Mejoras a la transmisión de voz sobre IP considerando criterios de calidad experimentada. Selección automática de protocolos

Abstract

La integración de datos y voz es una realidad constatable. La unificación en la transmisión de ambos tipos de información está permitiendo el desarrollo de nuevos servicios y aplicaciones, abaratando los costes de comunicación y de mantenimiento de las infraestructuras. Sin embargo, el diseño de la red IP, que ofrece un servicio "best effort" de entrega de datagramas, en general no garantiza que se satisfagan los requisitos de tiempo real (retardos y fluctuaciones de retardos acotados) y de robustez (probabilidad de pérdidas acotadas, disponibilidad de mecanismos de recuperación) que la transmisión de flujos multimedia continuos requiere. Especialmente críticas son las pérdidas consecutivas de paquetes, que producen la rápida degradación de los flujos de voz. Para mitigar las deficiencias del protocolo IP mediante soluciones implementables en las redes actuales, en otros trabajos se han propuesto soluciones en el nivel de la capa de aplicación. Básicamente, la idea consiste en que el receptor y el emisor lleven a cabo mecanismos de detección y reparación de pérdidas de paquetes, ya sea solicitando la retransmisión de dichos paquetes, añadiendo redundancia al flujo de paquetes, o regenerando la información dañada. Existen alternativas consistentes en aplicar estas técnicas de reparación en nodos intermedios de la red, en lugar de hacerlo extremo a extremo. Esta nueva aproximación ofrece un marco interesante para el desarrollo de nuevas soluciones de reparación. Para poder evaluar la efectividad de los mecanismos de reparación, es necesario contar con medidas de la calidad de servicio experimentada por los usuarios (QoE). Dicha medida debe modelar la calidad subjetiva de los usuarios, a partir de parámetros objetivos de la red. Como resultado del trabajo de la presente tesis, se ha llevado a cabo el diseño de una medida no intrusiva de inteligibilidad para flujos de voz, que permite monitorizar en línea la calidad perceptual de un flujo de voz. Asimismo, se ha diseñado un servicio reactivo de reparación de pérdidas de paquetes, basado en la retransmisión de los mismos mediante la detección temprana de las pérdidas. Además se ha realizado con éxito el diseño de un servicio preventivo de reparación de pérdidas de paquetes, basado en un entremezclador de bajo retardo de paquetes de distintos flujos de VoIP. Para ambos mecanismos se ha obtenido la caracterización del patrón de pérdidas resultante tras aplicar los procedimientos de reparación, así como el retardo medio requerido para la reparación. A partir de la caracterización del rendimiento de estos mecanismos, se han propuesto sendos algoritmo heurísticos para la selección de la mejor ubicación de cada mecanismo en la red, según la estimación de calidad perceptual y la medida de inteligibilidad esperadas que han sido propuestas en esta tesis. Finalmente se ha llevado a cabo el diseño preliminar de una plataforma general de selección automática de protocolos que escoge de entre un conjunto de candidatos, el protocolo que mejor se ajusta a las condiciones de red existentes.