PDF de programación - QoS: Introducción

NUEVOS SERVICIOS DE RED EN INTERNET

Área de Ingeniería Telemática

QoS: Introducción

Área de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es
Máster en Comunicaciones



Objetivos

•  Comprender a qué llamaremos “calidad”
•  Recordar los parámetros de red que vamos a

medir y valorar



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¿ Qué es esto de la calidad ?

Para el usuario final
•  Para un usuario experimentado es normal que una llamada con
un ordenador tenga diferente calidad que una por teléfono fijo o
que una por móvil
¡ Aunque todas se cursen por la misma red !

• 
•  Es simplemente aquello a lo que está acostumbrado
•  Si nunca ha usado un móvil esperará una calidad similar a la
•  Lo mismo si nunca ha usado VoIP
•  La calidad es relativa a las expectativas
•  Lo mismo con el precio, si está acostumbrado a una tarifa plana

PSTN y se quejará

o gratis le extrañará pagar

(...)





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¿ Qué es esto de la calidad ?

Para el técnico
•  Habilidad de la red de diferenciar a unos determinados tipos de
•  Controlar ciertos parámetros estadísticos:

tráfico, probablemente de unos servicios concretos

–  Bandwidth, pérdidas, retardo, jitter… quejas de usuarios
–  Más absolutos y medibles

•  Se basa en un reparto “injusto” pero controlado

–  Ofrecer recursos a clases de alta prioridad a costa de las de baja

•  Formalizados en SLAs

–  Dentro varios SLSs (Service Level Specifications)
–  Acuerdo entre proveedor de servicio (la red) y el suscriptor (el

cliente)

–  Especifica la calidad de servicio que garantizará el proveedor
–  La red mantendrá su promesa mientras los flujos de usuario se

mantengan dentro de su especificación de tráfico

–  Especifica las medidas que se tomarán si se incumple
–  Gran cantidad de parámetros posibles según el servicio




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Usuario: Utilidad

retardo, variación en el retardo

•  Aplicaciones son sensibles a pérdidas, capacidad,
•  Por debajo de un umbral puede no ser útil el tráfico
•  Ofrecer garantías de prestaciones para

–  Que el usuario esté satisfecho
–  Que los recursos se usen de forma óptima

Utilidad

BW

¿ Quién necesita QoS ?

•  Dos tipos de aplicaciones/tráfico:

•  Se ajusta ante grandes cambios en retardo y throughput
•  Sigue manteniendo la funcionalidad de la aplicación

•  Si no se cumplen unos requisitos de calidad la utilidad se



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–  Elástico

–  Inelástico

vuelve 0





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Requisitos de QoS de las aplicaciones

Aplicación

Fiabilidad

Retardo Jitter

Correo electrónico

Transferencia de ficheros

Acceso Web
Login remoto

Audio bajo demanda
Vídeo bajo demanda

Telefonía

Vídeoconferencia

Alta (*)
Alta (*)
Alta (*)
Alta (*)
Media
Media
Media
Media

Alto
Alto
Medio
Medio
Alto
Alto
Bajo
Bajo

Alto
Alto
Alto
Medio
Medio
Medio
Bajo
Bajo

Ancho de

Banda
Bajo

Medio (**)

Medio
Bajo
Medio
Alto
Bajo
Alto

• 

• 

(*) La fiabilidad alta en estas aplicaciones se consigue
automáticamente al utilizar el protocolo de transporte TCP
(**) Transferencia de ficheros: si es interactiva el usuario espera que
tarde proporcionalmente al tamaño, luego depende del BW





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¿ Quién necesita QoS ?

•  Voz (IP telephony, radio?)
•  Vídeo (streaming, videoconferencia)
•  Ciertas aplicaciones de datos (generalmente elásticas)

–  Transactional Data/Interactive Data (SAP, Oracle…)
–  Bulk Data (backups, replicación en redes de contenidos…)
–  Locally Defined Mission-Critical Data (mayor que transactional)

•  Resto:

–  Best Effort
–  Dejar BW para él
–  Gran cantidad de aplicaciones en una empresa (centenares)
–  Probablemente no se puedan clasificar todas, ¡no ahogarlas!

