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DEFINICIN DE QOS

Definicin de QoS

Definicin de QoS:

La capacidad de la red para proporcionar un mejor servicio, o servicios

especiales, a un conjunto de usuarios y aplicaciones, a expensas de otros

usuarios y aplicaciones.

El trfico de voz y video es muy sensible al retardo, la prdida de

paquetes y la variacin en el retardo (jitter).

Efectos de estos problemas:

audio entrecortado, sonidos que faltan, eco, o pausas excesivamente largas en

la conversacin, que causan sobreimposicin de conversaciones, o la

interrupcin de la persona que habla por otra.

La configuracin de QoS ofrece AB garantizado, reduce la latencia

y el jitter para el trfico prioritario, como VoIP.

Las reas donde aplicar QoS son:

Ancho de banda

Retardo o latencia (incluyendo la variacin del retardo o jitter)

Prdida de paquetes

ANCHO DE BANDA

Ancho de Banda

Una llamada VoIP sigue un camino de extremo a extremo. Este

camino puede cruzar una variedad de enlaces LAN y WAN. El

enlace ms lento es el que determina el AB disponible para todo el

camino, y a veces se crea un cuello de botella por la congestin

que genera.

Soluciones para la congestin:

Aumentar el AB: aumentar el ancho de banda es caro, y no siempre necesario

si se aplica QoS.

Colas: QoS utiliza estrategias de colas avanzadas para clasificar los diferentes

tipos de trfico, y organizar las clases en colas para darles prioridad.

Weighted Fair Queuing (WFQ).

Class Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ).

Low-Latency Queuing (LLQ).

Compresin.

Compresin del payload.

Compresin del enlace.

Compresin de cabecera.

AB Colas: Weighted Fair Queuing (WFQ)

Mtodo automatizado que provee una asignacin justa de AB para

todo el trfico de la red.

WFQ ordena el trfico en flujos, usando una serie de parmetros.

Una vez distinguidos los flujos, el router determina cules son de

uso intensivo o sensibles al retardo, priorizndolos y asegurando

que los sensibles al retardo son empujados al principio de la cola.

WFQ se adapta a las condiciones cambiantes del trfico de red.

La carga para el procesador en los equipos de enrutamiento, hace

de este mtodo poco escalable, al requerir recursos adicionales en

la clasificacin y manipulacin dinmica de las colas.

No necesita configuracin, est habilitado por defecto en todos los

enlaces de velocidades T1.

No es un mtodo adecuado para VoIP ya que no garantiza AB para

el trfico de voz, puesto que asigna el AB proporcional al tamao

de los flujos.

AB Colas: Class Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ) Limitaciones de WFQ:

Su rendimiento disminuye a medida que el trfico por enlace aumenta y se colapsa debido

a la cantidad de flujos a analizar.

CBWFQ permite la creacin de clases definidas por el usuario para un

mayor control sobre las colas de trfico y asignacin del AB.

CBWFQ garantiza una determinada tasa de transmisin para cierto tipo de

trfico.

Las clases pueden ser determinadas segn protocolo ACL, valor DSCP, o

interfaz de entrada. Cada clase posee una cola separada, y todos los

paquetes que cumplen el criterio definido para una clase son asignados a

dicha cola.

Una vez que establecidos los criterios para las clases, es posible

determinar cmo los paquetes pertenecientes a dicha clase sern

gestionados. Si una clase no utiliza su porcin de ancho de banda, otras pueden hacerlo.

Se puede configurar el AB y el lmite de paquetes mximos para cada clase.

CBWFQ no es una opcin adecuada para VoIP ya que no tiene Priority

Queuing.

AB Colas: Low-Latency Queuing (LLQ)

LLQ es CBWFQ con PQ (Priority Queuing).

Mtodo recomendado para VoIP y Telefona IP, que tambin

trabaja adecuadamente con trfico de videoconferencias.

LLQ consta de colas de prioridad personalizadas, basadas en

clases de trfico, con una cola de prioridad que tiene preferencia

sobre las otras colas.

Funcionamiento:

Si existe trfico en la cola de prioridad, sta es atendida antes que las otras

colas de prioridad personalizadas.

Si la cola de prioridad est libre, se procede a atender las otras colas segn su

prioridad.

Es necesario configurar un AB lmite reservado para la cola de

prioridad, evitando la inanicin del resto de las colas.

La cola de prioridad asegura un retardo mximo garantizado para

los paquetes, calculado como el tamao del MTU dividido por la

velocidad de enlace.

Ancho de Banda - Compresin

Tipos de compresin:

Compresin de payload:

No afecta a las cabeceras.

