Beşeri Sermaye Modeli

A finalidade do software Ekiga na estruturação dos experimentos é proporcionar a geração de uma conexão VoIP. Trata-se de um aplicativo da classe softphone, de licença gratuita, que opera nos ambientes Windows e Linux e possui suporte aos protocolos de sinalização Session Initiation Protocol – SIP e H.323.

A aplicação Ekiga disponibiliza em cada conexão VoIP um temporizador para a duração de chamadas e uma lista de codecs, dos quais o PCMU é o codec utilizado nos experimentos. Além desses recursos o Ekiga faz a verificação da porcentagem da perda de pacotes, dos pacotes atrasados e dos pacotes fora de ordem, em cada conexão VoIP. A Figura 3.3 ilustra uma janela do Ekiga onde esses parâmetros de desempenho são fornecidos.

Figura 3.3 - Ilustração da Aplicação Ekiga.

Em se tratando de gerador de tráfego necessário para a realização de uma das metas do presente trabalho, é utilizado o software Iperf, gerando tráfego entre estações no modo cliente/servidor através de portas entre essas estações [ANSI/IEEE 802.11 1999]. Essa ferramenta é capaz de usar tanto o protocolo UDP, quanto TCP e pode lidar com múltiplas conexões simultâneas.

No caso desse trabalho de pesquisa é usado o protocolo UDP, por ser mais viável a aplicações de tempo real, como o VoIP. São ilustrados nas Figuras 3.4 e 3.5, a injeção de tráfego de 100kbps pela estação cliente para a estação servidora, durante o tempo de 900 segundos. É utilizado esse tempo, devido à distância a ser percorrida em todos os experimentos.

Figura 3.4 - Ilustração do Iperf em modo cliente.

De acordo com a linha de comando: iperf -c 10.3.128.178 -u -b 100k -t 900 apresentada na Figura 3.4, é observada a injeção de tráfego de 100kbps durante o tempo de 900 segundos da estação cliente de endereço IP 10.3.128.235 para a estação servidora de endereço IP 10.3.128.178, sendo utilizado durante todo o tempo dessa simulação o protocolo UDP.

Na Figura 3.5, através da linha de comando: iperf –s –u –i 1 a estação servidora recebe da estação cliente o tráfego de 100kbps, mostrando seus resultados no intervalo de 1 (um) em 1 (um) segundo.

Com o objetivo de monitorar o tráfego de rede durante os experimentos outdoor foi utilizado o software Cacti. Essa ferramenta tem o objetivo de coletar e exibir informações sobre o estado dos elementos de uma rede de computadores através de gráficos. É Similar à ferramenta Multi Router Traffic Grapher - MRTG, no uso da monitoração de tráfego de rede onde gera páginas HTML com gráficos de dados coletados a partir do protocolo SNMP ou scripts externos. A Figura 3.6, apresenta o tráfego do ponto de acesso da SINFO monitorado pelo Cacti, durante um dos experimentos realizados em ambiente outdoor.

Figura 3.6- Ilustração dos resultados exibidos pelo Cacti no AP da SINFO

Pode-se perceber nos gráficos apresentados na Figura 3.6, que o maior tráfego monitorado no AP_SINFO 8750, se concentrou no intervalo entre 8:10 horas e 8:50 horas.

Outra ferramenta presente nos ambientes destinados à realização dos experimentos do presente trabalho é o analisador de desempenho de aplicações VoIP, o Wimanager, desenvolvido no Ponto de Presença da Rede Nacional de Ensino e Pesquisa do Rio Grande do Norte – PoP-RN, pelo aluno do Curso de Engenharia da Computação da UFRN, Vinícius Samuel Valério de Souza, sob orientação do Professor Dr. Sergio Vianna Fialho.

Esse aplicativo tem como propósito no presente trabalho, analisar o desempenho das conexões VoWiFi, fornecendo os valores para o jitter, a vazão e a perda de pacotes, além de fornecer o codec utilizado durante as conexões, que no caso dos experimentos em questão é utilizado o codec PCMU em todas as conexões VoWiFi.

Segundo Souza (2008), o Wimanager funciona sobre chamadas VoIP que fazem uso do RTP e do SIP, trabalhando tanto em ambientes Wireless como em ambientes Ethernet. Essa ferramenta foi desenvolvida na linguagem de programação C++, sendo sua interface gráfica desenvolvida no QT Desiger 3, uma ferramenta livre para desenvolvimento de interfaces gráficas para aplicações em C/C++. Seus parâmetros de desempenho são analisados a partir da captura dos pacotes usando a biblioteca libpcap e sua execução é inicializada a partir de privilégios de administrador do sistema (superusuário).

O Wimanager calcula a quantidade de pacotes perdidos analisando o número de seqüência dos pacotes (presente no cabeçalho RTP) para saber se o pacote recebido obedece à seqüência e para saber qual o número do próximo pacote que deve ser recebido [Souza 2008].

