Dimensionamento de Canais de Voz: Erlang, CPS e Capacity Planning
Aprenda a usar a fórmula de Erlang B, calcular CPS e dimensionar corretamente canais de voz, servidores de mídia e largura de banda para sua operação VoIP.
Dimensionamento de Canais de Voz: Erlang, CPS e Capacity Planning
Dimensionar corretamente a infraestrutura de voz e uma das tarefas mais criticas para operadoras, ISPs e contact centers. Subdimensionar significa chamadas bloqueadas e clientes insatisfeitos. Superdimensionar significa desperdicio de recursos e investimento. Este artigo apresenta as formulas e ferramentas para acertar o dimensionamento, com exemplos praticos utilizando as capacidades reais da plataforma SipPulse.
A Formula de Erlang B
O Erlang e a unidade de medida de trafego telefonico. Um Erlang representa um canal de voz ocupado continuamente por uma hora. A formula de Erlang B calcula a probabilidade de bloqueio (chamada rejeitada por falta de canal) dado um volume de trafego e um numero de canais.
Os parametros da formula sao:
- A (trafego em Erlangs): calculado como (numero de chamadas por hora x duracao media em horas)
- N (numero de canais): quantidade de troncos ou canais simultaneos disponiveis
- B (probabilidade de bloqueio): percentual aceitavel de chamadas bloqueadas (tipicamente 1% a 2%)
Exemplo Pratico
Uma empresa recebe 200 chamadas por hora, com duracao media de 3 minutos:
- Trafego = 200 x (3/60) = 10 Erlangs
- Para uma probabilidade de bloqueio de 1%, sao necessarios aproximadamente 18 canais
- Para uma probabilidade de bloqueio de 2%, sao necessarios aproximadamente 16 canais
Tabela de Referencia Erlang B
| Trafego (Erlangs) | Canais (1% bloqueio) | Canais (2% bloqueio) |
|---|---|---|
| 5 | 11 | 10 |
| 10 | 18 | 16 |
| 20 | 29 | 27 |
| 30 | 40 | 37 |
| 50 | 62 | 58 |
| 100 | 117 | 112 |
CPS e CAPS: A Capacidade de Sinalizacao
Enquanto o Erlang mede trafego sustentado, o CPS (Calls Per Second) ou CAPS (Call Attempts Per Second) mede a capacidade de processamento de sinalizacao. E uma metrica critica para dimensionar o softswitch e o SBC.
O CPS indica quantas novas chamadas o sistema consegue estabelecer por segundo. Isso envolve:
- Processar o INVITE SIP
- Consultar regras de roteamento
- Autenticar o originador
- Encaminhar a chamada para o destino
- Processar a resposta (180 Ringing, 200 OK)
Capacidade do SipPulse SoftSwitch: 1.000 CAPS
O SipPulse SoftSwitch processa ate 1.000 CAPS (Call Attempts Per Second). Isso o coloca na categoria de plataformas de grande porte, adequado para operadoras regionais, wholesale carriers e grandes contact centers.
Para colocar esse numero em perspectiva: 1.000 CAPS significa que o SoftSwitch pode estabelecer 1.000 novas chamadas a cada segundo. Em uma hora, isso equivale a 3.600.000 tentativas de chamada. Mesmo nos cenarios mais exigentes, essa capacidade de sinalizacao nao sera o gargalo.
Capacidade do SipPulse SBC: 4.000 Chamadas Simultaneas
O SipPulse SBC suporta ate 4.000 chamadas simultaneas por instancia. Essa e a capacidade de canais de midia (RTP/SRTP), que determina quantas chamadas ativas podem coexistir.
