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SIP, SIP-I ou SIP-T?

Um cabo Ehernet, esta é a simplicidade de um tronco SIP.

Um cabo Ehernet, esta é a simplicidade de um tronco SIP.

Recentemente várias pessoas tem me perguntado a diferença entre SIP, SIP-I e SIP-T e quais as implicações entre as diferentes versões.  Neste artigo vou explicar a diferença e suas implicações.

SIP – O SIP é definido pela RFC3261 e é o protocolo de telefonia IP mais popular do mundo. O crescimento dos troncos SIP nos últimos anos nos mostra claramente que o futuro da telefonia é software e não hardware.  Padrões ultrapassados como o T1/E1 limitados a 1.5 e 2Mbps, respectivamente, estão com seus dias contados.  Mesmo na telefonia celular o Voz sobre LTE é todo baseado em SIP. Os mais recentes aplicativos OTT (over the top) também são baseados em SIP e XMPP.

SIP-T – Definido na RFC 3372 em 2002. Ele foi criado para permitir o encapsulamento de informações da telefonia convencional, mais especificamente o ISUP (ISDN User Part) dentro do SIP. Ele faz uma tradução direta entre as mensagens SIP e as mensagens ISUP como mostrado abaixo.

        SIP phone         Proxy                    MGC          PSTN
     |-----INVITE----->|                       |             |
     |                 |--------INVITE-------->|             |
     |<---100 TRYING---|                       |-----IAM---->|
     |                 |<------100 TRYING------|             |
     |                 |                       |<----ACM-----|
     |                 |<---------18x----------|             |
     |<------18x-------|                       |             |
     |                 |                       |<----ANM-----|
     |                 |<--------200 OK--------|             |
     |<-----200 OK-----|                       |             |
     |-------ACK------>|                       |             |
     |                 |----------ACK--------->|             |
     |========================Conversation===================|
     |-------BYE------>|                       |             |
     |                 |----------BYE--------->|             |
     |                 |                       |-----REL---->|
     |                 |<--------200 OK--------|             |
     |<-----200 OK-----|                       |<----RLC-----|

O ISUP é encapsulado em um corpo multimime. Em outras palavras o SIP carrega o SDP Session Description Protocol e o ISUP no mesmo pacote.  Como consequência, o SIP-T é incompatível com muitos clientes e gateways que não suportam este tipo de codificação. Por isto muitas vezes é necessário uma conversão de SIP-T para SIP normalizando os cabeçalhos e esta é uma das funções do nosso Session Border Controller. Abaixo você pode ver o encasupamento de SDP e ISUP dentro do pacote SIP.

ISUP sobre SIP

Foi descrito também um mapeamento das mensagens de erro na RFC3398.  Este documento mostra claramente como se convertem os códigos de erro de uma rede ISDN para uma rede SIP.  Ainda no contexto do SIP-T a RFC3326 especifica o cabeçalho Reason, onde podem ser transportados os códigos originais do ISDN (Q.850).

      Reason: SIP ;cause=200 ;text="Call completed elsewhere"
      Reason: Q.850 ;cause=16 ;text="Terminated"

O SIP-I é uma variação do SIP-T, mas definida pela ITU na norma Q1912.5. Ele aproveita todas as definições usadas no SIP-T que é mais antigo (2002). O SIP-I é um protocolo mais completo que o SIP-T e além do que era previsto para o SIP-T ele também define recursos adicionais nos seus Anexos A (BICC/ISUP) e B (Interworking SIP ISUP) que são pouco usados.

Implicações práticas

SIP-I e SIP-T são incompatíveis com gateways e telefones comuns. Para terminar chamadas SIP-I ou SIP-T é preciso ter um equipamento que consiga decodificar as mensagens ISUP como,  por exemplo,  um Session Border Controller que neste caso atua como um gateway SIP-I ou SIP-T para SIP.

A diferença básica entre SIP-I e SIP-T é a tabela de tradução de mensagens. No SIP-I o cabeçalho Reason com o código Q.850 das mensagens de erro é obrigatório, no SIP-T não.

No SIP-I e SIP-T você preserva todas as informações da rede pública, incluindo os bits de chamada a cobrar e o “no-charge” por exemplo. é possível no SBC decodificar qualquer campo do ISUP e encapsulá-lo em outro cabeçalho SIP para leitura em equipamento comum.

