VOZ EN AMBIENTES DE INTEROPERABILIDAD DE LA TECNOLOGÍA BLUETOOTH CON REDES IP CABLEADAS
3.3 MÉTRICAS DE FUNCIONAMIENTO
Debido a la prioridad de flujo y a los picos de tráfico, los equipos de red pueden perder paquetes de datos y producir retardos en la transmisión. Estos paquetes perdidos son retransmitidos y de este modo no se pierde información. Mientras las aplicaciones de datos no suelen verse afectadas, VoIP, es muy sensible a dichas pérdidas. Concretamente, se ve muy afectada a partir de un 5% de paquetes perdidos.
Una amplia lista de métricas para la evaluación del desempeño en TCP se describe en la primera parte del RFC Métricas para la Evaluación de Mecanismos de Control de Congestión (MRG, Metrics for the Evaluation of Congestion Control Mechanisms), este borrador (draft) plantea algunas métricas usadas comúnmente las cuales son descritas en
dicho documento. Basándose en el RFC y clasificando las métricas en métricas de red y métricas de uso, fueron seleccionadas las siguientes [21].
3.3.1 Throughput
Definido como la capacidad de un enlace de transportar información útil, representa a la cantidad de información útil que puede transmitirse por unidad de tiempo. El Throughput se puede medir como métrica basada en routing (enrutamiento) de uso del enlace, como métrica basada en flujo de tiempos de transferencia por conexión y como métrica basada en funciones de usuario para uso general o tiempos de espera del usuario. En la mayoría de los mecanismos de control de congestión el maximizar dicho Throughput es lo más importante, conforme a la demanda de aplicaciones y variaciones de otras métricas [21].
3.3.2 Retardo
El factor retardo, definido como el tiempo de tránsito de los paquetes desde el origen al destino y vuelta, influye directamente la QoS. A partir de cierto umbral puede empezar a ser incómodo mantener una conversación. Para una calidad alta el retardo debería mantenerse por debajo de 150ms. Para una calidad media, por debajo de 400ms.
Como el Throughput, el retardo puede ser medido como métrica basada en routing del retardo en la cola sobre tiempo, o como métrica basada en flujo en términos de tiempo de transferencia por paquete. Para transferencia confiable, el tiempo de transferencia por paquete considerado por la aplicación incluye el posible retardo de retransmisión de un paquete perdido [21].
3.3.3 Jitter
El jitter se define como la variación del tiempo de tránsito de los paquetes. No todos los paquetes sufren un retardo constante. Este retardo variable o jitter disminuye la calidad de la voz al superar el umbral de los 50ms.
El jitter es absolutamente importante para el tráfico sensible al retardo, tal como voz y vídeo. Un jitter grande requiere un tamaño de almacenamiento mayor en recepción y puede causar altas tasas de pérdida en requerimientos que exijan un retardo único [21].
3.3.4 Tasa de Pérdida
La tasa de pérdida de paquetes puede ser medida como una métrica basada en red o basada en flujo de datos, para obtener estadísticas de red, un método es medir la tasa de pérdida en la cola de embotellamiento. Para el tráfico fluyente e interactivo, la alta pérdida de paquetes resulta, al fallar en recepción el descifrar dicho paquete. El paquete recibido se considera perdido si su retardo es mayor que un umbral predefinido.
Basado en parámetros de QoS al prestar servicios de voz sobre IP, se llega a niveles de tolerancia dependiendo de la calidad que se requiera (Tabla 3.2) [21].
Calidad Alta Calidad Media Calidad Baja
Pérdida de paquetes 1% 3% 5% Retardo 150 mseg 400 mseg 600 mseg
Jitter 20 mseg 50 mseg 75 mseg
Tabla 3.2 Niveles de Tolerancia en VoIP [22].
En relación a estas métricas se debe tener en cuenta un factor muy importante, como es el ancho de banda (Tabla 3.3), donde dicho requisito dependerá del número de comunicaciones simultáneas que se quieran soportar. En un entorno LAN, donde las velocidades de transmisión van desde 10Mbps a 100Mbps, se permite el uso de G.711 con un ancho de banda de 84,7Kbps. En escenarios donde el ancho de banda es más escaso se puede elegir G.723 con un ancho de banda de 27,2Kbps o el G.729 con un ancho de banda de 28,8Kbps [22].
Códec de Audio Ancho de banda comprimido Ancho de banda paquetizado Ancho de banda en Ethernet G.723 6,3 Kbps 17 Kbps 27,2 Kbps G.729 8 Kbps 24 Kbps 28,8 Kbps G.711 64 Kbps 74,6 Kbps 84,7 Kbps FAX 4,8 Kbps 12,8 Kbps 20,4 Kbps
Tabla 3.3 Ancho de Banda requerido por CODECs [22].
El ancho de banda puede reducirse en un 35% cuando se utiliza detección de silencios (VAD) y en tecnologías inalámbricas que demandan mayor ancho de banda, los routers (enrutadores) pueden utilizar la compresión de cabeceras IP (cRTP) para reducir las cabeceras de 40 a 24 bytes, llegando dicha reducción hasta 16,41kbps en el caso del G.723 [22].
Finalmente, la tecnología Bluetooth permite su interconexión con capacidades IP haciendo uso del perfil PAN, el cual se soporta en el protocolo BNEP y enfatizando el tipo de servicio que se quiere prestar como es el de voz, los canales más apropiados que brinda Bluetooth para este tipo de transporte que debe ser paquetizado son los ACL, que al ser tratados en la capa L2CAP ofrece un factor de vital importancia como es la QoS. Los canales ACL brindan confiabilidad en presencia de interferencia, incluso cuando hay generación de grandes ráfagas de información. El retardo generado por enlaces ACL al retransmitir es pequeño, por ejemplo un ACK (Acknowledge) puede ser recibido dentro de los 1.25mseg siguientes. Esto genera la posibilidad de mejorar la retransmisión en aplicaciones sensibles al retardo, tales como aplicaciones de tiempo real y flujos (streams) de audio o video. El periodo de retransmisión puede ser configurado con la opción Flush
Timeout. Además, los enlaces ACL brindan calidad en presencia de interferencia respecto de los enlaces SCO.
Igualmente, los enlaces ACL pueden soportar anchos de banda variables y asimétricos requeridos por ciertas aplicaciones. Estas son las principales ventajas de usar enlaces ACL en vez de los SCO para aplicaciones de tiempo real. Los tipos de servicios garantizados por enlaces ACL brindan retardos y anchos de banda que se requieran, definiendo así ciertos parámetros que permitan la evaluación del comportamiento del enlace, tales como el retardo, ancho de banda, perdida de paquetes y jitter, a fin de prestar servicios de voz en vías de la validación y evaluación de la arquitectura propuesta en el capítulo 4.