PDF de programación - Tema 1: QoS Quality of Service

NUEVOS SERVICIOS DE RED EN INTERNET
Área de Ingeniería Telemática

Tema 1: QoS

Quality of Service

NUEVOS SERVICIOS DE RED EN INTERNET
Área de Ingeniería Telemática

Introducción





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a ¿ 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

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PSTN y se quejará

• 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

o gratis le extrañará pagar

Para el técnico
• En función de parámetros estadísticos:

– Throughput, pérdidas, retardo, quejas de usuarios
– Más absolutos y medibles

• Formalizados en SLAs

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Escenarios históricos

PSTN
• Conmutación de Circuitos
•
• RT traffic (voz)

Fixed BW

Red de Conmutación de paquetes
• No single points of failure
• Circuitos virtuales (ATM, FR, X.25)

– RT traffic
– Voz sobre circuitos no era comercial

hasta hace poco (no económico)

ATM busca las características de la
PSTN

•

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Escenarios históricos

¿?¿?

• ¿ Tener dos infraestructuras ?

– Más caro
– Más equipos
– Más BW sin usar
– Gestión independiente

• ¿Por qué no usar simplemente

la PSTN?
– No optimizada para datos
– Arquitectura rígida
– Desperdicio en asignaciones de

para
tasa

sesiones
variable,

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BW

– Inadecuada
cortas,
de
multipunto, etc





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¿ ISDN ?

Integrated Services

•
• Diseñada para voz, vídeo y datos
•
• Define cómo transportar datos en una arquitectura que soporta

Infraestructura de Conmutación de Circuitos

voz nativa

• Nunca llegó a implantarse de forma extensa (por ejemplo por

culpa de las políticas de precios)

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IP

Internet en conjunto sigue BE

• Conmutación de paquetes
• Best Effort
•
• Converger de nuevo los 3 servicios
• Para ello incluirle QoS
• Tratar de forma diferenciada el tráfico de datos
• Estaba desde los comienzos con el TOS
• Hoy en día es una realidad pero solo en el dominio de redes concretas

Versión Header
TOS
Length
16-bit identifier
TTL

Longitud
M
offset
F

D
F

13-bit fragmentation
Protocolo Header checksum
Dirección IP origen
Dirección IP destino

[opciones]

[Datos]

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a Service Level Agreements



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• 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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Utilidad

• Aplicaciones son sensibles a:

– Retardos
– Pérdidas

• 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

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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,
– Web surfing a destinos no relacionados con el objetivo de la

empresa

– Si no se descarta se cursa solo en la capacidad que sobra

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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

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Ejemplo: Afecta a la calidad de voz
Paquetes perdidos
• Causan cortes y saltos
• Un paquete suele contener en torno a 20ms de muestras de voz

– Si contiene menos, mayor ratio cabeceras/datos
– Si contiene más, mayor retardo de formación

• Pérdida de 1 paquete se puede intentar recuperar (interpolación, etc)
• Pérdida de más de 1 paquete crea un corte que se nota claramente
Paquetes retrasados y jitter
• Si un paquete llega demasiado tarde es equivalente a una pérdida
• Si el retardo general end-to-end es demasiado grande se pierde

interactividad

• El jitter (variación en el retardo) se puede recuperar con buffer en el

receptor

• Si el jitter es demasiado grande el buffer ha de ser tan grande que de

nuevo implica demasiado retardo

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Causas de pérdidas

Bit Errors en los enlaces
• Asumimos que están dimensionados para

errores despreciables frente a la congestión

Congestión
• Buffer overflows en conmutadores/routers
• Descarte para alivio preventivo de

congestión

la

• Retardo excesivo

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Ejemplos: Equipos



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Switch D-Link DES-3028

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Juniper Routers Serie J

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ZyXEL ES-3124

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Cisco IP Phone 7975G

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Los principios





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¿Qué es QoS?

•

Se refiere a la habilidad de la red de diferenciar a unos determinados tipos de
tráfico, probablemente de unos servicios concretos

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

Parámetros típicos:
– Ancho de banda
– Retardo temporal y variación en el retardo (jitter)
– Probabilidad de error (o pérdida de paquetes o fiabilidad)

• Directamente relacionado con:

– Tamaño de colas
– Congestión de la red
– Velocidad de conmutación
– Ancho de banda de los enlaces

• QoS provee mejores y más predecibles servicios a la red mediante:

– Soporte de ancho de banda dedicado
– Mejorando las características de pérdida de paquetes
– Evitando y manejando la congestión de la red
– Organizando el tráfico
– Introduciendo prioridades de tráfico a lo largo de la red

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Congestión y Calidad de Servicio

• Fácil dar QoS si nunca hay congestión
• Para ello habría que sobredimensionar todos los enlaces
• Para dar QoS con congestión es preciso tener mecanismos que

permitan dar un trato distinto al tráfico preferente



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Aquí QoS!!

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Congestión

Congestión
Moderada

Congestión

Fuerte

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QoS
inútil

QoS útil
y viable

inviable
Por efecto de retransmisiones

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Moderada

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inútil

QoS
útil y
viable

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inviable

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Congestión y Calidad de Servicio

• Con y sin control de congestión

– Flujo en el enlace y retardo en la cola
– 1: Funcionamiento ideal
– 2 y 4: sin control de congestión
– 3 y 5: con control de congestión

• Control de congestión

– Por los nodos extr