The Bits of Silence : Redundant Traffic in VoIP

Human conversation is characterized by brief pauses and so-called turn-taking behavior between the speakers. In the context of VoIP, this means that there are frequent periods where the microphone captures only background noise – or even silence whenever the microphone is muted. The bits transmitted from such silence periods introduce overhead in terms of data usage, energy consumption, and network infrastructure costs. In this paper, we contribute by shedding light on these costs for VoIP applications. We systematically measure the performance of six popular mobile VoIP applications with controlled human conversation and acoustic setup. Our analysis demonstrates that significant savings can indeed be achievable - with the best performing silence suppression technique being effective on 75% of silent pauses in the conversation in a quiet place. This results in 2-5 times data savings, and 50-90% lower energy consumption compared to the next better alternative. Even then, the effectiveness of silence suppression can be sensitive to the amount of background noise, underlying speech codec, and the device being used. The codec characteristics and performance do not depend on the network type. However, silence suppression makes VoIP traffic network friendly as much as VoLTE traffic. Our results provide new insights into VoIP performance and offer a motivation for further enhancements, such as performance-aware codec selection, that can significantly benefit a wide variety of voice assisted applications, as such intelligent home assistants and other speech codec enabled IoT devices.Peer reviewe

Improving the energy efficiency of VoIP applications in IEEE 802.11 networks through control of the packetization rate

[EN] This paper presents an adaptive algorithm that improves the energy efficiency of VoIP applications over IEEE 802.11 networks. The algorithm seeks to achieve the largest energy savings subject to reaching a minimum speech quality under the prevailing network conditions. The control mechanism used is the dynamic selection of the packet size during the communication.This algorithm has been implemented in an experimental testbed and the results demonstrate that our packetization rate control algorithm can provide energy savings in uncongested IEEE 802.11 networks (up to 30%). Furthermore, under poor network conditions the algorithm can prolong the duration of the call before it is dropped at the expense of a higher energy consumption.Estepa, R.; Estepa, A.; Madinabeitia, G.; Davis, M. (2018). Improving the energy efficiency of VoIP applications in IEEE 802.11 networks through control of the packetization rate. En XIII Jornadas de Ingeniería telemática (JITEL 2017). Libro de actas. Editorial Universitat Politècnica de València. 23-29. https://doi.org/10.4995/JITEL2017.2017.6492OCS232

Hidden and Uncontrolled - On the Emergence of Network Steganographic Threats

Network steganography is the art of hiding secret information within innocent network transmissions. Recent findings indicate that novel malware is increasingly using network steganography. Similarly, other malicious activities can profit from network steganography, such as data leakage or the exchange of pedophile data. This paper provides an introduction to network steganography and highlights its potential application for harmful purposes. We discuss the issues related to countering network steganography in practice and provide an outlook on further research directions and problems.Comment: 11 page

A methodology for obtaining More Realistic Cross-Layer QoS Measurements in mobile networks: A VoIP over LTE Use Case

