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VoIP@UFSC, USO DE VOZ SOBRE IP NA UNIVERSIDADE – FINAL

TENDÊNCIA
VoIP@UFSC, USO DE VOZ SOBRE IP NA UNIVERSIDADE
FINAL

NA ÚLTIMA PARTE DO ARTIGO, OS AUTORES COMENTAM  SOBRE A FREQÜÊNCIA DE LIGAÇÕES OBTIDAS NO SISTEMA VOIP, OS APARELHOS DE TELEFONIA DO SISTEMA E O FUTURO DA TECNOLOGIA EM ESTUDO COM PERSPECTIVAS OTIMISTAS DE MÚLTIPLOS USOS.

Por Edison T. L. Melo, Guilherme E. Rhoden, José M. Simões e Murilo Vetter

VoIP@UFSC em números
A última contabilização realizada do sistema, apontava mais de 700 usuários VoIP cadastrados na instituição. Deste total, a grande maioria é formada por clientes com suporte ao protocolo SIP. O custo das ligações depende de cada situação. Caso elas sejam feitas entre clientes VoIP (SIP-SIP, SIP-H.323, H.323-SIP ou H.323-H.323) ou para o PBX das instituições, o custo é de banda de Internet e recursos da central telefônica. Caso sejam feitas ligações VoIP com destino à telefonia convencional, adiciona-se o preço da ligação entre a central e o telefone discado.
Analisando a Figura 2, tem-se informações referentes à utilização das quatro linhas do gateway VoIP/PSTN. Nestes gráficos, os dados diários são referentes ao dia 6 de dezembro, os semanais se referem ao período de 9 de novembro a 6 de dezembro, os mensais são de outubro, e anual de 2005.

Tendência - graf 1
Fig. 2 – Contabilização de uso das linhas PSTN.

Os dados referentes à utilização do protocolo H.323 são contabilizados pelo Gatekeeper e observa-se que estes gráficos foram gerados por um sistema desenvolvido nos laboratórios da UFRJ. Na Figura 3, verifica-se a realização de chamadas em um período quinzenal. Neste gráfico, as “chamadas atendidas” são as que foram realizadas com sucesso, já as “chamadas não atendidas” são as que não foram possíveis de ser completadas, ou por falha no redirecionamento das chamadas, ou pelo usuário não atender ao telefone ou até mesmo pela possibilidade da linha estar ocupada. O período da amostra é de 22 de novembro a 6 de dezembro de 2005.

Tendência - figura 3
Fig. 3 – Contabilização quinzenal de chamadas atendidas e não atendidas H.323.

Na Figura 4, visualiza-se com facilidade a faixa de uso diário do serviço. Nota-se que do período compreendido entre 8 horas da manhã e meia-noite, tem-se uma maior constância na realização das chamadas. A média de ligações realizadas com sucesso está em 15 por hora.

Figura 4
Fig. 4 – Contabilização do número de chamadas atendidas e não
atendidas H.323 por hora em 06/12/2005.
Verifica-se na Figura 5, a duração das chamadas em cada hora do dia 6 de dezembro de 2005. Neste se tem uma noção da constância das ligações, a duração mínima, máxima e a média. A média está em 19 minutos por período de hora.
Figura 5
Fig. 5 – Contabilização da duração das chamadas H.323 em 06/12/2005.

Os dados referentes ao protocolo SIP são contabilizados pelo ambiente Asterisk@HOME. Na Figura 6, temos a contabilização de oito dias de uso do SIP. O período está compreendido entre 1º de dezembro a 8 de dezembro de 2005. Em média são realizadas 400 chamadas diárias, com duração média de aproximadamente 3 minutos.

Figura 6
Fig. 6 – Contabilização de oito dias de chamadas do SIP.

A Figura 7 apresenta dados de chamadas realizadas por dia. Neste gráfico se verifica que a quantidade de ligações fica em torno de 17 horas por período. Os dados deste gráfico são do dia 6 de dezembro de 2005.
Salienta-se que o uso mensal do SIP está por volta de 25 mil horas. Com todos esses dados em mão, consegue-se traçar bem o perfil dos usuários da UFSC.

Figura 6
Fig. 7 – Contabilização da quantidade de chamadas realizadas do SIP em 06/12/2005.

Clientes VoIP
Existem diversos tipos de clientes disponíveis para o uso do VoIP. Mais especificamente podemos citar os terminais PSTN, telefones IP, dispositivos ATA e softphones.

Terminais PSTN
No caso dos terminais telefônicos que operam na rede PSTN, pode-se optar entre os analógicos e os digitais, os quais devem estar em um ponto fixo da rede telefônica.

Telefones IP
Estes são muito parecidos com os conhecidos telefones digitais. A principal diferença é que utilizam o protocolo IP para a comunicação, ligados a uma rede LAN.

