Seção: Tutoriais

Com o objetivo de avaliar a qualidade e imunidade a ruídos, projetei alguns cenários de testes para o uso de VoIP sobre PLC no âmbito residencial. Foram utilizadas as instalações elétricas já presentes na minha residência que utilizam cabo de cobre com seção transversal de 3 mm², com derivações de tomadas em todos os cômodos. Sem um ambiente preparado para testes, pude vislumbrar o uso mais próximo à realidade possível nos testes.

Ambiente de Testes

Modems Utilizados

Foi adquirido pela internet um par de Modems Home Plug TP-Link TL-PA101. Custou R$180 o par. Possui as especificações abaixo:

Tabela 1: Especificações do MODEM TL-PA101

Figura 11: Modem TL-PA101

A instalação foi fácil, totalmente Plug & Play, e o software que acompanha o produto só é necessário para otimizar o QoS e outros extras. O modem possui boa aparência e tamanho reduzido podendo ser utilizado em qualquer tomada comum sem grandes problemas.

Softwares utilizados

Foram utilizados 3 softwares para os testes em todos os cenários listados:

• Iperf: É um software desenvolvido pela Universidade de Ilinois e mantido sob licença GPL. Totalmente em linha de comando, pode ser utilizado para análise de desempenho de banda, medida de latência, Jitter e perdas de pacotes.
• Lan Traffic: É um software pago desenvolvido pela ZTI com interface gráfica no Windows que permite medir desempenho de banda, latência e gera gráficos em tempo real.
• Teamspeak: É um software gratuito mais utilizado em redes locais (Lan houses) para conversas VoIP durantes os jogos. Possui interface amigável e boa qualidade de voz para conversação.

Máquinas utilizadas

Foram utilizados 2 notebooks próprios para os cenários listados. A carência de uma terceira máquina e um terceiro modem PLC me impossibilitou de efetuar a instalação de um servidor VoIP em Asterisk para profissionalizar o teste de chamada de áudio. Porém, a intenção principal para o teste de áudio era testar a qualidade do VoIP sobre a tecnologia PLC. São máquinas com hardware e software mais do que suficientes para efetuar os testes propostos.

As máquinas possuem as seguintes configurações:

• Notebook 1: Intel I5 2.53 GHz, 4Gb DDR3 1033MHz, Placa de rede Giga Ethernet e HDD de 500Gb SATA.
• Notebook 2: Intel T1400 1.73 GHz, 2Gb DDR2 800MHz, Placa de rede Fast Ethernet e HDD de 250Gb SATA.

Rede

Foi configurada uma rede o mais simples possível somente com os 2 notebooks, os 2 modems PLC e 1 cabo 568A e outro cabo crossover. As configurações de rede foram as seguintes:

• Gateway padrão: 192.168.1.1;
• Máscara de sub-rede: 255.255.255.0;
• IP do Notebook 1: 192.168.1.2;
• IP do Notebook 2: 192.168.1.3.

Cenários

Foram propostos 4 cenários para os testes de latência, qualidade de voz, Jitter e banda. Para os testes de latência e Jitter foram utilizados o software Iperf. Para o teste de banda foi utilizado o Lan Traffic e por final, a qualidade de voz foi testada pelo Teamspeak. Segue abaixo os cenários testados.

Falta de energia na rede

Com a falta de energia na rede, os modems não possuem alimentação elétrica e não possuem fase para efetuar a modulação do sinal. Portanto não há comunicação PLC na falta de energia.

Teste em ambiente normal

Foram utilizados 2 tomadas distantes 12m para os testes do cenário mais comum. Apenas eletrodomésticos indispensáveis e alguns eletrônicos alimentados na rede. Foram testadas entre as tomadas mais distantes entre si da residência.

Resultado dos testes:

• Latência: Média de 3ms e máxima de 6ms. Jitter: Média de 1.28ms;
• Perda de pacotes: Perda de 0 pacotes;
• Qualidade de voz: Boa;
• Banda: Foram gerados gráficos de TX e RX conforme abaixo:

Figura 12: Gráfico de banda para teste em ambiente normal

Concluímos que neste cenário a tecnologia VoIP sobre PLC funcionou de forma correta e com qualidade aceitável, visto que os parâmetros estão dentro do especificado para o uso da tecnologia VoIP.

Teste com ruídos extras

Foram utilizados 2 tomadas distantes 12m para os testes do cenário semelhante ao anterior. Agora além dos eletrodomésticos indispensáveis e alguns eletrônicos alimentados na rede, foram ligados 2 ar condicionados, 1 liquidificador e 1 ventilador (Ambos com motores com escovas) que geram muito ruído na rede elétrica.

Resultado dos testes:

• Latência: Média de 3ms e máximo de 7ms. Jitter: Média de 1.18ms
• Perda de pacotes: Perda de 0 pacotes
• Qualidade de voz: Boa
• Banda: Foram gerados gráficos de TX e RX conforme abaixo:

Figura 13: Gráfico de banda para teste com ruídos extras

Concluímos que mesmo com ruídos extras neste cenário, a tecnologia VoIP sobre PLC funcionou de forma correta e com qualidade aceitável, visto que os parâmetros estão dentro do especificado para o uso da tecnologia VoIP.

Teste com módulo isolador de rede

Foram utilizados 2 tomadas distantes 12m para os testes do cenário mais comum. Apenas eletrodomésticos indispensáveis e alguns eletrônicos alimentados na rede. Foram testadas entre as tomadas mais distantes entre si da residência. A diferença deste teste para o teste comum se deu pela ligação do segundo modem no módulo isolador MIE G3 que possui transformador 1:1 e efetua a isolação da rede para proteção de equipamentos.

Resultado dos testes:

• Latência: Média de 10ms e máximo de 21ms;
• Jitter: Média de 23.78ms;
• Perda de pacotes: Perda de 68% dos pacotes;
• Qualidade de voz: Perda na qualidade, mas ainda compreensível;
• Banda: Foram gerados gráficos de TX e RX conforme abaixo:

Figura 14: Gráfico de banda para teste com módulo isolador de rede

Após este teste concluímos que para este cenário a tecnologia VoIP sobre PLC não satisfaz os níveis satisfatórios de qualidade e não atente aos parâmetros básicos para VoIP. Apesar da voz ainda ser compreensível, percebemos uma queda de pacotes incontrolável, diminuição drástica da banda e Jitter e latências extremamente altos. Isso ocorre devido ao isolamento de rede, já que o transformador utilizado é do tipo de isolação, cujo principio da transferência de energia é puramente magnético.

Teste em rede Bifásica

Foram utilizados 2 tomadas distantes apenas 4m para os testes do cenário em tomadas 220v. Com nada alimentado na rede. Infelizmente esse cenário não condiz com a realidade, visto que só possuo uma tomada de 220v na minha residência. Portanto a separação dos modems foi feita com extensão elétrica de cabos de secção 2mm².

Resultado dos testes:

• Latência: Média de 1ms e máxima de 1ms. Jitter: Média de 0.517ms;
• Perda de pacotes: Perda de 0 pacotes;
• Qualidade de voz: Excelente;
• Banda: Foram gerados gráficos de TX e RX conforme abaixo:

Figura 15: Gráfico de banda para teste em rede bifásica

Concluímos que neste cenário a tecnologia VoIP sobre PLC funcionou de forma correta e com qualidade excelente, visto que os parâmetros estão dentro do especificado para o uso da tecnologia VoIP. Porém infelizmente esse cenário raramente retrataria a realidade, onde nenhum outro equipamento estaria ligado na mesma rede dos modems.