Redes e Multisserviços

7/23/2019 Redes e Multisservios

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Pontifcia Universidade Catlica de Minas Gerais

Departamento de Engenharia Eletrnica e de Telecomunicaes

SISTEMA DE GERNCIAMENTO DE VECULOS LOCADOS EANLISE DE TRFEGO

Adilson Soares Cerqueira DAl!eida

Dio"enes Le!es Meireles

E!erson C#a$es de Oli$eira

%esle& de Oli$eira San'ana

!elo "ori#onte

$%&'


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Adilson Soares Cerqueira DAl!eida

Dio"enes Le!es Meireles

E!erson C#a$es de Oli$eira

%esle& de Oli$eira San'ana

SISTEMA DE GERNCIAMENTO DE VECULOS LOCADOS EANLISE DE TRFEGO

Tra(alho apresentado )

disciplina *edes de

Multiservios do curso de

Engenharia Eletrnica e de

Telecomunicaes da Pontifcia

Universidade Catlica de Minas

Gerais+

Professor, -ntnio "amilton

!elo "ori#onte

$%&'


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Proposta do Projeto

. o(/etivo deste pro/eto 0 a disponi(ili#a1o de servio inteligente de gerenciamento de

veculos locados integrado com um sistema an2lise de tr2fego 3ue disponi(ili#a aos condutores

dos veculos servios de interface com a central capa# de facilitar o deslocamento ur(ano+

Descrio do Projeto

. sistema de gerenciamento de veculos locados e an2lise de tr2fego4 consiste em

disponi(ili#ar ao propriet2rio do veculo4 locador4 o controle do veiculos 3ue estam nas ruas4

sem a necessidade de manter contato com o condutor durante estas verificaes+

Este controle 0 voltado ao monitoramento de dados do veculo como a 3uilometragem

rodada e velocidade4 fa#endo com 3ue na 0poca devida os veculos se/am entregues aos

respons2veis para a reali#a1o dos servios de manuten1o4 para garantia do cuidado com osmesmos +

-o usu2rio o servio 0 oferecido de forma a facilitar o transporte4 acesso a informaes

e registro dos dados de locomo1o+ Com servios prestados por GP5 e vdeo entregues aos

veculos atrav0s da rede 0 possvel o condutor estar ciente dos pontos de engarrafamento4

acesso a imagens em tempo real e registro da velocidade de locomo1o4 dado este 3ue se

mant0m registrado no (anco de dados do servidor4 para futuras avaliaes de acordo com a

necessidade4 dese/o4 do prprio condutor+

-dicionalmente a este monitoramento4 ser2 disponi(ili#ada a comunica1o entre os

usu2rios e central de controle+ Essa comunica1o entre veculos ser2 feita via vo# ou dados

67o8P94 da mesma forma entre veculos e central+

. monitoramento para locali#a1o dos veculos ser2 feito utili#ando:se a (ase de

dados do Google maps+

Arquitetura para provimento do servio


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;igura & : -r3uitetura do sistema

Descrio da Arquitetura

- ar3uitetura ser2 composta por uma rede de acesso onde os veculos 6usu2rios9 e

locadores4 estar1o conectados ) central de controle por meio da rede de niMesh+ . >iMesh define uma ar3uitetura e protocolos 3ue

suportam (roadcast?multicast e unicast usando m0tricas de r2dio so(re topologias multi:hop

autoconfigur2veis+ @*edes do tipo mesh possuem a vantagem de serem redes de (aiAo custo4

f2cil implanta1o e (astante tolerantes a falhas+ Bestas redes4 roteadores sem fio s1o

tipicamente instalados no topo de edifcios e comunicam:se entre si usando o protocolo .5*

6.ptimi#ed in 5tate *outing Protocol9 em modo ad hoc atrav0s de m


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;igura J+ Topologia da Metro Ethernet

Ca!ada de Enla)e,Esta camada 0 respons2vel pela detec1o e possvel corre1o de erros

3ue possam acontecer no nvel fsico+ Tam(0m 0 respons2vel pela transmiss1o e recep1o de3uadros e pelo controle de fluAo+ Para 3ue isso se/a possvel ela usa o endereo fsico 3ue

eAiste em cada placa de rede+ . fluAo de informaes ser2 implementado via rede >iMesh+

