Como se chama o atraso no tempo em que os dados trafegam?

Desempenho VoIP: Transmissão

Existem algumas questões que podem ser levadas em consideração para que haja uma certa qualidade de serviço nas transmissões de voz. Tais questões estão diretamente relacionadas abaixo.

Eco

O eco, que surge nas redes de telefonia tradicionais, é causado por um descasamento de impedância nas híbridas utilizadas na conversão de 4 para 2 fios. Este descasamento faz com que parte do sinal transmitido seja refletido de volta à origem.

Quando o RTT (“round trip time”) desse sinal supera 40 ms o usuário percebe o eco, já que acima desse patamar ocorre degradação da comunicação. Este fenômeno também pode ser observado quando é utilizado um conjunto alto-falante microfone no receptor, possibilitando que o sinal seja captado pelo microfone e reenviado ao transmissor.

Atraso fim-a-fim

A diferença de tempo entre o instante em que o transmissor envia o primeiro bit do pacote e o instante que o receptor recebe este bit é definido como atraso fim-a-fim. Seu comportamento é função da carga na rede.

Seu crescimento demasiado leva a uma perda de qualidade a nível de usuário, já que a demora na escuta do sinal do assinante “1” pode levar o assinante “2” a iniciar sua fala, causando uma sobreposição das falas. A sensação do usuário é a de estar usando um sistema “half-duplex”.

O limite máximo de atraso fim-a-fim é estabelecido em 300 ms pela recomendação G.114. Sendo esse valor um limite máximo, isto quer dizer que acima desse valor a qualidade da transmissão se torna inaceitável. O limite de conforto é estabelecido em 150 ms. Atrasos entre esses dois valores definem uma região de qualidade marginal, que pode ser aceitável para algumas aplicações de voz.

Componentes do atraso fim-a-fim

O atraso descrito anteriormente e nomeado de fim-a-fim, possui componentes de natureza fixa e de natureza variável. Estas componentes serão descritas abaixo.

• Atraso de Propagação: Este atraso é diretamente relacionado com o tempo de propagação do sinal no meio de transmissão, sendo este, função da velocidade da luz no meio. O atraso de propagação depende do tipo de meio, da distancia percorrida e é considerado atraso fixo;
• Atraso de Empacotamento: Tempo necessário para se gerar um número suficiente de quadros de voz para preencher o payload do pacote IP. Para que esse atraso não atinja valores muito altos, os pacotes enviados podem conter somente um quadro, porém, isto reduz a eficiência (“overhead”/informação do sistema) do sistema;
• Atraso nos Nós da Rede: O atraso de enfileiramento é o principal atraso que os pacotes sofrem dentro da rede. Este atraso é composto de duas parcelas: uma fixa, referente ao tempo de transmissão do pacote, e outra variável, correspondente ao tempo de espera na fila até que o pacote seja atendido. Este atraso é responsável pela aleatoriedade do atraso total ao qual o pacote é exposto, assumindo valores inaceitáveis quando a rede estiver congestionada;
• Atraso devido ao Dejitter Buffer: O jitter é introduzido no sistema através do comportamento aleatório do tempo de enfileiramento dos pacotes nos roteadores. Uma das soluções que podem ser usadas para compensar esta variação é a introdução de buffers (“dejitter buffers”), com a função de armazenar os pacotes que chegam com atraso variável e entregá-los ao receptor. Se a variação do atraso for muito alta, o atraso adicional necessário para compensar a variação pode resultar em um atraso fim-a-fim inaceitável. É definido, então, um valor máximo de atraso aceitável para o “dejitter buffer”. Qualquer pacote que chegar após esse tempo será descartado.

Jitter

O jitter é uma variação de tempo entre chegadas de pacotes do endereço de origem. Caso houvesse uma taxa de transmissão constante com intervalo de 20 ms ente cada transmissão de um pacote e outro, tais pacotes deveriam chegar ao destino com intervalo de 20 ms.

Porém, como cada pacote pode trafegar na rede por diferentes rotas e diferentes meios, esse tempo de chegada pode variar. Fato este que diminuiria a qualidade do serviço.

Perda de Pacotes

A perda de pacotes é outro fator crítico que implica diretamente na qualidade de serviço. Existem vários fatores que podem levar a perda de um pacote IP. Podemos citar entre eles o estouro do buffer de recepção nos roteadores e switches. Os pacotes que chegarem e encontrarem o buffer cheio serão descartados.

Pacotes perdidos em aplicações que utilizam o protocolo UDP e RTP não podem ser retransmitidos e mesmo que pudessem não seria nada interessante já que duas mensagens enviadas em seqüência poderiam chegar em ordem inversa, o que não é tolerável em aplicações de tempo-real. Como a perda de pacotes é inevitável, tolera-se um pequeno nível perda.

Caso a perda seja menor que 5% do total de pacotes a qualidade não é significativamente afetada. No caso de aplicações em tempo-real, é melhor perder uma pequena porcentagem dos pacotes do que atrasar a transmissão com buffers de grande capacidade.

Largura de Banda

A largura de banda para a transmissão de voz depende de vários fatores e pode ser calculada facilmente de acordo com informações de amostragem, quantização da voz, algoritmos de compressão e etc.

Além da transmissão de voz, as redes também são usadas com outras finalidades. Como a transmissão de voz em uma conversação telefônica deve ocorrer em tempo real, tais dados devem possuir uma prioridade em relação a outros dados com menor importância.

É claro que a decisão de se usar uma largura de banda maior ou menor deve ser tomada de acordo com as necessidades e prioridades da rede. Vale ressaltar que uma banda muito estreita para a transmissão de voz influencia negativamente na qualidade do serviço.

Segurança

Segurança é um parâmetro que sempre deve ser considerado quando tratamos de redes, seja em aplicações de tempo-real ou não. Para se manter a integridade e a qualidade de serviço de uma rede, o acesso deve ser permitido somente a pessoas autorizadas.

Os equipamentos de voz devem trabalhar com endereços IP não válidos para que sejam evitados os ataques de DoS (Denial of Service, ou Ataque de Negação de Serviço) ocorre quando um serviço é requisitado por vários usuários, simultaneamente, e o provedor do serviço não consegue atender a demanda podendo até ficar “fora do ar”.

Como a rede utiliza o protocolo IP, existem métodos de se tornar as informações mais confiáveis e menos suscetíveis a ataques através da utilização de criptografia, que já é suportada nativamente pela versão 6 do IP (Ipv6).

Confiabilidade

Algumas providências deve ser tomadas em relação a confiabilidade da rede como um todo. Uma das soluções mais apropriadas para aumentar a confiabilidade de um serviço seria a utilização de equipamentos e links com redundância. Isso deixaria a rede menos suscetível a falhas e aumentaria assim a qualidade de serviço.

Latência

É o tempo que um pacote leva para sair da origem e chegar ao seu destino. Em termos de telefonia, latência é o tempo que a fala leva pra sair do locutor e chegar ao receptor.

Uma grande latência não significa que ocorrerá degradação da voz, o que pode ocorrer é uma perda de sincronização.

Para que se obtenha uma boa qualidade em chamadas telefônicas a latência deve possuir um valor abaixo do patamar de 150 ms. Para que isso ocorra devem ser tomadas algumas providencias para que diminua o tempo de empacotamento, transmissão e transporte dos dados.

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