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QoS e VoIP: Fundamentos, Políticas e Cálculos de Rede

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1. Elementos Fundamentais para Configurar QoS

Para configurar Qualidade de Serviço (QoS) em dispositivos de rede, três elementos são fundamentais:

  • Identificação: Diferencia o que é prioridade e o que não é no pacote. Exemplo: marcação de pacotes (TOS), frame (CoS), protocolo (TCP, UDP, etc.) e porta (HTTP/80).
  • Política: Estabelece regras no serviço (limitação de banda, níveis de prioridade, descarte de pacotes).
  • Aplicação da Política: Aplicação da política na interface e mecanismo de fila.

2. Marcação de Camada 2: Vantagens e Desvantagens

3. Tipos de Marcação no Cabeçalho IP

4. Exemplo de Política de QoS

Política de Fila: Estabelece uma fila para que o pacote indicado trafegue com prioridade na rede.

5. Exemplos de Filas de QoS

  • FIFO (First-In, First-Out): O primeiro pacote que entra é o primeiro que sai da fila.
  • RR (Round Robin): Todos os pacotes têm prioridade na fila de forma equitativa, recebendo fatias de tempo de serviço.
  • PQ (Priority Queuing): Enquanto houver tráfego prioritário na política de rede, a fila não é liberada para tráfego de menor prioridade.

6. Políticas de Descarte de Pacotes

É a política que define o descarte de pacotes na rede.

Exemplos:

  • Tail Drop: Descarte rápido de pacotes quando a fila atinge sua capacidade máxima.
  • RED (Random Early Detection): Descarta pacotes aleatoriamente antes que o congestionamento atinja o limite máximo da fila, prevenindo o congestionamento total.
  • WRED (Weighted Random Early Detection): Semelhante ao RED, mas descarta pacotes com base em prioridades, protegendo o tráfego mais crítico.

7. Premissas para Qualidade de Voz sobre IP (VoIP)

Para termos uma boa qualidade de voz sobre IP, as três premissas básicas e seus valores máximos são:

  • Latência: Atraso de entrega de pacotes. (Máximo: 150 ms)
  • Jitter: Variações no atraso de entrega de pacotes. (Máximo: 30 ms)
  • Perda de Pacotes (Loss): Ocorre quando há muito tráfego na rede, levando ao descarte de pacotes. (Máximo: 1%)

8. Cálculo de Utilização de Interface de Saída

Um roteador recebe em média 200 pacotes por segundo, cada pacote com comprimento de 500 bytes. O roteador possui uma única interface de saída com 512 Kbps. Qual a utilização da interface de saída? É necessário aumentarmos o link?

9. Cálculo de Velocidade de Interface para Latência

Um roteador recebe em média 600 pacotes por segundo, cada pacote com comprimento de 500 bytes. O roteador possui uma única interface de saída. Deseja-se que este pacote permaneça no roteador no máximo 50 ms. Qual deve ser a velocidade (Kbps) da interface de saída deste roteador?

10. Dimensionamento de PABX e Tráfego Telefônico

Um PABX possui 40 ramais e tem um tráfego de entrada de 500 chamadas por hora. Cada chamada telefônica dura em média 5 minutos. Pede-se:

  1. Quantos troncos são necessários neste PABX (para uma probabilidade de bloqueio de 1%)?
  2. Quantos ramais são necessários para que todas as chamadas sejam atendidas?
  3. Qual a utilização do sistema?

11. Quantidade de Interfaces para Latência Específica

Um roteador recebe em média 1000 pacotes por segundo, cada pacote com comprimento de 300 bytes. O roteador possui interface de saída de 256 Kbps. Deseja-se que este pacote permaneça no roteador no máximo 50 ms. Qual a quantidade de interfaces de saída para satisfazer esta condição?

12. Estudo de Caso: VoIP sobre Frame Relay

Uma empresa possui um link Frame Relay para interligação de dados entre a matriz e a filial. O gerente de TI pediu uma consultoria para você de modo a ter algumas respostas para a interligação entre a matriz e a filial utilizando Voz sobre IP (VoIP), a fim de reduzir o custo de ligação entre a matriz sediada em São Paulo e sua filial no Rio de Janeiro.

Dados:

  • Topologia:

Imagen

  • Codec: G.729
  • Taxa de Transmissão do Codec G.729: 8 Kbps
  • Taxa de Amostragem do Codec G.729: 20 ms
  • Overhead Frame Relay: 6 Bytes
  • Overhead IP: 20 Bytes
  • Overhead UDP: 8 Bytes
  • Overhead RTP: 12 Bytes
  • Link Frame Relay: 512 Kbps (256 Kbps para dados e 256 Kbps para voz)

Perguntas:

  1. Qual é o tamanho do pacote de voz (bytes)?
  2. Qual é a taxa de transmissão para cada canal de voz utilizando o Codec G.729?
  3. Respeitando a recomendação G.114, sabendo que a latência do link é 120 ms e que as outras latências são desprezíveis, qual o link necessário?
  4. Quantos canais de voz esta empresa pode utilizar?

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