Tráfego telefônico.

Vamos falar hoje sobre tráfego oferecido e tráfego escoado. Você sabe mesmo a diferença entre estes dois conceitos?

Dissemos em postagens anteriores que o tráfego oferecido é estimado, ou seja, ainda não temos como mensurá-lo. O tráfego escoado (medido) é aquele que nos é apresentado em relatórios de tráfego emitidos pela central telefônica.

É fácil fazermos esta distinção entre o “Ao” e o “Ae” quando apresentamos o seguinte conceito:

Ao = Ae + Ap  ou seja, Tráfego Oferecido = Tráfego Escoado + Tráfego Perdido.

Se o tráfego perdido for igual a zero, temos então que o Ao = Ae.

Em postagens anteriores, também dissemos que um recurso (canal, tronco, enlace, etc.) pode escoar no máximo 1 Erlang. Dado pela seguinte fórmula:

A = C. tm/T -> Tráfego = Número de chamadas (C) x Tempo médio destas chamadas (tm) / Período de observação (T).

Se tivermos então para um determinado recurso a seguinte situação: 1 chamada que tenha ocupado um determinado recurso (canal, tronco, etc.), pelo período de 1 hora e que observamos este recurso durante todo este período, ou seja, uma hora teremos:

A = 1 x 60/60 = 1 Erlang.

Você há de convir que esta seja a maior carga possível atribuída a um recurso, pois caso você tenha duas ou mais chamadas, você não conseguirá esta carga, as chamadas teriam que ser subsequentes (por exemplo, duas chamadas de 30 minutos num período de 1 hora) e existe um pequeno delay entre uma chamada e a próxima, devido até mesmo à desocupação do recurso para se preparar para atender uma nova chamada.

Se você trabalha com tráfego telefônico, já deve ter ouvido falar sobre as tabelas utilizadas pelas equipes de planejamento e tráfego das operadoras do serviço telefônico. Abaixo apresento uma pequena amostra destas tabelas utilizadas antes dos programas de software desenvolvidos na atualidade para substituí-las:

Esta tabela de tráfego se trata de “Tabela de tráfego oferecido” ou “Tabela de tráfego escoado”?

Para que você, definitivamente, não tenha mais dúvidas com relação a isto, observe, na tabela acima, que para 10 recursos, coluna (N) a esquerda da tabela e um grau de serviço (B) = 40% nos dá uma capacidade de tráfego = 14, 68 Erlangs. 

Isto contraria a nossa afirmação que cada tronco ou canal pode escoar no máximo 1 Erlang, pois 

14,68 / 10 = 1, 47 Erlangs por recurso (canal, tronco, etc.). 

Então, podemos afirmar que esta tabela trabalha com tráfego oferecido (Ao). 

Para encontrar o tráfego escoado para esta situação teremos 14,68 x 40 / 100 = 5,87 que corresponde ao tráfego perdido. 

Como Ao = Ae + Ap então teremos Ae = Ao – Ap o que nos dá:

Ae = 14,68 – 5,87 = 8,81 Erlangs. Ou seja, uma rota com 10 troncos, dimensionada com 40% de perda pode escoar no máximo 8,81 Erlangs.

Esta mesma rota dimensionada com 1% de perda teremos:

Ae = 4,461 – 0,0446 = 4,42 Erlangs.

Veja como a política de GoS (Grau de Serviço) afeta o nosso dimensionamento.

Você não pode comparar tráfego escoado com tráfego oferecido. Muitas pessoas tem a tendência de fazer esta comparação. Observar o tráfego escoado em uma rota ou grupo de órgãos e então verificar na tabela de Erlang se a rota se encontra congestionada ou não. Nunca faça isto, pois você pode incorrer em uma falha grave de redimensionamento de rota. Ainda mais nos dias atuais em que as rotas possuem dezenas e até centenas de E1 instalados.

Abraço a todos e até a próxima postagem.

Dimensionamento (Continuação)

No blog passado, mostramos uma visão geral sobre dimensionamento. Hoje, iremos um pouco mais fundo e falaremos sobre os conceitos utilizados no dimensionamento de um grupo de órgãos ou rota.

A área de telecomunicações se presta a uma “Prestação de serviços”, ou seja, a operadora de Telecom coloca a disposição de seus clientes, hardware e software para realizar uma prestação de serviço que tem como finalidade o estabelecimento da comunicação entre os seus clientes.

