Tesis de evaluación de la Calidad sobre la experiencia en telefonía IP con diferentes codecs

1. Junio 2011 Vicepresidencia Desarrollo y Tecnología Pág. 1
Forum de Base de Ciencia y Técnica. Año 2011
Vicepresidencia de Desarrollo y Tecnología. ETECSA
Fórum de Ciencia y Técnica.
Vicepresidencia de Desarrollo y Tecnología. ETECSA. Año 2011.

2. Junio 2011 Vicepresidencia Desarrollo y Tecnología Pág. 2
•Introducción.
Para un Planeador de Redes de Telecomunicaciones es de gran importancia
disponer de una herramienta de cálculo que le permita efectuar variadas
simulaciones y cálculos para la toma de decisiones antes de hacer un proyecto
de ToIP en Redes de Nueva Generación.
Por otro lado para los compañeros de Operaciones es también de gran
importancia disponer de un conjunto de herramientas de software que
trabajando en ambiente cliente servidor facilite la evaluación del
comportamiento de la QoE en la Hora Activa en la red de telecomunicaciones
IP de ETECSA.
En este trabajo se muestra un paquete de software, constituido por 3
programas. El primero de estos facilita el análisis teórico del dimensionamiento
del servicio de VoIP, mientras que los otros dos están relacionados con la
evaluación práctica sobre una red de telecomunicaciones con servicio de ToIP,
a partir de posibles disturbios presentes en ella para determinar la QoE que
percibiría el cliente en función del tipo de codec de audio empleado.

3. • Escenario de distribución de los Retardos fijos y variables en la Red.
Red IP
o
Frame Relay
Buffer
Fuente VPDT. ETECSA.
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4. SLA SLA SLA
Influencia del Terminal
y procesos de
codificación/decodificación
•QoE y QoS en el Servicio de ToIP con soluciones de Acceso FTTC.
QoE (Medida del funcionamiento del sistema al nivel del servicio extremo a extremo)
QoS (Medida del funcionamiento del sistema al nivel del
transporte de paquetes)
Influencia del Terminal
y procesos de
codificación/decodificación
Procesamiento
Paquetización
Serialización
Procesamiento
Paquetización
Serialización
Retardo
Jitter
%
Paq. Perdidos
Fuente VPDT. ETECSA.
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MOS
MOS

5. • MOS de algunos de los algoritmos de compresión de voz mas usados.
VoIP en HD. Fuente VPDT. ETECSA.
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6. • GUI del software QoE-ToIP.
Fuente VPDT. ETECSA.
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7. • Diagrama de flujo del software QoE-ToIP.
Selección de Codecs
Tramas / Paquete
Uso del
CRTP
Header= 4Header= 40
SiNo
Cálculo del Ancho de Banda
Ancho de Trama
Voice Payload
Ancho del Paquete
% Reducción de Silencio
No Si Ancho de Trama
Voice Payload
Ancho del Paquete
Cálculo del Ancho de Banda Total
Cantidad de Llamadas Simultáneas
Retardo Máximo en la Red
Calidad de Servicio Deseada
Retardo de Serialización.
Retardo de Propagación.
Retardo por Look Ahead.
Retardo Paquetización.
Retardo de Eco.
Retardo de Dejitter.
Mayor que el permitido
Si
Fin
No
Fuente VPDT. ETECSA.
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8. • Expresiones matemáticas utilizadas en el software QoE-ToIP
Fuente VPDT. ETECSA.
Junio 2011 Vicepresidencia Desarrollo y Tecnología Pág. 8

9. Ejemplo.
Resultado: Ancho de Banda VS Tramas/Paquete para 1000 líneas con 0.13 Erl/Ab.
Fuente VPDT. ETECSA.
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10. Netdisturb
Red WIFI
Eth. 2
Eth. 1
AP P560
WIFI
• Pruebas de laboratorio con el Softphone OpenPhone para la determinación
del impacto de la cantidad de Tramas/Paquetes y el Ancho de Banda, por tipo
de Codec. (Corroborar umbrales UIT-T).
Fuente VPDT. ETECSA.
Gatekeeper
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11. • GUI del JPERF modificado para la evaluación del Retardo, Jitter y % de
Paquetes Perdidos de un canal IP de comunicaciones.
Ambiente Cliente - ServidorFuente VPDT. ETECSA..
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12. • Resultados obtenidos del JPERF modificado.
Fuente VPDT. ETECSA.
Junio 2011 Vicepresidencia Desarrollo y Tecnología Pág. 12

13. • Referencia de degradación de la QoE de la ToIP utilizada por los evaluadores
subjetivos .
Fuente UIT-T
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14. PSTN
XFS XFS
XFO
Ext. 4444Ext. 3333
• Escenario de Pruebas con routers Huawei Quidway R1760, simulando NAM.
Fuente VPDT. ETECSA.
Netdisturb
Ethernet. 1 Ethernet. O
Retardo
Jitter
% Paq. Perdidos
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15. • Escenarios de laboratorio para determinar los Umbrales de los Disturbios.
Fuente VPDT. ETECSA.
Junio 2011 Vicepresidencia Desarrollo y Tecnología Pág. 15

