A redução de custo com telefonia através do uso de voz sobre IP tem disparado a busca de soluções que transformem redes IP originalmente dedicadas a transporte de dados em redes para transporte de voz. Esta dissertação tem por objetivo apresentar uma metodologia para sistematizar a avaliação de redes para o tráfego de voz sobre IP de acordo com as possibilidades disponíveis no cenário a ser avaliado. Inicialmente é dada uma visão geral de voz sobre IP, apresentando os protocolos utilizados, os fatores que influenciam na qualidade da voz e os métodos de avaliação de qualidade da voz. Na seqüência são apresentados trabalhos correlatos a avaliação de qualidade de aplicações de voz sobre IP. E por fim descreve-se a proposta de uma metodologia para sistematizar a avaliação de redes com VoIP. / The use of voice over IP telephony was started with solutions to adapt existent data networks to carrier voice streams. The use of monitoring techniques, QoS and signaling protocols can be combined on a such design. Our goal is to present a methodology to evaluate and choose the probing points and the voice quality evaluation techniques to be used in network redesign. An overview about VoIP protocols and parameters that change the voice quality are presented as well as some related works on evaluating voice quality based on network parameters. A proposed methodology is presented, with a case study to show how one can choose the right combination of probing points with some voice quality measurement technique.

A redução de custo com telefonia através do uso de voz sobre IP tem disparado a busca de soluções que transformem redes IP originalmente dedicadas a transporte de dados em redes para transporte de voz. Esta dissertação tem por objetivo apresentar uma metodologia para sistematizar a avaliação de redes para o tráfego de voz sobre IP de acordo com as possibilidades disponíveis no cenário a ser avaliado. Inicialmente é dada uma visão geral de voz sobre IP, apresentando os protocolos utilizados, os fatores que influenciam na qualidade da voz e os métodos de avaliação de qualidade da voz. Na seqüência são apresentados trabalhos correlatos a avaliação de qualidade de aplicações de voz sobre IP. E por fim descreve-se a proposta de uma metodologia para sistematizar a avaliação de redes com VoIP. / The use of voice over IP telephony was started with solutions to adapt existent data networks to carrier voice streams. The use of monitoring techniques, QoS and signaling protocols can be combined on a such design. Our goal is to present a methodology to evaluate and choose the probing points and the voice quality evaluation techniques to be used in network redesign. An overview about VoIP protocols and parameters that change the voice quality are presented as well as some related works on evaluating voice quality based on network parameters. A proposed methodology is presented, with a case study to show how one can choose the right combination of probing points with some voice quality measurement technique.

Este trabalho tem como objetivo o estudo da tecnologia VoIP (Voz sobre IP) e a sua aplicação em redes corporativas, enfocando o planejamento de capacidade da rede de dados para absorver serviços VoIP. Serão apresentados tópicos sobre a fundamentação teórica de VoIP (Voz sobre IP), os requisitos de arquitetura de rede e QoS (Qualidade de Serviço) exigidos pelo serviço. Mostra-se também como a metodologia para planejamento de capacidade usado em telefonia convencional pode ser adaptada aos serviços VoIP em uma rede corporativa. Foi aplicada a metodologia adaptada através de um estudo de caso em uma rede corporativa real. / This work has as objective the study of capacity planning in corporate networks for the implementation of VoIP (Voice over IP) services. We will presents topics about the theorical background of VoIP, the requirements of architecture of network and QoS (Quality of Service) demanded by the service. It will also reveal how the methodology used for planning capacity in conventional telephony, could be adjusted to the VoIP services in a corporate network. The adjusted methodology was applied in a real corporate network.

