Cálculo de Banda para Transmissão de Serviços em Rede IP

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Redes Convergentes
Antônio Sérgio Alves Cavalcante
Aula 5
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Largura de Banda
•	Bandwidth é medida em bits
•	Mede a capacidade de um determinado meio de transmissão por certa unidade de tempo, em geral segundos
•	Kbps, Mbps ou Gbps são utilizados para determinar milhares, milhões, bilhões e assim por diante
•	1Kb, expressa 1000 bits e não 1024 bits, em largura de banda não se utiliza potencias de dois como em medidas de armazenamento e sim a base decimal.
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Largura de Banda
•	Medida de memória 1k = 210 = 1024
•	Medida de largura de banda 1k = 103 = 1000
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Cálculo da Largura de Banda
•	Para facilitar vamos calcular taxa do CODEC PCM(G711)
•	Suas características:
•	Forma de onda
•	Largamente utilizado para VoIP (de 300 a 3300Hz)
•	Largura de banda 3300-300 Hz = 3000Hz
•	Taxa 64kbps
Obs – para facilitar a confecção de CODECS é utilizado 4K e não 3K como largura de banda.
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
PCM G.711 64kbps
•	Largura de banda = 4.000Hz = 4 kHz
Teorema de Nyquist:
C=2B log2 M
C – é a capacidade do canal
geralmente bits por segundo (bps)
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
PCM G.711 64kbps
•	Largura de banda = 4.000Hz = 4 kHz
Teorema de Nyquist:
C=2B log2 M
B = 4kHz
C=2 * 4kHz log2 M
C – é a capacidade do canal
B – a largura da faixa da frequência da amostragem
4 kHz
3 kHz
2 kHz
1 kHz
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
PCM G.711 64kbps
•	Largura de banda = 4.000Hz = 4 kHz
Teorema de Nyquist:
C=2B log2 M
B = 4kHz
2B = 8kHz = 8ksps = 8.000 
 amostras por segundo
C=8000 log2 M
C – é a capacidade do canal
B – a largura da faixa da frequência da amostragem
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
PCM G.711 64kbps
•	Largura de banda = 4.000Hz = 4 kHz
Teorema de Nyquist:
C=8000 log2 M
M = 256 níveis
C=8000 * log2 256
log2 256 = 8 ou 28 = 256 (necessita de 8 bits)
C – é a capacidade do canal
M – a quantidade de níveis de amostragem
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
PCM G.711 64kbps
•	Largura de banda = 4.000Hz = 4 kHz
Teorema de Nyquist:
C=8000 log2 M
M = 256 níveis
C=8000 * log2 256
log2 256 = 8 ou 
28 = 256 (necessita de 8 bits)
C=8000sps * 8bits
C – é a capacidade do canal
M – a quantidade de níveis de amostragem
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
PCM G.711 64kbps
•	Largura de banda = 4.000Hz = 4 kHz
Teorema de Nyquist:
C=8000sps * 8bits
C=64000bps ou
C=64kbps
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Tempo de empacotamento
Pode variar de 10 a 60 ms
Exemplo PCM 64Kbps configurado para 20 ms:
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
00010011010
20ms
20ms
Pacote de voz
Composto de 
20ms de voz digitalizada
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Tempo de empacotamento
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
Quantos pacotes serão gerados por segundo?
Quantos bits possui esse pacote de voz?
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Pacotes por segundo - PPS
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
Quantos pacotes serão gerados por segundo?
20 ms ----------------- 1 pcte voz
1seg ------------------- X pcte voz
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Pacotes por segundo - PPS
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
Quantos pacotes serão gerados por segundo?
20 ms * X pcte voz = 1000 ms * 1 pcte voz
20 ms ----------------- 1 pcte voz
1seg ------------------- X pcte voz
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Pacotes por segundo - PPS
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
Quantos pacotes serão gerados por segundo?
20 ms * X pcte voz = 1000 ms * 1 pcte voz
X pcte voz = 1000 ms * 1 pcte voz
20 ms
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Pacotes por segundo - PPS
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
Quantos pacotes serão gerados por segundo?