Para esta prestação de serviço temos que levar em consideração 3 importantes aspectos:

1. Existência de elementos (clientes) que demandam um serviço;
2. Existência de hardware e software encarregados de prestá-lo;
3. Situações que se derivam dos hardwares e softwares compartilhados em comum e que ocasionam em determinados momentos um excesso de clientes sobre um número de hardwares e softwares ou servidores.

Conceitos de Tráfego (HMM)

Conceitos de Tráfego e Grau de Serviço

Suponha que entre um PABX e uma central telefônica haja uma pequena rota com 5 canais (troncos) e que a mesma tenha apresentado a seguinte “Medição de tráfego” apresentada abaixo no HMM (Uma hora de medição):

Gráfico Registro de Ocupações Individuais

Este gráfico, pode dar origem a um outro gráfico, conforme apresentado abaixo:

Gráfico Registro de Ocupações Simultâneas

Observe que no período de 10 a 15 minutos, todos os circuitos estavam ocupados. Veremos então dois novos conceitos:

Congestionamento em Tempo: A fração do tempo em que todos os servidores estão ocupados (ATB).

Congestionamento de Chamadas: Número de chamadas que não podem ser escoadas, devido a falta de servidores.

Conceitos de Tráfego

Tempo de Ocupação

É o intervalo de tempo em que uma chamada está ocupando um circuito, órgão ou servidor.

Período de Observação

Intervalo de tempo em que um sistema é observado.

Volume de Tráfego

É a soma dos tempos de ocupação dos circuitos ou órgãos de um sistema.

Do exemplo de ocupações individuais, teremos:

V = t1 + t2 + ... + t15 = (15 + 20 + ... + 15) min = 155 minutos

Taxa de Chegada/Tomadas ou Intensidade de Ocupações:

Também chamado de Intensidade de Chamadas, é o número de ocupações ou de chamadas que ocorre num grupo de circuitos ou órgãos durante um período finito de tempo (observação). A letra grega lambda ( l ).

A distribuição das chamadas para o grupo de servidores varia de acordo com as fontes de tráfego. Pessoas chamando para um grupo de linhas, geralmente o fazem de forma randômica. Uma chamada independe das outras.

Do exemplo do gráfico de ocupações individuais, teremos:

Tempo Médio de Ocupação.

É a média aritmética dos tempos de ocupação das chamadas observadas em um sistema durante um período de observação T.

tm = 155min/15cham = 10,3min

Bloqueio

Bloqueio ocorre toda vez que o número de chamadas de entrada e/ou saída excederem o número de facilidades (linhas, troncos, agentes, operadores, TS) disponíveis para suportá-los. O assinante chamador recebe um sinal de ocupado. A probabilidade de bloqueio é expressa em percentual.

Qualidade de Serviço

Padrão usado para definir o desempenho desejado de um sistema, dada a especificação da probabilidade desejada que o usuário obtenha acesso a um canal, dado certo número de canais no sistema.

Tipicamente: Probabilidade que uma chamada seja bloqueada ou que uma chamada tenha um atraso maior que um determinado tempo.

Seu valor numérico é igual à porcentagem das chamadas oferecidas que são rejeitadas.

Intensidade de Tráfego (Conceito mais importante até aqui)

A Intensidade de tráfego é um valor adimensional, pois divide-se tempo pôr tempo. No entanto, internacionalmente, é expressa em ‘ERLANG’, nome dado em homenagem ao Dinamarquês  Agner Krarup Erlang, pelas suas contribuições à teoria do tráfego telefônico.

É o quociente entre o volume de tráfego e o período de observação.

Do exemplo apresentado teremos:

A = 155min/60min = 2,58 Erl.

Se um recurso (canal, tronco, enlace ou circuito) fica 100% de seu tempo ocupado com uma chamada, num determinado período de observação, diz-se que esta facilidade escoou 1 Erlang. Em outras palavras, Um circuito pode escoar no máximo 1 Erlang, que representa 100% de sua ocupação.

A seguinte fórmula representa a carga de tráfego:

A = Intensidade de Tráfego (Carga);

C = Tentativas de Chamadas;

Tm = Tempo Médio de Retenção das Chamadas;

T = Período de Observação (Geralmente 3600 seg).

