Arquitetura de Monitoração de Chamadas Telefônicas IP

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1 Arquitetura de Monitoração de Chamadas Telefônicas IP NCE - UFRJ Leandro C. G. Lustosa Paulo Henrique de A. Rodrigues Fabio David Douglas G. Quinellato

2 Importância de Estatísticas de Qualidade Monitoramento do serviço Detecção de problemas Validação de novas configurações de rede Acompanhamento do grau de satisfação dos usuários

3 Arquitetura do Serviço Instituição A Instituição B Telefone IP (Software) Gatekeeper Gatekeeper Telefone IP (Software) Telefone IP (Software) PABX Gateway de Voz Gateway de Voz Telefone IP (Software) PABX Servidor RADIUS / SQL Servidor RADIUS / SQL Telefone IP Telefone IP

4 Coleta de Informações de Qualidade Processo anterior Baseado em coleta e consolidação de CDR (Call Detail Records) H.323 Gatekeeper GnuGK Gateways de voz Cisco Os CDR são coletados via RADIUS e armazenados em banco de dados SQL O processamento destes dados fornece informações de contabilização e monitoramento do serviço

5 Coleta de Informações de Qualidade (cont.) Processo anterior (cont.) Entretanto, somente os Gateways de voz Cisco emitem CDR com indicativo de qualidade Modelo E (ITU-T G.107) Simplista, comparando-se ao Modelo E estendido Somente as chamadas que envolvem um gateway de voz são avaliadas E as chamadas relativas aos softphones?

6 Soluções Existentes Serviço VoIP da CESNET e arquitetura ECAS (Enterprise Call Analysis System) Sistemas similares ao fone@rnp CDR de gateways de voz são coletados via RADIUS Chamadas de softphones não avaliadas HUANG, CHAO e LIU Agentes distribuídos pela rede simulam chamadas entre si periodicamente, coletando informações de perdas de pacotes, atraso e variação do atraso (jitter) disponibilizadas via SNMP Não obtém estatísticas de chamadas reais do sistema Utiliza uma amostragem que pode não ser fiel às condições reais da rede

7 Soluções Existentes (cont.) Soluções comerciais BROOM e HOLLIER SQmon (Telchemy) Hammer XMS (Empirix) Advanced Test Suites (Brix Networks) Características Baseadas em monitoramento passivo Elementos (probes) com capacidade de captura de análise dos fluxos de voz colocados em pontos estratégicos da rede para monitorar o sistema Solução pode não ser viável Chamadas com criptografia Tráfego de voz peer-to-peer

8 Solução Proposta Coleta de indicadores de qualidade diretamente do telefone IP Cada telefone avalia a qualidade da chamada em sua perspectiva (mídia recebida) Os próprios telefones emitem CDR CDRs coletados por RADIUS Indicadores de qualidade extremamente detalhados (Modelo E estendido) Todas as chamadas são avaliadas Dados mais confiáveis e abrangentes

9 Voice Quality Library (VQuality) Fornece os mecanismos para implementação da arquitetura de monitoração de qualidade proposta Avaliação de qualidade de voz com indicadores baseados no Modelo E estendido Emissão de CDR API para integração com telefones IP Multiplataforma

10 Características da VQuality Flexibilidade e extensabilidade Desenvolvida com técnicas de orientação a objetos Suporte a diferentes sistemas operacionais Facilidade de extensão Inclusão de novos modelos de avaliação objetiva Integração a diferentes implementações de VoIP Independência do protocolo de sinalização: SIP H.323 MGCP Etc.

11 Características da VQuality Portabilidade Implementação em C++ padrão, exceto: Sockets TCP Implementação de uma biblioteca própria com suporte à sistemas Unix e Windows Tratamento de Threads Uso da biblioteca Pthreads-win32 para suporte à sistemas Unix e Windows Autotools Automatização do processo de compilação Disponível para Linux, FreeBSD e Windows Facilidade para portar para outras arquiteturas

12 VQualityCDR (VQCDR) TCP porta 80 (configurável) Facilidade em operação com firewalls Identificadores da chamada protocolo voip, codec, usuário chamado e chamador, etc... Indicadores de qualidade da chamada Delay Impairment, Equipment Impairment, taxa de perdas, taxa de descarte do buffer de compensação de jitter, fator R, MOS, etc. Início e duração da chamada Campos opcionais Informações específicas para aplicação Histórico da qualidade (variação da qualidade ao longo da chamada)

13 VQuality CDR Server (VQCDR Server) Responsável pela coleta do VQCDR, verificação de legitimidade e encaminhamento dos dados para armazenamento Collector Module (CM): coleta e interpreta o VQCDR e aciona o AM e o SM Authentication Module (AM): valida o VQCDR Storage Module (SM): armazena o VQCDR em uma base de dados (ex. SQL e servidor RADIUS) VQCDR Server Collector Module Authenticator Module Storage Module

14 GnuGK Authenticator Module AM específico para o GnuGK, utilizado no serviço fone@rnp Consulta o GnuGK e analisa informações dos usuários online Identificador de usuário Endereço IP de registro Endereço IP privado (em caso de uso de NAT) Valida o VQCDR com base nestas informações AM GnuGK VQCDR Server CM Porta de gerência AM SM GnuGk

15 RADIUS Storage Module Os atributos padrões do RADIUS não são suficientes para detalhar a chamada Uso de atributos específicos de fabricante deve ser utilizado (VSA) Para mapear os campos do VQCDR foi solicitado um número de identificação de fabricante à IANA (UFRJ 21715) Implementado com auxílio da biblioteca RadiusClient RADIUS SM VQCDR Server CM AM SM RADIUS

16 Telefones IP Modificados O OpenPhone, terminal H.323 padrão do serviço fone@rnp foi integrado à VQuality, originando o VQOpenPhone Baseado na biblioteca OpenH323 O mecanismo de cálculo de RTT da pilha RTP/RTCP precisou ser implementado Ao final da chamada o terminal H.323 computa a qualidade de voz recebida, apresenta o resultado no visor e emite o VQCDR

17 VoiceQuality Log (VQLog) Registro de todos identificadores da chamada Registro de todos os indicadores de qualidade da chamada em relação ao tempo Pode ser gerado automaticamente pela VQuality e pode ser enviado em anexo ao VQCDR Permite a análise detalhada da chamada Gráficos de variação da qualidade podem ser plotados em aplicativos, como o Voice Quality Plot (VQPlot)

18 VQPlot Aplicativo que lê e apresenta graficamente as informações de um arquivo VQLog Junto a um cliente integrado à biblioteca VQuality, como o VQOpenPhone, constitui uma sofisticada ferramenta de análise

19 VQPlot Informações de apoio para detecção de problemas

20 Ambiente de Visualização Após processadas, as informações coletadas pela arquitetura são disponibilizadas em gráficos via WEB

21 Conclusões O cliente OpenPhone, integrado as funcionalidades da biblioteca VQuality, originou o cliente VQOpenPhone, com características únicas: Emissão de CDR Apresentação do MOS ao final da chamada A arquitetura de monitoração de qualidade proposta possibilita uma avaliação mais completa de um ambiente VoIP Aplicada ao serviço fone@rnp, permite que todas as chamadas sejam avaliadas

22 Trabalhos futuros Nova arquitetura do serviço H.323 IP Phone (Software) Institution A Integração da VQuality com clientes SIP Criação de um AM para proxy SIP (SER) PABX VoIP Gateway H.323 Environment Gatekeeper H.323 LDAP RADIUS SIP/H.323 Gateway SIP IP Phone (Software) SIP Environment Proxy SIP SIP IP Phone (Software)

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