X pcte voz = 50 * 1 pcte voz
X pcte voz = 50 pcte voz =
50 PPS
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Tamanho do pacote de voz
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
64Kbps = 64000bps
64000 bits ------------ 1 seg
X bits ------------------- 20 ms
Quantos bits possui esse pacote de voz?
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Tamanho do pacote de voz
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
64Kbps = 64000bps
64000 bits ------------ 1000 ms
X bits ------------------- 20 ms
Quantos bits possui esse pacote de voz?
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Tamanho do pacote de voz
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
64000 bits * 20 ms = X bits * 1000 ms
Quantos bits possui esse pacote de voz?
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Tamanho do pacote de voz
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
64000 bits * 20 ms = X bits
 1000 ms
Quantos bits possui esse pacote de voz?
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Tamanho do pacote de voz
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
64000 bits * 20 ms = X bits
 1000 ms
Quantos bits possui esse pacote de voz?
64 bits * 20 = X bits
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Tamanho do pacote de voz
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
Quantos bits possui esse pacote de voz?
1280 bits = X bits
64 bits * 20 = X bits
1280 bits
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Tamanho do pacote de voz
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
Quantos bits possui esse pacote de voz?
8 bits -------------- 1 byte
1280 bits --------- X bytes
1280 bits
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Tamanho do pacote de voz
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
Quantos bits possui esse pacote de voz?
8 bits * X bytes = 1280 bits * 1byte
8 bits -------------- 1 byte
1280 bits --------- X bytesCálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Tamanho do pacote de voz
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
Quantos bits possui esse pacote de voz?
X bytes = 1280 bits * 1byte
8 bits
8 bits * X bytes = 1280 bits * 1byte
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Tamanho do pacote de voz
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
Quantos bits possui esse pacote de voz?
X bytes = 160 * 1byte
X bytes = 1280 bits * 1byte
8 bits
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Tamanho do pacote de voz
Sinal analógico
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
Tempo de 
empacotamento
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
Pacote de voz
composto de 
20ms de voz digitalizada
Quantos bits possui esse pacote de voz?
X bytes = 160 bytes
X bytes = 160 * 1byte
160 bytes
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Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
0...1
160bytes
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Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
0...1
160
bytes
160bytes
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
0...1
12
8
20
6
160
bytes
160bytes
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
h RTP
0...1
0...1
12
8
20
6
160
bytes
160bytes
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
h RTP
0...1
0...1
h RTP
0...1
h UDP
12
8
20
6
160
bytes
160bytes
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Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
h RTP
0...1
0...1
h RTP
0...1
h UDP
h RTP
0...1
h UDP
h IP
12
8
20
6
160
bytes
160bytes
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
h RTP
0...1
0...1
h RTP
0...1
h UDP
h RTP
0...1
h UDP
h IP
h PPP
h RTP
0...1
h UDP
h IP
12
8
20
6
160
bytes
160bytes
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Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
h RTP
0...1
0...1
h RTP
0...1
h UDP
h RTP
0...1
h UDP
h IP
h PPP
h RTP
0...1
h UDP
h IP
12
8
20
6
160
bytes
160bytes
4 6 b y t e s
1 6 0
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Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
h RTP
0...1
0...1
h RTP
0...1
h UDP
h RTP
0...1
h UDP
h IP
h PPP
h RTP
0...1
h UDP
h IP
12
8
20
