Guia Introdutório à Telefonia IP

Telefonia IP x VoIP

VoIP significa genericamente Voz Sobre IP. Desta forma, qualquer tecnologia capaz de transportar a Voz em uma rede IP, e consequentemente a Internet, pode ser considerada como Voz Sobre IP. Assim, este termo acaba por designar um amplo espectro de soluções, como o Skype, MSN Live Messenger, vários tipos de Softphones, soluções “freeware”, ainda que muitas vezes incompatíveis entre si, além de soluções de telefonia IP baseadas em diferentes protocolos, como o H.323, SIP, MGCP dentre uma miríade de protocolos proprietários dos mais variados fabricantes.

Já o termo Telefonia IP aplica-se à arquitetura de telefonia corporativa empresarial que faça uso da integração de tecnologias padrão, de forma integrada e aderente às normas reconhecidas e definidas, e em conformidade com as definições das Agências Reguladoras, como a Anatel.

Em outros termos, “soluções de VoIP” não necessariamente precisam seguir qualquer tipo de normatização, ao passo que a Telefonia IP corporativa precisa obedecer normativas que garantam a conformidade com os padrões de interoperabilidade, compatibilidade e legalidade que dêem a sustentação mínima necessária para prover um sistema de telefonia IP consistente, interoperável e gerenciável.

Protocolos – SIP

Destacaremos aqui neste documento e em todas as seções e produtos descritos as soluções baseadas no protocolo SIP. O protocolo SIP (Session Initiation Protocol), desenvolvido pelo IETF, é um protocolo de sinalização projetado para ser mais simples e flexível do que o protocolo H.323. O SIP usa as estruturas existentes na estrutura Internet e no protocolo IP para propiciar transmissões VoIP.

Adicionalmente, o SIP possui maior escalabilidade e é mais flexível, permitindo desta forma o crescimento sem vinculação com a estrutura existente. O SIP provê aos administradores de rede a flexibilidade de selecionar qualquer tipo de arquitetura, desde uma rede fortemente concentrada, controlada extensivamente por um servidor, a uma rede menos concentrada, onde a inteligência é encontrada nas extremidades que se comunicam umas com as outras.

A grande vantagem do SIP, portanto, é sua grande flexibilidade, compatibilidade, interoperabilidade e opções de arquitetura, escalabilidade e distribuição de inteligência. Por outro lado, os demais protocolos tendem a apresentar problemas muitas vezes insolúveis de compatibilidade entre fabricantes diferentes.

Recomendaremos sempre o uso de operadoras de telefonia IP (SIP) para prover os serviços de interconexão VoIP. Há no mercado brasileiro um bom número de operadoras de Telefonia IP, a maioria delas baseadas no padrão SIP, e que são capazes de oferecer a interconexão entre filiais a custo zero e, ao mesmo tempo, o acesso à rede pública de telefonia tradicional (PSTN), com baixo custo de tarifação. Há também Operadoras que oferecem serviços gratuitos, como o Pulver, porém estas oferecem poucas opções de interconexão para chamadas saintes e entrantes para o universo da telefonia pública. Cabe notar que o Skype, por exemplo, não segue o padrão SIP, tornando-o proprietário e impraticável para uso de Telefonia IP corporativa, embora possa ser uma excelente solução ao nível individual.

Com relação às operadoras que oferecem a interconexão com o serviço público cabe salientar que é um requisito legal que as mesmas tenham autorização da Anatel para operar. Operadoras que prestam serviços de interconexão com a rede pública, ou equipamentos que o façam, sem o devido registro na Anatel, podem representar um sério risco à integridade, disponibilidade e continuidade destes serviços.

Alternativamente muitas empresas têm usado seu próprio SIP Server, algumas vezes baseado em Asterisk, ou em PBX’s IP com esta funcionalidade, como o PBX da 3CX. Nestes casos as ligações ficam contidas em uma rede fechada, muitas vezes em uma rede VPN. Não existe interconexão externa para este tipo de rede de telefonia e, portanto, não é necessária a aprovação da Anatel, visto que tais redes são entendidas como redes de dados. Nestes casos é possível realizar chamadas externas para a PSTN – rede pública, configurando algumas das bordas, como escritórios e filiais, com chamadas saintes, empregando para tanto Gateways FXO.

