Hoy en día, la tecnología VoIP está cobrando gran relevancia tanto entre la comunidad científica como entre los usuarios finales. Un gran número de trabajos centrados en la mejora de diversos aspectos de VoIP, como la capacidad de los sistemas o los niveles de calidad alcanzados en las llamadas, se pueden encontrar en la extensa bibliografía relacionada. Por su parte, los usuarios finales encuentran VoIP como una tecnología muy atractiva, ya que permite realizar llamadas telefónicas a bajo coste, sin importar la localización de los interlocutores. Además, la reciente expansión de las redes WiFi, permite a los usuarios realizar llamadas con mayores niveles de calidad y, en ocasiones, sin coste alguno.
Centrándonos en la medición de calidad, la tendencia actual es evaluar qué percibe el usuario (QoE), más allá de las clásicas mediciones de parámetros de red (QoS), centradas en medir el comportamiento de una serie de índices clave, como el retardo o la pérdida de paquetes, para poder estimar la calidad del servicio proporcionado. La metodología recomendada para evaluar QoE, consiste en realizar una batería de encuestas de calidad llevadas a cabo por personas, que puntúan la calidad que ellos perciben en una serie de llamadas; las distintas puntuaciones obtenidas de estos test son ponderadas, obteniendo un resultado medio de opiniones (Mean Opinion Score, MOS) en una escala 1-5. Este método, aunque preciso, requiere de un gran coste, tanto de tiempo como económico; además, no permite la evaluación de la QoE en tiempo real, por lo que no es posible su utilización para detectar posibles problemas en algún punto concreto de la comunicación durante el transcurso de la misma. Existen numerosas alternativas a esta metodología que tratan de estimar en tiempo real la QoE a partir de la medición de parámetros objetivos, como la pérdida de paquetes, el retardo o el jitter. En este estudio se ha realizado una intensiva búsqueda bibliográfica, analizando un gran número de metodologías de estimación de QoE, tanto las consideradas estándar, como las propuestas alternativas de diversos autores. Se han comparado las prestaciones de cada una de ellas y se ha elegido la más apropiada para ser implementada, según el entorno que pretendemos estudiar.
Índice de contenidos
CAPITULO 1: MOTIVACIÓN
1.1. Introducción
1.2. Objetivos
1.3. Entorno de trabajo
1.4. Estructura del documento
CAPITULO 2: ESTADO DEL ARTE DE LA ESTIMACIÓN NO INTRUSIVA DE QoE
2.1. Introducción
2.2. Modelo-E
2.2.1. Mejoras al Modelo-E
2.3. Call Clarity Index
2.4. P.563
2.5. ANIQUE+
2.6. P.564
2.7. Otras propuestas
2.7.1. Modelos de Mezclas de Gaussianas
2.7.2. Redes neuronales
2.7.3. Hipótesis IQX
2.7.4. Programación genética
2.7.5. Modelos híbridos
CAPITULO 3: MODELOS DE PROPAGACIÓN
3.1. Introducción
3.2. Modelo de Espacio Libre
3.3. Modelo de Rayleigh
3.4. Modelo de Rice
CAPITULO 4: EVALUACIÓN DEL EFECTO DE LA CAPA FÍSICA EN COMUNICACIONES VOIP INALÁMBRICAS
4.1. Introducción
4.2. Trabajos relacionados
4.3. Escenario de simulación
4.4. Implementación del Modelo-E
4.5. Capacidad teórica del sistema
4.6. Resultados
4.6.1. Paquetización de 20 ms
4.6.2. Paquetización de 10 ms
4.7. Conclusión
CAPITULO 5: CONCLUSIONES
5.1. Objetivos logrados
5.2. Conclusiones finales y líneas futuras
Objetivos y temas de la investigación
El objetivo principal de esta obra es analizar el impacto de los canales con desvanecimiento físico en las prestaciones de los sistemas de comunicación VoIP inalámbricos (802.11g), evaluando la calidad de experiencia (QoE) percibida por el usuario. La investigación busca determinar cómo factores del canal físico, a menudo ignorados en estudios de capas superiores, influyen en la capacidad del sistema y en la degradación de la señal.
- Análisis comparativo de diversos modelos de propagación (Espacio Libre, Rayleigh, Rice) en entornos inalámbricos.
- Evaluación de la calidad de servicio (QoE) utilizando implementaciones adaptadas del Modelo-E.
- Estudio del desempeño de diferentes códecs de voz (g711, g726) bajo condiciones de carga variables.
- Análisis del efecto de la paquetización y la distancia entre terminales y puntos de acceso sobre la estabilidad de la llamada.
- Propuesta de métricas para la validación de llamadas VoIP basadas en MOS, retardo y pérdida de paquetes.
Auszug aus dem Buch
3.2 Modelo de Espacio Libre
El modelo de propagación en Espacio Libre, o modelo de Friis [55], es empleado para predecir el nivel de señal que llega a un receptor en una situación al aire libre y sin obstáculos entre ambos extremos de la comunicación (ver Figura 3.1). Es un modelo muy sencillo que sólo tiene en cuenta la distancia como principal elemento responsable del decaimiento de la señal, ignorando otros fenómenos más complejos como la reflexión o la difracción de la señal transmitida.