Este trabalho tem como objetivo o estudo da tecnologia VoIP (Voz sobre IP) e a sua aplicação em redes corporativas, enfocando o planejamento de capacidade da rede de dados para absorver serviços VoIP. Serão apresentados tópicos sobre a fundamentação teórica de VoIP (Voz sobre IP), os requisitos de arquitetura de rede e QoS (Qualidade de Serviço) exigidos pelo serviço. Mostra-se também como a metodologia para planejamento de capacidade usado em telefonia convencional pode ser adaptada aos serviços VoIP em uma rede corporativa. Foi aplicada a metodologia adaptada através de um estudo de caso em uma rede corporativa real. / This work has as objective the study of capacity planning in corporate networks for the implementation of VoIP (Voice over IP) services. We will presents topics about the theorical background of VoIP, the requirements of architecture of network and QoS (Quality of Service) demanded by the service. It will also reveal how the methodology used for planning capacity in conventional telephony, could be adjusted to the VoIP services in a corporate network. The adjusted methodology was applied in a real corporate network.

The incipient technology of wireless access networks of the IEEE 802.16 Standard aggregates to the BWA systems many advantages over concur technologies, such as radio signal wide coverage, even in difficult access regions or needy of conventional infrastructure of network, as the case of some urban and rural areas of Brazil. Moreover, enables access to the Internet in last mile with high transmission rates, attending to the more several requisites of the data, voice and video applications with minor cost in comparison to others available alternatives. Meanwhile, this technology not specifies how the packages or service flows should be the scheduled in the MAC layer. Thus, this study compares the use of mechanisms for scheduling that approximates the ideal GPS scheduler to support the provision of QoS on IEEE 802.16 PMP network. The modeling and simulation based results evidence that the considered mechanisms WRR and WF2Q get good results in the support to the provision of QoS in this network. / A incipiente tecnologia de redes de acesso sem fio do Padrão IEEE 802.16 agrega aos sistemas BWA inúmeras vantagens sobre as tecnologias concorrentes, tais como ampla cobertura do sinal de rádio, mesmo em regiões de difícil acesso ou carentes de infra-estrutura de rede convencional, como é o caso de algumas áreas urbanas e rurais brasileiras. Além disso, permite estabelecer a parte final da infra-estrutura de conexão de banda larga com altas taxas de transmissão, atendendo aos mais diversos requisitos das aplicações de dados, voz e vídeo a um menor custo em comparação com as outras alternativas disponíveis. Entretanto, o Padrão IEEE 802.16 não determina a forma como devem ser escalonados os pacotes ou fluxos de serviço na camada MAC desta tecnologia. Assim, neste trabalho compara-se a utilização de mecanismos de escalonamento que se aproximam do escalonador ideal GPS para o suporte à provisão de QoS em uma rede de acesso IEEE 802.16 PMP. Os estudos comparativos baseados em modelagem e simulação mostraram que os mecanismos WRR e WF2Q conduzem a bons resultados no suporte à provisão de QoS nesta rede. / Mestre em Ciências

