QoS ao Nível da Aplicação

A QoS de aplicação de um fluxo multimédia consiste nas descrições das qualidades de um meio individual dentro do fluxo (áudio, vídeo ou dados), na maneira como os meios são combinados no fluxo multimédia (Qualidade do meio) e na descrição do “Interfuncionamento com o meio”, de acordo com a Figura 11 [Tiph00].

QoS - Aplicação

Qualidade do meio Interfuncionamento com o meio

Especif componente Intra Inter Caract. do meio Caract. de transmissão Nome Tamanho Taxa Taxa de perdas Tamanho da amostra Taxa de amostragem Compressão Atraso e2e

Taxa de amostragem de perdas Custo

Sincronismo Integração Conversão Comunicação

Figura 11: Parâmetros de QoS da aplicação

A qualidade do meio consiste neste caso na especificação de aspectos inter-trama e intra-trama. A especificação inter-trama apresenta as características de um fluxo num meio homogéneo, como o tamanho da amostra e a taxa de amostragem. A parametrização inclui também especificação, orientada à aplicação, dos requisitos das características de transmissão para entrega extremo-a-extremo. Se as amostras individuais no fluxo diferirem na qualidade (várias qualidades para o áudio) então deve haver uma especificação intra- trama, significando que cada sub-amostra é definida pelo utilizador/aplicação utilizando a especificação de componente.

O interfuncionamento com o meio especifica relações entre os vários fluxos componentes de uma sessão multimédia (note-se que podem existir diversos fluxos do mesmo tipo de meio, e.g., duas fontes de áudio distintas na mesma sessão). O desvio de

Qualidade de Serviço em Redes IP

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sincronismo representa um limite superior no offset de tempo entre dois fluxos numa única direcção. O parâmetro “comunicação” define a topologia de comunicação como unicast (um para um), multicast (um para vários) ou broadcast (um para todos). O parâmetro “conversão” especifica transformações de meio (conversão de áudio para texto em aplicações de reconhecimento de voz, por exemplo).

A comunicação multimédia utiliza assim um conjunto diverso de serviços elementares, tornando-se necessária a parametrização destes serviços de acordo com a qualidade de serviço pretendida. A tabela seguinte apresenta alguns exemplos de parâmetros de QoS ao nível da aplicação para áudio e vídeo.

Tipo de

meio Parâmetro QoS Gama Caracterização da Qualidade

Tamanho da amostra 8 bit Qualidade de voz PSTN

Taxa de amostragem 8KHz (atraso intermédio 125 s)

Tamanho da amostra 16 bit Áudio - CD

Áudio

Taxa de amostragem 44.1 KHz (atraso intermédio 22,7 s)

30 tps Formato NTSC

25 tps Formato PAL

Taxa de tramas

60 tps Formato HDTV

Largura da trama ≤ 720 pixels Sinal de vídeo com codificação _MPEG Altura da trama ≤ 576 pixels Tamanho vertical

8 bit/pixel Resolução escala cinzenta com 256 cores

Resolução da cor

16 bit/pixel 65536 cores possíveis Tamanho da trama Largura da trama * Altura* cor)

4:3 Formato de TV NTSC, PAL

Relação - Aspecto

16:9 Formato HDTV

2:1 Compressão HDTV sem perdas

Vídeo

Relação - compressão

50:1 Compressão HDTV com perdas

Tabela 2: Exemplos de parâmetros QoS de áudio e vídeo

Dada a cada vez maior importância do serviço de voz sobre IP, apresentam-se como referência na Tabela 3 as características das normas de compressão de áudio mais utilizadas hoje em dia.

Serviços Multimédia Sobre Redes Heterogéneas

80

Norma Tipo de codificação Débito (Kbps)

G.711 PCM 64 G.729 CS-ACELP 8 G.723.1 ACELP MP-MLQ 6.3 5.3

Tabela 3: Comparação de normas de compressão de voz

No que respeita à interacção e interfuncionamento de meios distintos, a Tabela 4 apresenta exemplos dos parâmetros de QoS mais relevantes.

Tipo de meios Parâmetro QoS Gama Caracterização da Qualidade

Áudio/vídeo Desvio de

sincronismo +/- 80 ms

Sincronização dos lábios Áudio/imagem _sincronismo Desvio de +/- 5ms Música com _anotações

+ 750 ms (+) áudio à frente do ponteiro Áudio/ponteiro Desvio de sincronismo - 500 ms (-) áudio atrás do ponteiro

Tabela 4: Exemplos de parâmetros QoS com interfuncionamento de meios

Estes valores podem servir como indicações gerias quanto ao comportamento desejado por parte das camadas de rede.

As aplicações podem dispor de algoritmos que permitam comportamentos mais resistentes a alguns dos parâmetros acima mencionados. Um destes algoritmos é o de error

concealment, que permite uma camuflagem das perdas ocorridas no sinal com base em

técnicas de preservação das características espectrais do sinal emissor; outros algoritmos utilizam técnicas CELP (Code Excited Linear Prediction) para determinar o conteúdo de um pacote que falta através da observação do pacote anterior. Uma outra técnica para minorar o jitter é a existência de “jitter buffers”, preferencialmente adaptativos, que permitem retirar as variações elevadas nos tempos de chegada de pacotes, ajustando o atraso do jitter buffer à taxa de perdas detectada.

Embora a utilização deste tipo de técnicas seja muito variada, a Tabela 5 presenta, em termos genéricos, as principais características de algumas aplicações.

A implementação de QoS ao nível da aplicação passa pois pela caracterização dos componentes que compõem a aplicação, e pela configuração apropriada dos parâmetros de QoS por forma a que não haja degradação da qualidade. Naturalmente que será necessário um conhecimento das condições existentes na rede ou uma previsão do tráfego para se

Qualidade de Serviço em Redes IP

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decidir melhor sobre os compromissos a tomar na escolha dos vários algoritmos possíveis para cada um dos fluxos.

Sensibilidade a: Aplicação Largura de _banda

Atraso Jitter Perdas

VoIP Baixa Elevada Elevada Média

Videoconferência Elevada Elevada Elevada Média

Streaming de

vídeo a pedido Elevada Média Média Média

Streaming de

áudio Baixa Média Média Média

Transações

Cliente/Servidor Média Média Baixa Elevada

E-mail Baixa Baixa Baixa Elevada Transferência de

ficheiros Média Baixa Baixa Elevada

Tabela 5: Principais características de algumas aplicações