Em outras palavras usando SIP-I ou SIP-T você pode usar circuitos de 1Gbps para terminar milhares de chamadas simultâneas sem necessitar de nenhum hardware proprietário, apenas servidores de “prateleira”.  Em um cliente,  nosso SBC está terminando 2000 chamadas simultâneas em SIP-I há mais de dois anos, sem dúvida uma grande economia em termos de gateways, espaço nos racks, energia elétrica e cabos.

Conclusão

Operadoras e Call Centers devem considerar imediatamente a adoção de troncos SIP-I como uma forma de reduzir custos e complexidade. Com a queda das tarifas de interconexão, o uso de circuitos SIP-I pode substituir não apenas circuitos E1/T1, mas também gateways GSM (chipeiras).  As principais operadoras do Brasil já disponibilizam estes circuitos no seu setor de atacado. Além disso não há nenhuma perda de sinalização, permitindo uma qualificação de chamadas precisa e robusta. Se precisar de equipamentos que falem nativamente SIP-I converse com a SipPulse, nós somos especialistas em SIP.


Comparando troncos SIP com troncos E1

SIP versus E1

Há muito tempo que nos EUA o mercado de SIP trunking cresce a passos largos. De acordo com pesquisa do IHS os troncos SIP chegarão à 53 milhões até 2021. Neste artigo eu vou mostrar as vantagens de um tronco SIP comparado à um tronco E1, e explicar porque você deveria pedir a sua operadora circuitos neste padrão.

Troncos SIP não são iguais aos antigos circuitos VoIP, eles são entregues em circuitos dedicados com baixa latência, jitter e perda de pacotes.  O endereçamento IP é ponto a ponto e são entregues em rede privada (LAN to LAN). A qualidade da voz é exatamente a mesma de um circuito E1 e eles são entregues no mesmo tipo de codificação digital conhecido como PCM lei A. (PCMA).

Na camada física, um tronco SIP é entregue em um circuito de dados, normalmente fibra óptica, no padrão Ethernet e cada chamada simultânea ocupa cerca de 100 Kbps.  Na área de atacado, chegamos a ver circuitos de 400 Mbps com capacidade de 4000 chamadas simultâneas. Assim, um único tronco SIP como esse, pode substituir até 133 E1s.  Pense só na quantidade de cabos e consumo de energia que isto reduz. Aqueles com muitos equipamentos E1 podem acabar com um “mico” na mão quando as operadoras começarem a entregar circuitos de voz em SIP.

Principais impulsionadores dos troncos SIP

Abaixo eu cito alguns dos principais impulsos em direção ao uso de troncos SIP.

  1. Vendas de PABX na nuvem – Centenas de provedores estão agora no mercado de voz hospedada na nuvem.  Na nuvem não é possível usar E1.

  2. Utilização de números nacionais – Através do SIP empresas podem alocar números em todo o Brasil. É  o caso dos prefixados por 4 que tem o mesmo número em todas as capitais.

  3. Integração de Sistemas – É muito comum as empresas possuírem aplicações integradas com o sistema de telefonia. É o caso do Skype for Business que usa um tronco SIP para se comunicar com a telefonia convencional.

  4. Redução do custo do hardware em até 10 vezes – Quando falamos em um circuito SIP-I com 400 mbps e 4000 chamadas simultâneas, isto equivale à um gateway SS7 de mais de 128 E1s. Este tipo de circuito SIP-I pode ser recebido em um servidor low-end, disponível em pronta entrega pelos principais fabricantes de hardware.

  5. Comunicações Unificadas – As comunicações unificadas tem grande papel no aumento da demanda de troncos SIP.  Mensageria Unificada, Serviço de Instant Messaging e Chat, Presença, Convergência fixo-móvel, Conferência, Número de alcance único (toca no escritório, em casa e no smartphone ao mesmo tempo) e números fora de área.

  6. Colaboração e WebRTC na nuvem- A colaboração em tempo real está aumentando. Aplicativos como Slack, UberConference entre outros usam WebRTC e SIP aumentando o nível de colaboração nas empresas.

  7. Virtualização  - Não é possível virtualizar um tronco E1, mas é possível receber troncos SIP em máquinas virtualizadas.

  8. Interconexão – Já tínhamos visto isto no ano passado no mercado de atacado e este ano começamos finalmente a ver interconexões entregues em SIP-I. Isto vai reduzir em muito a necessidade de gateways E1 SS7 e baratear o investimento para abrir uma operadora STFC.

Lidando com as objeções

É muito comum os clientes terem objeções aos troncos SIP baseadas em preconceitos e casos de uso de VoIP com baixa qualidade. Abaixo vou tratar algumas delas.

