física e lógica do link, sendo que
o pico de ocupação de cada link não deve ultrapassar
50%.
Vamos conhecer mais detalhadamente essas técnicas utilizadas para evitar e
gerenciar congestionamentos.
5.3.1 Técnicas para evitar congestionamento RED e WRED
Para evitar antecipar e evitar congestionamentos nos pontos de gargalo da
rede, são utilizadas técnicas que monitoram a carga de tráfego.
Essas técnicas são algoritmos projetados para trabalhar com o TCP em redes
IP e utilizadas nos roteadores do Core, fazendo com que sejam descartados pa-
cotes quando o congestionamento aumentar e também, que a origem baixe a
transmissão, após detectar esse descarte.
Elas permitem o controle do fluxo, evitando problemas de sincronismo do
TCP, resultante do aumento e diminuição do tráfego TCP, realizados pelos hosts,
simultaneamente, após a ocorrência de congestionamento.
O RED é um mecanismo que calcula o tamanho médio da fila. Toda vez que
chega um pacote é realizada uma verificação para comparar com os limiares mí-
nimos e máximos da fila. Se o tamanho médio estiver entre os valores máximos e
mínimos, o algoritmo descarta os pacotes aleatoriamente, para sinalizar ao trans-
missor que um congestionamento pode ocorrer a qualquer momento. Desta for-
ma, o transmissor diminui sua taxa de transmissão.
A figura a seguir ilustra o fluxograma do algoritmo utilizado pelo mecanismo
RED, no qual o mecanismo RED descarta os pacotes aleatoriamente. Ele não tem
capacidade de oferecer um tratamento de descarte diferenciado, baseado na
classe do pacote.

53
D'imitre
Camargo
Martins
(2012)
Figura 10 - Mecanismo RED
O WRED, ou Weighted RED, é uma implementação da Cisco que combina as
funcionalidades do RED com a classificação de pacotes por precedência IP. Base-
ado nessa classificação, o mecanismo descarta pacotes seletivamente, descartan-
do inicialmente os pacotes de menor prioridade, com diferentes pesos para cada
classe.
Observe um exemplo, na figura a seguir.
D'imitre
Camargo
Martins
(2012)
Figura 11 - Mecanismo WRED

54
FIQUE
ALERTA
O funcionamento dos equipamentos de redes dentro da
especificação dos fornecedores, no tocante à ocupação de
memória e ocupação de CPU, é fundamental para que es-
tes equipamentos consigam implementar, quando neces-
sário, as técnicas de controle de congestionamento.
5.3.2 Técnicas para gerenciar o congestionamento FIFO (First
In – First Out)
O FIFO é um mecanismo de enfileiramento em que a ordem dos pacotes de sa-
ída segue a mesma ordem dos pacotes de entrada. Ele é o mecanismo de sincro-
nismo mais usado em roteadores, porém não realiza controle de tráfego e nem
controle de fluxo.
Veja uma figura que ilustra o mecanismo FIFO.
D'imitre
Camargo
Martins
(2012)
Figura 12 - Mecanismo FIFO
PQ – Prioriy Queuing
O enfileiramento por prioridade permite que seja definida prioridade de trá-
fego em uma dada interface, por exemplo: alta, normal, média e baixa. Quando o
tráfego chega ao roteador, ele é encaminhado para uma das quatro filas. Os paco-
tes na fila de mais alta prioridade são transmitidos primeiro. Quando a fila esvazia,
são transmitidos os pacotes da próxima fila, de mais alta prioridade.
As filas de prioridade asseguram que, durante um congestionamento, os da-
dos de mais alta prioridade não sejam atrasados pelo tráfego de baixa prioridade.
Se o tráfego enviado para uma dada interface exceder a largura de banda desta