16. • Resultados de umbrales por Codec con routers y tarjetas XFS y XFO.
Fuente VPDT. ETECSA.
Junio 2011 Vicepresidencia Desarrollo y Tecnología Pág. 16

17. • Impacto del Retardo, Jitter y Pérdidas de paquetes en la QoE en los diferentes
• Codec.
Fuente VPDT. ETECSA.
Junio 2011 Vicepresidencia Desarrollo y Tecnología Pág. 17

18. • Escenario de Pruebas con el sistema 3CX en la evaluación del G.722 en SIP.
Fuente VPDT. ETECSA.
NetDisturb
Eth. 1Eth. 2
SIP Server 3CX
Retardo
Jitter
% Paq. Perdidos
Junio 2011 Vicepresidencia Desarrollo y Tecnología Pág. 18

19. • Resultados del desempeño del Codec G.722 ante perturbaciones en una red.
Junio 2011 Vicepresidencia Desarrollo y Tecnología Pág. 19

20. • Automatización del análisis de la QoE en un período
dado.
Junio 2011 Vicepresidencia Desarrollo y Tecnología Pág. 20

21. Serv
POP 2
DWDM
Serv
POP 4
Serv
POP 1
Serv
POP 3
Pseudo anillo
Ethernet Oeste
Pseudo anillo
Ethernet
Centro-Sur
Pseudo anillo
Ethernet Este
Punto 4
Validación
Punto 1
Validación
• Propuesta de puntos de validación de la Calidad del Servicio ToIP en la Red
Metro Ethernet de la Provincia de La Habana.
Punto 3
Validación
SW
Fuente VPDT. ETECSA.
Punto 2
Validación
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22. Junio 2011 Vicepresidencia Desarrollo y Tecnología Pág. 22
• Valoración Técnica Económica.
El principal aporte que brinda esta herramienta consiste en el adecuado diseño de los servicio de
ToIP que pueden desarrollar los planeadores de ETECSA en las nuevas inversiones de ToIP, así
como tambien la metodología expuesta sobre la evaluación de la QoE en el Servicio de ToIP en la
red NGN de ETECSA sobre la red de agregación Red Metro Ethernet.
No se contaba anteriormente con una herramienta que pudiera hacer simulaciones de QoE a partir
de una amplia variedad de variables, lo cual indudablemente permitiría definir la calidad del
servicio de ToIP que pudiera ser ofertado a partir de la ventana de retardos y la cantidad máxima
de paquetes perdidos, ni se tiene conocimiento de la existencia en el mercado de software que
permitan evaluar la QoE en el servicio de VoIP en las redes NGN, lo cual indudablemente impide
con certeza el poder dar un valor comparativo de las funcionalidades implementadas, pero que
indudablemente por su impacto en la gestión de este tipo de redes pudiera oscilar en el entorno de
los 300,000 USD a partir de funcionalidades similares incorporadas en algunos sistemas de
gestión de este tipo de redes con capacidad de evaluación de la QoE en el servicio de ToIP.
Las licencias de uso de esta herramientas, según investigaciones realizadas en Internet están en
el orden de los $ 300,000 USD. Por otro lado el poder disponer del código fuente y el dominio de
su algoritmo facilitan la incorporación de nuevas funcionalidades de forma muy personalizada, lo
cual tiene indudablemente un importante rol en la personalización requerida por los operadores.

23. Junio 2011 Vicepresidencia Desarrollo y Tecnología Pág. 23
• Conclusiones y Recomendaciones.
El empleo de la herramienta QoE-ToIP por los planeadores de redes permitirá
un rápido dimensionamiento del servicio de ToIP en las nuevas redes NGN, a
partir de la información de tiempo medio de ocupación de la llamada, obtenida
en la facturación a nivel de Central o de Gabinete Integral.
El empleo conjunto de los softwares JPERF modificado y el Evaluador de la
QoE son de hecho una importante sonda evaluadora del comportamiento de
una Red IP sobre la cual se despliegue el servicio de ToIP con los codec
G.711, G.729, G.723 y G.722.
Se recomienda el empleo de estos software como sonda evaluadora de la QoE
para la evaluación del servicio de ToIP en la Red NGN de ETECSA, con
particularidad sobre la Red Metro Ethernet de la Habana, la cual será el pilar
del futuro desarrollo de este servicio en la capital de La Habana , la cual
pudiera ser una importante alternativa a la compra de costosos elementos de
red como los Shadow router destinados únicamente esta función.

24. Fuente VPDT. ETECSA.