calidad de servicio

1-1

Agenda

• Que es QoS?

• QoS Building Blocks

• QoS en Acción

• DIFSERV

• NBAR

• WRED• LFI

• CAC

1-2

Habilidad de la red de brindarservicios especiales…

a usuarios y /aplicaciones.

Consistente Predecible Performante

Data, Video, Voice

Que es Quality of Service (QoS)?Que es Quality of Service (QoS)?

1-3

Que es Quality of Service (QoS)?Desktop Conferencing,Distance Learning

Mission-Critical Applications

E-Mail

File Transfer

• Clasificacion

• Policing

• Shaping

• Congestion avoidance

1-4

Source: Forrester, August 1998, Fortune 1000

Por que la necesidad de QoS?Por que la necesidad de QoS?

0 20 40 60 80 100

Mission-Critical Apps

Voice

Video

None

Other

USO

% PERDIDA DE PAQUETES

RETARDO ABSOLUTO

VARIACION DE RETARDO

ANCHO DE BANDA

CONTROL DE ADMISION

1-5

• Enterprise Resource Planning (ERP) applications– Order entry

– Finance

– Manufacturing

– Human resources

– Supply-chain management

– Sales-force automation

• Que otras son ”mission critical”?– SNA applications

– Selected physical ports

– Selected hosts/clients

Que son Aplicaciones Mission-Critical?

Que son Aplicaciones Mission-Critical?

1-6

Beneficios QoSBeneficios QoS

• Controlar los recursos de la red

• Mejorar la eficiencia de costos

– Aumentar la eficiencia de la WAN

– Minimizar la sobrcarga administrativa

• Crear las bases de una tecnología que facilite los negocios en vez de impedirlos

• Combinar mission-critical, y aplicaciones multiemdia de voz y video

1-7

Donde es QoS Importante?

No16%

YesYes84%84%

WAN

No44%YesYes

56%56%

LAN

Source: Forrester, August 1998, Fortune 1000

1-8

QoS en la LAN

• QoS es beneficioso cuando hay una congestión de recursos y necesidad de administrar bufers

– Puntos con diferencia de velocidad o de agregación

– Prerequisito para toda aplicación multimedia

– Necesidad de priorizar aplicaciones críticas

– Buffers grandes pueden reducir las pérdidas pero las aplicaciones sensible a lso retardos son negativamente afectadas

– Ethernet transmit queue:164K a 10 Mbps implica --> 128-ms delay

1-9

Servers Video

VideoVideo

Recursos de RedRecursos de Red

AplApl

ERPERP 365 x 24 x 7365 x 24 x 7

M–J, 9–5M–J, 9–5< 100 KB< 100 KB

HighHigh

CuandoCuandoImpactoImpacto

VoIPVoIP L–VF, 9–5L–VF, 9–5< 150 ms< 150 ms

Usuario

CampusBackbone

Frame Relay,Red

BridgeadaEtc.

Facturación Finanzas,

Fabricación

Usuario

RemoteCampus

Ejemplo QoSEjemplo QoS

1-10

Calidad de Servicio QoS Bloques Funcionales

• Congestion Avoidance– Weighted Random Early Detection

(WRED)

– Flow-Based WRED (Flow RED)

• Clasificacion– IP Precedence

– Committed Access Rate (CAR)

– Diff-Serv Code Point (DSCP)

– IP-to-ATM Class of Service

– Network-Based Application Recognition (NBAR)

– Resource Reservation Protocol (RSVP)

• Policing– Committed Access Rate (CAR)

– Class-Based Weighted Fair Queuing (CB WFQ)

– Weighted Fair Queuing (WFQ)• Shaping

– Generic Traffic Shaping (GTS)

– Distributed Traffic Shaping (DTS)

– Frame Relay Traffic Shaping (FRTS)

1-11

Sesion 1 Sesion 2 Sesion 3 Sesion 4

SQLnet

FTP

SNA

HTTP

• Weighted Fair Queuing WFQ– Automaticamente asigna BW “fairly” (con

justicia)