Ca!ada de Rede,a camada de *ede 0 respons2vel pelo endereamento dos pacotes+ Ela 0

3uem fa# a convers1o dos endereos fsicos em endereos lgicos4 de forma 3ue os pacotes

consigam chegar corretamente ao destino+ Essa camada tam(0m determina a rota 3ue os

pacotes ir1o seguir para atingir o destino4 (aseada em fatores como condies de tr2fego da

rede e prioridades+ Encaminhamento4 endereamento4 interconeA1o de redes4 tratamento de

erros4 fragmenta1o de pacotes4 controle de congestionamento e se3uenciamento de pacotes

s1o funes desta camada+ Usaremos o 8P 68nternet Protocol9+ . protocolo 8P fa# parte da

camada 8nternetda se3uncia de protocolos TCP?8P+ K um dos protocolos mais importantes da

8nternet4 pois permite a ela(ora1o e o transporte dos datagramas 8P 6os pacotes de dados94

sem contudo assegurar a entrega+ . protocolo 8P trata os datagramas 8P independentemente

uns dos outro4 definindo a sua representa1o4 o seu encaminhamento e a sua eApedi1o+

Ca!ada de Trans+or'e,a camada de transporte 0 respons2vel por pegar os dados enviados

pela camada de 5ess1o e dividi:los em pacotes 3ue ser1o transmitidos para a camada de*ede+ Bo receptor4 a camada de Transporte 0 respons2vel por pegar os pacotes rece(idos da
http://pt.kioskea.net/contents/internet/tcpip.php3http://pt.kioskea.net/contents/internet/tcpip.php3


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camada de *ede4 remontar o dado original e assim envi2:lo ) camada de 5ess1o+ 8sso inclui

controle de fluAo4 ordena1o dos pacotes e a corre1o de erros e servio de confirma1o

informando 3ue o pacote foi rece(ido com sucesso+ . o(/etivo final da camada de transporte 0

proporcionar servio eficiente4 confi2vel e de (aiAo custo+ Usaremos UDP para tr2fego de vo# e

vdeo e TCP para dados+

Ca!ada de Sess-o,a camada de 5ess1o permite 3ue duas aplicaes em Lcomputadores

diferentes esta(eleam uma sess1o de comunica1o+ Besta sess1o4 essas aplicaes definem

como ser2 feita a transmiss1o de dados e coloca marcaes nos dados 3ue est1o sendo

transmitidos+ 5e porventura a rede falhar4 os computadores reiniciam a transmiss1o dos dados

a partir da


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Tr2fego de ra/ada, NJM(ps

VO4 SO/RE I5 6VOI57

"o/e em dia4 uma das aplicaes 3ue tm sido incorporadas nas redes 8P 0 a

transmiss1o de vo#+ Diversas empresas utili#am suas redes privadas de dados para transporte

de tr2fego de vo# com o o(/etivo de minimi#ar os custos com telecomunicaes de longa

dist=ncia integrando servios como telefonia so(re 8nternet e voice:mail+ -tualmente o mais

vers2til padr1o de rede 3ue permite este tipo de servio em redes (aseadas em 8P 0 o 7o#

so(re 8P ou 7o8P+

. servio fornecido ao condutor do veculo 0 implementado utili#ando a vo# so(re 8P4

este sistema estar2 disponvel para a reali#a1o de chamadas 6comunica1o9 por vo# com um

call center da locadora4 3ue forneceriam informaes referentes ao tr=nsito na cidade4 rotas de

desvios indicadas e at0 mesmo informaes so(re prov2veis defeitos apresentados no veculo

sem a necessidade de gastar pulsos com esta interface+

Protocolos de Voz sobre IP

. 7o8P 0 uma aplica1o de transmiss1o de vo# por meio de redes 8P 3ue utili#a

diversos protocolos ponto:a:ponto ou lin:laRer tais como PPP4 ;rame *elaR ou -TM para seu

transporte+ . sinal de 2udio 0 digitali#ado por processadores de sinal digital e dividido em