55
interface, o tráfego de baixa prioridade pode experimentar atrasos significativos.
O PQ pode ser considerado uma forma de diferenciação primitiva de tráfego.
O PQ pode ter um efeito adverso no desempenho do encaminhamento devi-
do ao reordenamento da fila de saída. Como o processador do roteador tem que
fazer uma verificação detalhada em cada pacote para determinar em que fila este
deve ser colocado, tem-se uma exigência maior de processamento. Em enlaces
lentos, o roteador possui um tempo maior para examinar e manipular os pacotes,
já nos de alta velocidade, isto pode impactar negativamente no desempenho de
encaminhamento.
A figura a seguir ilustra o mecanismo PQ.
D'imitre
Camargo
Martins
(2012)
Figura 13 - Mecanismo PQ
CQ – Custom Queuing
Os CQs são filas customizadas que permitem ao administrador de rede a reser-
va de uma porcentagem da largura de banda para um protocolo específico.
O roteador serve cada fila sequencialmente, transmitindo uma porcentagem
configurável do tráfego em cada fila antes de mover para a fila seguinte. Ele é
uma variação do enfileiramento por prioridade. Nesse algoritmo podem ser defi-
nidas várias filas de saída, cada uma com uma dada prioridade de atendimento e
a quantidade de tráfego enfileirado (em bytes) que será retirado da fila em cada
uma das rodadas de atendimento. Esse algoritmo de serviço é uma tentativa de
fornecer uma prioridade de serviço para um dado tipo de tráfego, enquanto não
permite o monopólio por uma classe de tráfego dos recursos e largura de banda
do sistema.
Observe a figura a seguir, ela ilustra o mecanismo CQ.

56
D'imitre
Camargo
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(2012)
Figura 14 - Mecanismo CQ
WFQ – Weighted Fair Queuing
O WFQ é um algoritmo de fila baseado no fluxo de tráfego em que a técnica
consiste em agendar tráfego interativo para frente da fila, visando à redução do
tempo de resposta e compartilhando o restante da largura de banda entre os
fluxos que necessitam de grande largura de banda. Os fluxos são identificados,
dinamicamente, pelos endereços de origem e destinos e também pelo número
da porta.
Esse algoritmo utiliza o IP/ToS precedence bits para “pôr pesos” no fluxo (em
algumas implementações). Confira um exemplo de WFQ na ilustração a seguir.
D'imitre
Camargo
Martins
(2012)
Figura 15 - Mecanismo WFQ
1 RFC (Request for
Comments)
A RFC é o documento que
descreve os padrões dos
protocolos da Internet.

57
SAIBA
MAIS
Para saber mais sobre técnicas de controle de congestiona-
mento implementadas em roteadores, acesse os sites: www.
cisco.com e www.juniper.net.
Agora que você já conhece as técnicas que controlam e gerenciam os conges-
tionamentos, confira como o tráfego dos dados é classificado.
5.4 Classificação do tráfego
Em uma rede, muitas vezes existe a necessidade de se classificar o tráfego.
As razões dessa classificação variam de rede para rede e podem ser alcançadas
com o uso de um identificador (flag) nos pacotes que formam esse tráfego. Esses
flags determinam quais são os pacotes mais importantes (que terão prioridade) e
os menos importantes (que podem ser descartados) na rede. Além disso, tiram a
responsabilidade de decisão do roteador e estabelecem os níveis de serviço que
são requeridos para os pacotes em um determinado fluxo de dados.
Existem diferentes maneiras de utilização desses flags e seus níveis de classi-
ficação. Alguns métodos de classificação de pacotes são: o ToS, o DSCP e o RSVP.
Vamos conhecer melhor cada um deles.
5.4.1 ToS – Type of Service
O ToS foi implementado no pacote IP como um campo de 8 bits que tem como
propósito modificar o enfileiramento e o comportamento do encaminhamento
de pacotes, baseados nas configurações desse campo. Dessa maneira, pacotes
com diferentes configurações ToS podem ser gerenciados com diferentes níveis
de serviço dentro da rede.
Apesar de parecer uma funcionalidade bastante útil, o ToS não foi amplamen-
te utilizado devido à dificuldade de criar mecanismos de controle consistentes
para alcançar o objetivo do campo ToS (citado na RFC 791). Esta RFC1
define o
objetivo do bit ToS como:
O tipo de serviço fornece uma indicação de parâmetros abstra-
tos de qualidade de serviço desejáveis. Esses parâmetros de-
vem ser usados para orientar a seleção dos parâmetros atuais
de serviço quando na transmissão de datagramas através de
uma rede particular. Várias redes oferecem serviço preferencial