O tráfego oferecido, até os dias de hoje, é um valor estimado. O tráfego cursado (escoado) é aquele que é “medido” em nossos equipamentos. A fórmula para calcular o tráfego oferecido é a apresentada abaixo.

HORA DE MAIOR MOVIMENTO – HMM

A hora de maior movimento (HMM) é o período de tempo durante o qual uma central telefônica ou uma rota, escoa o tráfego máximo. A figura abaixo mostra a utilização de uma rota durante um dia típico da semana.

Evidentemente, não podemos dimensionar nosso sistema para a maior HMM do dia de maior tráfego do ano, pois muitos equipamentos ficariam ociosos no resto do ano. Seria insatisfatório oferecer também um serviço ruim na hora de pico. Teoricamente a HMM é definida como o período de 60 minutos consecutivos de mais alto tráfego. Na prática, entretanto, consideram-se os quartos de hora e não os minutos. Assim, definimos a HMM de uma central como sendo os 4 períodos, de 15 minutos, consecutivos de maior tráfego.

A Intensidade de tráfego representa

·         O número médio de chamadas em progresso, simultaneamente, durante o período de observação.

·         O número médio de chamadas originadas, durante um período de tempo igual ao tempo médio de ocupação.

·         O tempo total, expresso em horas, para escoar todas as chamadas.

Método de medida de tráfego

FATORES QUE INFLUENCIAM A ESCOLHA DO MODELO A SER IMPLEMENTADO

Congestionamento

Quando todos os servidores estão ocupados, o chamador, dependendo do sistema, pode:

1. ·         Receber o sinal de ocupado, obrigando-o a desistir ou tentar mais tarde;
2. ·         Automaticamente o sistema encaminhar esta chamada para outra facilidade (roteamento);
3. ·         Entrar em uma fila de espera e aguardar até que um servidor fique disponível;
4. ·         Aguardar por um intervalo de tempo tolerável e caso nenhum servidor fique disponível, desconectá-lo.

Modelos mais utilizados

Sistemas de Perdas x Sistemas de Espera

Conforme o tratamento dado às chamadas, quando todos os troncos estão ocupados, tem influencia de forma significativa no modelo (fórmula) a ser utilizado. 

Os principais fatores que a fórmula que melhor se aplica a uma determinada situação incluem População fonte (finita ou infinita), Distribuição do Tempo de Retenção (constante ou exponencial) e Tratamento das chamadas quando todos os servidores estão ocupados (Perda ou Espera).

Fórmula C de Erlang

where:

A is the total traffic offered in units of Erlangs;

N is the number of servers;

P(>0) is the probability that a customer has to wait for service.

A probabilidade que uma chamada fique em espera mais que um determinado

tempo “t” até se completar a ligação, emprega a fórmula C de Erlang  e é prevista pela equação:

 Por hoje é só. Até o próximo blog. Abs.

Dimensionamento

Nas edições anteriores, dissemos que ficaria inviável estabelecer uma conexão para cada cliente, em função dos custos. Dissemos ainda que, criando um ponto central (central telefônica), todos os assinantes teriam acesso a central, através de um circuito e a central faria a comutação (conexão) entre estes assinantes.

Imagine a seguinte situação: Você vai até a sua agencia bancaria para realizar uma atividade qualquer no banco e ao chegar, você encontra uma fila enorme. O que você faz? Aguarda, pacientemente na fila, ou deixa para realizar esta atividade depois. Com certeza, esta decisão irá depender de outras atividades que você tem para o restante do dia. Mas vamos analisar esta situação:

Se você for embora, podemos dizer que o banco perdeu o atendimento de um cliente naquele instante. Talvez você resolva o problema de outra forma ou em outra agencia.

Se você aguardar na fila (geralmente única), você será atendido, mas observe que várias pessoas que estão na fila de espera estão impacientes e algumas destas pessoas podem “abandonar” a fila e desistir de realizar a atividade.

Coisas muito similares acontecem no sistema telefônico. Na primeira situação, quando o banco “perdeu” o cliente, em telefonia, é quando todos os recursos (canais) estão ocupados e o sistema não permite fila de espera. O cliente não consegue o acesso ao serviço. Nestes casos, o cliente recebe o sinal de ocupado e poderá tentar realizar a chamada novamente mais tarde ou então desistir de chamar (chamadas telefônicas são realizadas por impulso). A este sistema se dá o nome de “Sistema de Perdas” que ocorre todas as vezes que o cliente não consegue ter acesso a um recurso da central telefônica. Este é o sistema mais comum e mais usado em telefonia.

