Comparação de infraestruturas baseadas em SDN e virtualização de redes para suporte a serviços VoIP

Abstract

Aplicações de tempo real, como Voice over Internet Protocol (VoIP), possuem restrições em relação ao desempenho pelo fato de não tolerarem alto percentual de perda de pacotes ou atrasos. Taxas elevadas de atraso dos pacotes tendem a prejudicar na qualidade de chamada e na experiência do usuário com o serviço. Alguns trabalhos têm buscado avaliar e propor soluções com ambientes que ofereçam uma melhoria para esse tipo de serviço, principalmente com a implementação de Quality of Service (QoS) ou o isolamento do tráfego VoIP dos demais serviços da rede. Algumas tecnologias e soluções são utilizadas para prover isolamento de tráfego na rede. Uma solução tem crescido nos últimos anos, ganhando investimentos de grandes empresas e sendo foco de pesquisas é a tecnologia de virtualização de rede com complementação de Software Defined Networking (SDN). Virtualização de rede visa proporcionar melhorias no desempenho e gerenciamento das redes, trazendo novas funcionalidades, como flexibilidade, escalabilidade, redução de custo e possibilidade de dividir uma infraestrutura física em várias redes virtuais isoladas e independentes. A possibilidade de ter redes virtuais isoladas permite que o tráfego VoIP possa ser executado sem sofrer interferência dos demais tráfegos da rede. O objetivo do trabalho é avaliar o desempenho de um serviço VoIP executado sobre uma infraestrutura de rede virtualizada, estimando métricas consideradas importantes para determinar a qualidade do serviço, como atraso e jitter, bem como medir o consumo de recurso de CPU dos controladores SDN que fazem parte do ambiente proposto. Para realizar a medição foi implementado um ambiente real para os experimentos, visando alcançar resultados mais confiáveis. Os experimentos foram baseados em um Design of Experiments (DoE) com cargas de trabalho de 50, 100, 500 e 1000 chamadas simultâneas, a fim de testar o quanto a rede suportaria tal tráfego sem que o serviço sofresse com a perda de desempenho. Para a geração das cargas de trabalho adotou-se a ferramenta SIPp, capaz de gerar pacotes Session Initiation Protocol (SIP) e Real-time Transport Protocol (RTP) em alta escala. Os resultados experimentais demonstram que SDN e virtualização de rede não interferem significativamente no desempenho do serviço VoIP. Além disso, a tecnologia proporciona benefícios adicionais, como o isolamento do tráfego VoIP, de forma que esse pudesse coexistir com outros tráfegos sem sofrer qualquer tipo de interferência.