58
que, de alguma maneira, trata tráfego de alta preferência como
mais importante que qualquer outro tráfego. (POSTEL, 1981).
A RFC791 define o campo de ToS como composta por dois subcampos: o Ser-
vice Profile e o Precedente Field, no entanto, o campo ToS fornece uma base para o
começo da criação de esquemas de classificação de serviços por pacote.
A figura a seguir ilustra a localização e a disposição do campo ToS dentro do
cabeçalho IP padrão. Veja.
D'imitre
Camargo
Martins
(2012)
Figura 16 - Cabeçalho IP
Fonte: Postel (1981)
A definição de utilização do campo ToS do protocolo IP, para caracterização
e diferenciação de serviços, sofreu várias alterações visando eventuais melhorias
para tratativa de tráfegos distintos. Dentre estas, podemos citar:
Campo Service Profile - esse campo é representado pelos bits 3, 4 e 5 do cam-
po ToS, ilustrados na tabela a seguir.
Tabela 4 - Campo Service Profile
0 1 2 3 4 5 6 7
Precedence D T R O O
Bit 3: 0 = Normal Delay, 1 = Low Delay
Bit 4: 0 = NormalThroughput, 1 = HighThroughput
Bit 5: 0 = Normal Reliability, 1 = High Reliability
Fonte: Postel (1981)
O campo Service Profile teve a intenção de fornecer um grupo de parâmetros
gerais que caracterizassem as escolhas de serviços fornecidos na rede que cons-
tituem a Internet, porém, existem aspectos que impediram a adoção do service
profile como meio de prover QoS.
Na RFC 791, nenhuma definição é fornecida para confiança (reliability), atraso
(delay) ou throughput para um determinado serviço. Sendo assim, valores devem
ser associados a esses itens, permitindo então a diferenciação do custo monetário

59
deste serviço. Então, a RFC declara que não devem ser usados mais do que dois
bits para caracterização de certo serviço, a não ser em casos extremos.
A necessidade de projetistas de rede e arquitetos de roteadores de interpretar
arbitrariamente esses valores conduz ao fracasso da adoção deste campo como
uma característica de definição de fluxos de dados de rede. Isso levou à modifica-
ção de especificação original deste campo, surgindo assim, a RFC 1349.
Nesta RFC, o campo service profile foi expandido para quatro, ao invés de três,
possibilitando não somente definir as características já citadas na RFC 791, como
também, o custo monetário do serviço. A tabela a seguir mostra os bits de confi-
guração e seus significados.
Tabela 5 - Campo Service Profile
0 1 2 3 4 5 6 7
Precedence X X X X O
Service Field Bit Configurations
1000 Minimize Delay
0100 MaximizeThroughput
0010 Maximize Reliability
Service Field Bits
0001 Minimize Monetary Cost
0000 Normal Service
Fonte: Alquimist (2011)
O quinto valor da tabela (0000) é considerado um serviço normal de melhor
esforço e por isso não é considerado um service profile. A RFC 1349 declara que
a seleção de algum desses service profiles deverá ser considerada uma forma de
priorização do serviço na fila de encaminhamento e na otimização dos caminhos,
no entanto, o exato funcionamento deste mecanismo não foi definido. Esta ambi-
guidade impediu praticamente qualquer forma de adoção dos bits service profile
como forma de diferenciar serviços nos últimos 20 anos.
a) Campo IP Precedence - os 3 primeiros bits do campo ToS são definidos
como Precedence Field. A proposta desse campo é de indicar ao roteador o
nível de preferência de descarte de pacotes, com o intuito de evitar o atraso
no enfileiramento destes. A tabela a seguir mostra os diferentes níveis de
pacotes por serviço.