Congestion Management— Colas inteligentes

Congestion Management— Colas inteligentes

Otras colas posibles FIFO, priority queuing, custom queuing, Low Latency

1-12

TransmitBuffer Queue

Random Early Detection (RED)Random Early Detection (RED)

• RED reduce colas promedio a largo plazo mejorando delay

• Se anticipa a la congestión

• Paquetes son descartados en forma randómica

• La velocidad de descarte aumenta si la profundidad del buffer aumenta

IN

OUT

DESCARTE

1-13

Paquetes gold empiezanPaquetes gold empiezanal 95% .al 95% .

Paquetes azules se empiezan aPaquetes azules se empiezan aDescartar al 50% de profundidad.Descartar al 50% de profundidad.

La velocidad aumenta alLa velocidad aumenta alaumentar la profundidad aumentar la profundidad

Queue

Weighted RED WREDWeighted RED WRED

• WRED se enfoca en :

– Identificar que paqetes descarta menos ( o no) que otros

1-15

QoS : Resource Reservation Protocol

Reservar 1-Mbps BW y 200-ms

Necesito 1-Mbps BW y

200-ms delay

Reservar 1-Mbps BW y 200-ms

OKOK

RQ RQ

START

1-16

• Recursos consumidos

• Otros servicios o aplicaciones

• No hay gestión del tráfico

Ejemplo: No QOS Ejemplo: No QOS

ClienteVideoServer

Jittery

1-17

• Reserva ancho de banda end-to-end

• Garantiza servicioa aplicaciones sensibles al retardo o al ancho de banda

• Debe ser soportado por todos los clientes, servers y routers extremo a extremo

Ejemplo: RSVPEjemplo: RSVP

ClientVideoServer

This app. needs 1-Mbps BW and

200-ms delay

Reserve 1-Mbps BW on this line




I need 1-Mbps BW and

200- ms delay

1-18

End-to-End QoS

802.1p: Traffic Filteringfor Switching

Campus NetworkRemote Site

Mainframe

Smart Queuing

Policy Routing

RSVP For End-End Reservation

Traffic Shaping

Leased Line

Traffic Shaping

Link Fragmentationand Interleaving

Intranet

FR or ATM Services

1-19

Donde aplicar funciones QoS Donde aplicar funciones QoS

QoSCore

AccessSwitch

AggregationRouter

BackboneRouter

OC-3Fast

EthernetFast

Ethernet

QoS IngressQoS Ingress

• Classification• Classification

QoS WAN EdgeQoS WAN Edge

• Admission Control Classification

• Congestion Avoidance

• Congestion Management

• Admission Control Classification



QoS CoreQoS Core





1-20

SiSi

Set Telephony = High TOS = 5Set Game = LowTOS = 2

For TOS = 5For TOS = 5Threshold = 4High Priority Queue(70% Transmit Ratio, Low Delay)

For TOS = 2For TOS = 2Threshold = 2Low Priority Queue(30% Transmit Ratio, High Delay)