1 – Um circuito E1 tem qualidade de voz melhor que um circuito SIP.  Não é verdade, um tronco SIP quando entregue por uma operadora com licença STFC (Serviço de Telefonia Fixa Comutada) em um circuito dedicado ou com QoS tem a mesma qualidade de voz que um circuito E1. Em alguns casos até melhor porque um circuito SIP pode usar voz em alta definição (G.722) o que não é possível em um circuito E1.

2 – A sinalização SIP é mais pobre que a sinalização E1.  Não é verdade, os códigos de retorno do SIP cobrem todos os casos comuns para se fazer uma classificação adequada. Além disso as mensagens de erro de rede pública pode ser carregadas no campo Reason usando o padrão Q.850, o mesmo usado em circuitos E1. Em um circuito SIP-I além do código SIP e do código Q.850 você tem todos os dados presentes da sinalização SS7 que pode, por exemplo,  ajudar na classificação de chamadas atendidas com mensagem onde no SS7 vem um bit descrevendo que a chamada não deve ser cobrada (No-Charge). Em circuitos SIP internos é possível incluir os códigos Q.850 simplesmente configurando o gateway. Até um Asterisk pode ser configurado para passar códigos Q.850. No próximo post eu vou ensinar como classificar chamadas usando SIP.

3 – SIP não é adequado para Call Centers. Pelo contrário, o SIP é mais rápido e pode carregar mais informações que o E1. A grande maioria dos circuitos E1 no Brasil é do tipo MFC/R2. Isto significa que ele leva em muitos casos mais de 7 segundos apenas para enviar a discagem. O SIP é instantâneo. Isto faz uma enorme diferença de produtividade.

4 – As Operadoras não entregam SIP.  Posso dizer com certeza que as principais, Vivo, Embratel, Algar e Tim entregam troncos SIP.  Não tenho nenhum registro de circuitos SIP entregues pela Oi, mas isto é apenas uma questão de tempo.  Em cada estado existem diversas operadoras STFC que provêem circuitos SIP e podem portar os números de operadoras que porventura não forneçam. A lista completa das operadoras STFC pode ser encontrada neste link.

A situação esquisita dos CPEs

CPE vem do inglês “Customer Premises Equipment” é o equipamento que vai na casa do cliente para permitir a interconexão. O preconceito e a falta de conhecimento em relação à SIP ainda é tão grande que algumas operadoras entregam um tronco SIP com um gateway E1 na ponta. Isto aumenta o custo da operadora que tem de bancar o dispositivo e do cliente que tem de comprar uma interface E1. Cabe ressaltar, nenhuma central moderna como Cisco, Avaya, Skype for Business, Asterisk, FreeSwitch, Snep, Issabel entre tantas outras precisa de uma interface E1 para se ligar à um tronco SIP.  Isto só aumenta o custo tanto para cliente quanto fornecedor sem agregar absolutamente nada.

Comparativo

SIP E1-R2 E1-ISDN
Discagem rápida em bloco Sim Não Sim
Códigos de retorno Q.850 Sim Não Sim
Número mínimo de canais 1 15 15
Velocidade do Circuito 1/10/100/1000 2 2
Codecs G.711, G729, G722 G.711 G.711
Cabeamento 1 UTP p/ N canais 2 coaxiais p/ 30 1 UTP p/ 30
Virtualização Sim Não Não
Redundância com VRRP ou Linux HA Sim Requer switch E1 Requer Switch E1
Pode ser usado em Nuvem Sim Não Não
Suporte a aplicações WebRTC Sim Não Não
Roda em SmartPhone Sim Não Não

Conclusão

O futuro da telefonia está no uso de padrões abertos e na migração de hardware para software. A voz será cada vez mais uma aplicação dentro de uma rede de dados. A capacidade de execução em nuvem, virtualização, integração com WebRTC e suporte a smartphones tornam o SIP, o protocolo de telecomunicações do futuro.

A SipPulse empresa especializada no desenvolvimento de aplicações SIP, fornece softswitches que permitem às operadoras de telefonia oferecer troncos SIP aos seus clientes. Na ponta do consumidor, nossos SBCs (Session Border Controllers) permitem uma conexão segura e eficaz a um tronco SIP.

A persistência do uso de E1 em telecomunicações ainda se dá devido a falta de investimento de algumas operadoras. Elas preferem oferecer o que já está disponível e que já foi investido.  Na próxima vez que negociar um canal, peça um tronco SIP e tenha mais qualidade gastando menos.