6
160
bytes
2 0 6 b y t e s
160bytes
4 6 b y t e s
1 6 0
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Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
0...1
12
8
20
6
160
bytes
2 0 6 b y t e s
160bytes
Configurado a 20 ms o CODEC gera 
50 PPS logo:
1pcte -------------- 206 bytes (em 20ms)
50 pctes ---------- X bytes (em 1000ms)
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Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
0...1
12
8
20
6
160
bytes
2 0 6 b y t e s
160bytes
1pcte -------------- 206 bytes (em 20 ms)
50 pctes ---------- X bytes (em 1000ms)
1pcte * X bytes = 50 pctes * 206 bytes
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Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
0...1
12
8
20
6
160
bytes
2 0 6 b y t e s
160bytes
1pcte * X bytes = 50 pctes * 206 bytes
X bytes = 50 pctes * 206 bytes
1pcte
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Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
0...1
12
8
20
6
160
bytes
2 0 6 b y t e s
160bytes
X bytes = 50 pctes * 206 bytes (em 1000ms)
1pcte
X bytes = 50 * 206 bytes (em 1000ms)
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
0...1
12
8
20
6
160
bytes
2 0 6 b y t e s
160bytes
X bytes = 10300bytes (em 1000ms) ou
10300 Bps 
X bytes = 50 * 206 bytes (em 1000ms)
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
0...1
12
8
20
6
160
bytes
2 0 6 b y t e s
160bytes
X bytes = 10300bytes (em 1000ms) ou
10300 Bps 
10300 Bps
As taxas geralmente são em bps e não Bps logo:
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
0...1
12
8
20
6
160
bytes
2 0 6 b y t e s
160bytes
1byte -------------- 8 bits
10300 bytes ----- X bits 
10300 Bps
1byte * X bits = 10300 bytes * 8 bits
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
0...1
12
8
20
6
160
bytes
2 0 6 b y t e s
160bytes
10300 Bps
1byte * X bits = 10300 bytes * 8 bits
X bits = 10300 bytes * 8 bits
1byte
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Transmissão pacote de voz na rede
VOZ
CODEC
PCM – G.711
64kbps
20 ms
0001...01010
20ms
20ms
RTP
UDP
IP
PPP
payload
0...1
12
8
20
6
160
bytes
2 0 6 b y t e s
160bytes
10300 Bps
X bits = 10300 bytes * 8 bits
1byte
X bits = 10300 * 8 bits =
82400 bps
82,4 kbps
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Calculo de overhead
Largura de banda 82,4kbps (cabeçalho+voz)
Se o CODEC gera 64kbps de voz 
(82,4bps – 64kbps= 18,4kbps)
18,4kbps são destinados ao OverHead (cabeçalhos de rede)
82,4kbps -------------- 100% total da transmissão (cab+voz)
18,4kpbs -------------- X % TX destinada ao cabeçalho(O.H.)
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Calculo de overhead
82,4kbps -------------- 100% total da transmissão (cab+voz)
18,4kpbs -------------- X % TX destinada ao cabeçalho(O.H.)
82,4kbps * X % = 18,4kpbs * 100% (calcula OverHead)
X % = 18,4kpbs * 100% = 22,33% de OverHead
82,4kbps
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Compressão de cabeçalho de RTP – cRTP
h PPP
6
h RTP
12
0...1
h UDP
8
h IP
20
4 0 b y t e s
1 6 0
h PPP
6
0...1
h cRTP IP
20
2 ou 4 b y t es
1 6 0
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Compressão de cabeçalho de RTP – cRTP
Vantagem:
Bastante útil em enlaces de baixa largura de banda (64kbps)
Ambos os lados do enlace devem ser oncfigurados para cRTP;
Desvantagem:
Deixa de funcionar de fast switch e passa a funcionar process switch
Sobrecarga de processamento para executar a compactação
Conclusão:
O cRTP não deve ser utilizado em links de alta velocidade
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Compressão de cabeçalho de RTP – cRTP
Antônio Sérgio Alves Cavalcante
Graduado em Tecnólogo em Processamento de Dados - Faculdades Integradas Anglo-Americano (1987) e Bacharel em Farmácia pela Universidade Estácio de Sá (2011). Possui as seguinte Pós-graduações Lato-Sensu: Gerência de Redes de Computadores e Tecnologia Internet - Núcleo de Computação Eletrônica (NCE) da Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ e Curso de Internet - Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro UFRRJ (2005).
Link - http://lattes.cnpq.br/8566536184834195
Cálculo da Banda Ocupada para a Transmissão de Serviços em Rede IP
Obrigado!