SiSi

Ejemplo 1: Priorización de IP Telephony

Ejemplo 1: Priorización de IP Telephony

1-21

SQL Listener

Database 10.1.2.2

Database 10.1.2.1

Server Farm Server Farm Switch Switch

Backbone Backbone SwitchSwitch

Access Access SwitchSwitch

UntrustedUntrustedClientClient

ReclassifyTCP, L4-Port = 1521Set TOS = 5Drop Threshold=Low

QOS IngressQOS Ingress QOS CoreQOS Core

Schedule Accordingto TOS = 5

ClientClientQOS IngressQOS IngressQOS CoreQOS Core

Server Farm

Reclassify IF: L4-Port = 1521 IP-SA/DA = 10.1.2.1 IP-SA/DA = 10.1.2.2Set TOS = 5

ScheduleAccording to

TOS = 5

SQL Client

Ejemplo 2: Aplicación ERPEjemplo 2: Aplicación ERP

1-22

TEST

• QoS provides guaranteed ___________– ____________ of mission-critical versus

noncritical applications

– Interactive and time-_________ applications

– _____, _____, and data integration

• Key QoS building blocks– Cla________

– Po_______

– Sh______

– Co_________ avo______

– Call _______ C_____

1-24

APLICACIONES DE LA QoSAPLICACIONES DE LA QoS

BEST EFFORT

INTEGRATEDSERVICES

DIFFERENTIATEDSERVICES

MPLS VPN QoS

QoS COMOSEGURIDAD

RSVP

DIFFSERV

1-25

CARACTERISTICA DEL TRAFICOCARACTERISTICA DEL TRAFICO

DATOS VOZ VIDEO

SUAVE Y CON SUAVE RAFAGASRAFAGAS (mix) SENSIBLE A PERDIDAS SENSIBLE A PERDIDASRETRANSMISION NO PERMITE RETRANS SENSIBLE A RETARDOSPOR TPC POSIBLE MISION POR TCP PRIORIDAD UDP

MAXIMA PRIORIDAD UDP

10101

Diferentes necesidades

BW

1-26

DESAFIOSDESAFIOS

• Perdida de paquetes (Ej Congestión)

• Retardo (Latencia)

Paquetización,

Serialización,

Propagación

• Variación de retardo ( jitter )

1-27

SERVICIOS INTSERVSERVICIOS INTSERV

INTEGRATED SERVICES O INTSERV

Servicios garantizados (RFC 2212 )END TO END

Servicios de carga controlada (RFC 2211)CAC

Best EffortBE

1-28

SERVICIOS DIFFSERVSERVICIOS DIFFSERV

Servicios Diferenciados DIFFSERV

Diferentes niveles de servicio para cada tipo de paquete

RFC 2474

Señalización en cada salto PHB

EF o EXPEDITE FORWARDING RFC 3246AS o ASSURED FORWARDING RFC 2597CS o CLASS SELECTORS RFC 2474BE BEST EFFORT ( cuando sea posible)

1-29

HERRAMIENTAS QOSHERRAMIENTAS QOS

INGRESOEGRESO

MARCADO

DIF

FS

ER

V C

OD

E

PO

INT

S

DS

CP CLASIFICACION

POLICER

CLASIFICACION Y MARCADO CONGESTION CONGESTION AVOIDANCE MANAGEMENT

WRED

QUEUINGSHAPING

SCHEDULING

1-30

ESCENARIO GENERICOESCENARIO GENERICO

1-31

MARCADO EN L2MARCADO EN L2

CoS L2 802.1Q

PRE SFD DA SA TYPE PRI CFI VLAN PT DATA…………….FCS

3 BITS PRIORITY

110TAG (4 BYTES)

7: Reservado6: Reservado5: Voz4: Video3: Señalizacion2: Datos con prioridad1: datos con baja prioridad0: BE

VALOR CoS

1-32

MARCADO EN L3MARCADO EN L3

L3 IP PRECEDENCE ToS

VERSION ToS Byte

7 6 5 4 3 2 1 0

IP PRECEDENCE 3 BITS

DSCP DIFFSERV CODE POINT 6 Bits

1 0 1

1 0 1 1 1 0

5: VOZ, 4: VIDEO,…(CoS ??)

CLASS DROP PREFERENCE 0

1-33

DSCP DSCP

Class 1 AF11 AF12 AF13

11

001010

12

001100

13

001110


21

010010

22

010100

23

010110


31

011010

32

011100

33

011110


41

100010

42

100100

43

100110

Low drop

Prefer.

Med drop

Prefer.

High drop

Prefer.

