A Study of the influence of IEEE 802.11g wireless local networks on the voice quality estimated by the e-model

Este trabalho apresenta uma análise completa da qualidade de voz esperada em serviços de VoIP quando prestados sobre a plataforma WLAN IEEE 802.11g. Diferentemente da maior parte da literatura, este estudo complementa as informações de atraso, variação do atraso e taxa de perda dos pacotes, com um modelo analítico de avaliação de qualidade de voz proposto pela ITU-T, o Modelo E. Desta forma, todos os fatores modelados como perceptíveis pelos usuários do serviço telefônico são considerados simultaneamente, gerando, por fim, resultados correspondentes à escala de avaliação subjetiva da qualidade de voz MOS, que qualifica a opinião média em: “muito satisfeitos”, “satisfeitos”, “alguns insatisfeitos”, “muitos insatisfeitos”, “quase todos insatisfeitos” e “não recomendado”. O código do simulador NS-2 foi expandido para prover todas as funcionalidades requeridas neste trabalho. Com ele, diferentes cenários de aplicação foram simulados utilizando três dos codificadores de voz mais utilizados atualmente, o G.723.1, o G.729a e o G.711 (com e sem PLC). A funcionalidade centralizada da camada MAC IEEE 802.11, o PCF, também foi estudada, tendo os parâmetros referentes ao período entre repetições do CFP e à máxima duração do mesmo analisados e ajustados de modo a prover o melhor desempenho. Experimentos similares foram realizados para a função DCF, permitindo então uma comparação direta entre os dois modos de operação do nível MAC. Além disso, ensaios considerando outros tráfegos menos prioritários (estações de dados) foram realizados com o intuito de caracterizar a capacidade dos sistemas em diferenciar ambos os tráfegos.This work is intended to provide a complete evaluation of the voice quality obtained in IEEE 802.11g WLAN environments. In contrast to the major literature, this dissertation complements the traditional network metrics, as delay, jitter and loss rate, with an analytical model for voice quality evaluation created by ITU-T, named E Model. With this model, all factors able of affecting the user’s perception of quality in a telephony service are simultaneously considered to reflect the subjective voice quality scale MOS, which rates the mean opinion as follow: “very satisfied”, “satisfied”, “some user satisfied”, “many users dissatisfied”, “nearly all user dissatisfied” and, “not recommended”. An extension to the NS-2 simulator source code has been developed to provide all the features required by this study. With this ‘customized simulator’, several scenarios have been analyzed considering three of the most important vocoders in the market today, G.723.1, G.729a, and G.711 (with and without PLC). Moreover, the centralized scheme for the IEEE 802.11 MAC, called PCF, has been studied to show the effect of the CFP repetition interval and the CFP maximum duration on its upper bound limit of simultaneous voice calls. Similar experiments have been carried out for the DCF MAC functionality, allowing these medium access modes to have their performance directly compared against each other. Finally, scenarios with low priority traffic (data traffic) have been created to help describing the ability of both MAC functions to deal with traffic differentiation