Vivemos atualmente uma era de convergência de tecnologias, motivada por questões tanto econômicas como de caráter operacional, na qual os serviços de dados, voz e vídeo estão migrando rapidamente para uma plataforma IP. Particularmente considerando o paradigma da telefonia IP neste processo de convergência, ocorrem desafios tecnológicos, pois temos de um lado os usuários finais que já possuem uma referência sobre a qualidade da fala, fruto das décadas de uso do sistema telefônico tradicional, e na outra extremidade as operadoras de telecomunicações que em sua última milha dependem de redes estatísticas, sem mecanismos adequados para a garantia de QoS. Assim, se torna vital para o sucesso da operação a devida identificação das relações entre os diversos componentes existentes entre terminais e sua contribuição para a qualidade de fala, percebida pelo assinante, de forma a entregar um serviço com qualidade similar ao Sistema Telefônico Fixo Comutado. Neste contexto, este trabalho busca identificar por meio de técnicas de estatística multivariada uma correlação entre métricas objetivas de Qualidade de Serviços aplicáveis em redes IP e a qualidade subjetiva da fala predita pelo algoritmo Modelo-E definido na recomendação ITU-T G.107. Um método de coleta e análise estatística de informações foi desenvolvido para atingir o objetivo proposto. Para sua validação um ambiente de testes foi criado, dados de operação foram coletados e ferramentas computacionais foram aplicadas para o tratamento analítico e estatístico. Os resultados obtidos pelo método foram então aplicados em campo durante as etapas de testes e homologação de um PABX-IP-IMS desenvolvido para o mercado corporativo. A correlação entre os diversos fatores envolvidos, suas métricas e como todo este sistema impacta na qualidade relativa, percebida pelo usuário final permitirá aos provedores de serviços avaliarem quais as melhores estratégias a serem empregadas em seus segmentos de rede de forma a garantir a excelência no nível de serviço oferecido ao consumidor final. / We live now in an convergence of technologies era, driven by economic and operational issues, where the data services, voice and video are quickly moving to an IP platform. Particularly considering the paradigm of IP telephony in the process of convergence, there are technological challenges. We have subscribers who already have a reference about the quality of speech, derived from decades of using the traditional phone system. At the other end telecom operators that rely on statistical networks, with no possibility to guarantee QoS. So it becomes vital to the operations success the proper identification of the relationships between the various components between the terminals and their contribution to the speech quality perceived by the subscriber in order to deliver a quality service close to the PSTN. In this context, this study sought to identify a correlation between objective metrics for Quality of Service applicable to IP networks and subjective quality of speech predicted by the algorithm \"Model-E\" defined in ITU-T G.107 through multivariate statistical techniques. A method of collecting and analyzing statistical information was developed to achieve the proposed objective. To validate a test environment was created, operation data were collected and computational tools were applied to the analytical and statistical treatment. The results obtained by the method were then applied in the field during the stages of testing and approval of an IMS-IP-PBX designed for the corporate market. The correlation between the various factors involved, their metrics and how the whole system impacts on the quality perceived by end users will enable service providers to assess what the best strategies to use in their network segments to ensure an adequate level of service offered to consumers.

Vivemos atualmente uma era de convergência de tecnologias, motivada por questões tanto econômicas como de caráter operacional, na qual os serviços de dados, voz e vídeo estão migrando rapidamente para uma plataforma IP. Particularmente considerando o paradigma da telefonia IP neste processo de convergência, ocorrem desafios tecnológicos, pois temos de um lado os usuários finais que já possuem uma referência sobre a qualidade da fala, fruto das décadas de uso do sistema telefônico tradicional, e na outra extremidade as operadoras de telecomunicações que em sua última milha dependem de redes estatísticas, sem mecanismos adequados para a garantia de QoS. Assim, se torna vital para o sucesso da operação a devida identificação das relações entre os diversos componentes existentes entre terminais e sua contribuição para a qualidade de fala, percebida pelo assinante, de forma a entregar um serviço com qualidade similar ao Sistema Telefônico Fixo Comutado. Neste contexto, este trabalho busca identificar por meio de técnicas de estatística multivariada uma correlação entre métricas objetivas de Qualidade de Serviços aplicáveis em redes IP e a qualidade subjetiva da fala predita pelo algoritmo Modelo-E definido na recomendação ITU-T G.107. Um método de coleta e análise estatística de informações foi desenvolvido para atingir o objetivo proposto. Para sua validação um ambiente de testes foi criado, dados de operação foram coletados e ferramentas computacionais foram aplicadas para o tratamento analítico e estatístico. Os resultados obtidos pelo método foram então aplicados em campo durante as etapas de testes e homologação de um PABX-IP-IMS desenvolvido para o mercado corporativo. A correlação entre os diversos fatores envolvidos, suas métricas e como todo este sistema impacta na qualidade relativa, percebida pelo usuário final permitirá aos provedores de serviços avaliarem quais as melhores estratégias a serem empregadas em seus segmentos de rede de forma a garantir a excelência no nível de serviço oferecido ao consumidor final. / We live now in an convergence of technologies era, driven by economic and operational issues, where the data services, voice and video are quickly moving to an IP platform. Particularly considering the paradigm of IP telephony in the process of convergence, there are technological challenges. We have subscribers who already have a reference about the quality of speech, derived from decades of using the traditional phone system. At the other end telecom operators that rely on statistical networks, with no possibility to guarantee QoS. So it becomes vital to the operations success the proper identification of the relationships between the various components between the terminals and their contribution to the speech quality perceived by the subscriber in order to deliver a quality service close to the PSTN. In this context, this study sought to identify a correlation between objective metrics for Quality of Service applicable to IP networks and subjective quality of speech predicted by the algorithm \"Model-E\" defined in ITU-T G.107 through multivariate statistical techniques. A method of collecting and analyzing statistical information was developed to achieve the proposed objective. To validate a test environment was created, operation data were collected and computational tools were applied to the analytical and statistical treatment. The results obtained by the method were then applied in the field during the stages of testing and approval of an IMS-IP-PBX designed for the corporate market. The correlation between the various factors involved, their metrics and how the whole system impacts on the quality perceived by end users will enable service providers to assess what the best strategies to use in their network segments to ensure an adequate level of service offered to consumers.