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / IEEE 802.16 standard, also called WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), is one of the most promising technologies for BWA (Broadband Wireless Access) networks. The IEEE 802.16 standard provides specification of MAC and physical layer. The standard adds to the BWA networks some advantages over other technologies, such as wide area of coverage, even in areas of difficult access or without conventional network infrastructure, as is the case of some urban and rural regions in Brazil. IEEE 802.16 standard is developed with Quality of Service (QoS) in mind. For that purpose it was created a connection oriented standard, where different applications are differentiated into multiple classes of service, in accordance with the parameters required by each application. However, the standard does not define how to implement the Connection Admission Control (CAC) algorithm, which is a fundamental requisite for obtaining QoS. The CAC algorithm is responsible for accepting or rejecting a new connection request depending on the resources already allocated in the network. Thus, the CAC must reject requests for connections that might compromise the QoS of admitted connections. This way, this work presents the proposal of a CAC algorithm based on threshold for the IEEE 802.16 networks. Moreover, the performance of the proposed CAC algorithm has been analyzed through modeling and simulation using the NS-2 (Network Simulator). To perform this step, the proposed CAC algorithm has been implemented in the WiMAX module of the NIST (National Institute of Standards and Technology). The results showed that the CAC algorithm is efficient and it is able to provide QoS in terms of bandwidth and delay, under different scenarios. / O padrão IEEE 802.16, também conhecido como WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), é uma das tecnologias mais promissoras para o acesso banda larga sem fio (BWA Broadband Wireless Access). O padrão IEEE 802.16 fornece especificações das características da camada de acesso ao meio (MAC) e física. Agrega às redes BWA algumas vantagens em relação às outras tecnologias, tal como, ampla área de cobertura, mesmo em regiões de difícil acesso ou sem qualquer infra-estrutura de rede convencional, como é o caso de algumas regiões urbanas e rurais brasileiras. O padrão IEEE 802.16 foi desenvolvido com Qualidade de Serviço (QoS) em mente. Para conseguir tal objetivo, criou-se um padrão orientado a conexão, onde as várias aplicações são diferenciadas em múltiplas classes de serviços, de acordo com os parâmetros solicitados por cada aplicação. Porém, o padrão não define como deve ser implementado o algoritmo de Controle de Admissão de Conexões (CAC Connection Admission Control), que é um requisito fundamental para obtenção de QoS. O algoritmo CAC é responsável por admitir ou rejeitar uma solicitação de uma nova conexão dependendo dos recursos já alocados da rede. Desta forma, o CAC deve rejeitar solicitações de conexões que poderiam comprometer a QoS das conexões admitidas. Em vista disto, neste trabalho apresenta-se uma proposta de um algoritmo de CAC baseado em threshold para as redes IEEE 802.16. Além disto, o desempenho do algoritmo de CAC proposto foi analisado através de modelagem e simulação, utilizando o simulador de redes NS-2 (Network Simulator). Para realizar esta etapa, o algoritmo de CAC proposto foi implementado no módulo WiMAX do NIST (National Institute of Standards and Technology). Os resultados obtidos demonstraram que o algoritmo de CAC é eficiente e apresentou-se capaz de prover QoS em termos de largura de banda e atraso, sob diferente cenários. / Mestre em Ciências

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The IEEE 802.16 standard is designed to provide wireless broadband connectivity for both xed and mobile users in a wide coverage area with high rates of data transfer. The main feature incorporated by the IEEE 802.16 standard is the quality of service (QoS) provisioning by means of packets scheduling, trac policing and connection admission control (CAC). Since the IEEE 802.16 standard does not dene the policies for admission control and packet scheduling, in this paper we propose a QoS provisioning mechanism which consists of a novel scheduling algorithm for uplink trac and a dynamic CAC scheme for IEEE 802.16 networks. The proposed scheduling mechanism serves the requests queues in a cyclical mode and is based on a static bandwidth reservation mechanism in order to separate the real-time and non real time ows. The CAC policy is proposed for the real-time service class with variable rate and is based on a delay prediction scheme which uses the buer size information in SSs. Through modeling and simulation, we evaluated various network scenarios in order to test the eciency of CAC and scheduling mechanism. From the results, it was found that the proposed mechanism is able to meet the maximum delay requirements of the maximum delay bound for real time ows and minimum throughput for streams of non-real time. Moreover, it was found that the proposed mechanism is able to avoid the bandwidth starvation of low priority ows. / O padrão IEEE 802.16 é designado para prover conectividade em banda larga sem o para usuários xos e móveis em uma ampla área de cobertura com altas taxas de transferência de dados. A principal característica incorporada por esse padrão é a provis ão de qualidade de serviço (QoS) aos usuários nais, garantida por meio de algoritmos para escalonamento de pacotes tanto na estação base como nas estações de assinantes e também políticas para controle de admissão de conexões (CAC). Pelo fato do padrão não especicar políticas para a implementação desses mecanismos, propõe-se nesse trabalho um novo algoritmo de escalonamento uplink na estação base que é capaz de atender as principais classes de serviços denidas pelo padrão e também uma política de CAC din âmica baseada em predição de atraso. O mecanismo de escalonamento proposto atende as las de requisições de forma cíclica e baseia-se em um esquema de reserva estática de largura de banda para separar os uxos de tempo real, não tempo real com o requisito de taxa mínima e não tempo real sem requisitos de vazão (tráfego de melhor esforço). Já a política de CAC foi proposta para a classe de serviço de tempo real com taxa variável e baseia-se na predição do atraso médio calculado de acordo com o estado de ocupação dos buers nas estações assinantes. Avaliou-se, por meio de modelagem e simulação, vários cenários de redes com o intuito de testar a eciência do mecanismo de escalonamento e CAC. Pelos resultados obtidos, vericou-se que o mecanismo proposto é capaz de atender os requisitos de atraso máximo limitado para uxos de tempo real e vazão mínima para uxos de não tempo real. Além disso, constatou-se que o mecanismo proposto é capaz de evitar o bandwidth starvation dos uxos de baixa prioridade. / Mestre em Ciências

