QoS

O que é QoS?

QoS é Qualidade de Serviço. Com recursos de largura de banda limitados, o QoS aloca largura de banda para vários serviços e fornece garantia de qualidade de serviço de ponta a ponta para os serviços. Por exemplo, aplicações de voz, vídeo e dados críticos podem ser priorizadas para serviço em dispositivos de rede configurando o QoS.

Métricas de QoS

Os fatores que afetam a qualidade de uma rede incluem a largura de banda do link de transmissão, o atraso e o jitter na entrega de mensagens, e a taxa de perda de pacotes, que se tornam métricas de QoS.

Largura de banda

Largura de banda, também conhecida como throughput, é o número máximo de bits de dados que podem ser transmitidos de uma extremidade da rede à outra em um período fixo de tempo (1 segundo), ou pode ser interpretada como a taxa média de um determinado fluxo de dados entre dois nós da rede. Há dois conceitos comuns relacionados à largura de banda em redes: taxa de uplink e taxa de downlink. A taxa de uplink é a taxa na qual os dados são transmitidos quando um usuário envia informações para a rede, e a taxa de downlink é a taxa na qual a rede envia informações ao usuário. Por exemplo, se um usuário envia um arquivo para a rede via FTP, é a taxa de upstream que afeta a velocidade do arquivo enviado; e, se um usuário baixa um arquivo da rede, é a taxa de downstream que afeta a velocidade do arquivo baixado.

Latência

Latência é o tempo de atraso necessário para que uma mensagem ou pacote viaje da extremidade emissora até a extremidade receptora de uma rede, e geralmente é composta por atraso de transmissão e atraso de processamento. No caso da transmissão de voz, por exemplo, o atraso é o tempo desde quando o falante começa a falar até quando a outra parte ouve o que está sendo dito. Em geral, as pessoas não percebem um atraso inferior a 100 milissegundos. Quando o atraso fica entre 100 milissegundos e 300 milissegundos, o falante pode detectar uma breve pausa na resposta da outra parte, uma pausa que pode fazer com que ambas as partes da chamada se sintam desconfortáveis. Acima de 300 milissegundos, o atraso se torna perceptível e os usuários começam a esperar que o outro responda. Quando um lado da chamada não recebe a resposta desejada a tempo, o falante pode repetir o que foi dito, o que colidirá com a resposta atrasada na extremidade distante, resultando em repetição.

Jitter

O jitter é importante para a transmissão em tempo real, especialmente para serviços em tempo real, como voz e vídeo.  O jitter também afeta o processamento de alguns protocolos de rede. Alguns protocolos enviam mensagens interativas em intervalos fixos, e jitter excessivo pode fazer com que o protocolo oscile. Todos os sistemas de transmissão têm jitter e, desde que o jitter esteja dentro das tolerâncias especificadas, ele não afetará a qualidade do serviço. Jitter excessivo pode ser superado utilizando cache, mas isso aumentará a latência.

Taxa de perda de pacotes

A taxa de perda de pacotes é o número de pacotes perdidos durante a transmissão de rede como uma porcentagem do número total de pacotes transmitidos. Uma pequena quantidade de perda de pacotes não tem impacto significativo no serviço. Por exemplo, na transmissão de voz, a perda de um bit ou de um pacote de informações muitas vezes passa despercebida por ambas as partes da chamada. Na transmissão de vídeo, a perda de um bit ou de um pacote pode causar interferência momentânea na forma de onda na tela, mas pode retornar rapidamente ao normal. A transmissão de dados usando TCP pode lidar com um pequeno número de perdas de pacotes porque o TCP permite que informações perdidas sejam retransmitidas. No entanto, um grande número de pacotes descartados pode afetar a eficiência da transmissão. Em QoS, estamos preocupados com as estatísticas de perda de pacotes, também conhecidas como taxa de perda de pacotes. Portanto, para uma transmissão normal, a taxa de perda de pacotes da rede deve apenas ser mantida dentro de uma determinada faixa.

Importância do QoS

Os serviços em uma rede IP podem ser categorizados em serviços em tempo real e serviços que não são em tempo real. Os serviços em tempo real frequentemente ocupam uma largura de banda fixa e têm uma percepção clara das alterações na qualidade da rede, exigindo alta estabilidade da qualidade da rede, como serviços de voz. Os serviços que não são em tempo real ocupam uma largura de banda difícil de prever, e picos de tráfego ocorrem com frequência. O tráfego em rajadas pode levar à degradação da qualidade da rede, o que pode causar congestionamento da rede, aumentar o atraso no encaminhamento e, em casos graves, perda de pacotes, resultando em degradação da qualidade do serviço ou até mesmo indisponibilidade.

A melhor maneira de resolver o congestionamento da rede é aumentar a largura de banda da rede, mas, do ponto de vista dos custos de operação e manutenção, isso é irrealista; a solução mais eficaz é aplicar uma política "garantida" para gerenciar o tráfego de rede.

QoS geralmente é usado para proteger a qualidade de serviços importantes quando há tráfego inesperado na rede. Se o serviço por um longo período não puder atender aos requisitos de qualidade de serviço (como tráfego de serviço por um longo período superior ao limite de largura de banda), é necessário considerar a expansão da rede ou o uso de equipamentos especializados com base nas camadas superiores da aplicação para controlar o serviço.

Nos últimos anos, houve uma explosão no uso de vídeo, com quase todos agora possuindo um smartphone capaz de gravar vídeo em alta resolução em qualquer lugar, a qualquer momento. Enquanto isso, com o surgimento dos sites de redes sociais, compartilhar e publicar vídeos tornou-se um comportamento diário de todos, e as pessoas podem publicar seus próprios vídeos para compartilhar com outras pessoas, não importa onde estejam. Para as empresas, videoconferência em HD, vigilância por vídeo em HD e outras aplicações também geram muito tráfego de vídeo em HD na rede. Em comparação com o tráfego de voz, o tráfego de vídeo ocupa mais largura de banda e é mais instável, especialmente alguns vídeos interativos, que têm requisitos de tempo real muito altos.