Gateways O Gateway VoIP é um dispositivo que converte o tráfego de telefonia em dados sobre IP. Desta forma, um Gateway VoIP permite que as chamadas telefônicas IP possam ser executadas de e para a rede PSTN, no caso de Gateways FXO, ou transferidas de e para aparelhos telefônicos comuns, como no caso dos Gateways FXS.

Os Gateways também podem ser usados para conectar um sistema de telefonia tradicional, baseado em PBX, em uma rede IP. Desta forma o Gateway VoIP permite que as chamadas originadas do PBX tradicional sejam realizadas via VoIP. A grande maioria dos dispositivos do tipo Gateway são externos, com o formato de pequenos e médios switches, porém é possível encontrá-los como interfaces para serem inseridas em sistemas do tipo Asterisk, entre outros, ou como interfaces inseridas dentro de sistemas PBX que suportam VoIP, ou ainda como cartões que são inseridos em PBX híbridos (que suportam tanto a telefonia tradicional como a IP).

Existem dois tipos de Gateways, distinguidos entre analógicos e digitais. Os Gateways analógicos são usados para conectar linhas analógicas aos mesmos, e estão disponíveis em distintos empacotamentos, variando

geralmente entre 2 e 24 linhas. Por outro lado, no Brasil, os Gateways digitais do tipo conexão E1 conectam-se a uma porta E1 do PBX, geralmente seguindo o padrão E1/R2 brasileiro, e eventualmente como ligação PRI/E1. Normalmente a conexão é via par-trançado. No caso de gateways E1, podem ser usados cabos coaxiais e conversores do tipo baloon.

FXS e FXO

FXS e FXO são os nomes das portas de telefonia usadas em linhas analógicas, também chamadas de POTS (Plain Old Telephone Service), ou PSTN. No Brasil é ainda bastante popular e predominante, constituindo a absoluta maioria das conexões.

FXS - Em termos gerais FXS é o termo que designa a porta que fornece a linha analógica, a linha analógica para o usuário. Este tipo de porta fornece o tom de discagem, o circuito elétrico e a voltagem de discagem. Seria, em outras palavras, a porta “ativa”.

FXO – Em termos gerais FXO é o termo que designa a porta que recebe a linha analógica, como o plug no aparelho telefônico ou fax. O Gateway que se conecta na linha que vem da rua, que é FXS, deve ter porta FXO. Esta porta também envia o a indicação de fechamento de loop, para determinar o status de “no-gancho”, “fora-do-gancho”. É a porta do aparelho telefônico.

As portas FXO e FXS são sempre emparelhadas, ou seja, uma se conecta sempre na outra. Por exemplo, na conexão direta de um aparelho telefônico analógico comum, este dipositivo, que é FXO, se conecta ao conector da parede, que traz o FXS, que vem da companhia telefônica. Neste caso, a companhia telefônica é ativa e o aparelho telefônico é o passivo.

Alguma confusão costuma acontecer aqui, pois um equívoco comum leva a pensar que se pode conectar um Gateway FXS em uma porta “FXO” da Companhia Telefônica. Na verdade, neste caso seriam ambos FXS, o que poderia levar à queima do Gateway. O correto seria ligar um Gateway FXO (“passivo”), na linha FXS (“ativa”), fornecida pela Operadora. Esta confusão de terminologia ocorre porque quando se fala na conexão estamos sempre falando do par FXS/FXO, e a questão é saber quem é o elemento FXS “ativo” e qual é o dispositivo “passivo”, FXO, na conexão.

No caso do PBX, ele deve ter placas FXS e FXO. As placas com portas FXS servem para conectar os ramais internos (telefones analógicos), e as placas FXO servem para conectar os troncos, ou seja, as linhas FXS que provêm da Operadora.

O Gateway FXS, portanto, pode ser usado também para conectar uma ou mais linhas tronco de um PBX tradicional ao sistema de VoIP do Provedor. O Gateway FXS vai ser usado para se conectar as portas FXO do PBX. Desta forma, ao invés de se conectarem à Operadora tradicional, as portas FXO, tronco, do PBX se conectarão ao Gateway FXS, que emula a função básica da Operadora neste caso, encaminhando a chamada, convertida em VoIP,

para a Operadora IP. Geralmente o Gateway FXO é usado quando se deseja que, em uma determinada extremidade da rede, sejam realizadas chamadas pela PSTN na localidade remota, geralmente a partir da matriz, por intermédio de uma filial.