Relacao Entre Chamadas Simultaneas e CPS
A relacao entre chamadas simultaneas e CPS depende diretamente da duracao media das chamadas (ACD, Average Call Duration):
Chamadas simultaneas = CPS x ACD (em segundos)
Exemplos com SipPulse SoftSwitch (1.000 CAPS)
| Cenario | ACD | Chamadas Simultaneas Teoricas |
|---|---|---|
| Robocalls / discador automatico | 30 seg | 30.000 |
| Contact center ativo | 120 seg (2 min) | 120.000 |
| Suporte tecnico | 300 seg (5 min) | 300.000 |
| Wholesale voice | 180 seg (3 min) | 180.000 |
Na pratica, o limite de chamadas simultaneas sera definido pela capacidade do SBC (4.000 por instancia) ou pela infraestrutura de midia, e nao pela sinalizacao do SoftSwitch.
Dimensionando uma Operacao com SipPulse
Vamos considerar cenarios reais e como dimensionar a plataforma SipPulse para cada um.
Cenario 1: ISP Regional Oferecendo SIP Trunking
- 500 clientes corporativos
- Media de 5 canais simultaneos por cliente nos horarios de pico
- Pico total estimado: 800 chamadas simultaneas
- ACD: 3 minutos
Dimensionamento SipPulse:
- SipPulse SBC: 1 instancia (suporta ate 4.000 chamadas simultaneas, 800 esta bem dentro da capacidade)
- SipPulse SoftSwitch: 1 instancia (800 chamadas simultaneas com ACD de 180s requer apenas ~4.4 CPS, muito abaixo dos 1.000 CAPS)
- Banda necessaria (G.711): 800 x 87 kbps x 2 = 139,2 Mbps
- Banda necessaria (G.729): 800 x 31 kbps x 2 = 49,6 Mbps
Cenario 2: Contact Center de Grande Porte
- 300 agentes
- Pico de 250 chamadas simultaneas
- ACD: 5 minutos
- Alta taxa de novas chamadas (discador preditivo)
Dimensionamento SipPulse:
- SipPulse SBC NNI-CC: 1 instancia (250 chamadas simultaneas, com ampla margem ate 4.000)
- SipPulse SoftSwitch: 1 instancia (com discador preditivo gerando ~50 CPS no pico, bem abaixo dos 1.000 CAPS)
- Banda necessaria (G.711): 250 x 87 kbps x 2 = 43,5 Mbps
Cenario 3: Wholesale Carrier
- Interconexao com 20 operadoras
- Pico de 3.500 chamadas simultaneas
- ACD: 3 minutos
- CPS de pico: 200
Dimensionamento SipPulse:
- SipPulse SBC NNI: 1 instancia (3.500 esta dentro do limite de 4.000 chamadas simultaneas, mas recomenda-se margem de seguranca)
- Para redundancia e margem: 2 instancias de SBC em alta disponibilidade
- SipPulse SoftSwitch: 1 instancia (200 CPS de pico esta bem abaixo dos 1.000 CAPS)
- Banda necessaria (G.729): 3.500 x 31 kbps x 2 = 217 Mbps
Cenario 4: Operacao de Alta Escala
- Pico de 10.000 chamadas simultaneas
- CPS de pico: 800
Dimensionamento SipPulse:
- SipPulse SBC: 3 instancias (cada uma com 4.000 chamadas, totalizando 12.000 de capacidade para 10.000 de demanda)
- SipPulse SoftSwitch: 1 instancia (800 CPS esta dentro do limite de 1.000 CAPS)
- Para operacoes acima de 1.000 CPS, o SoftSwitch pode ser escalado horizontalmente
Calculo de Largura de Banda
A largura de banda necessaria para voz depende do codec utilizado e do numero de chamadas simultaneas:
| Codec | Bitrate do Codec | Banda com Overhead (IP/UDP/RTP) |
|---|---|---|
| G.711 | 64 kbps | ~87 kbps por chamada |
| G.729 | 8 kbps | ~31 kbps por chamada |
| Opus | 20-40 kbps | ~43-63 kbps por chamada |
Para calcular a banda total:
Banda total = chamadas simultaneas x banda por chamada x 2 (bidirecional)
Tabela de Dimensionamento de Banda com SipPulse SBC
| Chamadas Simultaneas | % Capacidade SBC | Banda (G.711) | Banda (G.729) |
|---|---|---|---|
| 500 | 12,5% | 87 Mbps | 31 Mbps |
| 1.000 | 25% | 174 Mbps | 62 Mbps |
| 2.000 | 50% | 348 Mbps | 124 Mbps |
| 4.000 (max/instancia) | 100% | 696 Mbps | 248 Mbps |
Erros Comuns no Dimensionamento
Confundir CPS com Chamadas Simultaneas
CPS e a taxa de novas chamadas por segundo. Chamadas simultaneas e o numero total de chamadas ativas ao mesmo tempo. Um sistema pode ter 1.000 CAPS (como o SipPulse SoftSwitch) e sustentar milhares de chamadas simultaneas, dependendo do ACD.
