Professor

Eraldo Silveira e Silva email: eraldo@ifsc.edu.br

Plano da da Disciplina

Cronograma

AULA	DATA	Descriçao
1	2/4/2013	Apresentação da ementa. Revisão histórica. A PSTN. A voz digitalizada. Sinalização e transporte da mídia. Telefonia clássica versus telefonia IP (comutação de circuitos versus comutação de pacotes). Problemas associados a telefonia IP: tabela comparativa com PSTN.
2	9/4/2013	O projeto da disciplina. Cenário de comunicação direta entre terminais. Cenário de comunicação intra-IP PABX. Cenário com múltiplos IP PABX. Cenário de interligação com PSTN. Serviços adicionais almejados.
3	16/4/2013	Protocolos de Sinalização. Sinalização SIP. Cenário de sinalização direta entre terminais. Softfones. Telefones IP.
4	23/4/2013	Cenário de sinalização intracentral. Instalação do Asterisk. Configuração. Análise da sinalização.
5	30/4/2013	Cenário de sinalização intercentral. Configuração do Asterisk. Análise da sinalização.
6	7/5/2013	A transmissão da mídia. Codecs. Negociação usando o SDP/SIP. Análise da negociação.
7	14/5/2013	A transmissão de mídia. Protocolos RTP and RTCP. Análise de jitter, latência, erros.
8	21/5/2013	Avaliação I
9	28/5/2013	A transmissão de mídia: problemas de rede, NAT, STUN, ICE
10	4/6/2013	Qualidade de serviço e telefonia IP.
11	11/6/2013	Internetworking com PSTNs. MGCP e MEGACO. Uso dos equipamentos da KOMP.
12	18/6/2013	Definição do projeto final de cada grupo. Serviços adicionais desejados.
13	25/6/2013	Desenvolvimento de Projeto
14	2/7/2013	Desenvolvimento de Projeto
15	9/7/2013	Desenvolvimento de Projeto
16	16/7/2013	Desenvolvimento de Projeto
17	23/7/2013	Apresentação de projetos
18	30/7/2013	Recuperação final

AULA DIA 02/04/2012

Apresentação da ementa.
Revisão histórica. A PSTN.
A voz digitalizada.
Sinalização e transporte da mídia.
Telefonia clássica versus telefonia IP (comutação de circuitos versus comutação de pacotes).
Problemas associados a telefonia IP: tabela comparativa com PSTN.

Revisão histórica. A PSTN

Até 10 anos atrás a base da comunicação de voz através de rede de telecomunicações era a Rede Pública de Telefonia (PSTN). Esta rede ainda é amplamente usada mas está perdendo força para a (Ii)nternet.

São característiscas desta rede:

fios ou circuitos dedicados para a comunicação da voz;
permite a comunicação duplex;
proporciona qualidade para transmissão da voz (até 3400Hz)
é baseada em comutação de circuitos
hoje é baseada quase que totalmente na transmissão digital mas até pouco tempo usava a transmissão analógica.
Existe desde o século XIX

Transformação da voz em sinal elétrico e a transmissão

Através de um transdutor é possível converter o sinal sonoro (onda mecânica) em um sinal elétrico que varia no tempo.

Exemplo1: microfone de carvão

Usando uma fonte dc com este microfone é possível conceber um sistem em que o sinal elétrico gerado pelo microfone é amplificado e transmitido por fios (2 fios). O receptor pod aplicar o sinal em um alto-falante, que faz o reverso do microfone.

Um sistema duplex necessitaria neste caso de 4 fios mas é possível usar um dispositivo para mesclar os dois sinais (híbrida).

Desta forma, é pssível transmitir e receber voz com dois fios simultaneamente.
Os fios devem partir de um telefone associado a um usuário até o outro telefone.
NOTE que estes fios são dedicados a comunicação entre estes dois usuários!

Chaveamento de circuito - o papel da operadora

No item acima observamos que é possível transmitir e receber voz entre dois usuários. Entretanto, logo após as invenções dests tecnologias, observou-se que, para fins de otimização, todos os telefones deveriam estar ligados a uma central.

 O uso da central evita uma conexão permanente de todos para todos, o que
 inviabilizaria o sistema.

Então, inventou-se as centrais telefônicas.

Inicialmente que operava a central era um ser humano. Logo a seguir, estes dispositivos foram automatizados.

Necessidade de um protocolo de sinalização

De alguma forma, o chamador do sistema de telefonia, deveria indicar com quem ele deseja se comunicar. O usuário chamado deve receber um sinal audível e proceder o atendimento. É um protocolo conhecido por todos nós. Mas uma série de eventos acontece na prática:

o usuário retira o telefone do gancho e a central detecta este evento e põe-se a escutar a linha do chamador;
o chamador disca o número desejado (interrupções de um sinal dc da linha);
a central observa o número de interrupções e o associa a um circuito a ser chamado.
a central coloca um sinal audível de chamada na linha do usuário chamado (e também uma pequeno sinal para o chamador);
o usuário chamado atende e a central detecta o atendimento;
a central interconecta o circuito do chamador com o circuito chamado.

Pronto, a comunicação pode se dar entre os dois usuários.

Fica evidente a necessidade de duas componentes do sistema: a sinalização e o transporte da informação propriamente dita.

Exercício: Fazer um diagrama de troca de mensagens no tempo, composto pelos três elementos básicos de uma comunicação telefônica: chamador, chamado e a central telefônica.

Digitalização do sinal de voz e da sinalização

Você já deve saber que a tendência é a representação digital binária de qualquer 
informação. Isto facilita o seu processamento, transmissão e armazenamento 
(se necessário).

O sistema telefônico foi quase que completamente digitalizado. No caso particular do sinal da voz, procede-se um processo de amostragem e de quantização para a geração de uma sequência de bits associada ao sinal de voz. Trata-se da técnica chamada PCM.

Nesta técnica amostra-se o sinal analógica a uma frequência específica (sampling rate). No caso da telefonia esta frequência é de 8000 vezes por segundo (8khz). Cada amostra é transformada em um agrupamento de 8 bits (um byte). Por que 8000 khz. É uma limitação teórica descoberta por Nyquist que diz que a a frequência de amostragem deve ser duas vezes maior que a maior frequência que compõe o sinal. Para a transmissão da voz, a frequência limite é 4khz.

  LEMBRE que um sinal no tempo pode ser descrito pela soma de senóides. Desta forma, um sinal pode
  também ser descrito no domínio da frequência, ou seja pelas frequências e fases das senóides que
  o compõem.

Ver a representação no domínio da frequência aqui.

 NOTE que amostragem de 8Khz com 8 bits por amostragem leva a uma taxa de transmissão de 64kbps

Ou seja, se você digitalizar a voz e transmitir por um par de fios, a taxa de transmissão deverá ser de no mínimo 64kbps. Uma linha telefônica (fixa) que chega a sua casa via fios, possivelmente ainda é analógica (loop local, mas assim que ela chegar em uma central será digitalizada a esta frequência.

As centrais como chaveadoras de circuitos

Entre centrais telefônicas e entre centrais e PABXs normalmente os enlaces são realizados por troncos E1 (ou hierarquias). Nestes sistemas os canais digitais são multiplexados no tempo (ver aqui).

Em uma ligação telefônica que passa por várias sinais, toda a sinalização é repassada de forma digitalizada por canais adicionais no E1 (ou uma variante disto). O chaveamento de circuito é espacial e temporal