Diagramas de Conexão FXS/FXO

Os diagramas abaixo ilustram o uso mais corriqueiro deste tipo de conexão (FXO/FXS).

Qualidade de Serviço

Um fator normalmente negligenciado quando se adota um sistema de Telefonia IP é a qualidade da conexão. Existe uma tendência muito forte para os clientes escolherem o serviço “mais barato”, concomitante com o equipamento “mais barato”, empregando para uso corporativo roteadores que foram concebidos para uso residencial, usando roteamento “baseado em Linux”, porque é “freeware”, muitas das vezes sem obedecer aos

requerimentos básicos de implantação. Geralmente, a partir de uma má escolha realizada neste ponto, o projeto estará condenado ao fracasso, independentemente do tipo de operadora ou serviço que venha a ser empregado.

Um fator fundamental para o sucesso do projeto é a disponibilidade real de banda para o tráfego de voz. É preciso ter em mente que cada conexão de voz requer, quando o usamos o Codec mais comum empregado atualmente, o G.729, que se disponibilize 30/40Kbps de banda real, incondicionalmente. Sem esta banda a ligação não irá funcionar, e ponto final. É preciso tomar cuidado com sistemas freeware que vêm desprovidos de Codecs, resumidos apenas ao G.711, que irá demandar muito mais banda do que os 30/40Kbps, podendo exigir mais do que 100Kbps.

É requisito essencial que seja realizado um controle de QoS (Quality of Service), ainda que básico, pelo elemento de roteamento da rede, quando estamos falando em muitas ligações simultâneas. Sem este controle o serviço de voz poderá ser inviabilizado. Para um número maior do que 2 ligações simultâneas recomenda-se a utilização de links exclusivos para voz. O ADSL não oferece qualquer garantia de qualidade e não se recomenda sua aplicação em ambientes críticos de telefonia. Não há como garantir qualidade de serviço em links ADSL pelo simples motivo de serem serviços com nível de qualidade precário, de disponibilidade flutuante, e pouco propícios ao uso de Voz sobre IP. Cabe ressaltar que o compromisso contratual da Operadora é de entregar apenas 10% do nominal, sendo freqüente o descumprimento até mesmo deste mínimo comprometido.

No caso de se utilizarem mais de 4 canais de voz é essencial a adoção de link dedicado, com no mínimo 256Kbps de Upload garantido. Notar que o Upload fornecido é sempre inferior ao Download. Como a telefonia é uma aplicação simétrica, é preciso balizar a banda pelo lado inferior, que é a banda de Upload, visto que o ADSL é assimétrico. Desta forma, um link de 256Kbps, para Upload, com uma qualidade de conexão razoável, deverá permitir quatro ligações simultâneas com boa qualidade, em média, embora nem sempre isto seja disponibilizado. Acima desta utilização é recomendável solicitar um link dedicado e garantido para os canais de voz.

O uso do link compartilhado entre voz e dados é possível, mas somente se for feito o controle de QoS. A questão é que este controle exige roteadores aptos a fazer este controle e links que sejam efetivos. Para um número maior de conexões recomenda-se o uso de um link dedicado de dados, contratado junto a uma operadora, realizando-se o controle de QoS. Alguns PBX’s IP mais avançados fazem o controle de QoS.

Cabe ressaltar que o QoS realizado internamente não poderá garantir a banda no mundo externo, ou seja, uma vez na rede, este mesmo tráfego de voz estará sujeito a flutuações em função da qualidade do acesso internet – quando se usa a Internet para isto. Recomenda-se a utilização de roteadores que façam uso do TOS, Diffserv, otimizando desta forma, a banda.

PBX IP e Telefonia IP

Embora seja possível construir um sistema de telefonia IP utilizando apenas Gateways (ATA’s), de forma relativamente barata, ou ativar um sistema de telefonia IP usando PC com placas FXS/FXO ou mesmo E1, baseados em Asterisk, uma série de considerações sobrevêm quando pensamos em um sistema de telefonia corretamente estruturado, reunindo o melhor do mundo legado, da telefonia tradicional e o melhor do mundo da telefonia IP. Quando queremos integrar os dois mundos, uma série de considerações e limitações ficará evidente.