A segunda situação, guando o cliente aguarda na fila, também ocorre na central telefônica. Internamente na central, temos recursos com funções específicas, tais como enviadores, receptores, que trabalham de forma muito rápida e que não justifica “perder” uma chamada telefônica por falta de alguns destes recursos. Como estes órgãos (recursos) da central são muito rápidos, quando ocorre uma sobrecarga de chamadas sobre eles, a central cria uma fila (geralmente do estilo FIFO – First In First Out), em que a primeira solicitação da fila é atendida no momento em que o primeiro recurso deste grupo estiver livre e o software responsável pela criação da fila, também gerencia a fila (verifica quem saiu da fila, quem chegou primeiro para colocá-lo em seu devido lugar, etc). A este sistema damos o nome de “Sistema de Espera”.

O matemático A. K. Erlang, citado no blog anterior, desenvolveu uma fórmula para dimensionar cada um destes dois sistemas. Sendo que a fórmula “B” de Erlang para o sistema de perdas é utilizado para dimensionamento de rotas, enlaces internos, etc. enquanto a fórmula "C" de Erlang realiza o dimensionamento do sistema de espera.

O que eu chamo de recurso acima, se refere a àquele elemento que o irá servir. Por exemplo, na situação do banco, os caixas eletrônicos ou os caixas (pessoas) formam um grupo de atendimento à fila. Cada um destes caixas representa um recurso. Note que um recurso nem sempre é 100% utilizado, uma vez que, entre um atendimento e o próximo, sempre existe uma pequena folga para aguardar o próximo cliente.

Note também que o sistema de espera é mais eficiente do que o sistema de perdas, visto que se houver demanda, as solicitações serão atendidas sem desperdício de recursos, enquanto que no sistema de perdas, você não consegue o mesmo desempenho (as chamadas chegam de forma aleatória e não são colocadas na fila). Muitas vezes uma chamada tenta acessar o sistema e segundos depois um recurso é liberado mas não há "ninguém" na fila.

Mas agora vem a questão de como dimensionar uma rota com uma quantidade de canais, que satisfaça tanto a empresa como os clientes? Sim porque não podemos superdimensionar a rota de forma que haja desperdício de recursos (similar aos caixas de banco) e também não podemos subdimensionar a rota com uma quantidade insuficiente que deixe o cliente impaciente. Abaixo então apresento uma definição de “Dimensionamento”

Compromisso de garantir a quantidade necessária de recursos e/ou pessoas qualificadas no momento correto, para atendimento ao volume previsto, com a garantia de qualidade e nível de serviço desejado, ao menor custo possível!

Como este tópico de dimensionamento é muito longo, retornaremos a ele na próxima edição. Abraços a todos.

Breve Histórico sobre Telecomunicações

Para assegurar que dois clientes (assinantes) possam se comunicar a todo instante, sem perdas de chamadas, é necessário uma rede em malha, ligando cada cliente a todos os demais. Esta foi a formação inicial do nosso sistema de telecomunicações.

Esta solução, para grandes redes, é inaceitável sob o ponto de vista econômico, uma vez que o número de enlaces cresce, com o quadrado de número de terminais a interligar, conforme fórmula abaixo.

E = n.(n – 1)/2

Porém, se introduzirmos um “Centro de comutação”, neste sistema, o número de enlaces, será igual ao número de terminais.

E = n

E = No. de Enlaces

n = No. de Terminais

Agner Krarup Erlang foi a primeira pessoa a estudar o problema de redes de telefonia. 

Estudando a troca de ligações de um pequeno vilarejo ele criou uma fórmula, agora conhecida como a fórmula de Erlang, para calcular a fração de ligações que tentavam chamar alguém fora do vilarejo e que tinham que esperar porque todas as linhas estavam em uso.

Embora o modelo de Erlang seja simples, a matemática que está por trás das complexas redes de telefonia de hoje ainda está baseada em seu trabalho.

Falaremos das fórmulas de Erlang mais adiante. Vamos agora tentar entender, como A. K. Erlang chegou às suas famigeradas fórmulas, que foram publicadas em 1927 e que são utilizadas até os dias de hoje pelas empresas de telecomunicações.