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / A crescente demanda de mercado por serviÃos sem fio e a escassez de recursos de rÃdio apela mais do que nunca para a melhoria do desempenho dos sistema de comunicaÃÃo sem fio. Desse modo, à obrigatÃrio garantir o provimento de melhores serviÃos de rÃdio e aperfeiÃoar a cobertura e a capacidade, com isso aumentando o nÃmero de consumidores satisfeitos. Esta dissertaÃÃo lida com algoritmos de escalonamento, buscando a maximizaÃÃo e o controle adaptativo do Ãndice de satisfaÃÃo no enlace direto de uma rede de acesso baseado em frequÃncia, OFDMA (do inglÃs Orthogonal Frequency Division Multiple Acess , considerando diferentes modelos de trÃfego para serviÃos de tempo nÃo real, NRT (do inglÃs Non-Real Time ), e de tempo real, RT (do inglÃs Real Time ); e condiÃÃes de canal mais realistas, por exemplo, CSI imperfeitas. Com o intuito de resolver o problema de maximizaÃÃo de satisfaÃÃo com menor complexidade, uma abordagem com otimizaÃÃo de mÃltiplas camadas usa a teoria da utilidade para formular o problema como uma maximizaÃÃo de soma de taxa ponderada. Este estudo à focado no desenvolvimento de um framework baseado em utilidade empregando a funÃÃo log-logÃstica deslocada, que devido Ãs suas caracterÃsticas permite novas estratÃgias de escalonamento de priorizaÃÃo baseada em QoS e oportunismo de canal, para uma alocaÃÃo de potÃncia igualitÃria entre os recursos de frequÃncia. Visando a maximizaÃÃo da satisfaÃÃo de usuÃrios de serviÃos NRT e RT, dois algoritmos de escalonamento sÃo propostos: MTSM e MDSM, respectivamente. A modificaÃÃo dos parÃmetros da funÃÃo de utilidade log-logÃstica descolocada permite a implementaÃÃo de diferentes estratÃgias de distribuiÃÃo de recursos. Buscando controlar os nÃveis de satisfaÃÃo dos usuÃrios de serviÃos NRT, dois algoritmos adaptativos de escalonamento sÃo propostos: ATES e ASC. O algoritmo ATES realiza um controle da satisfaÃÃo mÃdia pela mudanÃa dinÃmica do parÃmetro de escala, permitindo uma estratÃgia estÃvel para lidar com o dilema entre satisfaÃÃo e capacidade. O algoritmo ASC à capaz de garantir uma variaÃÃo dinÃmica do parÃmetro de formato, garantindo um controle rigoroso dos nÃveis de satisfaÃÃo dos usuÃrios. SimulaÃÃes no nÃvel do sistema indicam o cumprimento do objetivo de desenvolvimento de algoritmos de escalonamento eficientes e de baixa complexidade capazes de maximizar e controlar os Ãndices de satisfaÃÃo. Estas estratÃgias podem ser Ãteis para o operador da rede, que se torna capaz de projetar e operar a rede de acordo com um perfil de satisfaÃÃo de usuÃrio. / The increasing market demand for wireless services and the scarcity of radio resources calls more than ever for the enhancement of the performance of wireless communication systems. Nowadays, it is mandatory to ensure the provision of better radio services and to improve coverage and capacity, thereby increasing the number of satisfied subscribers. This thesis deals with scheduling algorithms aiming at the maximization and adaptive control of the satisfaction index in the downlink of an Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) network, considering different types of traffic models of Non-Real Time (NRT) and Real Time (RT) services; and more realistic channel conditions, e.g., imperfect Channel State Information (CSI). In order to solve the problem of maximizing the satisfaction with affordable complexity, a cross layer optimization approach uses the utility theory to formulate the problem as a weighted sum rate maximization. This study is focused on the development of an utility-based framework employing the shifted log-logistic function, which due to its characteristics allows novel scheduling strategies of Quality of Service (QoS)-based prioritization and channel opportunism, for an equal power allocationn among frequency resources. Aiming at the maximization of the satisfaction of users of NRT and RT services, two scheduling algorithms are proposed: Modified Throughput-based Satisfaction Maximization (MTSM) and Modified Delay-based Satisfaction Maximization (MDSM), respectively. The modification of parameters of the shifted log-logistic utility function enables different strategies of distribution of resources. Seeking to track satisfaction levels of users of NRT services, two adaptive scheduling algorithms are proposed: Adaptive Throughput-based Efficiency-Satisfaction Trade-Off (ATES) and Adaptive Satisfaction Control (ASC). The ATES algorithm performs an average satisfaction control by adaptively changing the scale parameter, using a feedback control loop that tracks the overall satisfaction of the users and keep it around the desired target value, enabling a stable strategy to deal with the trade-off between satisfaction and capacity. The ASC algorithm is able to ensure a dynamic variation of the shape parameter, guaranteeing a strict control of the user satisfaction levels. System level simulations indicate the accomplishment of the objective of development of efficient and low complexity scheduling algorithms able to maximize and control the satisfaction indexes. These strategies can be useful to the network operator who is able to design and operate the network according to a planned user satisfaction profile.

