Seção: Tutoriais VoIP

 

Desempenho VoIP: Qualidade de Voz em Redes IP

 

Nesta seção iremos demonstrar através de estudos técnicos já realizados, como os parâmetros descritos nos capítulos anteriores afetam a qualidade da transmissão de voz em redes IP, com ou sem DiffServ.

 

Esses estudos são feitos sobre os parâmetros de rede que possuem grande influência na qualidade da fala percebida pelo usuário, que são o atraso fim-a-fim, a taxa de perdas e a variação de atraso. Medindo estes parâmetros é possível verificar se a rede é ou não recomendada para VoIP e qual é o nível de qualidade máxima que a rede pode oferecer à VoIP.

 

Estudos realizados anteriormente definem dois métodos básicos para medir o tráfego com QoS em uma rede: Intrusivo e Não-Intrusivo.

 

O Intrusivo se refere à injeção controlada de pacotes na rede e subseqüentemente da coleta destes pacotes. Já o Não-Intrusivo está relacionado com a medição do comportamento da rede através da observação da taxa de chegada de pacotes em um sistema final.

 

Na técnica pesquisada por nós os testes foram realizados considerando o tráfego do tipo intrusivo, através de uma ferramenta composta de dois agentes: gerador e coletor. O coletor localizado na máquina de destino e o gerador na máquina de origem do tráfego.

 

A seguir apresentaremos os conceitos de como caracterizar o tráfego de teste, como medir a qualidade e como aferir a qualidade considerada nesta técnica de avaliação.

 

Caracterizando o Tráfego de Teste

 

Para a definição do tráfego de teste é necessário definir a quantidade de tráfego gerado pelas aplicações VoIP da empresa. Para tal, dois fatores devem ser determinados nesta fase: o codec utilizado e o número de chamadas simultâneas.

 

Para este teste foi adotado como codec o G.711 sem supressão de silêncio. Essa escolha foi feita por se tratar do pior caso em termos de taxa de bit gerada e, além disso, ele é muito usado para reduzir retardos de codificação/decodificação. Neste exemplo cada fluxo de voz é caracterizado por um tráfego do tipo CBR (Constant Bit Rate), em uma taxa de 80 kbits e cujo tamanho dos pacotes é igual a 200 bytes.

 

Para determinar o tráfego de voz a ser gerado, além do codec, deve-se determinar o número de chamadas simultâneas. Como o número de chamadas simultâneas se altera durante um período normal em uma rede, novamente será utilizado o pior caso, ou seja, o número máximo de chamadas simultâneas que podem ocorrer.

 

Este número será chamado de NCS (Número de Chamadas Simultâneas). Portanto, o tráfego de voz sintetizado para esse teste corresponde a NCS x 80 kbit/s. Assim, é possível projetar a largura de banda necessária para o tráfego VoIP, dependendo de quantas ligações simultâneas se queira disponibilizar.

 

Note que aqui foi considerado um número de chamadas simultâneas constante durante todo o teste por motivo de simplificação do gerador de testes e da análise. Em um ambiente real, o número de chamadas e a duração das chamadas variam com o tempo.

 

Medindo a Qualidade

 

Para aferir a qualidade de voz obtida, é necessário definir os níveis de qualidade de voz e os correspondentes valores limites dos parâmetros de desempenho de rede. Neste exemplo, as seguintes métricas são consideradas para medir a qualidade de voz:

  • Vazão: taxa de transmissão em bits por segundo (bit/s);
  • Atraso por pacote: tempo que um pacote leva da origem até o destino;
  • Variação no atraso: é a variação do atraso por pacote entre dois pacotes subjacentes. Por meio dessa métrica, consegue-se analisar quão constante é o roteamento de pacotes processado por salto (hop);
  • Taxa de perda de pacotes: quantidade de pacotes que foram descartados por fluxo numa transmissão de dados (Voz).

A tabela 3 define os níveis de qualidade de voz com base apenas nos parâmetros de desempenho no nível de rede. Note que além destes, outros componentes do equipamento terminal (computadores dos usuários finais) influenciam na qualidade de voz percebida. Este exemplo considera apenas a influência da rede na qualidade final da voz.

 

Categorias
de
Qualidade
Atraso
fim-a-fim
Média das
perdas de
pacotes
Variação
do
atraso
Satisfação
do
Usuário
Melhor < 150 ms 00% 0 ms Muito
Satisfeito
Alto < 250 ms 03% 75 ms Satisfeito
Médio < 350 ms 15% 125 ms Alguns Usuários
Insatisfeitos
Baixo < 450 ms 25% 225 ms Muitos Usuários
Insatisfeitos
Tabela 3: Parâmetros de Referência de Rede

 

Aferição da Qualidade

 

Existem duas formas para aferição dos parâmetros de desempenho citados. Um onde o tráfego é unidirecional, isto é, os agentes geradores e coletores se posicionam em máquinas distintas (origem e destino, respectivamente).

 

A segunda forma é quando o tráfego é gerado e coletado numa mesma máquina. Nesse caso é preciso mais um agente, responsável por refletir os dados na máquina destino.

 

Note que a aferição da qualidade não pode ser feita predefinindo um dia da semana, duração e um horário das chamadas, pois o estado da rede se altera no decorrer do período. Portanto, é necessário realizar várias rodadas de teste durante todo o período de interesse de realização (8 horas ou 24 horas).

 

O intervalo entre as rodadas deve ser de quinze, trinta ou sessenta minutos, dependendo da granularidade desejada. Isso permite avaliar a situação da rede em vários períodos, já que a rede não possui um comportamento uniforme durante todo o tempo.