Uma característica do mercado brasileiro é a questão da portabilidade das linhas telefônicas, bem como a barreira cultural que se apresenta quando queremos sair de um sistema de telefonia tradicional já existente, e desejamos ingressar no mundo da telefonia IP. Infelizmente, para migrar de um sistema de telefonia tradicional para aquele baseado em telefonia puramente IP teremos que abrir mão das linhas e números já existentes, já que não há portabilidade no mercado brasileiro. Como a tendência da típica empresa brasileira é manter um apego inseparável da propriedade daqueles números pelos quais ela se tornou conhecida, quase sempre emerge a necessidade de se adotar uma solução híbrida.

Infelizmente, muitos sistemas baseados em telefonia IP não se comportam muito bem com um esquema de telefonia híbrida, que conjuga telefonia analógica com telefonia IP. Vários sistemas foram desenhados para comportar telefonia IP “pura”, ou seja, completamente desconectados da PSTN - a operadora, seja ela a Telemar, a Telefônica ou alguma outra. O sistema dito puro de Telefonia IP requer apenas links de dados e toda a telefonia passa pela Operadora IP. Tal é o caso do sistema baseado no 3CX, por exemplo, que é um bom exemplo de sistema de PBX IP totalmente baseado em software. Ele foi desenhado para trabalhar somente com troncos SIP e ramais do tipo Softphone. É possível associar gateways FXS, FXO e E1 a este tipo de sistema para conexão com o mundo analógico legado, como forma de preservar presença no antigo sistema de telefonia, porém este tipo de solução acaba ficando proibitiva ou pouco atraente em termos de custo, pois requer a adição de blocos separados para cada tarefa, como um gateway FXS, outro FXO ou E1, e assim por diante.

Uma opção que vem sendo muito adotada são aquelas baseadas em Asterisk, que empregam placas de conexão analógicas FXS, FXO e E1, do tipo PCI para PC, conectando o mundo legado. Porém, este tipo de solução normalmente requer um trabalho de customização mais complexo do que normalmente é desejável e exige um custo de suporte relativamente alto. Por outro lado, recai na questão da confiabilidade da solução, que envolve um PC. Ou seja, a solução será tão confiável quanto o seu PC.

Quando se soma os custos dos equipamentos e placas, além do custo de customização na montagem de um PBX baseado em Asterisk, compreende-se que este tipo de solução pode ter um custo escondido relativamente alto. A situação piora quando se depende de um recurso interno da empresa para

manter a solução. A vulnerabilidade do sistema é tão alta quanto o risco de perder um funcionário ou a assistência da “única pessoa que conhece o Asterisk da sua empresa”. No longo prazo, este recurso e o seu custo serão tão onerosos quanto o mesmo exigir. A vulnerabilidade está associada ao recurso humano de suporte, sem o qual o sistema ficará entregue à própria sorte.

Para aquelas empresas em que a cultura dos sistemas abertos for forte, a solução do tipo Asterisk pode ser interessante. Convém sempre, porém, medir os custos de suporte à solução, conferindo o bom e velho TCO (Total Cost of Ownership) ou Custo Total de Manutenção, assim como a vulnerabilidade do sistema, principalmente no que tange ao fator humano de implantação e manutenção.

No caso de sistemas baseados em 3CX, do tipo Windows, a implantação é muito simples e a versatilidade também, porém poderemos esbarrar na questão do custo, caso queiramos usar gateways para conectar as operadoras de telefonia tradicional. Para este caso empregamos gateways FXO para conectar troncos analógicos e gateways E1 para troncos digitais, ou gateways FXS, caso queiramos conectar ramais analógicos. A solução nestes casos pode ficar relativamente custosa. Da mesma forma que ocorre com o Asterisk, a confiabilidade do equipamento é tão alta quanto a qualidade do seu PC.

