Monitoramento de rede VOIP - Estudo de caso com uma solução de AANPM

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Apresentação

Kleber Silva25/11/2015

Monitoramento de rede VOIP - estudo de

caso com uma solução de AaNPM

(Application aware Network Performance

Management)


Agenda

1. Introdução

2. Motivação

3. Indicadores e Métricas de VoIP

4. Técnicas de Monitoração

5. Estudo de Caso

6. Conclusão


• Uma das aplicações em maior adoção e

crescimento nas redes de computadores é

a tecnologia VOIP - “Voz sobre IP” (Voice

Over Internet Protocol).

• VOIP exige um monitoramento da

qualidade das chamadas por se tratar de

uma infraestrutura importante

nas organizações que a tem

utilizado em larga escala,

visando economia de custo.

1 - Introdução


• Novas técnicas, serviços e protocolos

passaram a ser usados na tecnologia VoIP,

tornando-a complexa.

• VoIP utiliza o protocolo UDP na camada

de transporte, por ser um protocolo mais ágil

2 - Motivação

que o TCP e porque um vídeo ou

uma chamada pode se sujeitar a

perda ou desvios de alguns

pacotes, sem impacto

significativo na qualidade do vídeo

ou da chamada.


• O TCP é orientado a conexão e troca

confirmações de recebimentos (ACKs),

fornece retransmissão e controle de fluxo,

reordena os segmentos, por isso é

considerado confiável: usado pela maioria

das aplicações: email, web, banco de dados

• O UDP não possui nenhum dessas

características, ou seja, é um protocolo não

confiável. Sua vantagem é a rapidez, já que

possui menor consumo de tempo nessas

verificações: usado por VoIP, DNS, DHCP

2 - Motivação


• Consequência: quando ocorre algum

problema na rede, a ligação perde um pouco

da qualidade mas não chega a ser um

problema, pois o usuário pode retransmitir a

fala que o outro lado não entendeu.

• Porém não deve se tornar uma

constante! Justamente devido a isso, a

monitoração da qualidade das

ligações se torna fundamental!

que é o objetivo desse trabalho.

2 - Motivação


3 - Indicadores e Métricas

• MOS: (Mean Opinion Score): descreve

métodos e procedimentos que possibilitam uma

avaliação da qualidade de transmissão de um

sinal de voz, usando Pontos.

• É o indicador básico utilizado pelas

ferramentas de monitoração VoIP.

• É capaz de identificar a

interferência causada pelo

atraso, Jitter e pela perda de

pacotes.



• Jitter: variação média do atraso fim-a-fim.

• Esta variação pode levar os pacotes de voz a

chegarem numa ordem não-coerente, fazendo

com que o usuário

tenha a sensação

de que existe a

superposição ou

mesmo a perda

de uma parte da

fala.



• Perda de pacotes: Como já mencionado

anteriormente, uma vez que o VoIP utiliza UDP

na sua camada de transporte, a perda de

pacotes inerentes da rede, principalmente WAN,

impacta na qualidade do serviço das ligações.

• Descarte de pacotes: Por padrão, os

equipamentos VoIP tem uma tolerância a

eventuais atraso de pacotes de redes na faixa

de 100ms a 300ms (dependendo do fabricante) .

Os pacotes que chegarem com um tempo

superior, poderão ser descartados.


4 – Técnicas de Monitoração• No estudo de caso, o equipamento de

monitoração recebe e armazena o tráfego de rede

e aplicações por meio da técnica de espelhamento

de portas de rede (Port Mirroring).

• Diferentes fornecedores de switches suportam o

recurso de espelhamento de portas e um exemplo

é o Cisco Catalyst que traz o nome SPAN

(Switched Port Analyzer). Apesar de ser um termo

da Cisco, é usado no mercado genericamente.

•OBS.: alguns administradores de Rede não

aprovam o espelhamento de portas diretamente no

switch, pois pode elevar o seu processamento.


4 – Técnicas de Monitoração

Equipamento

de monitoração

Servidor de

Gerenciamento

de chamadas

Telefone IP

• Como solução mais viável, o espelhamento do

tráfego pode ser feito por meio de TAP (Test Access

Port) e Agregadores inteligentes de tráfego.


4 – Técnicas de Monitoração• Os Agregadores desduplicam pacotes iguais e

podem filtrar apenas o tráfego de interesse.


4 – Técnicas de Monitoração

• AaNPM (Application aware Network Performance

Management) é a Gestão do Desempenho de Redes

com conhecimento da Aplicação ao longo do seu

ciclo de vida e pelo conhecimento de seus

indicadores e métricas específicas, garantindo o

menor uso de recursos, principalmente focando na

experiência do usuário final.

• Como a tecnologia VOIP é uma Aplicação, pelo

fato de agir diretamente na experiência do usuário

em suas chamadas de voz, uma solução específica

de AaNPM apresenta melhores resultados que o

Gerenciamento de Redes apenas (NPM - Network

Performance Management).