Estados de um Órgão ou circuito

Imagine um circuito telefônico, como um canal de transporte, onde um assinante A pode se comunicar com um assinante B qualquer. No instante em que você realiza uma chamada, um canal destes é destinado a você e neste instante, somente você (e o assinante B) podem utilizar este canal, até que a chamada seja terminada e o circuito liberado, podendo assim ser utilizado por outro assinante.

Naqueles instantes em que o circuito ou órgão está livre, poderá ser tomado pôr qualquer chamada  que tenha acesso a ele.

Tomada de um órgão ou circuito.

É a passagem do órgão ou circuito do estado livre para o estado de ocupado.

Durante o período em que uma chamada esta ocupando um determinado circuito, outra chamada não pode ocupar este mesmo circuito.

Tarefas dos órgãos de controle:

–         Identificação do assinante “chamador”;

–         Recepção dos dígitos discados (endereço de destino);

–         Pesquisar por uma conexão livre entre a origem e o destino;

–         Estabelecer a conexão;

–         Ao término da chamada, liberar a conexão e fazer o registro.

Considerando-se em detalhes a função da central, verifica-se que ela deve comutar (chavear) as conexões entre os assinantes. É importante notar que nem todos os assinantes deverão se comunicar simultaneamente, de modo que o número de vias de conexão internas da central pode ser sensivelmente inferior ao número de assinantes.

As séries E, numeradas entre E.490 e E.799, do ITU-T constituem as principais recomendações no campo da Engenharia de Tráfego e que podem ser classificadas em 4 grandes classes:

–         Caracterização da demanda de tráfego;

–         Grau de serviço (GoS);

–         Dimensionamento e Controle do Tráfego;

–         Monitoramento e desempenho da rede.

Recomendações da ITU na Engenharia de Tráfego.

Recommendations on traffic measurements. Recommendations marked * cover both traffic and performance measurements.

ITU – International Telecommunication Union – http://www.itu.int;

ITC – International Teletraffic Congress - http://www.i-teletraffic.org.

Aguardem a próxima postagem, onde introduziremos as fórmulas de Erlang e o conceito de Dimensionamento

Um pouco de Telecom.

Vou tentar colocar aqui um pouco do conhecimento que possuo a respeito de tráfego telefônico. Esta experiência eu adquiri trabalhando durante muitos anos nesta atividade.

O que é Tráfego Telefônico?

A idéia de tráfego muitas vezes no leva a pensar em transporte. Transporte de cargas, de pessoas, carros e aviões transportando pessoas, etc.

Em tráfego telefônico, o transporte é de “informação”. Sendo esta informação transportada por voz, dados, documentos, vídeos, imagens, etc. de um lugar para outro, ou de um local específico, para diversos locais ao mesmo tempo.

Com relação a esta similaridade(que falaremos a respeito mais adiante) 

Para entender um pouco a respeito disto, vamos fazer uma analogia com o tráfego de rua (urbano). Isto é similar ao tráfego observado nas rotas das empresas de telecomunicações. No tráfego de rua de um determinado centro urbano, temos, em determinadas ocasiões, uma quantidade de veículos, que transitam pelas ruas, muito superior a sua capacidade de escoamento. Este fenômeno ocorre, habitualmente, nos mesmos horários, nas mesmas avenidas e ruas, alguns dias com maior ou menor intensidade. Popularmente conhecido como a "Hora do Rush". Em telefonia, também temos estes horários, ao qual chamamos de "Horário de pico" ou "Hora de Maior Movimento" cuja sigla é HMM. A ANATEL define a HMM como o intervalo de uma hora, cujo volume de tráfego é mais intenso. A equipe de engenharia das empresas de telecomunicações trabalham com este valor de tráfego para dimensionar e redimensionar dada uma das rotas. Lembre-se que estamos supondo aqui que uma rua é similar a uma rota, ou seja, esta rua é um caminho que o transportara de um ponto A para um ponto B. Com relação a esta similaridade, há alguns pontos a destacar.  No centro Urbano, não temos como ampliar a capacidade de escoamento das ruas, a não ser retirando, por exemplo, os estacionamentos (rotativos), aumentando o tempo que o sinal verde fica disponível ou criando viadutos e outras soluções mirabolantes. Nas rotas telefônicas, este redimensionamento é mais simples, basta ampliar os meios de transmissão e também os meios de comutação (que falaremos mais adiante). Aguarde a continuação...