EF

BE

DSCP 46 ( 101110 )

DSCP 0 ( OOOOOO)

1-34

DSCPDSCP

PHB DSCP DSCP RFC USO COM

EF EF 101110 3246 VOZCAC RSVP

PQ

AF1 AF11,12,13 001xx0 2597 WEB WRED

AF2 AF21,22,23 010xx0 2597 DB WRED

AF3 AF31,32,33 011xx0 2597 Ap Criticas WRED

AF4 AF41,42,43 100xx0 2597Video +

Voz

CAC RSVP

WRED

IP ROUTING

Class 6 110000 2474 OSPF etc WRED

1-35

DSCPDSCP

PHB DSCP DSCP RFC USO COMStream

VideoC 4 100000 2474 Propietario

CAC RSVP

WRED

Señaliz

Telef.C 3 011000 2474 SIP, H323 WRED

MNGMT C 2 010000 2474 SNMP WRED

Internet 2 C 1 001000 I2 I2 WRED

Otros C 0 000000 2474 Otros WRED

1-36

OTROS MARCADOSOTROS MARCADOS

TEC. Capa Campo Bits RangoEthernet 2 802.1Q 3 0-7

FR 2 DE 1 0-1

ATM 2 CLP 1 0-1

MPLS 2 EXP 3 0-7

IP 3 IP PREC 3 0-7

IP 3 DSCP 6 0-63

1-37

NBARNBAR

1-38

NBARNBAR

1-39

END TO END DELAYEND TO END DELAY

CODEC QUEUING SERIALIZACION PROPAGACION DEJITTER BUFFER

G29a VARIABLE VARIABLE 6,3 microseg/Km 20-50 ms25 ms ? ? + variable ? Por retraso en red

END TO END < 150 ms ( Recomendación ITU )

WANIP IP

1-40

ANCHOS DE BANDAANCHOS DE BANDA

CODEC Ts PAYL PPS BW

G.711 20 ms 160 50 80 Kbps

G.711 30 ms 240 33 74 Kbps

G.729 A 20 ms 20 53 24 Kbps

G.729 A 30 ms 30 33 19 Kbps

1-41

ANCHOS DE BANDAINCLUYENDO ENCAPSULADO

ANCHOS DE BANDAINCLUYENDO ENCAPSULADO

BW 802.1Q PPP MLP FR ATMG.711 @ 50 pps

93 Kbps 84 Kbps 86 Kbps 84 Kbps 106 Kbps

G.711 @ 33 pps


G.729 A @ 50 pps


G.729 A @ 33 pps


1-42

POLICERS RFC 26973 Colores 2 Token Bucket


CBS EBS

B < TC B < TE

CONFORMA EXCEDE

ACCION ACCION ACCION

CIR

TOKENSNO USADOS

VIOLA

C. INFORMATION RATE : CIRC. BURST SIZE : CBSEXCESS BURST SIZE : EBSTOKEN COUNT : TCTOKEN COUNT DE EBS : TEBYTE SIZE PAQUETE OFRECIDO : B

PA

QU

ET

E T

AM

AÑ

O

B

SINGLE RATE

1-43

EJEMPLO DE UN POLICY MAPEJEMPLO DE UN POLICY MAP

1-44



OTRA PERSPECTIVA DEL SINGLE RATE

CREDITOS NO USADOS(TOKENS)

SOLO PERMITIDO SI HAYCREDITOS ACUMULADOS

TRAFICO OFRECIDO

CIR

1-45

DUAL RATE 3 COLORESRFC 2698


PBS CBS

B > TP B > TC

CONFORMAEXCEDE

ACCION ACCION ACCION

PIR

VIOLA

PEAK INFORMATION RATE : PIRC. INFORMATION RATE : CIRC. BURST SIZE : CBSPEAK BURST SIZE : PBSTOKEN COUNT CBS : TCTOKEN COUNT DE PBS : TPBYTE SIZE PAQUETE OFRECIDO : B