O cálculo utilizado para se obter a porcentagem de pacotes perdidos de acordo com Souza (2008) é representado pela expressão 3.1:

Taxa = 100*(NPerd/NTotal) (3.1) , onde a “Taxa” representa a taxa de pacotes perdidos em porcentagem, o NPerd, indica o número de pacotes perdidos, e o NTotal equivale ao número de pacotes enviados.

Com relação à expressão 3.1, se for considerado a transmissão de 10 (dez) pacotes durante uma determinada conexão VoWiFi e se nessa conexão forem perdidos 5 (cinco) pacotes, isso irá representar a perda de 50% dos pacotes durante essa comunicação VoWiFi .

De acordo com Souza (2008) para calcular a vazão, o Wimanager utiliza o seguinte cálculo:

V = N/T (3.2),

onde “V” representa a vazão, o “N”, indica o número de bits recebidos com sucesso pelo receptor e o “T”, indica a unidade de tempo usada para medir o tempo gasto durante a transmissão. Isso pode ser exemplificado da seguinte forma: cada pacote enviado ao destino leva consigo um número seqüencial (seq) para identificação, sendo considerado P1 = pacote 1, P2 = pacote 2, P3 = pacote 3, etc. Uma aplicação VoIP receberia em um dado instante t1 = 0s, o pacote P1 com seq = 127, em um instante t2 = 2s o pacote P3 com seq = 129, totalizando três pacotes enviados do emissor. Diante desse contexto é perceptível que o pacote P2 com seq = 128 não foi recebido, logo foi perdido durante a transmissão, portanto, a vazão encontrada é igual a um pacote por segundo.

Segundo Souza (2008), o Wimanager calcula o jitter baseado na RFC 1889, conforme ilustrado na equação 2.1. A Figura 3.7 ilustra o modo como o aplicativo gera os parâmetros de QoS, a partir do monitoramento de uma chamada SIP efetuada pelo Ekiga.

Segundo Souza (2008), para o funcionamento inicial desse aplicativo é necessário estabelecer configurações prévias pelo usuário, como:

X Informar a interface de rede a ser monitorada, para que o sistema procure-a entre as disponíveis na máquina, para que ela seja colocada em modo promíscuo. Caso não encontre essa interface, será dada uma mensagem de erro que informará a inexistência dessa interface de rede;

X O IP a ser monitorado durante a análise de desempenho, que consiste no IP do host de recepção da comunicação VoIP;

X A escolha do nível de exibição do processo de medição dos parâmetros de desempenho VoWLAN, que consiste na geração de relatórios, onde o sistema avalia o nível de detalhamento previamente escolhido e a partir disso realiza a descrição do pacote capturado através do terminal de descrição. Esses níveis de detalhamento são classificados como: Mínimo, Médio e Máximo. O Mínimo apresenta informações relativas apenas à medição dos parâmetros que medem a qualidade de uma chamada VoWLAN. O Médio oferece todas as informações presentes no nível Mínimo somadas com as descrições dos cabeçalhos de todos os pacotes de voz capturados. O Máximo provê informações presentes no nível Médio, acrescidas da descrição dos valores presentes nos cabeçalhos de todos os pacotes capturados, sendo eles pertencentes ao serviço VoWLAN ou não;

X Opcionalmente, o usuário pode efetuar o modo de execução controlado, determinando a quantidade de pacotes que ele deseja que seja monitorada;

X A escolha de quais parâmetros devem ser mostrados na tela da ferramenta, assim como em qual grandeza esses parâmetros devem ser exibidos, sejam eles em milissegundos, segundos ou em minutos.

Para otimizar a análise dos parâmetros de desempenho obtidos pelo Wimanager foi utilizado um conjunto de scripts em Liguagem Bash Shell, desenvolvido pelo aluno de Pós- Graduação em Engenharia Elétrica da UFRN, Rafael Marrocos Magalhães, com o intuito de automatizar o tratamento dos resultados provenientes do Wimanager. Essa ferramenta classifica cada pacote gravado no arquivo de log do Wimanager em um tipo específico, como: o jitter, a vazão e a perda de pacote.

A saída fornecida por um dos scripts é então utilizada pelo software analisador (Excel, Matlab, ou outro), a fim de gerar estatísticas e gráficos de auxílio às interpretações do fluxo de rede e serviços da mesma.

Conforme visto no capítulo anterior, as aplicações de tempo real, como as aplicações VoIP, são sensíveis ao atraso. Diante do propósito desse trabalho, essa métrica de desempenho é imprescindível para a análise de desempenho das comunicações VoWiFi. Em virtude do analisador de desempenho Wimanager não analisar o “atraso” dessas comunicações, essa medida é obtida através da definição do jitter e seus respectivos cálculos baseado na RFC 1889, contextualizado na seção seguinte.