Arquitetura de Monitoração de Chamadas Telefônicas IP NCE

Arquitetura de Monitoração de
Chamadas Telefônicas IP
NCE - UFRJ
Leandro C. G. Lustosa
Paulo Henrique de A. Rodrigues
Fabio David
Douglas G. Quinellato
Importância de Estatísticas de Qualidade
• Monitoramento do serviço
• Detecção de problemas
• Validação de novas configurações de rede
• Acompanhamento do grau de satisfação dos
usuários
Arquitetura do Serviço fone@RNP
Instituição A
Telefone IP
(Software)
Gatekeeper
Instituição B
Gatekeeper
Telefone IP
(Software)
Telefone IP
(Software)
Telefone IP
(Software)
PABX
Gateway
de Voz
Gateway
de Voz
Servidor
RADIUS / SQL
Telefone IP
Servidor
RADIUS / SQL
Telefone IP
PABX
Coleta de Informações de Qualidade
• Processo anterior
– Baseado em coleta e consolidação de CDR (Call
Detail Records)
• H.323 Gatekeeper GnuGK
• Gateways de voz Cisco
– Os CDR são coletados via RADIUS e armazenados
em banco de dados SQL
• O processamento destes dados fornece informações de
contabilização e monitoramento do serviço
Coleta de Informações de Qualidade (cont.)
• Processo anterior (cont.)
– Entretanto, somente os Gateways de voz Cisco
emitem CDR com indicativo de qualidade
• Modelo E (ITU-T G.107)
• Simplista, comparando-se ao Modelo E estendido
– Somente as chamadas que envolvem um gateway
de voz são avaliadas
• E as chamadas relativas aos softPhones?
Soluções Existentes
• Serviço VoIP da CESNET e arquitetura ECAS
(Enterprise Call Analysis System)
– Sistemas similares ao fone@RNP
– CDR de gateways de voz são coletados via RADIUS
– Chamadas de softPhones não avaliadas
• HUANG, CHAO e LIU
– Agentes distribuídos pela rede simulam chamadas entre si
periodicamente, coletando informações de perdas de pacotes,
atraso e variação do atraso (jitter) disponibilizadas via SNMP
– Não obtém estatísticas de chamadas reais do sistema
– Utiliza uma amostragem que pode não ser fiel às condições reais
da rede
Soluções Existentes (cont.)
• Soluções comerciais
–
–
–
–
BROOM e HOLLIER
SQmon (Telchemy)
Hammer XMS (Empirix)
Advanced Test Suites (Brix Networks)
• Características
– Baseadas em monitoramento passivo
• Elementos (probes) com capacidade de captura de análise dos
fluxos de voz colocados em pontos estratégicos da rede para
monitorar o sistema
– Solução pode não ser viável
• Chamadas com criptografia
• Tráfego de voz peer-to-peer
Solução Proposta
• Coleta de indicadores de qualidade diretamente do
telefone IP
• Cada telefone avalia a qualidade da chamada em sua
perspectiva (mídia recebida)
• Os próprios telefones emitem CDR
• CDRs coletados por RADIUS
• Indicadores de qualidade extremamente detalhados
(Modelo E estendido)
• Todas as chamadas são avaliadas
– Dados mais confiáveis e abrangentes
Voice Quality Library (VQuality)
• Fornece os mecanismos para implementação da
arquitetura de monitoração de qualidade
proposta
– Avaliação de qualidade de voz com indicadores
baseados no Modelo E estendido
– Emissão de CDR
– API para integração com telefones IP
– Multiplataforma
Características da VQuality
• Flexibilidade e extensabilidade
– Desenvolvida com técnicas de orientação a objetos
– Suporte a diferentes sistemas operacionais
– Facilidade de extensão
• Inclusão de novos modelos de avaliação objetiva
• Integração a diferentes implementações de VoIP
• Independência do protocolo de sinalização:
– SIP
– H.323
– MGCP
– Etc.
Características da VQuality
• Portabilidade
– Implementação em C++ padrão, exceto:
• Sockets TCP
– Implementação de uma biblioteca própria com suporte à
sistemas Unix e Windows
• Tratamento de Threads
– Uso da biblioteca Pthreads-win32 para suporte à sistemas Unix
e Windows
• Autotools
– Automatização do processo de compilação
– Disponível para Linux, FreeBSD e Windows
• Facilidade para portar para outras arquiteturas
VQualityCDR (VQCDR)
• TCP porta 80 (configurável)
– Facilidade em operação com firewalls
• Identificadores da chamada
– protocolo voip, codec, usuário chamado e chamador, etc...