ATA e Gateway
Os ATA são equipamentos pequenos, normalmente fabricados com plástico, são leves e desenhados para fornecer serviços VoIP. Fornecem conexão ao telefone analógico ou sem fio, e à linha PSTN normal. Em termos técnicos, ele pode comportar tanto interfaces FXS como FXO – a interface FXS permite transformar um telefone normal num telefone IP enquanto que a interface FXO fornece a conectividade à linha PSTN, ou porventura outro adaptador VoIP que é disponibilizado pelo fornecedor de serviços. Estas interfaces podem ser configuradas separadamente numa interface web. Por estas razões, permite adicionar diversos serviços a um telefone normal, usando uma ligação a um provedor VoIP.
É a solução mais utilizada hoje em dia, contudo tem diversas limitações. Este programa que roda em computadores e simula o funcionamento de um telefone normal. Para tal, necessita estar ligado à Internet de modo que este possa comunicar com o seu provedor de serviços.

Metas futuras
A tecnologia VoIP, como outra qualquer, sofre avanços com o passar do tempo. Tendo em vista a rápida convergência do futuro das telecomunicações ao VoIP, o projeto VoIP@UFSC estuda esta tecnologia e neste sentido orienta sua metodologia.
Por esta razão, existe a necessidade de fazer melhorias na rede VoIP. Para tal, testes com um novo ambiente SIP, mais especificamente o SER (SIP Express Router), estão sendo realizados. Percebeu-se que este se adequa melhor ao sistema VoIP@UFSC, pois é um servidor SIP completo, o qual cobre melhor as funcionalidades do protocolo.
Para o armazenamento dos dados referentes aos usuários continuaremos a utilizar o OpenLDAP, uma implementação do LDAP. Este padrão de tecnologia permite que no futuro seja possível a integração dos dados em um único local, garantindo a integridade e fácil gestão dos mesmos.
No entanto, o SER não acessa o servidor LDAP diretamente. Neste caso, utilizamos o FreeRADIUS que pode funcionar como um servidor de autenticação remoto, garantindo assim mais segurança no sistema.
A contabilização será feita de modo similar à atual. Será trocado o Asterisk, que utiliza a base de dados mySQL, pelo SER, que armazena as informações no PostgreSQL.
Uma das melhorias será na autenticação VoIP entre o SER, Asterisk e Gatekeeper. Assim sendo, utilizaremos o OSP (Open Settlement Protocol) para termos um peering multi-lateral. O peering multi-lateral usa serviços de PKI (Public Key Infrastructure) para manter a comunicação entre os servidores segura. Nesta arquitetura de peering multi-lateral, cada servidor confia em uma entidade que especifica políticas de roteamento e de acesso para cada servidor. Os benefícios deste mecanismo são, a segurança que se obtém entre os vários servidores (peers), a eliminação de processos de acordos de peering bilaterais e listas de controle de acessos.
Outra funcionalidade de bastante interesse para a comunidade científica e especificamente para a UFSC é o uso da conferência, em particular, a videoconferência. A universidade possui atualmente um MGC (Media Gateway Controller) e um MCU (Media Control Unit), ambos da Polycom, que podem funcionar como servidores de conferências de voz, vídeo ou ambos. Está em estudo, a possível utilização do Asterisk ou SEMS (SIP Express Media Server) para serem servidor de conferência, uma vez que estes produtos são open source.
A UFSC adquiriu novas centrais telefônicas IP que já se encontram habilitadas para VoIP. Isto possibilita uma expansão futura, sem a necessidade de adquirir equipamentos extras, uma vez que o encaminhamento de chamadas pode ser feito através do protocolo IP.
Com a introdução destas novas centrais, vai ser possível endereçar as chamadas PSTN para os ramais VoIP, aumentando o número de ramais disponíveis na universidade.
Para ilustrar com mais clareza o novo ambiente que está se planejando, verifique a Figura 8. Nesta se acrescentou o MCU, servidor OSP, Central Telefônica IP (ligando-se diretamente a rede VoIP) e um Cisco Gateway PSTN/VoIP (Gateway com portas E1 embutidas).

Figura 6
Fig. 8 – Arquitetura futura do VoIP@UFSC.

Asterisk
O Asterisk é um PBX completo em software, provendo todas as funcionalidades esperadas de um PBX convencional. Ele opera com quase todos os equipamentos nos padrões telefônicos normais, dando suporte a muitos protocolos de voz sobre IP. Deve-se destacar a sua escalabilidade, robustez e grande suporte as muitas tecnologias telefônicas.
Ele suporta uma vasta gama de protocolos TDM (Time-Division Multiplexing) para a manipulação e transmissão de voz sobre interfaces da telefonia tradicional. Os padrões telefônicos americanos e europeus são suportados, permitindo uma integração fácil com a infra-estrutura atual.
A comunicação entre servidores Asterisk é feita pelo protocolo Inter-Asterisk eXchange (IAX™) Voice over IP. Pode-se instalar o Asterisk nas plataformas Linux, BSD e MacOSX.
Originalmente foi escrito por Mark Spencer, da Digium, o qual teve contribuições do mundo open source, tanto para implementações no código-fonte, como correção de bugs.

