Upotreba VQMON-a u VoIP sistemima - Infoteh

Programski jezici ne vode računa o situacijama kadakomuniciraju dva krajnja sistema od kojih jedan, na primjer,zapisuje cjelobrojne vrijednosti u obliku 32-bitnih binarnihbrojeva i u tehnici dvojnog komplementa, a drugi u obliku 16-bitnih binarnih brojeva u tehnici jednostrukog komplementa.Navedeno je još jedan od razloga za neophodno korišćenjejezika za standardizovanu definiciju upravljanih objekata.Dakle, svi tipovi podataka u SNMP poruci moraju biti ispravniASN.1 tipovi podataka, i moraju biti kodirani u skladu sosnovnim pravilima kodiranja.ASN.1 sintaksa omogućava komuniciranje mrežne opremerazličitih proizvođača ali, istovremeno, pati od nedostatkaefikasnosti. Prednost ASN.1 sintakse je u definisanjujednoznačnih pravila kodiranja na nivou bita. No, to je ujednoi slabost ASN.1 sintakse. Pravila kodiranja su takva da je ciljpostići što manje bita na prenosnom mediju, a to se plaća vrloslabom efikasnošću korišćenja procesora na komunikacijskimkrajevima prilikom kodiranja i dekodiranja poruka.III. VQMON U VOIP SISTEMIMAVQMON predstavlja multi-platformsku i multi-vendorskutehnologiju, baziranu na E-modelu, koja služi za mjerenjekvaliteta govora u IP mreži i obezbjeđenje dijagnostičkihpodataka u slučaju grešaka. E-Model (R-Vrijednost) jerazvijen od strane ETSI-a i ITU-T-a za potrebe predviđanja(estimacije) ukupnog kvaliteta govora od usta osobe koja pričado uha slušaoca. U E-model su uključeni različiti tipovidegradacije koji se pojavljuju u telefonskim mrežama, kao štosu akustični eho, nepravilnosti prilikom pretvaranja akustičkogu električni signal, kašnjenje prilikom transmisije, gubitakpaketa i nelinearne distorzije prouzrokovane upotrebomkodeka sa malom bitskom brzinom [4]. E-model je posebnokoristan kod planiranja budućih prenosnih mreža. Ulazi zamodel su parametri koji opisuju pojedine dijelovetransmisionog lanca, kao što su LR-ovi (Loudness Ratings)slabljenja predajnog i prijemnog dijela terminala, nivoielektričnog i ambijentalnog šuma na predajnoj i prijemnojstrani, ili srednje vrijednosti kašnjenja i slabljenja eha osobekoja priča i slušaoca. Ovi parametri su pretvoreni u takozvane„faktore oštećenja“ koji su uračunati u R-skalu (skala zaocjenu transmisije) prema sledećem obrascu: R = R O – I S – I d –I e + A gdje R 0 predstavlja “optimum” SNR-a (Signal-to-NoiseRatio) u odsustvu dodatnih oštećenja. I S predstavlja oštećenjakoja se dešavaju istovremeno sa govornim signalom. I dobuhvata oštećenja efikasnosti konverzacije prouzrokovanakašnjenjem govornog signala. I e obuhvata oštećenjaprouzrokovana opremom. Faktor A omogućava kompezacijufaktora oštećenja. Predviđeni kvalitet konverzacije na R skalise kreće u rasponu od R = 0 (najniži mogući kvalitet) do R=100 (najbolji kvalitet).Za potrebe ilustracije upotrebe VQMON-a u VoIP sistemuiskoristićemo platformu jednog od vendora, nazvanu VQmon[5]. U pitanju je kompaktna prenosiva softverska datoteka,koja može biti integrisana u širok opseg host okruženja,uključujući udaljene monitore, rutere, optičke mrežne jedinice,testne uređaje, videokonferencijsku opremu. Na ovaj način jeobezbijeđena analiza kvaliteta IP govora u realnom vremenu,pri čemu je zadržan mali uticaj na resurse hosta, uključujućiCPU i memoriju. VQmon omogućava host aplikacijama daneintruzivno nadgledaju jedan ili više istovremenih govornihili video strimova, kako bi se u realnom vremenu dobileocjene QoE-a i set dijagnostika na osnovu interfejsa, strima ilisesije po