Unindo SIP e SS7 na central de trânsito

sipss7

A comunicação entre as operadoras de telefonia no Brasil é baseada no protocolo chamado, sistema de sinalização número 7 (SS7). Praticamente, todas as interconexões entre operadoras se baseiam neste padrão. Por outro lado, as redes das operadoras autorizadas é baseado no protocolo SIP (Session Initiation Protocol) . Esta conexão se dá através de um  dispositivo, que pode ser um ATA (Analog Telephony Adapter)  em redes Ethernet, uma ONU (Optical Network Unit) no caso de redes com fibra, um MTA (Multimedia Terminal Adapter) para redes de TV à cabo ou mesmo um gateway E1, usado nas conexões empresariais.  Todos estes dispositivos na interface de dados usam o SIP para transportar a voz. Neste artigo vamos mostrar como conectar uma rede SIP com o SS7 usado na interconexão com outras operadoras.

Figura 1 – Redes SIP integradas a redes SS7

ss7-fig1

Existem várias opções de integração do SIP com o SS7, vamos abordar aqui três formas, a primeira através de gateways SIP-SS7, a segunda através de um Media Gateway Controller e a terceira através de SIP-I.

Integração através de gateways SIP-SS7

Existem diversos gateways SIP-SS7 que podem fazer este trabalho. Por ordem alfabética, os principais no Brasil são Aligera, Khomp e Synway. São a forma mais simples e econômica de fazer este tipo de conexão, principalmente se sua operadora funciona em apenas uma área local.  Basta adicionar e configurar o gateway. No SipPulse, o roteamento é feito através da central de trânsito. Alguns destes gateways suportam SIGTRAN para projetos com sinalização centralizada.

Figura 2 – Rede com múltiplos gateways

SS7 atrav;es de gateways SIP

A central de trânsito faz um roteamento especial baseado na identificação da operadora consultando o cadastro único de prefixos e a base de portabilidade em tempo real. Particularidades como o RN3 e o projeto técnico de encaminhamento são cuidadas neste componente. Além disso é gerada a declaração de tráfego de interconexão (DETRAF) de forma automática em tempo real.  Todo o tráfego SS7 passa pela central de trânsito.

Integração através de um Media Gateway Controller

Uma das características do SS7 é a separação dos circuitos de sinalização dos circuitos de media (B-channels). Em alguns casos a operadora pode entregar a sinalização em um local centralizado e os canais de media descentralizados.  Neste caso é possível usar a combinação de um protocolo SIGTRAN (SS7 sobre IP) e MGCP (Media Gateway Control Protocol). Com isso a sinalização permanece no site central enquanto os gateways são distribuídos para outras localidades. A nova versão da Central de Trânsito com licença SS7 tem a capacidade de processar o SIGTRAN através dos protocolos M2UA e M2PA.  Para gateways Cisco existe uma versão proprietária de SS7 sobre IP que é o SLT (Signaling Link Transport) que também pode ser usada.

Figura 3 – Rede usando AudioCodes com a central de trânsito como Media Gateway Controller.

MGC com AudioCodes

Figura 4 – Rede usando Cisco com a central de trânsito como Media Gateway Controller.

MGC com Cisco

Integração através de SIP-I ou SIP-T

Outra possibilidade de receber o SS7, ainda não regulamentada pela ANATEL para interconexão, mas bastante usado em links corporativos e de atacado é o SIP-I.  O SIP-I é o encapsulamento do ISUP (Camada de sessão do SS7) sobre SIP. O SIP-I impressiona pela simplicidade, baixo custo e capacidade. Um SIP trunk de 400Mbps pode carregar até 4000 chamadas simultâneas, não são necessárias interfaces E1. O SIP-I agrega baixo custo, alta qualidade e extrema simplicidade. A diferença entre SIP-I e SIP-T é mínima se restringindo basicamente a tradução dos códigos de erro.

Figura 5 – Conexão usando SIP-I/SIP-T

SIP-I

Figura 6 – ISUP encapsulado em SIP.

Abaixo vemos um print do Wireshark. O ISUP (ISDN User Part ) vem dentro do cabeçalho SIP, trazendo todas as informações do protocolo SS7.

ISUP sobre SIP

Conclusão

Com os novos recursos a SipPulse dá um passo importante em prover todos os componentes inteligentes para a operação de telefonia pública integrando as redes SIP as redes convencionais baseadas no protocolo SS7.  Desta forma reduzimos os custos e a complexidade de operar uma plataforma de telefonia avançada.