Es apropiado para enlaces en los que la cabecera tiene que ser legible para

enrutar los paquetes correctamente (p.ejem. Frame Relay y ATM).

Compresin del enlace:

Para enlaces punto a punto donde la cabecera no es necesaria para enrutar el

paquete.

Compresin de cabecera:

Si se usa cRTP (RTP comprimido), las cabeceras de capa 3 y capa 4 de un

paquete VoIP se reducen de 40 hasta 2 bytes.

Tambin se permite la compresin de cabeceras TCP para el trfico de datos.

La compresin requiere tiempo y recursos de CPU, lo que

aumenta el retardo. Hay que tenerlo en cuenta al decidir cules

son las estrategias adecuadas para cada enlace.

LATENCIA O RETARDO

Latencia o Retardo Latencia: suma de todos los retardos acumulados desde el origen

hasta el destino.

Clasificacin:

Fija: Predecible y constante. Fuentes de retardo:

Propagacin: Es el tiempo que tarda la seal en cruzar el enlace. Es

equivalente a la velocidad de la luz desplazndose por un hilo de cobre o

una fibra ptica. Puede introducir retardos significativos en enlaces de

larga distancia.

Serializacin: Es el tiempo que se tarda en poner los bits en el medio.

Depende de la velocidad del enlace y no vara a no ser que se cambie la

velocidad del enlace.

Variable: incluye los retardos de procesamiento y colas, que dependen

del trfico, el rendimiento del router y otros factores que no son fciles

de predecir ni constantes.

Para la reduccin de la latencia:

Aumentar la velocidad del enlace

Utilizar Priority Queuing.

Utilizar tcnicas de compresin adecuadas.

PRDIDA DE PAQUETES

Prdida de Paquetes - Causas

Posibles causas de prdida de paquetes:

Tail drop: Si la cola de salida est llena, no se pueden poner ms paquetes en

cola y se eliminan del final (tail) de la cola, y se pierden. Causa ms comn de

perdida de paquetes.

Input drop: Si la cola de entrada est llena, los paquetes se descartan a medida

que llegan, y se pierden. Esto sucede en contadas ocasiones y es un sntoma

de saturacin de la CPU del router.

Overrun: Tambin son resultado de la saturacin de la CPU, cuando el router no

puede asignar los paquetes al espacio vaco del buffer.

Ignore: No hay espacio disponible en el buffer.

Frame errors: Los problemas de transmisin generan errores CRC, tramas de

tipo giant o runt, debido a Interferencia electromagntica (EMI) o a problemas en

el hardware de la interfaz.

Prdida de Paquetes Estrategias de resolucin

Mecanismos QoS para paliar la reduccin de prdidas de paquetes:

LLQ

Compresin

Aumentando la velocidad del enlace.

Estrategias complementarias, denominadas mecanismos de

eficiencia de Enlace (Link Efficiency), para prevenir la congestin:

Modelado de trfico (Traffic shaping): Retrasa los paquetes para que se enven

a una velocidad mxima configurada. Por ejemplo, si un servidor TFTO genera

un flujo de 512 kbps, el modelado podra limitar el output a 256 kbps, y retrasar

la salida del trfico excesivo.

Polticas de trfico (Traffic policing): Descarta los paquetes que superan un

umbral. Estos paquetes pueden ser retransmitidos si el trfico es TCP, no

debera aplicarse al trfico VoIP porque no usa TCP como protocolo de

transporte.

REQUISITOS DE QOS PARA VOIP

Requisitos de QoS para VoIP

Existen valores aceptables para la latencia, el jitter y la prdida de

paquetes para VoIP. Utilizamos QoS y mecanismos de eficiencia

del enlace para mantener estos valores:

Latencia menor a 150 ms en un sentido.

El jitter debe ser menos de 30 ms en un sentido.

La perdida de paquetes debe ser de menos del 1%

Cada llamada VoIP requiere entre 17 y 106 kbps de ancho de banda priorizado,

dependiendo del cdec, la compresin y el protocolo de capa 2 que se utiliza;

tambin son necesarios otros 105 bps para el trfico de sealizacin.

Los requisitos para video son similares. El consumo de ancho de banda se

calcula como [output del cdec de video] + 20%. Por ejemplo, un canal de video

de 384 kbps debera reservar 460 kbps de ancho de banda.

REQUISITOS DE QOS PARATRFICO DE DATOS

Requisitos de QoS para Trfico de datos

Los requerimientos de QoS para datos no son tan estrictos como

los de VoIP.

