ncia de Redes NGN - NEXT GENERATION NETWORK Hugo Santana Lima hugosl@nec.com.br Porque Telefonia IP?

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Lucas Gabriel Garrau Fragoso
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1 Convergência ncia de Redes NGN - NEXT GENERATION NETWORK Hugo Santana Lima hugosl@nec.com.br Porque Telefonia IP? O negócio Presença universal do IP Maturação da tecnologia Passagem para a rede de dados

2 Passagem para Rede de Dados Dados Volume Total de Tráfego Voz Velho Mundo Novo Mundo Tempo O tráfego de dados começa a superar o de voz Switching Office Hoje... Switching Office PSTN Voz Redes distintas! ISP ISP Internet Dados

dados começa a superar o de voz Switching Office Hoje.

3 Em breve: Convergência SS7 S.O. S.O. Rede IP PBX Rede Convergente IP Phone Redes Corporativas Telefonía IP PSTN PSTN Localidade A E1 E1 Localidade B Gateway Internet Gateway Fone para Fone PC para Fone PC para PC Usuário VoIP Usuário VoIP

4 Reavaliando os problemas DELAY Causado pelo tratamento dos pacotes durante o percurso pela rede (Delay Máx.= 150 ms.). Pode causar ECO(50ms) e Talker Overlap (250ms). JITTER Variação do DELAY durante a transmissão. Para elimina-lo é necessário buferizar alguns pacotes antes de reproduzir o som, para que pacotes atrasados possam chegar, gerando assim mais DELAY. PACKET LOSS Devido a voz ser sensível ao tempo de transmissão, perda de pacotes causam o seu reenvio em redes TCP, causando um grande DELAY e a perda da ordem dos pacotes no destino. Sendo assim quando um pacote é perdido prefere-se não reenvia-lo, característica do UDP. (perda máx = 10%) Requisitos Básicos para VoIP Compressão Supressão de Silêncio QoS Sinalização para Tráfego de Voz Controle do Eco

Para elimina-lo é necessário buferizar alguns pacotes antes de reproduzir o som, para que pacotes atrasados possam chegar, gerando assim mais DELAY.

5 Qualidade de Serviço (QoS) Tolerância máxima do atraso (delay) Redução do jitter (variância do atraso) Tratamento de perda de pacotes Comparação - MOS Mean Opinion Score - MOS Método de Taxa MOS Com pressão (K bps) PCM (G.711) 64 4,1 ADPCM (G.726) 32 3,8 LD -C E LP (G.728) 16 3,6 C S-A C E LP (G.729) 8 3,9 CS-ACELP (G.729a) 8 3,7 G ,3 e 6,3 3,9 MOS 4.2 = Toll Quality

Taxa MOS Com pressão (K bps) PCM (G.711) 64 4,1 ADPCM (G.726) 32 3,8 LD -C E LP (G.

6 Taxa exigida pelos padrões de Codificação de Voz adotados : Tecnologia Ethernet Padrão G Kbps 8 Bytes 22 Bytes 20 Bytes 8 Bytes 12 Bytes 160 Bytes 4 Bytes 12 Bytes Preâmbulo Ethernet Frame IP UDP RTP PAYLOAD Ether Fram Gap A Qtde de pacotes transmitida em 1 seg. é igual a 64Kbps = 50 pps 160 x 8 bits Tamanho do pacote de voz = = 246 Bytes Banda necessária = 50 x 246 x 8 = 98,4 Kbps Padrão G ,4Kbps 8 Bytes 22 Bytes 20 Bytes 8 Bytes 12 Bytes 106 Bytes 4 Bytes 12 Bytes Preâmbulo Ethernet Frame IP UDP RTP PAYLOAD Ether Fram Gap A Qtde de pacotes transmitida em 1 seg. é igual a 42,4 Kbps = 50 pps 106 x 8 bits Tamanho do pacote de voz = = 192 Bytes Banda necessária = 50 x 192 x 8 = 76,8 Kbps. Padrão G.729-8Kbps 8 Bytes 22 Bytes 20 Bytes 8 Bytes 12 Bytes 20 Bytes 4 Bytes 12 Bytes Preâmbulo Ethernet Frame IP UDP RTP PAYLOAD Ether Fram Gap A Qtde de pacotes transmitida em 1 seg. é igual a 8 Kbps = 50 pps 20 x 8 bits Tamanho do pacote de voz = = 106 Bytes Banda necessária = 50 x 106 x 8 = 42,4 Kbps. Suprimindo-se o Silêncio será útil 60% da banda, então : Banda necessária = 25,4 Kbps Qualidade de Serviço 1. Introdução: conceitos e definições. 2. Mecanismos utilizados: Classificação e priorização de tráfego; Controle de congestionamento; Policiamento e formatação de tráfego. 3. Arquiteturas de Rede voltadas à QoS: Integrated Services e RSVP; Differentiated Services; MPLS. 4. Considerações Finais.