pozivu/videu.U aplikacijama za nadzor VoIP sistema, VQmon analiziravišestruke paralelne paketske strimove govora i obezbjeđujeestimaciju (predviđanje) ocjena kvaliteta govora (MOS i R-faktor), kao i detaljnu dijagnostiku za svaki RTP strim, nakraju svakog poziva, ili u bilo kojem trenutku za vrijemepoziva. VQmon se može koristiti samostalno za nadzor pozivau bilo kojoj tački veze, ili kao dio arhitekture koja se koristi zanadzor veze od njenog početka pa do kraja. U arhitekturi zanadzor cijele veze, VQmon se koristi u kombinaciji sasoftverskim agentom, koji je dizajniran za integrisanje unutarVoIP terminalnih uređaja.Tipičan scenario, u kojem se VQmon samostalno koristi zanadzor performansi VoIP servisa, je prikazan na Sl. 2. VQmonje integrisan u udaljenom monitoru koji nadgleda VoIP poziveizmeđu dvije odvojene lokacije, povezane IP mrežom. Kadakorisnik A pomoću IP telefona pozove korisnika B, VQmondetektuje i neintruzivno nadgleda poziv u oba pravca,generišući ocjene MOS i R-faktora u realnom vremenu, kao idodatne metrike koje se tiču performansi poziva.Specifično dizajniran za integrisanje unutar VoIPterminala, kao što su medija gateway-i, IP telefoni, ONU-ovi,rezidencijalni gateway-i, tradicionalni TDM gateway-i ihibridni IP/TDM sistemi, softverski agent, baziran na VQmonu,nadgleda govorne pozive i obavlja estimaciju kvalitetagovora koja se, u formi izvještaja sa ocjenama MOS-a i Rfaktora, prenosi kroz medija putanje, koristeći zbirne izvještajeVoIP upravljačkih protokola RTCP XR (RFC 3611) i SIPRTCP (RFC 6035). Funkcionalni dijagram arhitekture,bazirane na VQmon-u instalisanom u IP telefonu ili medijagateway-u, je prikazan na Sl. 3.Slika 2. Samostalna upotreba VQmon-a za nadzor performansi poziva- 299 -

Slika 3. Funkcionalni dijagram softverskog agenta na bazi VQmon-ainstalisanog u IP telefonu ili Medija gateway-uU ovom primjeru, jitter buffer je integrisan u okviru DSP-a(Digital Signal Processor), a eksterni VMM (VQmon MarkovModel) izvlači podatke iz buffer-a, obezbjeđujući, na tajnačin, vrijednosti karakterističnih veličina paketa VQmonmodulu koji proračunava i rezultate proslijeđuje na API(Application Programming Interface). U drugim modelimaintegracije, jitter buffer kao i VMM, mogu biti van DSP-a, ilimogu biti integrisani u okviru istog.Za potrebe globalnog prikazivanja kvaliteta i performansisvakog poziva, u unificiranoj mreži servis provider-a, koristise aplikacija koja sakuplja QoS/QoE izvještaje (uključujućiSIP RTCP Zbirne izvještaje (RFC6035)), poslate od straneVoIP terminala, kao što su IP telefoni i gateway-i, na krajusvakog poziva, ili u periodičnim intervalima tokom poziva.Podaci iz pomenutih izvještaja se koreliraju, analiziraju iprikazuju na intuitivnom Web korisničkom interfejsu.Posredstvom pomenutog korisničkog interfejsa, korisnikmože identifikovati loše pozive i napraviti uvid u detaljnedijagnostičke informacije, koje omogućavaju određivanjeuzroka loših poziva. Na Sl. 4 je prikazan scenario u kojem sesoftverski agenti koriste u kombinaciji sa pomenutomaplikacijom.Zahvaljujući softverskom agentu, koji je dizajniran zaintegrisanje unutar VoIP terminalnih uređaja, VQmonomogućava detaljan nadzor cijele veze. Kako bi se omogućilointegrisanje softverskog agenta u okviru terminalnog uređaja,isti mora biti adekvatno dizajniran. Usled nepotpunestandardizacije, potencijalna upotreba arhitekture bazirane naintegraciji softverskog agenta u okviru terminalnog uređajapodrazumijeva unificiranje terminalne opreme.Iako veliki