25/03/2019

Aplicações Isócronas

As aplicações isócronas dizem respeito à transmissão de sinais de voz e/ou de vídeo codificados e digitalizados em quadros de dados.

Uma aplicação isócrona, como o próprio nome diz, requer que os quadros sejam transmitidos com iguais (iso) tempos (crono). Em outras palavras, que os quadros sejam entregues ao receptor sem variações de delay de quadros (também referidos como jitter de quadros).

Como o receptor é um ser humano nesse caso, e a mente humana não é capaz de bufferizar e corrigir os jitters de quadros, a recepção tem de reproduzir fielmente o que foi transmitido, ou seja, tem que ser em tempo real.

Na comunicação entre computadores o tráfego pode ser anisócrono (oposto de isócrono), pois os computadores são capazes de corrigir os jitters.

Observe que o grande vilão são os jitters, e não os delays.
Se os delays não forem acima de um limite, a comunicação ocorre normalmente, embora com retardo.

Quando, na televisão, um repórter externo é acionado, ele demora um pouco para falar. Mas depois que começa a falar, o isocronismo faz com que a comunicação seja normal. Isso porque tudo é atrasado igual.

Quando se transmite voz ou vídeo ao natural, a amostragem e a codificação ocorrem normalmente de modo constante, do que resultam taxas de transmissão também constantes (em voz é normalmente igual a 64 Kbps). Daí a denominação de aplicação isócrona CBR (constant bit rate).

Se houver compressão / descompressão de voz e vídeo, por exemplo, entram fatores aleatórios, e as taxas de transmissão variam. Ocorre então a transmissão isócrona VBR (variable bit rate), também referida como transmissão rt-VBR (real time VBR).

A aplicação, contudo, continua a ser isócrona.

O tráfego de dados é tipicamente anisócrono VBR (ou nrt-VBR).

Recomendo que o leitor recorde a camada AAL ATM, que se destina a adaptar as classes de aplicação (chamadas CoSs) à camada ATM. Dentre as funções da AAL, encontram-se a segmentação dos quadros recebidos em pacotes e a remontagem desses quadros no terminal ATM de destino.

Foram definidos quatro tipos de AAL: AAL1, AAA 2, AAL ¾ e AAL5.
A AAL1 destina–se às aplicações isócronas CBR.
A AAL 2, que não chegou a ser completamente implementada, destina-se ás aplicações isócronas VBR (rt-VBR).
As AAL ¾ e AAL 5 são para dados, com aplicações anisócronas VBR (ou nrt-VBR), ou seja, non-real time VBR.

Vamos falar agora na adequação de redes para aplicações isócronas.

As redes ideais para aplicações isócronas são as redes modo circuito, pois apresentam baixo delay e praticamente nenhum jitter.

Os únicos delays nessas redes são o inevitável tempo de propagação e o tempo de transmissão quando as informações são transmitidas em quadros (o tempo de transmissão é função da velocidade de transmissão e do tamanho do quadro transmitido).

Como no modo circuito não há filas, o delay é menor e o jitter praticamente não existe.
Mas as redes modo circuito, embora tecnicamente ideais, não são sempre economicamente viáveis. Surgiu então a ideia de se usar redes modo pacote (IP, principalmente) para aplicações isócronas. O problema é que redes modo pacote introduzem jitters.

A concepção para se solucionar isso é simples. Complicado, porém, é aplicar essa concepção.

A base dessa concepção é o uso de um buffer antes do receptor, de forma tal que esse buffer entregue o tráfego anisócrono recebido estruturado como tráfego isócrono ao receptor.

Um problema é que essa estruturação tem que se basear no pior caso. Você pode atrasar um quadro, mas não pode tratá-lo antes que ele chegue. Isso significa que os quadros chegam ao receptor em tempos iguais, porém sendo esses valores de tempo mais elevados.

Apesar disso, o uso de redes IP (principalmente a Internet) para aplicações de voz e vídeo é hoje uma realidade. É só pensar no sucesso de VOIP.