Telefonia Fixa e VOIP

Transcrição

1 Telefonia Fixa e VOIP Técnicas de Comutação, Qualidade de Serviço e Engenharia de Tráfego UFABC ESZI040-17

2 Contents 1 Comutação de Circuito Comutação Espacial Comutação Analógica Comutação Digital Comutação de Pacotes 2 QOS Introdução Mecanismos 3 Engenharia de Tráfego Comutação de Pacotes Congestionamento

3 Manual Central Telefônica na Suécia

4 Nanotecnologia Matriz de comutação óptica

5 Passo a Passo Tecnologia de Elevação e Rotação

6 Passo a Passo Interligação dos estágios

7 Barras Cruzadas M x N pontos de conexão

8 Barras Cruzadas Detalhe Crossbar

9 Barras Cruzadas Tecnologia Crossbar

10 Multiestágio Matriz de comutação Banyan com bloqueio

11 PCM - E1 Estrutura de quadro PCM - E1

12 Comutação Temporal Comutação Temporal

13 Circuito Temporal Circuito Comutação temporal

14 Circuito Espacial Circuito comutação digital espacial

15 Matriz ST Comutação espacial e temporal

16 Matriz TST Sistema temporal multiestágio

17 Comutação de Pacotes Matriz tipo TST

18 CISCO Roteador c/ Interface Óptica

19 QOS Qualidade de Serviço - QOS Qualidade do áudio/vídeo Conabilidade do serviço Comutação de Circuitos Congestionamento (#Canais) VOIP - Parâmetros de QOS da rede Congestionamento (CAC) Perda de Pacotes (Banda x Tamanho do Buer) Atraso/Jitter (150ms - 300ms)

20 SLA Service Level Agreement - SLA Especicação de serviços Termos mensuráveis e claros Metas de nível de serviço, suporte técnico, prazos contratuais e outros Esclarecimento técnico do contrato. ABNT NBR ISO-IEC

21 Recursos de QOS IP Mecanismos para garantia de QOS em redes IP

22 Classicação Classicação dos Pacotes Os pacotes são classicados conforme uma dada política de QOS. Exemplo: Origem, Destino, Porta, Protocolo, Tipo de Serviço (TOS/TC) Classicação anterior pode ser usada nos nós seguintes usando header IPV4/IPV6 Permite tratar as classes diferentemente Cada classe tem perl QOS diferente Intserv - Resource Reservation Protocol (RSVP) Fim-a-Fim não escalável determinístico por uxo Diserv - Per hop behaviour (PHB) Dentro do domínio escalável probabilistico por classe

23 Controle de Admissão Connection admission control (CAC) Decide se uma conexão pode ser aceita sem violar o SLA da conexão e de todas as demais. Intserv - Fluxo não ultrapassa capacidade alocada no caminho Diserv - Conexão não ultrapassa capacidade do domínio

24 Policiamento Policiamento de Tráfego e Trac Shaping Verica se o tráfego está conforme o SLA Tráfego não conforme pode ser descartado ou marcado Leaky Bucket - Fila com vazão constante na saída (sem crédito) Token Bucket - Fila com taxa constante de tokens reguladores (com crédito)

25 Disciplina de Fila e Scheduler Disciplina de Fila e Scheduler Prioridade Fair Queueing (FQ/WFQ) Segmentação e Interleaving Distribui a banda entre as classes de tráfego Tail Drop - Limite do tamanho da Fila Random Early Detection (RED/WRED) Perto do congestionamento pacotes são descartados aleatóriamente Reduz Janela TCP Não deve ser aplicado a pacotes RTP

26 Causas de Atraso Causas de Atraso/Jitter Empacotamento (Espera de amostras para integrar um pacote - xo) Transmissão (Propagação - xo, Serialização variável/xo) Filas (variável) Roteamento (variável - SCC7/MHPP/Store & Forward) Shaping (variável) Codicação (xo)

27 Atraso Fixo Atraso xo Exemplo Serialização = bits do pacote (bruto) / banda (bps) Propagação = distância percorrida / velocidade rádio km/s bra km/s Empacotamento = bits do pacote (líquido) / taxa de amostragem Enlace GE 1Gbps de 400m, PCMU - 8k, quadro 20ms. Pacote (líquido) = 8kbps * 0,02 s * 8 bits/amostra = 1280 bits Pacote (bruto ipv4) = (20(ip) + 8(UDP) + 12(RTP) + 18(GE)) * 8 = = 1744 bits Serialização = 1744 / 1G = 1,7 us Propagação = 0,4 / km/s = 2 ns Empacotamento = 1744 / 8000*8 = 20 ms

28 Atraso Variável Atraso Variável Atraso nas las dos roteadores Atraso aleatório Distribuição Probabilística do tempo de atraso Problema complexo Simplicação via banda efetiva

29 Banda Efetiva Banda Efetiva Banda Efetiva = Capacidade média alocada num canal que garante a qualidade de serviço, independentemente dos demais tráfegos que compartilham o canal. Permite estender os modelos de circuitos para redes de pacotes. Valor entre a taxa média e a taxa de pico Exemplo de Banda Efetiva Determinística (muito conservadora) { max t {h(t)/(t + D)} B(D) = max B h(t) é a quantidade de bits gerados no intervalo t

30 Tráfego on-o Tráfego on-o

31 Jitter terminal Variação do tempo de atraso - Jitter

32 Jitter Buer Jitter Buer

33 Correção do Jitter Variação do tempo de atraso - Jitter

34 Comutação de Circuitos Causas de Congestionamento Redes de Comutação de Circuitos Não há circuitos disponíveis nas rotas Bloqueio na Matriz de Comutação Recursos indisponíveis (registrador, órgão auxiliares) Redes de Comutação de Pacotes Mecanismo CAC rejeita a conexão Tráfego Escoado (Erlangs) =

35 Probabilidade de Bloqueio Uma empresa utiliza uma central PBX para as comunicações telefônicas. O tráfego da empresa é de 20 Erlangs na hora de maior movimento (HMM). Quantos troncos (linhas interligadas à rede telefônica), são preciso para que a probabilidade de bloqueio (congestionamento) seja 1%? R: 30 Nesta abordagem o dimensionamento é feito para garantia mínima da qualidade de serviço. Fórmula B de Erlang Fila M/M/C/C B(A, N) = E n (A) = An n! / [ n i=0 ] A i i! A = λ/µ = λ Tm - Tráfego Oferecido

36 Fórmula Iterativa Fórmula Iterativa B(A, N) = ρb(a, N 1)/(1 + ρb(a, N 1)) B(A, 0) = 1 ρ = A/N

37 Transbordo Transbordo Média Transbordada m = A.E n (A) Fator de pico Z = v m = 1 m + A n+1 A+m > 1 A soma do transbordo de várias fontes m = m i v = v i Fórmula de Fredericks & Hayward Bloqueio E n z ( m z )

38 Máxima Rentabilidade Máxima Rentabilidade Y = A(1-B) = tráfego cursado, P(Y) = Lucro, R(Y) = Receita, C(Y) = Custo. P(Y) = R(Y) - C(Y) Lucro máximo => dp(y ) dy = 0 = d(r(y ) dy = dc(y ) dy Nesta abordagem o dimensionamento é feito para garantir máxima rentabilidade.

39 Espera Sistemas com espera Fórmula C de Erlang Fila M/M/N Probabilidade de haver espera C(A, N) = ρ = A/N ρb(a,n 1)/(1 ρ) 1+ρB(A,N 1)/(1 ρ) Probabilidade de espera > T P(T ) = C(A, N)e (N A)µT