3uadros pe3uenos4 3ue s1o arma#enados em pacotes de vo# normalmente comprimidos4 a

depender do codec utili#ado+ Estes pacotes s1o transportados pelo 8P conforme os protocolos

de comunicaes ou padres tais como o "+'$'4 o Media GateOaR Control Protocol 6MGCP9+

Geralmente as aplicaes de 7o# so(re 8P usam o *TP 6*eal:time Transport Protocol9 para

esta(elecimento do stream de 2udio4 ou caminho de vo#+ . *TP usa o UDP 6User Datagram

Protocol9 como seu protocolo de transporte+ En3uanto os pacotes de sinali#a1o de vo#

normalmente utili#am o TCP 6Transmission Control Protocol94 dado 3ue a garantia de entrega 0

fundamental neste caso+ . 8P prov roteamento e endereamento de nvel '4 en3uanto 3ue os

protocolos de nvel $ controlam e direcionam a transmiss1o da informa1o atrav0s dos enlaces+


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;igura : . Padr1o 7o8P e o modelo .58

Processamento de uma chamada em Voz sobre IP

Para se compreender o funcionamento do padr1o 7o# so(re 8P4 ser1o descritos os

eventos 3ue ocorrem durante o esta(elecimento de uma chamada de vo# utili#ando esta

tecnologia,

. usu2rio pega o fone4 sinali#ando a condi1o de fora do gancho para o nvel

de aplica1o 7o# so(re 8PI

- camada de sess1o do padr1o 7o# so(re 8P gera um tom de discar para 3ue o

usu2rio dis3ue o n


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;igura : . am(iente de 7o# so(re 8P

ualidade de !ervio em Voz sobre IP

.s tr2fegos de mdia continua4 como o tr2fego de vo#4 tem diversos re3uisitos

especficos em rela1o ) Sualidade de 5ervio na rede+

. tr2fego de vo# se difere do tr2fego de dados convencional da seguinte forma,

. tr2fego de dados em geral 0 irregular e apresenta grandes variaes4en3uanto 3ue o tr2fego

de vo# 0 mais constanteI

-s aplicaes de dados reenviam os pacotes 3ue se perdem na rede4 en3uanto 3ue aplicaes

de vo# desconsideram pacotes perdidosI

-plicaes de dados podem tolerar um certo atraso ou varia1o do mesmo4mas aplicaes de

vo# devem minimi#ar estes pro(lemas para 3ue a vo# se/a inteligvel para o ouvinte+

Essas caractersticas fa#em com 3ue se/a necess2rio 3ue o tr2fego de vo# tenhaprioridade a(soluta na transmiss1o em uma rede 8P4 de forma a garantir uma entrega de

pacotes confi2vel4 com nveis de delay ejitter (astante redu#idos+

De uma forma geral4 os re3uisitos de uma rede 8P para transmiss1o de vo# s1o as

relacionadas a seguir+

Atraso

-traso 0 o tempo 3ue um pacote de vo# leva de uma ponta a outra de uma coneA1o+

Uma ve# 3ue os pacotes podem ter 3ue atravessar uma enorme 3uantidade de e3uipamentosde rede como roteadores e hu(s4 uma certa 3uantidade de atraso 0 normal+

Por0m4 0 preciso 3ue se minimi#e ao m2Aimo este atraso como o(/etivo de n1o causar

desconforto aos participantes de uma chamada de vo#+ Bormalmente o ser humano tolera at0

cerca de &N% ms de atraso sem perce(er pro(lemas+ De acordo com o padr1o G+&&J4 da 8TU:T4

0 recomendado 3ue n1o se tenha mais do 3ue &N% ms de atraso em um sentido de vo# 68TUT4

$%%'9+ Entre &N% ms e J%% ms de atraso causa desconforto aos ouvintes4 e acima de J%% ms o

atraso torna a conversa1o (astante incmoda4 portanto devem ser evitados atrasos desta

propor1o+

Variao do atraso


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Mais ainda do 3ue o atraso em si4 a varia1o do atraso4 pode tornar a conversa1o

incompreensvel+ Este tipo de pro(lema n1o eAiste na rede telefnica convencional4 /2 3ue a

(anda de transmiss1o nestas redes 0 fiAa e determinstica+ Mas em redes de pacotes4 a

coeAistncia de tr2fego de vo# e dados nos mesmos meios de transmiss1o4 pode fa#er com