broj svjetskih proizvođača terminalne opremekoristi VQmon platformu, ipak je to, još uvijek, tehnologijakoja nije kompatibilna sa platformama baziranim na upotrebiSNMP protokola koje su ujedno i dominantne kada je upitanju nadzor performansi u VoIP sistemima.Slika 4. Upotreba softverskih agenata na bazi VQmon-a u kombinaciji saaplikacijom za nadgledanje istihIV. ZAKLJUČAKNadzor performansi i kvaliteta, kao i nadzor alarma, uVoIP sistemima se bazira na upotrebi SNMP-a ili VQMON-a.Oba koncepta imaju svojih prednosti i mana. SNMP jejednostavan za upotrebu, povoljan sa stanovišta cijene iomogućava korištenje opreme od različitih proizvođača ali jezbog svoje otvorenosti i IP-orijentisanosti nedovoljno siguran.VQMON je pouzdan i omogućava detaljan nadzor veze odpočetka do kraja ali, zbog nedovoljne standardizacije,upotreba VQMON-a u konfiguraciji sa softverskim agentimaintegrisanim u okviru terminalnih uređaja zahtijeva njihovounificiranje.Jedan od pravaca budućeg razvoja oblasti nadzoraperformansi i grešaka može biti upotreba SNMPv3 verzijeSNMP protokola. SNMPv3 verziji je dodata kriptografskasigurnost i promijenjen izgled uvođenjem nove terminologije itekstualne konvencije. Pouzdanost je postignuta enkripcijompaketa, integritet je omogućen provjerom eventualnogmijenjanja paketa pri prenosu, a autentifikacija je omogućenaprovjeravanjem da li poruka potiče od pouzdanog izvora.Drugi pravac razvoja platformi za nadzor performansi igrešaka može biti aktivnija upotreba VQMON-a.U kojem pravcu će ići razvoj zavisi i od tempa uvođenjaIMS-a (IP Multimedia Subsystem) u mrežetelekomunikacionih operatora. Uvođenje IMS-a znači i raskidsa upotrebom TDM tehnologije, što isključuje potrebu zanadzorom TDM komponenti i pripadajuće sinalizacije (SSN7 isl.). Trenutno aktuelne platforme, namijenjene nadzoruperformansi i kvaliteta, i platforme namijenjene nadzorualarma, su bazirane na upotrebi SNMP-a i svojim velikimdijelom su namijenjene nadzoru TDM komponenti ipripadajuće sinalizacije, tako da značajnije inkorporiranjeVQMON-a u iste znači i njihovu značajnu izmjenu.Racionalniji pravac razvoja, za pomenute platforme, bi bioprelazak na korištenje SNMPv3 verzije SNMP protkola.Ukoliko bi tempo uvođenja IMS-a bio brz, tada bi uskoro- 300 -

prestala potreba za nadzorom TDM komponenti i pripadajućesignalizacije, tako da bi i VQMON mogao naći značajnijuprimjenu kada je nadzor performansi u pitanju. U svakomslučaju, navedenu dilemu će riješiti telekomunikaciono tržište.V. LITERATURA[1] VilhoR¨ais¨anen, Implementing Service Quality in IP Networks, JohnWiley & Sons, Ltd; 2003[2] A. Shneyderman, A. Casati, Fixed Mobile Convergence, McGraw-HillProfessional, 2008.[3] S. Feit, SNMP: A Guide to Network Management, McGraw-Hill,1993.[4] S. M¨oller, A. Raake, N. Kitawaki, A. Takahashi, and M. W¨altermann,Impairment factor framework for wide-band speech codecs, IEEETransactions on Audio, Speech and Language Processing, vol. 14, no. 6,pp. 1969–1976, 2006.[5] www.telchemy.com/vqmonep.phpABSTRACTAdequate management of performances and faultprotection in VoIP system is necessary condition for providingquality service. We have analyzed usage of SNMP protocol inactual platforms intended to performance monitoring withaccent to SNMP protocol’s weaknesses that makes analyzedplatforms inefficient in certain areas. As possible solution, wehave analyzed usage of VQMON.USING VQMON IN VOIP SYSTEMSPetar Krgušić, Biljana Vuksanović, Vasko Bulatović,Bojana Čavić, Zoran Brajović- 301 -