Subdimensionar o SBC
O softswitch pode ter capacidade de sinalizacao para processar o volume de chamadas, mas o SBC precisa ter capacidade de midia para sustentar todas as chamadas ativas simultaneamente. Cada chamada no SipPulse SBC consome recursos de processamento de midia (RTP). Ao dimensionar, considere sempre o pico de chamadas simultaneas, nao a media.
Ignorar a Carga de Transcodificacao
Quando dois lados da chamada usam codecs diferentes (exemplo: Opus no WebRTC para G.711 no PABX), o SBC precisa transcodificar em tempo real. Uma sessao com transcodificacao consome 3 a 5 vezes mais CPU do que uma sessao em bypass de midia. O SipPulse SBC com suas 4.000 chamadas simultaneas ja considera cenarios mistos de transcodificacao e bypass.
Nao Considerar Horarios de Pico
O dimensionamento deve ser feito para o pico de trafego, nao para a media. Em contact centers, o pico pode ser 3 a 5 vezes a media. Em operadoras, datas especiais (Dia das Maes, Black Friday) podem gerar picos de 2 a 3 vezes o trafego normal.
Uma boa pratica e dimensionar o SipPulse SBC para que o pico fique em ate 70-80% da capacidade maxima (2.800 a 3.200 chamadas simultaneas por instancia), mantendo margem para picos inesperados.
Esquecer o Overhead de Sinalizacao
Alem do trafego de midia (RTP), ha o trafego de sinalizacao (SIP). Em cenarios com muitas chamadas curtas (alto CPS), o trafego SIP pode ser significativo. O SipPulse SoftSwitch, com 1.000 CAPS, esta dimensionado para lidar com esse volume de sinalizacao.
Ferramentas para Analise de Trafego
- Calculadoras Erlang online: diversas ferramentas gratuitas disponiveis para calculo rapido de Erlang B e Erlang C
- Analise de CDR: o SipPulse SoftSwitch gera CDRs detalhados que podem ser analisados pelo SipPulse BSS para identificar padroes de trafego e dimensionar a operacao
- SNMP/Grafana: monitoramento em tempo real de chamadas simultaneas, CPS e uso de recursos do SBC e SoftSwitch
- Relatorios do SipPulse BSS: dashboards de trafego por horario, destino e cliente, essenciais para o planejamento de capacidade
Conclusao
O dimensionamento correto de canais de voz comeca com dados concretos: volume de chamadas, duracao media, horarios de pico e codec utilizado. A formula de Erlang B fornece a base matematica, e os numeros de capacidade da plataforma SipPulse fornecem os limites praticos: 1.000 CAPS no SoftSwitch e 4.000 chamadas simultaneas por instancia de SBC. Com esses parametros, e possivel dimensionar desde um ISP regional ate uma operacao wholesale de grande porte, sabendo exatamente quantas instancias sao necessarias e qual a margem disponivel para crescimento.
Referencias
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