é igual a 64Kbps = 50 pps 160 x 8 bits Tamanho do pacote de voz = 8+22+20+8+12+160+4+12 = 246 Bytes Banda necessária = 50 x 246 x 8 = 98,4 Kbps Padrão G.

7 A necessidade de QoS Crescimento explosivo de tráfego de informações: Internet, aplicações de missão crítica, multimídia; Aplicações distintas demandam recursos variados das redes de comunicações. O que fazer? O que é Qualidade de Serviço? Habilidade da rede em garantir e manter certos níveis de desempenho para cada aplicação de acordo com as necessidades específicas de cada usuário.

comunicações. O que fazer? O que é Qualidade de Serviço?

8 Parâmetros de QoS Fatores que influenciam a qualidade do sinal de voz em redes de pacotes: Largura de banda; Perda de pacotes; Atraso das amostras de voz; Jitter (variação de atraso). Largura de banda A banda utilizada pela voz é função dos codificadores de voz utilizados e do empacotamento: Influencia o atraso e consequentemente a qualidade do sinal.

9 Atraso do sinal de voz Recomendação G.114 da ITU-T: máximo atraso fim-a-fim (1-way) deve ser de 0 a 150 msec; de 150 a 400 msec: atraso aceitável, dependendo da aplicação; acima de 400 msec: qualidade inaceitável. Atraso - componentes fixos Atraso de propagação: 6 microsegundos / Km; Atraso de serialização; Atraso de processamento: codificação / compressão; empacotamento.

atraso aceitável, dependendo da aplicação; acima de 400 msec: qualidade inaceitável.

10 Jitter - variação do atraso Atraso - componentes variáveis Enfileiramento; Buffer de compensação de jitter; Tamanho de pacote variável.

11 Atraso - exemplo Perda de pacotes A perda de pacotes pode ser causada por congestionamento da rede, atraso excessivo (time to live), buffer overflow, imperfeições na transmisão. 20% Perda 10% 5% Toll quality Good Useful [ms] Atraso

(time to live), buffer overflow, imperfeições na transmisão.

12 Mecanismos para prover QoS Mecanismos implementados nos nós da rede para garantir QoS: Classificação de tráfego; Priorização de pacotes; Controle de congestionamento; Policiamento e conformação de tráfego. Classificação de tráfego Identificação do tráfego transportado por cada pacote, realizado na aplicação ou pelos dispositivos de rede.

13 IP Precedence Precedence D T R 0 0 Precedence: Network control Internetwork control Critic/ECP Flash Override 011- Flash Immediate Priority Routine D: 0 = normal, 1 = low delay T: 0 = normal, 1 = high throughput R: 0 = normal, 1 = high reliability Priorização de tráfego A priorização de tráfego trata do enfileiramento e disciplina de despacho dos pacotes presentes nas interfaces dos dispositivos da rede: First In, First Out (FIFO) Queuing; Priority Queuing (PQ); Class-based Queuing (CBQ); Weighted Fair Queuing (WFQ).

reliability Priorização de tráfego A priorização de tráfego trata do enfileiramento e disciplina de despacho dos pacotes presentes nas

14 FIFO Queuing É um dispositivo de armazenamento e envio de pacotes, onde a ordem de chegada dos pacotes determina a alocação de banda, sendo que o primeiro a chegar será o primeiro a ser atendido. Priority Queuing Neste esquema é formado por filas distintas para diferentes classes de tráfego, onde a transmissão tem início pelo tráfego de maior prioridade e é realizada de forma exaustiva.

15 Class-Based Queuing (CBQ) Uma fila para cada tipo de tráfego servida de forma cíclica, onde especifica-se o porcentual de banda do canal ou ainda o número de bytes a ser transmitido a cada ciclo. Similar à WRR (Weighted Round Robin) ou Custom Queuing (CQ). Weighted Fair Queuing (WFQ) O esquema WFQ pondera os fluxos de tráfego, escalonando o tráfego prioritário para a frente da fila, reduzindo o tempo de resposta, e compartilha o restante da banda com outros tipos de tráfego. A atribuição de peso pode variar de forma dinâmica em função do tráfego.

Weighted Fair Queuing (WFQ) O esquema WFQ pondera os fluxos de tráfego, escalonando o tráfego prioritário para a frente da fila,

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