•  ¿Queda algo?: Scavenger Service

–  Less than BE
–  Tráfico no deseado: DoS, Worms, etc
–  Web surfing a destinos no relacionados con el objetivo de la
–  Si no se descarta se cursa solo en la capacidad que sobra

empresa





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¿ Qué necesita ?

•  Que sea predecible el comportamiento de la red
•  Garantizar (depende de la aplicación):

–  Bandwidth (Throughput)
–  Delay
–  Variación en el retarto (jitter)
–  Pérdidas





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Bandwidth
•  La cantidad reservada del BW del canal
•  También llamado Throughput

–  Throughput instantáneo: tasa a la cual se transmiten o transfieren o

reciben datos

–  Throughput medio: cantidad de datos transferidos en un intervalo

de tiempo divididos por ese tiempo

–  Ejemplo: transferencia de fichero de tamaño F bits en un tiempo T

segundos ha sido a F/T bps

–  En realidad, throughput instantáneo medido por debajo del tiempo

de un paquete es el bit rate del enlace

–  Medido por encima de esa escala es un throughput medio





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Retardos de transmisión y propagación

Tiempo de
propagación

Tiempo de

Transmisión (L/R)

Tiempo de

Propagación (d/s)

L

tiempo

distancia




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Tiempo de procesado

•  El conmutador debe tomar una decisión para cada

paquete, la cual lleva tiempo (tr)

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Retardo en cola

•  Los paquetes pueden llegar al router a una velocidad mayor

que la capacidad del enlace de salida

•  O pueden llegar varios simultáneamente por enlaces diferentes

pero solo puede salir uno a la vez

•  El router los almacena en memoria hasta poder enviarlos
•  Esperan en una cola (normalmente en el interaz de salida)
•  Si no queda espacio en memoria para almacenar un paquete,

normalmente éste se pierde (drop-tail policy)

Paquete siendo transmitido

N usuarios

.
.
.

1Mbps

Paquetes en cola

Memoria
disponible

Retardo en cola

Si I > 1
•  Llega más tráfico del que se

puede cursar

•  La cola crece indefinidamente
•  Pérdidas al llenarse la cola del

interfaz de salida

•  R = tasa de transmisión
•  L = longitud del paquete
•  λ = tasa media de llegadas por

segundo

•  Llegan λ paquetes por segundo
•  Llegan λL bps

Intensidad del tráfico:

I =

λL
R



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Retardo en cola

Si I < 1 y llegadas periódicas
•  Supongamos paquetes de igual

tamaño

•  El tiempo de transmisión es

menor al tiempo entre llegadas

•  No se forma cola

•  R = tasa de transmisión
•  L = longitud del paquete
•  λ = tasa media de llegadas por

segundo

•  Llegan λ paquetes por segundo
•  Llegan λL bps

Intensidad del tráfico:

I =

λL
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Retardo en cola

•  R = tasa de transmisión
•  L = longitud del paquete
•  λ = tasa media de llegadas por

segundo

•  Llegan λ paquetes por segundo
•  Llegan λL bps

Intensidad del tráfico:

I =

λL
R

Si I < 1 y llegadas “aleatorias”
•  En media entra menos tráfico del

que puede salir

•  Pero pueden llegar dos paquetes

muy próximos
•  Se forma cola
•  Depende de cómo lleguen los

paquetes y sus tamaños (...)

.
.
.

tiempo





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Retardo en cola

•  R = tasa de transmisión
•  L = longitud del paquete
•  λ = tasa media de llegadas por

segundo

•  Llegan λ paquetes por segundo
•  Llegan λL bps

Si I < 1 y llegadas “aleatorias”
•  En media entra menos tráfico del

que puede salir

•  Pero pueden llegar dos paquetes

muy próximos
•  Se forma cola
•  Depende de cómo lleguen los

paquetes y sus tamaños (...)

Intensidad del tráfico:

Forma típica

I =

λL
R

€

tiempo




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Packet Delay Variation

•  Variación en el retardo (jitter)
Ejemplo 1
•  Paquetes equiespaciados
• 

(...)

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