3ue os pacotes tenham atrasos vari2veis dependendo do volume de dados transmitido+ Poreste motivo4 recomenda:se 3ue t0cnicas de condicionamento e policiamento de tr2fego se/am

usadas para minimi#ar este efeito na rede+

Perda de pacotes

Perdas de pacotes ocorrem por motivos diversos4 como por eAemplo devido a

pro(lemas fsicos no nvel de enlace ou pelo descarte em um roteador ou sOitch da rede devido

a eAcesso de tr2fego a ser transmitido+ Mas4 ao contr2rio de aplicaes 3ue carregam dados4

onde a perda de uma parte da informa1o pode simplesmente inutili#ar todo um ar3uivo ou

documento transmitido4 em tr2fego de mdia contnua 0 tolerada a perda de uma certa

3uantidade da informa1o+ 8sso se d2 pelo prprio car2ter de interatividade deste tipo de

tr2fego+ En3uanto 3ue em uma transmiss1o de ar3uivo pode:se re3uerer a retransmiss1o de

uma parte da informa1o 3ue eventualmente tenha se perdido4 em transmisses de vo# e vdeo

essa retransmiss1o atrasaria a entrega da informa1o e invia(ili#aria a comunica1o+ Por este

motivo4 ao inv0s de utili#ar o TCP4 3ue 0 um protocolo de transporte 3ue garante a entrega da

informa1o utili#ando:se /ustamente do recurso de retransmiss1o da informa1o 3ue n1o tiver

seu rece(imento confirmado pelo receptor4 as aplicaes de tempo real normalmente utili#am:se do UDP4 3ue n1o prov garantias de entrega para as informaes enviadas+ Caso a

3uantidade de pacotes perdidos n1o se/a muito grande4 0 prov2vel 3ue este fato4 isoladamente4

n1o cause grandes perdas na 3ualidade do 2udio ou vdeo sendo transmitido4 pois4 neste tipo

de tr2fego4 a redund=ncia o(tida com outros pacotes e o fato do significado poder ser

preservado pelo ser humano na outra ponta fa#em com 3ue certos nveis de perda possam se

tolerados++ - 8TU:T recomenda 3ue as perdas de pacotes em transmisses interativas situem:

se a(aiAo de NH 68TU:T4 $%%'9+ .(viamente a 3ualidade do sinal transmitido ser2 inversamente

proporcional ) 3uantidade de pacotes 3ue forem perdidos da origem ao destino+

"onsumo de banda

Bormalmente4 uma chamada de vo#4 3ue n1o utili#a compress1o4 consome cerca de J

(ps de (anda de uma rede+ Em uma rede de 7o# so(re 8P4 uma chamada deste tipo pode ser

comprimida e digitali#ada por um processador digital de sinal 6D5P F Digital Signal

Processor9 de forma a redu#ir este consumo de (anda para at0 N+' (ps+

Para o transporte na rede 8P4 no entanto4 os ca(ealhos de 8P4 UDP e *TP devem ser

adicionados+ Esses ca(ealhos podem aumentar (astante o tamanho do pacote 6cerca de J%

(Rtes por pacote9+ Tecnologias como compress1o de ca(ealhos *TP4 no entanto4 podemredu#ir esta so(recarga para aproAimadamente dois (Rtes+ -l0m disso4 recursos como 7-D


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6Voice Activity Detection9 permitem 3ue n1o se/am enviados pacotes 3uando n1o h2

detec1o de conversa1o4 o 3ue tam(0m proporciona uma grande economia no consumo de

(anda+

. consumo efetivo de (anda de uma liga1o em 7o# so(re 8P depende tam(0m do

codec a ser utili#ado+ 7ale salientar 3ue a escolha de um codec depende n1o s da3uantidade de (anda 3ue se dese/a consumir com a transmiss1o4 mas tam(0m da 3ualidade

de 2udio 3ue 0 produ#ida e o 3uanto dos processadores de sinais 6D5PVs9 cada codec

necessita+ Dentre os codecs 3ue apresentam as melhores taAas de compress1o4 o G+W$ 0 o

mais usado4 por apresentar (oa 3ualidade de vo#4 al0m de n1o consumir muitos recursos dos

