Optimización en el despliegue de servicios de Voz sobre IP (VoIP) sobre redes WiFi con restricciones de calidad de servicio

Resumo

Las tecnologías de Voz sobre IP (VoIP) han permitido el despliegue de nuevos servicios de voz a través de Internet durante las dos últimas décadas. Por otro lado, las redes inalámbricas de área local (WLAN) basadas en el estándar IEEE 802.11 (i.e., WiFi) han experimentado un crecimiento de popularidad debido a su bajo coste y flexibilidad. Sin embargo, el despliegue de comunicaciones de VoIP con garantías de calidad sobre redes IEEE 802.11 implica una serie de dificultades (i.e., los paquetes pueden sufrir pérdidas, colisiones, y retardos variables) que no han sido satisfactoriamente resueltas con las técnicas y modelos disponibles en la actualidad. En esta tesis se desarrolla un nuevo modelo analítico de la sub-capa MAC de IEEE 802.11 que permite estimar la calidad y consumo energético de las conversaciones en un escenario realista de VoIP sobre WiFi (VoWiFi). Además, el modelo anterior se utiliza para plantear y resolver dos nuevas aplicaciones de despliegue y optimización de servicios VoWiFi: (a) el despliegue de vehículos aéreos no tripulados (UAVs) para proveer de un servicio de VoWiFi con garantías de calidad a un conjunto de usuarios y, (b) un nuevo mecanismo de control de admisión de llamadas en la red WiFi corporativa y unifica el acceso al servicio tanto para usuarios de terminales cableados como inalámbricos. Validamos el modelo analítico propuesto frente a simulaciones realizadas con el simulador de red ns-3. Los resultados muestran la utilidad del modelo propuesto para predecir las prestaciones (e.g., retardo, pérdidas) y el consumo energético en la tarjeta de red cuando se transmiten flujos de voz sobre IEEE 802.11 en condiciones no ideales. Esta capacidad de predicción ha sido clave en las propuestas realizadas de nuevas aplicaciones. En el caso del despliegue de drones, nos ha permitido definir un nuevo problema de posicionamiento inicial que puede resultar muy práctico en situaciones de rescate al aire libre. En el caso del control de admisión en entornos corporativos, el modelo nos ha permitido predecir la capacidad máxima de flujos de voz que puede ser admitida en la organización para garantizar calidad a las conversaciones existentes. Usando esta capacidad, hemos planteado un algoritmo nuevo que puede ser utilizado para unificar el control de acceso para usuarios WiFi y usuarios de terminales cableados y que aumenta el número de usuarios concurrentes respecto a los algoritmos existentes.