Los servicios de voz han sido durante mucho tiempo la primera fuente de ingresos para los operadores móviles. Incluso con el protagonismo creciente del tráfico de datos, los servicios de voz seguirán jugando un papel importante y no desaparecerán con la transición a redes basadas en el protocolo IP. Por otra parte, hace años que los principales actores en la industria móvil detectaron claramente que los usuarios no aceptarían una degradación en la calidad de los servicios de voz. Es por esto que resulta crítico garantizar la experiencia de usuario (QoE) en la transición a redes de nueva generación basadas en conmutación de paquetes. El trabajo realizado durante esta tesis ha buscado analizar el comportamiento y las dependencias de los diferentes servicios de Voz sobre IP (VoIP), así como identificar configuraciones óptimas, mejoras potenciales y metodologías que permitan asegurar niveles de calidad aceptables al mismo tiempo que se trate de minimizar los costes. La caracterización del rendimiento del tráfico de datos en redes móviles desde el punto de vista de los usuarios finales es un proceso costoso que implica la monitorización y análisis de un amplio rango de protocolos y parámetros con complejas dependencias. Para abordar desde la raíz este problema, se requiere realizar medidas que relacionen y correlen el comportamiento de las diferentes capas. La metodología de caracterización propuesta en esta tesis proporciona la posibilidad de recoger información clave para la resolución de problemas en las comunicaciones IP, relaciolándola con efectos asociados a la propagación radio, como cambios de celda o pérdida de enlaces, o con carga de la red y limitaciones de recursos en zonas geográficas específicas. Dicha metodología se sustenta en la utilización de herramientas nativas de monitorización y registro de información en smartphones, y la aplicación de cadenas de herramientas para la experimentación extensiva tanto en redes reales y como en entornos de prueba controlados. Con los resultados proporcionados por esta serie de herramientas, tanto operadores móviles y proveedores de servicio como desarrolladores móviles podrían ganar acceso a información sobre la experiencia real del usuario y sobre cómo mejorar la cobertura, optimizar los servicios y adaptar el funcionamiento de las aplicaciones y el uso de protocolos móviles basados en IP en este contexto. Las principales contribuciones de las herramientas y métodos introducidos en esta tesis son los siguientes: - Una herramienta de monitorización multicapa para smartphones Android, llamada TestelDroid, que permite la captura de indicadores clave de rendimiento desde el propio equipo de usuario. Asimismo proporciona la capacidad de generar tráfico de forma activa y de verificar el estado de alcanzabilidad del terminal, realizando pruebas de conectividad. - Una metodología de post-procesado para correlar la información presente en las diferentes capas de las medidas realizadas. De igual forma, se proporciona la opción a los usuarios de acceder directamente a la información sobre el tráfico IP y las medidas radio y de aplicar metodologías propias para la obtención de métricas. - Se ha realizado la aplicación de la metodología y de las herramientas usando como caso de uso el estudio y evaluación del rendimiento de las comunicaciones basadas en IP a bordo de trenes de alta velocidad. - Se ha contribuido a la creación de un entorno de prueba realista y altamente configurable para la realización de experimentos avanzados sobre LTE. - Se han detectado posibles sinergias en la utilización de instrumentación avanzada de I+D en el campo de las comunicaciones móviles, tanto para la enseñanza como para la investigación en un entorno universitario

Network Traffic Aware Smartphone Energy Savings

In today\u27s world of ubiquitous Smartphone use, extending the battery life has become an important issue. A significant contributor to battery drain is wireless networking. Common usage patterns expect Smartphones to maintain a constant Internet connection which exacerbates the problem.;Our research entitled A Network Traffic Approach to Smartphone Energy Savings focuses on extending Smartphone battery life by investigating how network traffic impacts power management of wireless devices. We explore 1) Real-time VoIP application energy savings by exploiting silence periods in conversation. WiFi is opportunistically placed into low power mode during Silence periods. 2.) The priority of Smartphone Application network traffic is used to modifiy WiFi radio power management using machine learning assisted prioritization. High priority network traffic is optimized for performance, consuming more energy while low priority network traffic is optimized for energy conservation. 3.) A hybrid multiple PHY, MAC layer approach to saving energy is also utilized. The Bluetooth assisted WiFi approach saves energy by combining high power, high throughput WiFi with low power, lower throughput Bluetooth. The switch between Bluetooth and WiFi is done opportunistically based upon the current data rate and health of the Bluetooth connection.;Our results show that application specific methods for wireless energy savings are very effective. We have demonstrated energy savings exceeding 50% in generic cases. With real-time VoIP applications we have shown upwards of 40% energy savings while maintaining good call quality. The hybrid multiple PHY approach saves more than 25% energy over existing solutions while attaining the capability of quickly adapting to changes in network traffic

Prediction model of triple play services for QoS assessment in IP based networks

This paper brings a QoS (Quality of Service) assessment model which can estimate voice and video quality. Based on the proposed model, speech or video quality is computed with regard to congestion management QoS configuration in the network and its level of total utilization. The contribution of this paper lies in designing a new mathematical model capable of predicting the quality of multimedia services respecting network behavior and performance. Index Terms—delay, E-Model, packet loss, QoS, SSIM, triple play.Web of Science10423923