Made available in DSpace on 2015-04-20T12:33:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leandro.pdf: 2831865 bytes, checksum: 5804d85c95f338cf4054c799f4dfd45d (MD5) Previous issue date: 2011-10-07 / Voice calls based on Voice over Internet Protocol (VoIP) technology are liable to several impairments from both application and network layer, such as codec compression, end-to-end delay, and packet loss. For years, this problem has been challenging researchers and practitioners, who have been designing and improving QoS control mechanisms for VoIP applications. Such mechanisms aim to make optimum use of network and terminal resources so as to minimize the effects of network impairments on voice quality. Among the several proposed QoS control mechanisms for VoIP, some of them seek to adapt the voice flow or other VoIP-related parameters in accordance with significant changes in the network, end users preferences, or service providers requirements. VoIP systems are particularly likely to require a dynamic adaptation solution for dealing with the complex trade-off between speech quality and impairments, because of the decentralized control nature of IP networks and the stochastic nature of data packet delivery. Although the existing adaptive solutions for QoS control of VoIP show some performance improvement and exhibit some sort of feedback, they do not provide explicit focus on the control loop. This document shows the current progress of our thesis, which addresses the adjustment of internal parameters of VoIP terminals (at application layer) that affect the voice flow, with the aim of improving speech quality in response to changes in network conditions. It is not in the scope of the thesis to propose adaptive solutions that focus exclusively on signaling, billing, security issues, or operate at the network layer. Therefore, this thesis addresses the problem of how adjust encoding parameters in response to variations in delay and packet loss, in order to optimize speech quality. The objective is to optimize user-perceptible attributes of speech, under the perspective of self-adaptive software systems. The emphasis is not to develop new audio codecs, but to build a control loop in the core of sender and receiver terminals to adapt voice flow settings according to network conditions. The main contributions of this thesis are the following: determination of user s perception during codec switching; parametrization of codec precedence for supporting codec switching decision; explicit design of a monitoring analysis planning execution control loop as the core of the adaptation process; and efficiency analysis of feedback message exchanging. / Chamadas de voz baseadas na tecnologia VoIP (Voice over Internet Protocol) estão suscetíveis a degradações diversas, provenientes tanto da camada de aplicação, como da camada de rede, tais como compressão do codec, atraso fim a fim e perda de pacotes. Durante anos, esse problema tem desafiado pesquisadores e profissionais, que têm concebido e melhorado mecanismos de controle de QoS para aplicações VoIP. Tais mecanismos visam otimizar a utilização dos recursos da rede e do terminal VoIP de modo a minimizar os efeitos deletérios da rede subjacente sobre a qualidade de voz. Entre as várias propostas de mecanismos de controle de QoS para VoIP, alguns deles procuram adaptar o fluxo de voz ou outros parâmetros VoIP de acordo com mudanças significativas na rede, preferências de usuário, ou requisitos dos provedores de serviços VoIP. Sistemas VoIP particularmente exigem soluções de adaptação dinâmica para lidar com a complexa relação de compromisso entre qualidade de voz e fatores de degradação, por causa da natureza descentralizada e estocástica das redes IP na entrega de pacotes de voz. Embora as soluções adaptativas existentes para controle de QoS em VoIP mostrem alguma melhora de desempenho e apresentem algum tipo de feedback, elas não fornecem foco explícito na ciclo de controle (control loop). Este documento mostra o progresso atual da nossa tese, que aborda o ajuste de parâmetros internos de terminais VoIP (camada de aplicação) que afetam o fluxo de voz, com o objetivo de melhorar a qualidade da fala em resposta a mudanças nas condições da rede. Não faz parte do escopo da tese abordar soluções adaptativas que se concentram exclusivamente em sinalização, bilhetagem, problemas de segurança, ou que operam no nível da camada de rede. Portanto, esta tese aborda o problema da concepção e avaliação de estratégias adaptativas que explorem as relações de compromisso entre qualidade da fala e os seguintes fatores de degradação: compressão do codec, atraso fim a fim e perda de pacotes. A finalidade é otimizar atributos da fala perceptíveis aos usuário, sob a perspectiva de sistemas de software autoadaptativo. A ênfase não reside em desenvolver novos codecs de áudio, mas sim em desenvolver um ciclo de controle como entidade central de um terminal VoIP, que possa adaptar as configurações do fluxo de voz de acordo com as condições da rede. As principais contribuições desta tese são as seguintes: determinação da percepção do usuário durante a comutação de codec; parametrização de precedência de codecs para suporte de decisão de comutação de codec; enfoque no ciclo de controle baseado nas atividades de monitoramento análise planejamento execução como núcleo do processo de adaptação; e análise de eficiência de troca de mensagens de feedback.