QoS

Che cos'è QoS?

QoS è Quality of Service. Con risorse di larghezza di banda limitate, QoS assegna larghezza di banda a vari servizi e fornisce una garanzia della qualità del servizio end-to-end per i servizi. Ad esempio, le applicazioni voce, video e dati critici possono avere priorità di servizio nei dispositivi di rete configurando QoS.

Metriche QoS

I fattori che influenzano la qualità di una rete includono la larghezza di banda del collegamento di trasmissione, il ritardo e il jitter nella consegna dei messaggi e il tasso di perdita dei pacchetti, che diventano metriche della QoS.

Larghezza di banda

La larghezza di banda, nota anche come throughput, è il numero massimo di bit di dati che possono essere trasmessi da un'estremità della rete all'altra in un periodo di tempo fisso (1 secondo), oppure può essere interpretata come la velocità media di un particolare flusso di dati tra due nodi della rete. Esistono due concetti comuni legati alla larghezza di banda nelle reti: velocità di uplink e velocità di downlink. La velocità di uplink è la velocità alla quale i dati vengono trasmessi quando un utente invia informazioni alla rete, mentre la velocità di downlink è la velocità alla quale la rete invia informazioni all'utente. Ad esempio, se un utente carica un file sulla rete tramite FTP, è la velocità in upstream che influisce sulla velocità del file caricato; e se un utente scarica un file dalla rete, è la velocità in downstream che influisce sulla velocità del file scaricato.

Latenza

La latenza è il tempo di ritardo necessario affinché un messaggio o un pacchetto viaggi dall'estremità mittente all'estremità ricevente di una rete, ed è generalmente composta da ritardo di trasmissione e ritardo di elaborazione. Nel caso della trasmissione vocale, ad esempio, il ritardo è il tempo che intercorre da quando l'oratore inizia a parlare a quando l'altra parte sente ciò che viene detto. In genere, le persone non notano un ritardo inferiore a 100 millisecondi. Quando il ritardo è compreso tra 100 millisecondi e 300 millisecondi, l'oratore può rilevare una leggera pausa nella risposta dell'altra parte, una pausa che può far sentire a disagio entrambe le parti della chiamata. Oltre i 300 millisecondi, il ritardo diventa evidente e gli utenti iniziano ad attendere la risposta reciproca. Quando una parte della chiamata non riceve in tempo la risposta desiderata, l'oratore può ripetere ciò che è stato detto, il che si sovrapporrà alla risposta ritardata all'estremità remota, causando una ripetizione.

Jitter

Il jitter è importante per la trasmissione in tempo reale, soprattutto per servizi in tempo reale come voce e video.  Il jitter influisce anche sull'elaborazione di alcuni protocolli di rete. Alcuni protocolli inviano messaggi interattivi a intervalli fissi, e un jitter eccessivo può causare l'oscillazione del protocollo. Tutti i sistemi di trasmissione presentano jitter e, finché il jitter rientra nelle tolleranze specificate, non influirà sulla qualità del servizio. Un jitter eccessivo può essere superato utilizzando la memorizzazione nella cache, ma ciò aumenterà la latenza.

Tasso di perdita dei pacchetti

Il tasso di perdita di pacchetti è il numero di pacchetti persi durante la trasmissione di rete espresso come percentuale del numero totale di pacchetti trasmessi. Una piccola quantità di perdita di pacchetti non ha un impatto significativo sul servizio. Ad esempio, nella trasmissione vocale, la perdita di un bit o di un pacchetto di informazioni spesso passa inosservata a entrambe le parti della chiamata. Nella trasmissione video, la perdita di un bit o di un pacchetto può causare un'interferenza momentanea della forma d'onda sullo schermo, ma può tornare rapidamente alla normalità. La trasmissione di dati tramite TCP può gestire un numero ridotto di perdite di pacchetti perché TCP consente la ritrasmissione delle informazioni perse. Tuttavia, un gran numero di pacchetti scartati può influire sull'efficienza della trasmissione. Nel QoS, ci interessano le statistiche della perdita di pacchetti, note anche come tasso di perdita di pacchetti. Quindi, per una trasmissione normale, il tasso di perdita di pacchetti della rete dovrebbe essere mantenuto entro un determinato intervallo.

Importanza del QoS

I servizi in una rete IP possono essere classificati in servizi in tempo reale e servizi non in tempo reale. I servizi in tempo reale spesso occupano una larghezza di banda fissa e hanno una chiara percezione dei cambiamenti nella qualità della rete, richiedendo un'elevata stabilità della qualità della rete, come i servizi vocali. I servizi non in tempo reale occupano una larghezza di banda difficile da prevedere, e spesso si verifica traffico bursty. Il traffico bursty può portare al degrado della qualità della rete, che può causare congestione di rete, aumentare il ritardo di inoltro e, nei casi più gravi, perdita di pacchetti, con conseguente degrado della qualità del servizio o persino indisponibilità.

Il modo migliore per risolvere la congestione della rete è aumentare la larghezza di banda della rete, ma, considerando i costi di esercizio e manutenzione, ciò non è realistico; la soluzione più efficace è applicare una policy "garantita" per gestire il traffico di rete.

La QoS viene generalmente utilizzata per proteggere la qualità dei servizi importanti quando si verifica traffico imprevisto nella rete. Se il servizio per lungo tempo non riesce a soddisfare i requisiti di qualità del servizio (ad esempio, traffico del servizio per lungo tempo superiore al limite di larghezza di banda), è necessario considerare l'espansione della rete o l'uso di apparecchiature specializzate basate sui livelli superiori dell'applicazione per controllare il servizio.

Negli ultimi anni, c'è stata un'esplosione nell'uso dei video, con quasi tutti che ora possiedono uno smartphone in grado di registrare video ad alta risoluzione ovunque e in qualsiasi momento. Nel frattempo, con la comparsa dei siti di social networking, condividere e pubblicare video è diventato un comportamento quotidiano per tutti, e le persone possono pubblicare i propri video per condividerli con gli altri indipendentemente da dove si trovino. Per le aziende, videoconferenze HD, videosorveglianza HD e altre applicazioni generano anche molto traffico video HD nella rete. Rispetto al traffico voce, il traffico video occupa più larghezza di banda ed è più instabile, soprattutto alcuni video interattivi, che hanno requisiti in tempo reale molto elevati.