Seção: Tutoriais VoIP

Os testes para este trabalho utilizaram uma variedade de equipamentos. Visto que esta heterogeneidade poderia ter certa influência nos resultados dos mesmos, foi necessária a realização de testes nos equipamentos em questão além daqueles testes que foram realizados no cenário completo.
 
É válido lembrar que os testes foram realizados em ambiente indoor e os equipamentos utilizados para as realizações dos testes de interesse deste trabalho foram quatro computadores onde dois serviam de host e os outros dois de firewalls para que tivéssemos um cenário próximo da realidade; dois pontos de acesso D-Link DWL-900AP+; e um hub e um switch Encore de 8 portas.

Os pontos de acesso foram configurados em modo bridge, utilizando SSID testbed, canal 6 e sem chave WEP para a comunicação. Para a configuração do modo Wireless Bridge, basta informar o MAC do outro AP para o ponto de acesso em questão, ou seja, o MAC do AP2 é informado no AP1 e o MAC do AP1 no AP2.

Os pontos de acesso estavam posicionados a aproximadamente 7 metros de distância, e com 30 cm de diferença de altura entre eles, onde nestes 7 metros de distância temos duas paredes, ambas com 10 cm de espessura e em uma das paredes existem canos de água, com isso causando uma interferência mínima nas ondas.

Teste Inicial

Foram realizados alguns testes com as ferramentas pchar e iperf, sendo consideradas as seguintes métricas: round-trip time (RTT), vazão (throughput), variação de atraso (jitter) e perda de pacotes (packet loss).

Os computadores que fizeram parte dos testes foram: Notebook Mac e Computador 02. O hub utilizado é de 10Mbit/s da Encore e os pontos de acesso utilizados são D-Link AP 900+, utilizando o firmware 3.07b1 (AP1) e 3.07 (AP2).

Como o hub utilizado é de 10Mbit/s, houve a necessidade de testar a sua vazão para verificar se esta capacidade influenciaria no desempenho do link sem fio. Com a ferramenta pchar e realizando testes em dois sentidos no cenário Host Hub 10Mbit/s Host, obteve-se uma vazão entre 9.81 e 9.88 Mbit/s, o que leva a conclusão que, apesar do hub ter uma capacidade baixa, ele não influencia no link.

Observou-se também uma perda de 19% em um dos hosts (Notebook). Como no cenário seguinte ocorreu aproximadamente a mesma perda, conclui-se que o fato da placa Ethernet deste host ser on-board influenciou em tal perda.

Utilizando o iperf, foi observado que o jitter se encontra abaixo do limite máximo de 40 ms, como proposto por PERCY e HOMMER (2003), e a perda de pacotes, também, não excede o limite de 5% proposto por BOGER (1999).

No cenário Host AP AP Host e também realizando os testes nos dois sentidos, obteve-se, no pchar, uma vazão entre 6.44 Mbit/s e 8.33 Mbit/s. Esta diferença ocorreu, pois os testes foram realizados em horários diferentes, podendo-se concluir que fatores de degradação externa, como ondas de rádio, tenham influenciado.

Como o iperf permite o usuário mudar o tamanho do datagrama, foram realizados testes com tamanhos diferentes incluindo o padrão de 1470 bytes. Os resultados mostraram que existe uma relação entre o tamanho dos dados enviados, com os números pacotes enviados e a perda dos mesmos.

Se o tamanho do datagrama for muito pequeno, haverá um grande número destes na rede acarretando em uma perda maior. Já se este tamanho exceder a unidade máxima de transmissão (Maximum Transmission Unit – MTU) do meio, no caso da Ethernet que é de 1500 bytes, será necessária a fragmentação destes datagramas para serem enviados exigindo mais processamento e levando, também, a uma perda de pacotes elevada.

Teste no Cenário Final

O cenário completo envolve os seguintes dispositivos e seus respectivos IP’s:

Host 1 Switch Firewall1 AP1 AP2 Firewall2 Hub Host2

Neste cenário foram realizados os testes com a ferramenta pchar nos dois sentidos, considerando os mesmos aspectos que foram observados nos testes preliminares, ou seja, nos cenários anteriores. A Tabela 1 mostra os resultados obtidos no cenário final.