• Indicadores de qualidade da chamada
– Delay Impairment, Equipment Impairment, taxa de perdas, taxa de
descarte do buffer de compensação de jitter, fator R, MOS, etc.
• Início e duração da chamada
• Campos opcionais
– Informações específicas para aplicação
– Histórico da qualidade (variação da qualidade ao longo da
chamada)
VQuality CDR Server (VQCDR Server)
• Responsável pela coleta do VQCDR, verificação de
legitimidade e encaminhamento dos dados para
armazenamento
Collector Module (CM): coleta e
interpreta o VQCDR e aciona o AM e o
SM
Authentication Module (AM): valida
o VQCDR
Storage Module (SM): armazena o
VQCDR em uma base de dados (ex.
SQL e servidor RADIUS)
VQCDR Server
Authenticator
Module
Collector
Module
Storage
Module
GnuGK Authenticator Module
• AM específico para o
GnuGK, utilizado no serviço
fone@RNP
• Consulta o GnuGK e
analisa informações dos
usuários online
– Identificador de usuário
– Endereço IP de registro
– Endereço IP privado (em caso
de uso de NAT)
• Valida o VQCDR com base
nestas informações
AM
GnuGK
Porta de gerência
VQCDR Server
AM
CM
SM
GnuGk
RADIUS Storage Module
• Os atributos padrões do
RADIUS não são
suficientes para detalhar a
chamada
• Uso de atributos
específicos de fabricante
deve ser utilizado (VSA)
• Para mapear os campos do
VQCDR foi solicitado um
número de identificação de
fabricante à IANA (UFRJ –
21715)
• Implementado com auxílio
da biblioteca RadiusClient
RADIUS
SM
RADIUS
VQCDR Server
AM
CM
SM
Telefones IP Modificados
•
•
O OpenPhone, terminal H.323 padrão do serviço fone@RNP foi
integrado à VQuality, originando o VQOpenPhone
Baseado na biblioteca OpenH323
– O mecanismo de cálculo de RTT da pilha RTP/RTCP precisou ser
implementado
•
Ao final da chamada o terminal H.323 computa a qualidade de voz
recebida, apresenta o resultado no visor e emite o VQCDR
VoiceQuality Log (VQLog)
• Registro de todos identificadores da chamada
• Registro de todos os indicadores de qualidade da
chamada em relação ao tempo
• Pode ser gerado automaticamente pela VQuality e pode
ser enviado em anexo ao VQCDR
• Permite a análise detalhada da chamada
• Gráficos de variação da qualidade podem ser plotados
em aplicativos, como o Voice Quality Plot (VQPlot)
VQPlot
Aplicativo que lê e
apresenta
graficamente as
informações de um
arquivo VQLog
Junto a um cliente
integrado à
biblioteca VQuality,
como o
VQOpenPhone,
constitui uma
sofisticada
ferramenta de
análise
VQPlot
Informações de
apoio para
detecção de
problemas
Ambiente de Visualização
Após processadas, as informações coletadas pela arquitetura são
disponibilizadas em gráficos via WEB
Conclusões
• O cliente OpenPhone, integrado as funcionalidades da
biblioteca VQuality, originou o cliente VQOpenPhone,
com características únicas:
– Emissão de CDR
– Apresentação do MOS ao final da chamada
• A arquitetura de monitoração de qualidade proposta
possibilita uma avaliação mais completa de um ambiente
VoIP
• Aplicada ao serviço fone@RNP, permite que todas as
chamadas sejam avaliadas
Trabalhos futuros
Nova arquitetura do serviço fone@RNP
Institution A
H.323 IP Phone
(Software)
• Integração da VQuality
com clientes SIP
• Criação de um AM para
proxy SIP (SER)
H.323 Environment
PABX
VoIP Gateway
RADIUS
LDAP
SIP IP Phone
(Software)
Gatekeeper H.323
SIP/H.323
Gateway
SIP Environment
Proxy SIP
SIP IP Phone
(Software)