El modelo de Espacio Libre viene caracterizado por la ecuación de Friis, la cual permite estimar la potencia recibida por un receptor según la distancia a la que se encuentre el transmisor, considerando otra serie de parámetros básicos. La ecuación de Friis tiene la expresión mostrada en (3.1),
PtGrGt / L * (λ / 4πd)^2 (3.1)
donde Pt es la potencia transmitida; Gr y Gt son las ganancias de las antenas receptora y transmisora, respectivamente; λ es la longitud de onda de la señal y d es la distancia entre transmisor y receptor, ambas en metros. Finalmente, el parámetro L no está asociado a la propagación y representa las pérdidas que se producen en los sistemas electrónicos de emisión y recepción (antenas, filtros, líneas de transmisión, etc.).
Resumen de capítulos
CAPITULO 1: MOTIVACIÓN: Presenta la relevancia de la tecnología VoIP, el cambio de enfoque desde mediciones de red (QoS) hacia la calidad percibida por el usuario (QoE), y la carencia de estudios sobre el efecto de la capa física en entornos inalámbricos.
CAPITULO 2: ESTADO DEL ARTE DE LA ESTIMACIÓN NO INTRUSIVA DE QoE: Realiza una revisión técnica exhaustiva de los métodos existentes para estimar la calidad de voz, analizando desde el estándar Modelo-E hasta propuestas alternativas como redes neuronales y modelos híbridos.
CAPITULO 3: MODELOS DE PROPAGACIÓN: Describe los fundamentos teóricos de los modelos de propagación seleccionados (Espacio Libre, Rayleigh y Rice) utilizados para simular el comportamiento del canal físico inalámbrico.
CAPITULO 4: EVALUACIÓN DEL EFECTO DE LA CAPA FÍSICA EN COMUNICACIONES VOIP INALÁMBRICAS: Presenta el núcleo experimental del estudio, detallando la plataforma de simulación, la implementación del Modelo-E y el análisis de resultados sobre capacidad y calidad de llamadas bajo diversas condiciones de canal.
CAPITULO 5: CONCLUSIONES: Sintetiza los hallazgos principales, confirmando que la capa física es un factor determinante en el rendimiento de los sistemas VoIP inalámbricos y abriendo líneas de investigación futuras hacia gestiones extremo-a-extremo.
Palabras clave
VoIP, QoE, Capa física, Modelo-E, Inalámbrico, 802.11g, Desvanecimiento, Rayleigh, Rice, Simulación, MOS, Retardo, Pérdida de paquetes, Códec, Calidad de voz.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el propósito fundamental de esta investigación?
El trabajo busca evaluar cómo los fenómenos inherentes a la capa física, específicamente los canales con desvanecimiento, afectan la calidad de experiencia (QoE) en comunicaciones VoIP sobre redes inalámbricas 802.11g.
¿Qué temas principales se tratan en la obra?
Se abordan la estimación de QoE mediante métodos no intrusivos, la modelización de canales de propagación, la evaluación de capacidad de sistemas VoIP y la comparación de códecs de audio bajo distintos escenarios físicos.
¿Qué objetivo principal persigue el autor con respecto a la evaluación de calidad?
El objetivo es demostrar que la evaluación de la calidad de voz no debe limitarse a parámetros de red (QoS), sino que debe considerar el impacto real de la capa física, utilizando el Modelo-E como herramienta de estimación.
¿Qué metodología científica se emplea para obtener los resultados?
Se utiliza una metodología basada en la simulación técnica mediante el software Omnet++ y la librería Inet, incorporando una implementación personalizada del Modelo-E y análisis estadístico de los datos obtenidos.
¿Qué aspectos cubre el capítulo principal de evaluación?
El capítulo evalúa la capacidad máxima de llamadas soportadas por redes 802.11g, comparando diferentes modelos de propagación, tasas de codificación y longitudes de paquetización.
¿Qué palabras definen mejor el contenido de esta tesis?
Las palabras más representativas incluyen VoIP, QoE, Capa física, Modelo-E, Inalámbrico, 802.11g, Rayleigh, Rice, MOS y desvanecimiento.
¿Cómo influye el modelo de Rayleigh en comparación con el de Espacio Libre?
El estudio demuestra que el modelo de Rayleigh es mucho más hostil, introduciendo más desvanecimiento y reduciendo significativamente tanto el número de llamadas válidas como el radio de cobertura en comparación con el modelo de Espacio Libre.
¿Por qué se prefiere el códec g726 sobre el g711 en términos de capacidad?
El códec g726 permite una mayor capacidad de llamadas simultáneas debido a su menor tasa de codificación, aunque el estudio advierte que esto conlleva un compromiso con una menor calidad percibida (MOS) en comparación con el g711.
¿Qué conclusión se obtiene sobre la duración de la paquetización?
El autor concluye que una paquetización de 20 ms es más óptima que la de 10 ms, ya que logra prácticamente duplicar la capacidad del sistema sin sacrificar los niveles de calidad obtenidos en cada llamada.
- Citation du texte
- Ramon Sanchez-Iborra (Auteur), 2013, Estudio del efecto de la capa física en el servicio de Voz sobre IP en términos de calidad de servicio experimentada por el usuario, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/412251