O tempo de resposta fica na média entre 1 a 1,5 ms o qual é considerado um tempo regular para redes sem fio. Entretanto, em alguns casos, obteve-se uma perda de pacote razoavelmente alta, acima de 10%, mas apesar deste fato ter ocorrido neste tipo de teste, não foi notado nenhuma redução na banda do link sem fio, e essa perda não somente ocorreu no link sem fio como na própria rede cabeada, o que leva a conclusão que também as placas de redes utilizadas e, no caso do link sem fio, a interferência ocorrida no momento tiveram grande influência.

Sentido 1 Host 1 Host 2
Saltos	Perda Parcial	RTT Parcial	Vazão
1	6,6%	0,16 ms	44,86 Mbit/s
2	23,7%	1,64 ms	7,55 Mbit/s
3	21,5%	1,68 ms	8,49 Mbit/s
4	-	1,86 ms	-
Gargalo			7,55 Mbit/s
Sentido 2 Host 2 Host 1
Saltos	Perda Parcial	RTT Parcial	Vazão
1	19,8%	0,12 ms	9,92 Mbit/s
2	6,8%	1,48 ms	6,49 Mbit/s
3	3,6%	1,59 ms	31,18 Mbit/s
4	-	1,59 ms	-
Gargalo			6,49 Mbit/s

No teste seguinte foi utilizado o iperf, para medição tanto da perda de pacotes quanto do jitter, utilizando diferentes tamanhos de pacotes e bandas, testando o link com uma banda teórica de 1 Mbit/s, 2 Mbit/s 5.5 Mbit/s e 11 Mbit/s, descobrindo qual é a real vazão e o jitter considerando também o tamanho do pacote enviado pela rede.

Os testes realizados com o iperf tiveram a duração de 60 segundos e cada teste foi realizado três vezes. As Tabelas 2 e 3 mostram as médias, para cada banda teórica (11, 5.5, 2 e 1 Mbit/s), das variações na banda real, pacotes perdidos e jitter quando se tem tamanho de payload diferentes, tendo o Host 1 como cliente e servidor, respectivamente.

Pode-se notar que o tamanho do pacote interfere muito, tanto no jitter quanto na banda real obtida e também no número de pacotes perdidos. Basicamente, a regra é quanto menor o pacote, menor a banda real, e quanto maior o pacote, maior a banda real obtida, desde que não ultrapasse o MTU da tecnologia. Caso isso aconteça, tem-se uma perda na banda real.

Isso ocorre porque para ter uma vazão satisfatória é necessário utilizar o datagrama de forma racional, pois caso ele seja muito pequeno, haverá muitos pacotes a serem transmitidos, e isso, sim, implica em um overhead na comunicação e na capacidade de processamento dos equipamentos. Já os pacotes maiores, que aproveitam melhor a banda disponível, não causam essa carga nos equipamentos.

Entretanto não se pode afirmar com precisão como o jitter se comporta, porque em certos casos, mesmo com pacotes grandes, ele acaba sendo alto, e algumas vezes, com pacotes pequenos, não. Infelizmente o jitter é uma variável muito instável, e só se pode afirmar que na maior parte do testes ele se manteve abaixo de 1 ms, embora não tenha ocorrido em todas as ocasiões, mas mantendo, mesmo assim, uma média dentro dos padrões.

A partir desses dados resultantes dos testes com o pchar e iperf, pode-se analisar que em condições normais, basicamente obteve-se uma média entre 5.5 Mbit/s e 7.5 Mbit/s de banda “real” no link de dados, utilizando pacotes de tamanho ideal para alcançar uma vazão alta.

Desta maneira pode-se calcular uma média de quanto será utilizada para os cálculos nos testes simulando pacotes VoIP, que mesmo sendo “pequenos”, eles se comportam de maneira diferente dos testes realizados por essas ferramentas.

Eles apresentam uma certa uniformidade no seu envio, sendo eles de tamanhos exatos e de envio cadenciado, sempre com uma ocupação fixa da banda por segundo e também com pacotes por segundo, limitando-se a não ocupar toda a banda disponível.

Existem também os programas que fazem o uso de buffers e enviam vários pacotes em uma rajada ao invés de enviarem continuamente os pacotes sem a utilização destes buffers com isso poupando a banda, por não encher o link continuamente com pacotes.