A redução de custo com telefonia através do uso de voz sobre IP tem disparado a busca de soluções que transformem redes IP originalmente dedicadas a transporte de dados em redes para transporte de voz. Esta dissertação tem por objetivo apresentar uma metodologia para sistematizar a avaliação de redes para o tráfego de voz sobre IP de acordo com as possibilidades disponíveis no cenário a ser avaliado. Inicialmente é dada uma visão geral de voz sobre IP, apresentando os protocolos utilizados, os fatores que influenciam na qualidade da voz e os métodos de avaliação de qualidade da voz. Na seqüência são apresentados trabalhos correlatos a avaliação de qualidade de aplicações de voz sobre IP. E por fim descreve-se a proposta de uma metodologia para sistematizar a avaliação de redes com VoIP. / The use of voice over IP telephony was started with solutions to adapt existent data networks to carrier voice streams. The use of monitoring techniques, QoS and signaling protocols can be combined on a such design. Our goal is to present a methodology to evaluate and choose the probing points and the voice quality evaluation techniques to be used in network redesign. An overview about VoIP protocols and parameters that change the voice quality are presented as well as some related works on evaluating voice quality based on network parameters. A proposed methodology is presented, with a case study to show how one can choose the right combination of probing points with some voice quality measurement technique.

Este trabalho tem como objetivo o estudo da tecnologia VoIP (Voz sobre IP) e a sua aplicação em redes corporativas, enfocando o planejamento de capacidade da rede de dados para absorver serviços VoIP. Serão apresentados tópicos sobre a fundamentação teórica de VoIP (Voz sobre IP), os requisitos de arquitetura de rede e QoS (Qualidade de Serviço) exigidos pelo serviço. Mostra-se também como a metodologia para planejamento de capacidade usado em telefonia convencional pode ser adaptada aos serviços VoIP em uma rede corporativa. Foi aplicada a metodologia adaptada através de um estudo de caso em uma rede corporativa real. / This work has as objective the study of capacity planning in corporate networks for the implementation of VoIP (Voice over IP) services. We will presents topics about the theorical background of VoIP, the requirements of architecture of network and QoS (Quality of Service) demanded by the service. It will also reveal how the methodology used for planning capacity in conventional telephony, could be adjusted to the VoIP services in a corporate network. The adjusted methodology was applied in a real corporate network.