O sistema 3CX, por ser baseado em Windows é praticamente auto-instalável. Existe, entretanto uma limitação importante no sistema freeware em relação à versão paga. A versão freeware não tem suporte e consome muito mais banda de comunicação, pois não possui Codec G.729 para permitir economia de banda. Se você usar a versão paga, que tem Codec G.729 você vai precisar de cerca de 30/40Kbps por ligação simultânea. Se utilizar a versão freeware, este consumo de banda poderá chegar a 90Kbps ou mais. Convém tomar cuidado com o que as operadoras de banda larga oferecem. Sempre é bom lembrar, em VoIP existe consumo tanto no download quanto no upload, por isto você vai ter que se informar com seu provedor quanto possui de Upload, que em geral é bem mais baixo do que o Download, e é o que realmente limita o uso do VoIP. Em termos gerais, não existe muita garantia na banda larga, onde se garante apenas 10% da banda apresentada, como já vimos antes. Por este motivo, quando se usa banda larga, recomendamos separar um link de dados somente e exclusivamente para VoIP. Embora possa ser aplicado QoS no link, a questão é que em um link de “1Mbps” muitas vezes o que vão te entregar é 100Kbps. Com isto, para este tipo de link o que podemos dizer é que vai funcionar muito bem, na maior parte do tempo, para 3 ligações simultâneas em VoIP. Vai funcionar quase sempre com 4, e às vezes a quinta vai ficar fora do ar, a sexta, vai funcionar eventualmente, a sétima,ora sim, ora não, a oitava raramente vai entrar. É o que observamos na prática com links de “1Mbps” em banda larga.

Na assinatura com uma operadora IP você vai pagar pelo uso nas conversações com o mundo PSTN (da operadora), ou seja, você vai pagar a tarifa de minutos preferencial de uma tarifa VoIP. Se você usar uma operadora IP (SIP) em conjunto com o 3CX não haverá necessidade de um servidor dedicado. No entanto, dependendo da carga de ligações pode ser necessário dedicar este servidor apenas para o 3CX (o que é recomendável), mas isto depende realmente da carga de telefonia e tem que ser avaliado no ambiente real. Se você quiser usar linhas PSTN vai ter que acoplar gateways FXO, como o Epygi FXO, de 6 linhas FXO, para ligação à PSTN. O 3CX é somente um software e não possui ligação com linhas telefônicas analógicas, nem ramais analógicos. Ele foi concebido para ser usado com Operadora SIP e ramal SIP, ou seja, tudo IP, tudo em software.

Por outro lado, existem soluções do tipo Appliance, ou seja, que empregam elementos do tipo switch, e que embarcam uma solução de telefonia completa, tanto analógica, como digital, como IP (softphone), ou telefonia IP, combinadas em um único equipamento. Este tipo de solução era extramente cara até algum tempo atrás, mas o mercado vem mudando rapidamente e soluções híbridas como o IPO500 da Avaya apresentam custos que podem ser compatíveis em preço até mesmo com um Asterisk baseado em máquina de primeira linha.

Equipamentos baseados em Appliance reúnem em um único equipamento a função de roteador, firewall, QoS, PBX, call center, contact center, voice mail, ura, ivr, telefonia analógica, telefonia digital e IP, com uso concomitante de aparelhos de telefone IP e softphones que podem se registrar em operadoras IP (SIP). Neste caso, a construção tende a ser mais robusta, dispensando o uso de dispositivos como Hard Disks que ampliam a vulnerabilidade do sistema. O custo deste tipo de solução pode ser bastante competitivo com as soluções baseadas em PC e possui um MTBF mais alto.

Exemplo de Appliance VoIP, “tipo switch”, IPO500 da Avaya

Em termos gerais, um PBX IP do tipo appliance possui um MTBF muito mais alto do que aquelas soluções que são montadas com várias partes de software, hardware, placas, HD’s, elementos humanos, etc. Dentre as questões que normalmente devem ser respondidas quando dimensionamos um sistema de telefonia IP, temos os seguintes requisitos:

Número de ramais analógicos = portas FXS

Número de troncos analógicos = portas FXO Número de troncos digitais = troncos E1 Número de ramais IP (com softfone) = Licenças de software para os computadores Número de ramais IP com telefone IP = número de telefones IP (com saída ethernet) Número de troncos SIP = número de ligações simultâneas usando o VoIP SIP das operadoras IP Se o sistema possui Contact Center, existem as PA’s, ou posições de atendimento. Geralmente os sistemas de telefonia IP possuem um limite de PA’s inferior ao total de ramais. Um voice mail profissional permite programar visualmente os encaminhamentos de chamadas e a forma como os ramais vão tocar, redirecionamentos etc.

Por: Sergio Sampaio Spinola; sergios@ip10.com.br

Sergio Sampaio Spinola é diretor da IP10 Tecnologia Ltda, empresa dedicada ao estudo e implementações de soluções baseadas em telefonia IP, voltada para o mercado SMB, www.ip10.com.br.