60
Tabela 6 - Campo IP Precedence
0 1 2 3 4 5 6 7
Precedence Bits D T R O O
Precedence Bit Setting Definitions
111 Network Control
110 Internetwork Control
101 CRITIC/ECP
100 Flash Override
011 Flash
010 Immediate
001 Priority
000 Routine
Fonte: Alquimist (2011)
Além disso, esses bits fazem parte dos requerimentos na seleção de nível de
serviço, ou seja, juntamente com o service profile eles determinam quais caracte-
rísticas de atraso, throughput e confiança o pacote irá receber. No entanto, como
no caso do service profile não houve a preocupação de definir com exatidão o
significado de cada termo citado na tabela, uma regra geral pode ser declarada:
o pacote com maior prioridade deve ser transmitido antes que o de menor priori-
dade. Neste caso, o 000 corresponderia à entrega pelo melhor esforço, enquanto
que 111 seria considerado mensagem de controle da rede.
No entanto, o campo precedence foi redefinido de forma significativa, para ser
reaproveitado dentro dos grupos de serviços integrados expostos adiante.
Recapitulando
Neste capítulo, você conheceu algumas condições (parâmetros) de uma
rede IP que afetam diretamente o desempenho e a qualidade na trans-
missão de voz e vídeo e algumas técnicas que visam minimizar os efeitos
dessas condições indesejadas. Estes conhecimentos ajudarão você a en-
tender quais parâmetros devem ser monitorados para garantir desem-
penho e disponibilidade dos serviços multimídia. Fique atento aos próxi-
mos capítulos. Vem muita coisa interessante ainda pela frente!

61
Anotações:

6
Grupo Integrated Services
Neste capítulo você conhecerá os conceitos, as características e a aplicabilidade do Integra-
ted Services (IntServ), que é uma técnica para programar qualidade de serviço em redes IP. Irá
também conhecer e compreender o funcionamento do protocolo RSVP (Resource Reservation
Protocol).
a) conhecer e compreender os conceitos do Integrated Services.
b) compreender e avaliar os parâmetros de configuração do Integrated Services.
c) conhecer e compreender os conceitos, parâmetros e mensagens do protocolo RSVP.
Preparado para começar mais uma etapa? Então, prossiga os estudos!

64
6.1 Integrated Services
A Integrated Services (Intserv) foi uma das primeiras tentativas de programar
QoS em redes IP. A arquitetura Intserv, definida na RFC 1633 e IETF 1994b, tenta
criar uma série de extensões para melhorar o sistema de entrega IP por melhor
esforço, com o intuito de fornecer QoS para aplicações sensíveis ao atraso.
O funcionamento do Intserv é bastante parecido com o Asynchronous Tranfer
Mode (ATM). Na verdade, as atenções do Intserv foram voltadas para o forneci-
mento de serviços de camada três com o mesmo QoS que o ATM fornece na ca-
mada dois.
A escalabilidade do Intserv também funciona de maneira parecida com a es-
calabilidade do ATM. Usando sistemas de reservas, fluxos de dados são estabe-
lecidos entre os pontos finais reservando recursos para garantir a taxa de entre-
ga de dados e de atraso. Isso é análogo às negociações de Circuitos Virtuais que
ocorrem no ATM. Assim como o link deve conter banda disponível para atender
todas as requisições de fluxos, os roteadores e switches devem ter recursos para
garantir a reserva.
O modelo Integrated Services foi projetado para superar a arquitetura de me-
lhor esforço (sem garantia de serviço ou entrega) usada na Internet, melhorando
o tempo de entrega de pacotes. A tecnologia atual é consideravelmente mais ba-
rata, porém não atende as necessidades de aplicações em tempo real, tais como
voz e vídeo. O objetivo do uso do Intserv é o uso de um sistema de reserva para
garantir que haja recursos de rede suficientes dentro da arquitetura de melhor
esforço da Internet.
O funcionamento do Intserv é baseado em requisições do end host, responsá-
vel por configurar as solicitações de serviços de rede, sendo possível a rede acei-
tar ou rejeitar essas solicitações por meio do caminho de rede inteiro, porém não
podendo negociar. Um exemplo clássico desse funcionamento seria Voz sobre
IP. O protocolo de reserva do end host pode solicitar um caminho dedicado de
dados de 16kbps com delay máximo de 100ms. A rede pode aceitar ou rejeitar
essa solicitação, baseada nas condições existentes, porém, não pode negociar
nenhuma variação dessa solicitação. Esse compromisso da rede termina apenas
quando uma das partes termina a chamada. É importante citar que a principal
preocupação do Intserv é com o atraso ou tempo de entrega por pacote, ficando
assim em segundo plano a banda passante. Isso não quer dizer que o Intserv não
garanta banda, mas sim, que ele fornece o mínimo de banda solicitado, dando
mais atenção ao atraso, com o intuito de criar um ambiente sem jitter.
Na arquitetura Intserv são definidos dois tipos de serviços: carga controlada e
taxa de bit garantida. Confira esses dois serviços a seguir.

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