5 – Estudo de Caso

• Grupos de Negócios: foram divididas as redes

de origem das ligações em grupos, e com isso

quando alguma métrica VoIP apresentar redução de

qualidade, o administrador do ambientes consegue

saber exatamente qual área está sendo afetada.

• Estudo de caso real de monitoramento de redes

VoIP em uma grande instituição financeira em São

Paulo usando a abordagem de AaNPM.



• 4 primeiras ligações: Ruim ou Pobre (MOS entre

1 e 2). Usuários que iniciaram essa chamada

optaram por desligar e utilizar outro meio de

contatar o destinatário da ligação (no caso da 2ª e

4ª da lista, ligações rápidas) ou ficaram repetindo

as frases até que o outro lado compreendesse a

mensagem já que durou 6 e 10 minutos no caso da

1ª e 3ª da lista (porém gerando um desgaste).



• Neste caso, o administrador de Redes pode

utilizar a ferramenta para abrir os pacotes de

redes relacionados somente a cada ligação ruim

(no Wireshark por exemplo), e então realizar o

diagnóstico de problemas (troubleshooting)

baseado nas dicas e explicações que a ferramenta

oferece conforme figuras seguintes.



•“O canal de voz está com uma qualidade pobre de

conversação. A qualidade leva em consideração

qualquer disfunção ocorrida durante uma chamada e

o impacto da dificuldade”.

•“Tais disfunções incluem situações de conversas

sem sentido devido a grandes atrasos (como por

exemplo em links com alta latência) e efeitos de

eco. Outras métricas, como Delay/Jitter e perda de

pacotes podem dar uma ideia adicional da causa raiz

do baixa qualidade da chamada”.



• “O canal de voz está usando uma codificação

(codec) com uma taxa de amostragem muito

baixa, a qual irá impactar a qualidade da ligação.

Baixas taxas de amostragem introduzem distorção

ao sinal original. Se não há requisito de link de rede

que realmente demanda uma codificação dessas, a

sugestão é usar amostragens maiores e com isso

prover uma qualidade melhor de sinal”.



• “O fator Atraso excessivo é entendido como

tipicamente causado por links de alta latência ou

congestionados. Se a rede possui links de satélite

(conhecido por possuir alta latência) por exemplo,

esse comportamento é esperado. Se o motivo é

congestionamento, então a solução seria configurar

um melhor QoS para os protocolos de VoIP”.

• “Por fim, o fator Eco se refere ao nível de eco da

rede após os pontos terminadores podem ser

interpretados como eco de linha (no caso de

gateway) ou eco de acústica (no caso de um headset

– conjunto de microfone e fone de ouvido)”.



• Os equipamentos e

cabeamento de rede

devem ser investigados

mediante verificação

dos pacotes

coletados e

filtrados.

• Essa figura mostra

os índices de perda de

pacotes daquela

ligação, assim como os

pacotes perdidos ou

descartados. (não há

dicas de diagnósticos

na ferramenta).



• O próximo indicador é o Jitter que mostra duas

métricas com valores altos na casa de segundos

(mais de 1.000 milissegundos) em sua média e

máximo: Round-Trip (Ida e Volta) na média de 2.7s e

máximo de quase 5s e One-Way (Ida) com 1.4s de

média e 2.5s de pico.

• OBS.: As dicas de diagnósticos da ferramenta já

foram apresentadas anteriormente na segunda

métrica degradação, quando aborda o atraso.



• A ferramenta apresenta os codificadores (codecs)

utilizados G.729A / G.729AB com a taxa de

amostragem em 8000 por segundo. De acordo

com a métrica degradação essa é uma taxa baixa e

deve ser melhorada.



• A métrica de QoS mostra os bytes de ToS (Type

of Service – Tipo de Serviço) que são enviados no

cabeçalho dos pacotes de VoIP para identificar a

classe de serviço daquela ligação, chamado de

DSCP (Differentiated Services Code Point). No caso

da ligação selecionada o valor é o 46 (EF - Expedited

Forwarding). A ferramenta também apresenta o

modelo equivalente, antecessor do ToS, no campo IP

Precedence com o valor 5.


6 – Conclusão

• Esse trabalho teve como objetivo

demonstrar um caso de sucesso na

monitoração e diagnóstico de uma rede

VoIP em uma instituição financeira.

• Com a adoção em larga escala desse

tipo de solução devido a redução de custos

operacionais, nota-se a importância de se

controlar e gerenciar a qualidade das

chamadas para que os usuários tenham

uma boa experiência na utilização do

serviço, caso contrário a tecnologia pode

cair em descrédito e os usuários adotariam

soluções alternativas, mais caras.


6 – Conclusão• As técnicas e exemplos de monitoração

abordados, sugerem uma maneira de se atingir tal

sucesso, mesmo com a complexidade presente na

tecnologia VoIP.

• Ferramenta AaNPM

de fato realizando o

gerenciamento do

desempenho de redes

com foco em aplicações apresentando painéis e

gráficos, divididos por Grupos de Negócios, com

os principais indicadores e métricas de VoIP,

atuando como um repositório de pacotes de rede

recebidos por espelhamento de tráfego.


Kleber SilvaSystems Engineer

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