D5PVs4 especialmente a vers1o G+W$a4 3ue usa N%H da 3uantidade de D5PVs do codec

G+W$ padr1o+ - ta(ela a seguir mostra as possveis com(inaes de codec4 tamanho de

pacote de vo#4 compress1o de ca(ealhos *TP e 7-D 6Cisco4 $%%'f9+

;igura : Consumo de !anda por chamada 7o8P

.s valores desta ta(ela foram o(tidos a partir dos seguintes c2lculos,

Tamanho do pacote de vo# X 6ca(ealho nvel $ MPPP ou ;*;+&$9 @ 6ca(ealhos8P?UDP?*TP9 @ 6payload de vo#9I


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Pacotes de vo# por segundo 6pps9 X taAa de (its 6bit rate9 do codec ? tamanho

dopayload de vo#I

!anda X tamanho do pacote de vo# A pps+

EAemplo F uma liga1o utili#ando codec G+W$ 6codec com bit rate de

(ps9com c*TP 6compress1o de ca(ealho *TP94 MPP 6Multilink PPP9 e o

tamanho padr1o depayload de vo# de $% (Rtes,

Tamanho do pacote de vo# 6(Rtes9 X 6ca(ealho MPPP de (Rtes9 @ 6ca(ealho comprimido

de 8P?UDP?*TP de $ (Rtes9 @ 6payload de vo# de $% (Rtes9 X $ (RtesI

Tamanho do pacote de vo# 6(its9 X 6$ (Rtes9 Y (its por (Rte X $$J (itsI

Pacotes de vo# por segundo 6pps9 X 6 (ps bit rate do codec 9 ? 6&% (its9 X N% ppsI

!anda por liga1o X tamanho do pacote de vo# 6$$J (its9 Y N% pps X &&+$ (psI

Deve:se levar em conta o fato de 3ue o recurso de 7-D pode proporcionar uma

economia consider2vel no consumo de (anda4 uma ve# 3ue o roteador deiAa de enviar pacotes

de vo# 3uando nenhum dos interlocutores de uma conversa1o est2 falando+ Esta economia

pode chegar a 'NH da (anda+ Bo entanto4 n1o se deve levar esta economia muito em conta

para o dimensionamento de uma rede+ Como esta economia n1o 0 constante4 se ela for

considerada em um enlace no 3ual trafegue somente um ou alguns poucos canais de vo#4

poder2 haver uma so(recarga nos momentos em 3ue ha/a pouco silncio nas ligaes+

*ecursos como m


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pacote iI 5/ e */ s1o os tempos do pacote seguinteI D 0 a diferena de tempos de chegada

para pacotes sucessivos e Z 0 o prprio /itter+ . fator &?& 3ue multiplica a e3ua1o do c2lculo

de /itter 0 um fator de otimi#a1o de convergncia do c2lculo desta m0trica+

"all flo#

Ve()ulo8 Co!uni)a.-o Ve()ulo9

;igura F EAemplo de call floO

: . primeiro passo 0 o cadastro do usu2rio?veculo+ .s usu2rios devem se registrar

para serem encontrados por outros usu2rios+ Beste caso4 os terminais de enviar um pedido de

*EG85TE*4 onde os campos [de[ e [para[ correspondem ao utili#ador registrado+ . servidor

de ProAR4 3ue atua como registro4 consulta se o usu2rio?veculo pode ser autenticado e envia

uma mensagem .Q $%%4 se n1o h2 nenhum pro(lema+

: - descri1o a seguir corresponde a um esta(elecimento de sess1o+ Esta sess1o

consiste em um pedido 8B78TE do usu2rio?veculo & para o proAR+ 8mediatamente4 o proAR envia


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um+ T*8\8BG &%% e redireciona o pedido para o usu2rio?veculo $+ . usu2rio?veculo $ envia

um *8BG &%4 e reencaminha4 pelo proAR4 para o usu2rio?veculo &+ ;inalmente4 a mensagem

de $%% .Q corresponde ao processo de aceitar 6o utili#ador a usu2rio?veculo $ a chamada9+

: Beste momento4 a chamada 0 esta(elecida4 e o protocolo de transporte comea com

os par=metros 6portas4 endereos4 codecs4 etc9+: -

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