PA

QU

ET

E T

AM

AÑ

O

B

DUAL RATE CIR

1-46



OTRA PERSPECTIVA DEL DUAL RATE

TRAFICO OFRECIDO

CIR

NO DEPENDE DECREDITOSACUMULADOS

PIR

1-47

SHAPINGSHAPING

EntradaSalida

1-48

EJEMPLO DE SHAPINGEJEMPLO DE SHAPING

Línea de 128 Kbps con shaping a 64 Kbps

BC = 8 Kbits CIR = 64 Kbps BC/CIR = 8/64=125 ms

0 125 250 375 500 625 750 875 1000 ms

0 16k 32k 48k 64k 80k 96k 112k 128kbits

8 x 8000bits/ seg = 64 Kbps CIR = 64 Kbps

8k 8k 8k 8k 8k 8k 8k 8kbits

1-49

QueuingQueuing

1-50

QUEUINGQUEUING

FIFO PQ CQ WFQ PQ-WFQ CBWFQ LLQ

Clasifi-cacion

Por interfaz

Por protocolo e interfaz

Por protocolo e interfaz

IP PREc, RSVP, Port

RTP para PQ, IP PREC para WFQ

Class Based

Class Based

Colas 1 4 16Por flujo

1PQ + WFQ

256 clases

1 PQ + CBWFQ

Sched-uling

FIFO Prioridad RRWF (IP PREC)

PQ

FIFO PQ CQ WFQ PQ-WFQ CBWFQ LLQ

DELAY NO SI (PQ) NO NO SI (PQ) NO SI (PQ)

BW NO NO SI NO SI(PQ) SI SI

VOICE NO NO NO NO NO NO SI

ATRIBUTOS O RECOMENDACIONES

1-51

LOW LATENCY QUEUINGLOW LATENCY QUEUING

PQC

BW

FQ

FRAGMENTAR

INTER-CALAR

FIFOFIFO

VOIPVC

Señaliz

Critico

Manag.

Default

CLASIF.

WFQ

FIFOFIFO

IN OUT

1-52

TAIL DROP Y SINCRONIZACIONTAIL DROP Y SINCRONIZACION

100 %

BUFER OVERRUN

Todos los flujos se sincronizan como ondas y se desperdicia ancho de banda

BW

t

1-53

DSCP BASED RANDOM EARLY DETECTION

DSCP BASED RANDOM EARLY DETECTION

PROFUNDIDADDE LA COLA

PROBABILIDADDE DESCARTE

0

1AF23 AF22 AF21

COMIENZO DESCARTA TODOAF23 22 21

MAXIMO DE COLA(DESCARTA TODO)

1-54

WRED EJEMPLOWRED EJEMPLO

1-55

RECOMENDACIONES GENERALES DE MARCADO ENCOLADO Y DESCARTE RECOMENDACIONES GENERALES DE MARCADO ENCOLADO Y DESCARTE

1-56

7 6 5 4 3 2 1 0

ECN EXPLICIT CONGESTION NOTIFICATION

ECN EXPLICIT CONGESTION NOTIFICATION

VERSION ToS Byte

ECT CE

ECT CE 0 0 NO POSIBLE ECN

0 1 TERMINALES 1 0 CAPACES DE ECN

1 1 CONGESTION !

BIT ECN CAPABLE TRANSPORT Y BIT CONGESTION EXPERIENCED

L3

1-57

COMPRESIONCOMPRESION

• DE ENCABEZADO TCP RFC 1144

• DE ENCABEZADO IP RFC 2507 ( IPHC )

• DE ENCABEZADO IP/UDP/RTP RFC 2508

• DE ENCABEZADO IP SOBRE PPP RFC 2509

• DE ENCABEZADO ROBUSTA

• DE PAYLOAD ( CODECS Ej G.729 )

