QoS

¿Qué es QoS?

QoS es Quality of Service. Con recursos de ancho de banda limitados, QoS asigna ancho de banda a diversos servicios y proporciona garantía de calidad de servicio de extremo a extremo para los servicios. Por ejemplo, las aplicaciones de voz, video y datos críticos pueden priorizarse para el servicio en dispositivos de red mediante la configuración de QoS.

Métricas de QoS

Los factores que afectan a la calidad de una red incluyen el ancho de banda del enlace de transmisión, el retraso y la fluctuación en la entrega de mensajes, y la tasa de pérdida de paquetes, que se convierten en métricas de QoS.

Ancho de banda

El ancho de banda, también conocido como rendimiento, es el número máximo de bits de datos que se pueden transmitir de un extremo de la red al otro en un periodo de tiempo fijo (1 segundo), o puede interpretarse como la tasa media de un flujo de datos concreto entre dos nodos de la red. Hay dos conceptos comunes relacionados con el ancho de banda en redes: tasa de enlace ascendente y tasa de enlace descendente. La tasa de enlace ascendente es la velocidad a la que se transmiten los datos cuando un usuario envía información a la red, y la tasa de enlace descendente es la velocidad a la que la red envía información al usuario. Por ejemplo, si un usuario carga un archivo a la red mediante FTP, es la tasa ascendente la que afecta a la velocidad del archivo cargado; y si un usuario descarga un archivo de la red, es la tasa descendente la que afecta a la velocidad del archivo descargado.

Latencia

La latencia es el tiempo de retardo necesario para que un mensaje o paquete viaje desde el extremo emisor hasta el extremo receptor de una red, y generalmente se compone del retardo de transmisión y el retardo de procesamiento. En el caso de la transmisión de voz, por ejemplo, el retardo es el tiempo que transcurre desde que el hablante comienza a hablar hasta que la otra parte oye lo que se dice. Por lo general, las personas no perciben un retardo inferior a 100 milisegundos. Cuando el retardo está entre 100 milisegundos y 300 milisegundos, el hablante puede detectar una ligera pausa en la respuesta de la otra parte, una pausa que puede hacer que ambas partes de la llamada se sientan incómodas. Más allá de 300 milisegundos, el retardo se vuelve perceptible y los usuarios empiezan a esperar a que el otro responda. Cuando una de las partes de la llamada no recibe a tiempo la respuesta deseada, el hablante puede repetir lo que dijo, lo que coincidirá con la respuesta retrasada en el extremo remoto, dando lugar a una repetición.

Jitter

El jitter es importante para la transmisión en tiempo real, especialmente para servicios en tiempo real como voz y video.  El jitter también afecta al procesamiento de algunos protocolos de red. Algunos protocolos envían mensajes interactivos a intervalos fijos, y un jitter excesivo puede hacer que el protocolo oscile. Todos los sistemas de transmisión tienen jitter, y mientras el jitter esté dentro de las tolerancias especificadas, no afectará a la calidad del servicio. El jitter excesivo puede superarse utilizando almacenamiento en caché, pero esto aumentará la latencia.

Tasa de pérdida de paquetes

La tasa de pérdida de paquetes es el número de paquetes perdidos durante la transmisión de red como porcentaje del número total de paquetes transmitidos. Una pequeña cantidad de pérdida de paquetes no tiene un impacto significativo en el servicio. Por ejemplo, en la transmisión de voz, la pérdida de un bit o de un paquete de información a menudo pasa desapercibida para ambas partes de la llamada. En la transmisión de vídeo, la pérdida de un bit o de un paquete puede causar una interferencia momentánea de la forma de onda en la pantalla, pero puede volver rápidamente a la normalidad. La transmisión de datos mediante TCP puede gestionar un pequeño número de pérdidas de paquetes porque TCP permite retransmitir la información perdida. Sin embargo, una gran cantidad de paquetes descartados puede afectar a la eficiencia de la transmisión. En QoS, nos interesan las estadísticas de pérdida de paquetes, también conocidas como tasa de pérdida de paquetes. Por lo tanto, para una transmisión normal, la tasa de pérdida de paquetes de la red debe mantenerse dentro de un determinado rango.

Importancia de QoS

Los servicios en una red IP pueden clasificarse en servicios en tiempo real y servicios que no son en tiempo real. Los servicios en tiempo real suelen ocupar un ancho de banda fijo y tienen una clara percepción de los cambios en la calidad de la red, lo que requiere una alta estabilidad de la calidad de la red, como los servicios de voz. Los servicios que no son en tiempo real ocupan un ancho de banda difícil de predecir, y a menudo se produce tráfico en ráfagas. El tráfico en ráfagas puede provocar una degradación de la calidad de la red, lo que puede causar congestión de la red, aumentar el retardo de reenvío y, en casos graves, pérdida de paquetes, lo que resulta en la degradación de la calidad del servicio o incluso en su indisponibilidad.

La mejor manera de resolver la congestión de red es aumentar el ancho de banda de la red, pero desde el punto de vista de los costos de operación y mantenimiento, esto no es realista; la solución más eficaz es aplicar una política "garantizada" para gestionar el tráfico de red.

QoS se utiliza generalmente para proteger la calidad de los servicios importantes cuando hay tráfico inesperado en la red. Si el servicio durante mucho tiempo no puede cumplir los requisitos de calidad de servicio (por ejemplo, si el tráfico del servicio supera durante mucho tiempo el límite de ancho de banda), debe considerar la expansión de la red o el uso de equipos especializados basados en las capas superiores de la aplicación para controlar el servicio.

En los últimos años, se ha producido una explosión en el uso del video, y casi todo el mundo posee ahora un smartphone capaz de grabar video de alta resolución en cualquier lugar y en cualquier momento. Mientras tanto, con la aparición de los sitios de redes sociales, compartir y publicar videos se ha convertido en un comportamiento diario para todos, y las personas pueden publicar sus propios videos para compartirlos con otros sin importar dónde se encuentren. Para las empresas, las videoconferencias HD, la videovigilancia HD y otras aplicaciones también generan una gran cantidad de tráfico de video HD en la red. En comparación con el tráfico de voz, el tráfico de video ocupa más ancho de banda y es más inestable, especialmente algunos videos interactivos, que tienen requisitos de tiempo real muy altos.