SER
O SER (SIP Express Router) é um servidor open source de alta performance, configurável e que implementa o SIP (Session Initiation Protocol), RFC 3261. O SIP é um protocolo de sinalização muitas vezes usado para estabelecer chamadas de voz sobre IP, anunciar a presença de usuários, enviar e receber mensagens e manter qualquer tipo de sessão, incluindo jogos e chats. O maior benefício do SIP é que este cria um framework aberto para a criação de serviços a partir de múltiplos componentes.
O SER foi desenhado para implementar infra-estruturas de telefonia IP em larga escala, assegurando uma flexibilidade que lhe permite atuar de forma distinta a satisfazer implementações de serviços variados. Por exemplo, pode atuar como registro de utilizadores e servidor de localização para prover mobilidade aos usuários. Pode também ser utilizado como elemento de controle de acesso, o qual armazena informações sobre gateways PSTN ou outros recursos SIP mais reservados. Pode ser facilmente estendido usando a sua configuração de idiomas e suporte para módulos plug-in embutidos. Tem vários plug-ins disponíveis, entre eles, gateways de messaging, de SMS e Jabber, autenticação e contabilização via RADIUS, ENUM (RFC 2916), entre outros.
Tem ainda uma interface de aplicação que permite um fácil acoplamento com outras aplicações que não funcionam com SIP. As aplicações como, interface Web ou ferramentas administrativas, podem facilmente monitorar e manipular o estado do servidor, iniciar transações SIP e disponibilizar funcionalidades como click-to-dial.
O SER é open source e foi escrito em C. Este suporta IPv4 (RFC 791) e IPv6 (RFC 2460), rodando em Linux, BSD e Solaris. No site da Iptel é possível encontrar: código-fonte, binários, documentação técnica e um fórum de suporte técnico. O SER foi desenvolvido pelo instituto nacional de pesquisa alemão Fraunhofer Fokus.

Considerações Finais
Este projeto propicia um aumento substancial na gama de conhecimento sobre VoIP, permitindo que a tecnologia seja testada de uma forma peculiar. Além do mais, ele possibilita sentir a evolução da tecnologia de uma forma concreta.
Hoje o VoIP tem apelo comercial emergente, tendo em vista que a redução de custos afeta diretamente na lucratividade de empresas. Sua abrangência vai de empresas a pessoas físicas, por isso a adesão ao serviço é de certa forma natural.
Além disso, há melhor aproveitamento da estrutura da rede, o que possibilita prover serviços de alta performance, podendo citar o uso do telefone, a multi-conferência de voz e vídeo, serviços de mensagens instantâneas, jogos, entre outros.
Destaca-se a forma como a Universidade Federal de Santa Catarina o gerencia, possibilitando que pessoas com algum vínculo com a instituição possam se beneficiar da tecnologia, sem custo algum ao usuário.
Deve-se ficar claro que o VoIP não é uma tecnologia de uso gratuito. Ele tem seus custos no que se diz respeito à instalação de equipamentos e do uso de linhas das companhias telefônicas.
Todavia, o que se destaca desta nova tecnologia é a mobilidade que ela proporciona aos seus usuários. Aqui ou acolá, basta que haja um ponto de acesso a Internet.

A primeira parte deste artigo está na edição 86.

Os  Autores
José Miguel Simões – Aluno do 5° Ano de Engenharia de Telecomunicações e Informática do Instituto Superior das Ciências do Trabalho e da Empresa (Portugal), atualmente fazendo estágio no Núcleo de Processamento de Dados da Universidade Federal de Santa Catarina, atuando na área de VoIP.
Murilo Vetter – Aluno do 3° Semestre de Ciências da Computação da Universidade Federal de Santa Catarina, fazendo estágio na área de VoIP no Núcleo de Processamento de Dados da Universidade Federal de Santa Catarina.
Edison Tadeu Lopes Melo – Mestre em Ciência da Computação, Gerente em Tecnologia de Informação do Núcleo de Processamento de Dados da Universidade Federal de Santa Catarina e participante do projeto VoIP da Universidade Federal de Santa Catarina.
Guilherme Eliseu Rhoden – Mestre em Ciência da Computação, Analista de Tecnologia de Informação do PoP-SC/RNP e participante do projeto VoIP da Universidade Federal de Santa Catarina.

e-mail: zezinhux@gmail.com
e-mail: murilo@npd.ufsc.br
e-mail: melo@npd.ufsc.br
e-mail: rhoden@npd.ufsc.br

Referência
www.voip.nce.ufrj.br
www.ufrj.br

www.ufsc.br
www.voip.ufsc.br
www.asterisk.org
www.gnugk.org
www.freeradius.org
www.rnp.br/voip
www.rnp.br
www.cisco.com
www.digium.com
www.intel.com
www.gatekeeper.org
www.gnu.org/software/radius/radius.html
www.openldap.org
dev.mysql.com
www.postgresql.org
asteriskathome.sourceforge.net
www.iptel.org/ser
osp-module.berlios.de
www.polycom.com
www.iptel.org/sems
www.iptel.org
www.fokus.gmd.de/home