Multiplexação adaptativa baseada no e-model para redução do overhead na rede em ligações VoIP sobre IP security mantendo qualidade nas conversações

Abstract

A tecnologia de Voz sobre IP (VoIP) traz novas oportunidades como também novos riscos. Desse modo, diversas soluções vêm sendo propostas com o objetivo de assegurar premissas de segurança nas conversações. Contudo, a aplicação de segurança em VoIP apresenta-se como uma tarefa complexa devido às características peculiares dessa tecnologia. Um exemplo consiste na proteção das conversações por meio do IPSec, o qual diminui, substancialmente, o uso efetivo da banda. A multiplexação das ligações apresenta-se como uma alternativa para melhoria do desempenho da aplicação do IPSec em VoIP. Nessa técnica quanto mais pacotes agrupados, melhor é o resultado obtido. Entretanto, essa técnica mostra-se menos eficaz em cenários com poucas ligações simultâneas. Assim, nesse trabalho é apresentada uma evolução da técnica de multiplexação, onde propõem-se um modelo adaptativo baseado no E-Model, cujos objetivos consistem em melhorar a redução do overhead na rede, respeitando os limites desejáveis de qualidade nas conversações. Na proposta, em boa conjuntura dos fatores que influenciam o desempenho das ligações, expande-se o tempo de retenção, aumentando o número de pacotes agrupados e conseqüentemente obtendo maior taxa de compressão. O acréscimo é realizado respeitando os limiares de qualidade de cada ligação envolvida na multiplexação. Em situações críticas, quando o aumento do atraso de fala e escuta torna-se degradante, diminui-se o tempo de agrupamento dos pacotes, evitando a deterioração da qualidade das conversações. Realizaram-se avaliações e os resultados demonstraram que a solução proposta possibilita uma maior taxa de compressão em cenários positivos e obtém um melhor nível de qualidade das ligações em contextos desfavoráveis.

The Voice over IP (VoIP) technology rises new opportunities but also new security risks. Therefore, many solutions have been proposed aiming to commit security premises on conversations. However, applying security on VoIP is a challenging task due to the unique features of this technology. One of the proposals lies in protecting conversations using IPSec, reducing significantly the amount of bandwidth available. Multiplexing connections seems to be an alternative to improve performance of IPSec on VoIP. On this method, as many package grouped together as higher will be the performance. In spite of that, this method does not get good results with few simultaneous connections scenarios. On this work is shown an evolution to multiplex method, where is proposed an adaptive model based on E-Model, aiming to reduce network overhead and also guarantying reasonable quality for conversations. When the connection performance factors are favorable, the retention time is extended, increasing the number of packages being grouped, thus allowing a higher compression ratio. This increase is done respecting quality thresholds of each connection involved. In critical situations, when the connection delay is prominent, the retention time is reduced, avoiding more loss of connection quality. The results obtained demonstrate an improvement on compression ratio in positive scenarios and a better quality level on connections, considering unfavorably scenarios.