redes WAN com QoS
Neste projeto foi montada uma rede de longa distˆancia empresarial que tem sedes na Bahia, Esp´ırito Santo, Minas Gerais e Rio de Janeiro. Esta rede WAN possui um backbone de 10 Mbps e em cada filial existem estac¸˜oes de trabalho que necessitam se comunicar atrav´es de videoconferˆencia para viabilizar seus neg´ocios. Em cada localidade existe uma estac¸˜ao de trabalho que participa da videoconferˆencia. Al´em desta aplicac¸˜ao, existem tamb´em usu´arios que demandam transferˆencia de arquivos e e-mail, acessando um servidor na Internet.
O objetivo deste projeto ´e analisar a interferˆencia dos tr´afegos de FTP e e-mail sobre o tr´afego de v´ıdeo na rede WAN, verificando principalmente a variac¸˜ao do atraso, atraso fim-a-fim e tr´afego recebido. Foi constru´ıda uma rede onde n˜ao foi aplicado algum tipo de obtenc¸˜ao de QoS e outra rede onde foi aplicado diferenciac¸˜ao de servic¸o com a pol´ıtica de escalonamento PQ, filas de prioridade. Foi adotada esta pol´ıtica de escalonamento por oferecer prioridade absoluta ao tr´afego marcado e classificado como principal em relac¸˜ao aos outros fluxos. As filas de prioridade funcionam em cada roteador de acordo com o DSCP de cada pacote. Desta forma, pode-se comparar os tr´afegos de v´ıdeo numa rede WAN com e sem mecanismos QoS a fim de propor o m´etodo DiffServ com filas de prioridade nos roteadores para a hipot´etica empresa como forma de maximizar o desempenho da videoconferˆencia t˜ao fundamental para os neg´ocios.
4.3.1 Primeiro Cen´ario - Sem QoS
Na figura 28 ´e mostrada a topologia da rede montada no software OPNET IT Guru Academic Edition para o cen´ario sem QoS. Pode-se visualizar neste cen´ario os cinco roteadores da rede WAN da empresa. Cada roteador representa uma filial da empresa e ligada a cada um
Figura 27: (a)Tr´afego de voz recebido (b) Atraso fim-a-fim da comunicac¸˜ao de voz (c) Variac¸˜ao do atraso na comunicac¸˜ao de voz. Gr´afico de eventos no momento da simulac¸˜ao do cen´ario sem filas de prioridade. Capturada do Software OPNET IT Guru Academic Edition.
deles pode-se notar a presenc¸a de uma estac¸˜ao de trabalho que participa da videoconferˆencia, representados na figura pelos ´ıcones (T1 video, T2 video, T3 video, T4 video e T5 video). Existem ainda outras estac¸˜oes que demandam FTP e e-mail
Figura 28: Topologia da Rede WAN sem QoS. Elaborada no Software OPNET IT Guru Academic Edition.
Assim como nos outros projetos e cen´arios, para as aplicac¸˜oes executarem teve-se que adicionar os ´ıcones Aplicac¸˜ao e Perfil. Neste cen´ario todas as aplicac¸˜oes foram configuradas como tipo de servic¸o de melhor esforc¸o, ou seja, tipo de servic¸o padr˜ao.
4.3.2 Segundo Cen´ario - Com QoS
Na figura 29 ´e mostrada a topologia da rede montada no software OPNET IT Guru Academic Edition para o cen´ario com QoS. Neste cen´ario foi seguida a mesma estrutura do cen´ario anterior, por´em com a diferenc¸a de os roteadores implementarem diferenciac¸˜ao atrav´es das filas de prioridades, caracterizadas no software pelas linhas laranja nas interfaces dos roteadores, como pode ser visto na figura 29.
Al´em disso foi configurado campo ToS da aplicac¸˜ao de videoconferˆencia, ou seja, o seu tipo de servic¸o, passando a ser agora um servic¸o diferenciado. Foi adicionado tamb´em o ´ıcone QoS para configurar qualidade de servic¸o na simulac¸˜ao.
4.3.3 Simulac¸˜ao e Apresentac¸˜ao dos Resultados
Ap´os concluir as configurac¸˜oes dos dois cen´arios definiu-se as vari´aveis estat´ısticas, ou seja, parˆametros a serem monitorados ao longo da videoconferˆencia executada na rede WAN. Estes parˆametros s˜ao variac¸˜ao de atraso do pacote (em segundos), atraso fim-a-fim da
Figura 29: Topologia da Rede WAN com QoS. Elaborada no Software OPNET IT Guru Academic Edition.
transmiss˜ao (em bytes por segundo) e tr´afego recebido (em bytes por segundo). Na figura 30 ´e mostrada a selec¸˜ao destes parˆametros.
Cada cen´ario foi executado separadamente com o tempo de simulac¸˜ao de dez minutos. A figura 31 mostra o momento em que a simulac¸˜ao est´a executando o tr´afego no primeiro cen´ario deste projeto, e a figura 32 mostra a tela de mensagens ao fim da simulac¸˜ao.
4.3.3.1 An´alise dos Resultados
Na figura 33 (a) pode ser vista uma comparac¸˜ao entre o tr´afego recebido da aplicac¸˜ao de videoconferˆencia. Pode-se notar que o tr´afego recebido para os dois cen´arios oscilam bastante. Isto ocorre devido a taxa de perda caracter´ıstica da aplicac¸˜ao. Contudo pode-se perceber que o tr´afego recebido ´e bem maior, no mesmo instante de tempo, quando se utiliza mecanismos de QoS, levando a crer que a diferenciac¸˜ao aplicada minimizou as perdas de pacotes.
A figura 33 (b) mostra a comparac¸˜ao do atraso fim-a-fim, ou seja, do in´ıcio ao fim da transmiss˜ao de v´ıdeo. Pode-se notar que no cen´ario onde se aplicou QoS o atraso geral ´e bem menor e constante em relac¸˜ao ao cen´ario onde n˜ao foi aplicado algum m´etodo de QoS. Ainda percebe-se que neste cen´ario o atraso fim-a-fim cresce exponencialmente prejudicando substancialmente a qualidade e o desempenho da transmiss˜ao de v´ıdeo.
Por fim na figura 33 (c) pode ser vista uma comparac¸˜ao das taxas de jitter, ou seja, variac¸˜ao do atraso, nos dois cen´arios propostos neste projeto. Nota-se que a taxa de jitter ao longo do tempo ´e menor e constante no cen´ario onde foi aplicado o mecanismo de QoS. No outro cen´ario se nota um crescimento do jitter de forma exponencial gerando um queda de
Figura 30: Estat´ısticas medidas no terceiro projeto simulac¸˜ao. Capturada do Software OPNET IT Guru Academic Edition.
Figura 31: Gr´afico de eventos no momento da simulac¸˜ao do cen´ario com QoS. Capturada do Software OPNET IT Guru Academic Edition.
Figura 32: Tela de Log ao fim da simulac¸˜ao. Capturada do Software OPNET IT Guru Academic Edition.
desempenho e entendimento da comunicac¸˜ao prejudicando de forma intensa a qualidade da videoconferˆencia.