• cRTP

1-58

LA NECESIDAD DE COMPRIMIRLA NECESIDAD DE COMPRIMIR

1-59

COMPRESION cRTPCOMPRESION cRTP

ENCABEZADORTP 12 BYTES

ENCABEZADO UDP 8 BYTES

ENCABEZADOIP 20 BYTES

cRTP 4BYTES

1-60

TUNELES VPN Y ENCABEZADOSTUNELES VPN Y ENCABEZADOS

1-61

LFI LINK FRAGMENTATION AND INTERLEAVING, RETARDOS DE SERIALIZACION


Kbps 1 Byte 64 B 128 B 256 B 512 B 1024 B 1500 B

56 143 micros

9 ms 18 ms 36 ms 72 ms 144 ms 214 ms

64 125 micros

8 ms 16 ms 32 ms 64 ms 128 ms 187 ms

128 62.5 micros

4 ms 8 ms 16 ms 32 ms 64 ms 93 ms

256 31 micros

2 ms 4 ms 8 ms 16 ms 32 ms 46 ms

512 15.5 micros

1 ms 2 ms 4 ms 8 ms 16 ms 23 ms

768 10 micros

640 micros

1,28 ms

2,56 ms

5,1 ms 10,2 ms

15 ms

1536 5 micros

320 micros

640 micros

1,28 ms

2,56 ms

5,12 ms

7,4 ms

1-62



1500 BYTES implican 214 ms

56 Kbps

VOIP 30-100 BYTES DATOS

CON LFI

FRAGMENT SIZE RECOMENDADO = MAX JITTER X VELOCIDAD DE ENLACE EN KBPS / 8 =10 ms x 56 kbps / 8 = 70 BYTES

1-63

CAC CALL ADMISSION CONTROLCAC CALL ADMISSION CONTROL

• LOCAL

• BASADA EN MEDICIONES

• BASADA EN RESERVAS

1-64

CAC LOCALCAC LOCAL

• LIMITACION FISICA FXS; DSO ETC

• MAX-CONNECTIONS

• VOICE BANDWIDTH

• TRUNK CONDITIONING

• LOCAL VOICE BUSYOUT LVBO

1-65

CAC BASADO EN MEDICIONESCAC BASADO EN MEDICIONES

• Service Assurance Agents SAS

–Advance Voice Busy Out

–PSTN Fallback

Pérdida de paquetes, latencia, desempeño, SLA

1-66

CAC BASADO EN RECURSOSCAC BASADO EN RECURSOS

• Gatekeper Resource Activity indicator (RAI)

• Gatekeper Zone Bandwidth

• Locations ( SW Switch)

• RSVP

1-67

RSVP Y DIFFSERVRSVP Y DIFFSERV

RSVPRSVP

RSVP

DIFFSERVSP BACKBONE

RSVP INSTALADO SOLO PARA HACER CONTROL DE ADMISION

1-68

RSVP

CLASIF

IP RTP

CLASS PR

CLASS 1

PQ

Reserv.

Reserv

Reserv

SCHED:

IN

OUT

RSVP y LLCRSVP y LLC

1-69

COLAS EN SWITCHESCOLAS EN SWITCHES

• 2Q2T : 2 QUEUES 2 Thresholds Tail Drop

• 1P2Q1T : 1 Priority 2Q 1 WRED Threshold

• 1P2Q2T : 1 Priority 2Q 2 WRED Tresholds

• 1P3Q1T : 1 WRED Threshold

• 1P3Q8T : 8 WRED Thresholds

• 1P7Q8T : 8 WRED Thresholds

1-70

QoS en un Switch 1P3Q1TQoS en un Switch 1P3Q1T

NTW Control

INT Control

BE

VIDEO

DATO CRIT.

SEÑALIZ

TRANSAC.

MNGMT

DATO GRAL

DEVORA

VOZ

CS6

AF41

CS4

DSCP25

AF21

AF11

CS1

EF

DSCPL7

CS2

0

CoS7

CoS6

0

CoS4

CoS4

CoS3

CoS3

CoS2

CoS1

CoS1

CoS5

CoS 1P3Q1T

CoS 5 PQ

QUEUE 370%

QUEUE 225%

Cos1 QUE1 5%

CoS7

CoS6

CoS4CoS3CoS2

CoS0

WRR

WRR

WRR

calidad de servicio

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