Es recomendable clasificar el trfico de datos en clases y asignar a

cada una, una cierta cantidad de AB a su cola.

Las herramientas de clasificacin de QoS de Cisco incluyen

Reconocimiento de Aplicaciones basadas en Red (Network-Based

Application Recognition NBAR).

Las clasificaciones que se crean componen la poltica de calidad de

servicio para la organizacin.

La poltica refleja las necesidades reales tanto del trfico de voz

como del trfico de datos en la red.

Requisitos de QoS para Trfico de datos

Procedimiento de la Poltica de QoS:

1. Realizar una auditora de red para determinar el estado del trfico. Determinar

si existen problemas de congestin y enumerar las aplicaciones que se

detectan activas.

2. Realizar una auditora de negocio para comprobar que las aplicaciones usadas

estn alineadas con las necesidades del negocio. De esta auditora, algunas

aplicaciones se identificaran como crticas para el funcionamiento del negocio,

otras como rutina, algunas sern triviales e incluso innecesarias.

3. Determinar el nivel de servicio requerido para cada aplicacin. Esto ir desde

Prioritario (Priority) para voz y video, a Crtico (mission critical), Urgente

(Urgent), Rutina (Routine) y Carroero (Scavenger) hasta incluso no permitido

(Disallowed).

4. Disear el esquema de clasificacin adecuado para los resultados de la

auditora. Utilizar las decisiones ejecutivas y la auditora de negocio para crear

un sistema de clasificacin que cubra las necesidades de negocio.

5. Definir los parmetros de QoS para cada clase de trfico. Esto incluye anchos

de banda mnimos y mximos, prioridad por clase, estrategia de colas y

mtodos de eficiencia de enlace.

AUTOQOS

AutoQoS

AutoQoS automatiza y simplifica las configuraciones de QoS.

AutoQoS genera las clases de trfico y las polticas de servicio a

partir de plantillas predeterminadas, eliminando la necesidad de

tener un gran conocimiento de los comandos.

La configuracin generada se adapta a los cambios (como puedan

ser los movimiento de telfonos) y se puede personalizar

manualmente para dar respuesta a necesidades especficas,

despus de terminar el proceso automtico.

AutoQoS est disponible en todos los routers y switches para voz

con el IOS correcto.

El comando AutoQoS se limita a los siguientes interfaces:

Enlaces Serial PPP or HDLC

Enlaces Frame Relay solo punto-a-punto

PVCs de ATM, a baja y alta velocidad

QoS Trust Boundary

Frontera de Confianza (Trust Boundary): punto en el que el switch o

router crean el etiquetado de QoS del paquete o trama.

Si es de confianza, el paquete es tratado de acuerdo con su marca de QoS y

poltica correspondiente.

Si no es de confianza, puede ser etiquetado de nuevo y tratado de forma

diferente.

Queremos que el Trust Boundary est lo ms cerca posible del

origen. Para ello el trust boundary debera estar entre el telfono IP

y el PC conectado, ya que normalmente no confiamos en el PC

pero s en el telfono. Si no hay telfono, el trust boundary est

entre el PC y el switch. El switch debe ser capaz de identificar y

configurar el trust boundary, si no lo hace, debemos mover el trust

boundary hasta el router gateway.

AutoQoS puede detectar y configurar el trust boundary

automticamente.

CONFIGURAR AUTOQOS

Configurar AutoQoS

El comando auto qos voip [trust] [fr-atm] habilita AutoQoS en la interfaz.

El parmetro [trust] hace que las marcas DSCP del paquete sean de confianza para

la clasificacin. Si no se utiliza la opcin trust, el trfico se clasifica segn NBAR, y

los paquetes se marcan con DSCO segn corresponda.

La palabra [fr-atm] se usa en enlaces punto-a-punto Frame Realy o ATM. AutoQoS

se basa en el AB configurado en cada interfaz cuando se ejecuta por primera vez. Si

el AB se reduce, no cambia la configuracin de AutoQoS. Si queremos que los

cambios en el AB de un interfaz se reflejen en AutoQoS, deberamos borrarlo y volver

a aplicarlo.

En un interfaz de un switch, la opcin [ciscophone] habilita la funcin de

trusted boundary cuando detecta a u telfono Cisco a travs de

mensajes CDP.

Cuando se detecta el telfono, se confa en el etiquetado del paquete y si no se

detecta un telfono no se confa en las marcas.

La opcin [trust] en el interfaz del switch hace que la marca de los

paquetes entrantes sea de confianza (trusted) independientemente de

si se ha detectado un telfono.