Programa de doctorado Informática Industrial 2009-2010Departamento de Tecnología Electrónica

Calidad de Servicio (QoS) en redes Dra. María del Carmen Romero Ternero

(mcromero@dte.us.es) http://www.dte.us.es/personal/mcromero

Definición QoS

z ITU E.800: “Efecto global de las prestaciones de un servicio que determinan el grado de satisfacción de un usuario al utilizar dicho servicio.”

z IETF RFC 2386: “Conjunto de requisitos delservicio que debe cumplir la red en el transporte de un flujo.”

Usos

z Concepto de QoS tradicionalz Planificación redes, de

, ingeniería de tráfico…

z QoS servicios evolucionannuevos modelos y arquitecturas de provisiónz Redes sensoresz Móvilesz Webz P2P . . .

z Garantía de prestaciones al usuario

Modelo conceptual

Fuente: Encarna PastorDpto. Ingeniería de Sistemas Telemáticos

ETS Ingenieros TelecomunicaciónUniv. Politécnica de Madrid

Diseño de interredes IP

z Control de la congestiónz Bajo nivel de retardoz Alto rendimientoz QoSz Proporcionar un servicio justo

Diseño de interredes IP

z Control de la congestiónz Bajo nivel de retardoz Alto rendimientoz QoSz Proporcionar un servicio justo

z Tráfico elástico y no elástico

Tráfico elástico y no elástico

z Elástico:z Se a de

y de la redz Tipo de tráfico propio dez Ejs: FTP, SMTP,TELNET

No

las

redes IP

z No se adapta a las variaciones de retardo yrendimiento de la

red

zz

z Necesita optimizar: rendimiento, retardo, jitter

(fluctuación del retardo), pérdida de

z Ejs: aplicaciones en tiempo real

paquetes

Medidas de QoS

Requisitos

para una

comunicación en tiempo real

z Bajo jitterz Baja latenciaz Capacidad de integrar servicios en TR y servicios en TNR

z Capacidad de adaptación dinámica a condiciones de tráfico y red

z Buen rendimiento para grandes redes y gran cantidad de conexiones

z Requisitos modestos para los buffers dentro de una redz Utilización de la capacidad de manera altamente efectiva

z Baja redundancia de bits de cabecera por paquete

z Baja redundancia de procesamiento por paquete dentro de la red y en el sistema final

Arquitecturas de Servicios

z Servicios integrados o IntServ (Integrated Services) RFC 1633z Se implementa dentro de un dominioz El proveedor de SI:

z Limita la demanda a la capacidad de la red

z Reserva recursos dentro del dominio para ofrecer QoS a partes de la demanda

z Complicada de implementar

z Servicios diferenciados o DiffServ (Differentiated

Services RFCz Marca el tráfico y lo distingue, ofreciendo distinta

QoS para cada tipo

z Fácil de implementar

Arquitectura de Servicios

Integrados (ISA)

z Compartir la capacidad disponible cuando congestión

z Herramientas tradicionales best effort:z Algoritmo de encaminamientoz Descarte de paquetes (drop)

z ISA define flujo: corriente discernible de paquetes IP relacionados que resulta de la actividad única de un usuario y requiere una misma QoSz Es unidireccional

z Puede más un (multidifusión)

z Identificado por direcciones IP origen y destino, puertos y tipo de protocolo

Arquitectura de Servicios

Integrados (ISA) (II)

z Funciones para gestionar congestión y dar QoS:z Control de admisión (RSVP)z Algoritmo de encaminamiento (otros parámetros además del retardo)

z Disciplina de colas (equitativo, compartición de procesador, equitativo de ciclos de bits, equitativo ponderado…)

z Política de descarte (detección temprana aleatoria o RED)

Arquitectura de Servicios

Integrados (ISA) (III)

z Categorías de servicios globales:z Garantizado

1. Garantiza una tasa de datos2. Límite superior para el retardo de colas3. hay en colas

z Carga controlada1. Similar a mayor esfuerzo pero en condiciones sin carga

2. No hay límite superior para el retardo de colas, pero se asegura un % alto de paquetes no superen el retardo mínimo de tránsito (tpropag+tprocrouter)

3. % alto de paquetes entregados con éxito

z Mayor esfuerzo (best effort) (por defecto)

z Para un flujo particular (especificaciones de tráfico, Tspec; cubo con créditos o token bucket)

Arquitectura de Servicios

Diferenciados (SD)

z Se etiquetan los paquetes IP mediante campos de la cabecera

(DS):z IPv4 Æ Tipo de servicioz IPv6 Æ Clase de tráfico

z Acuerdo de nivel de servicio (SLA) entre proveedor y cliente antes de usar DS Æ no cambio en

aplicacionesz Mecanismo de agregación incorporadoz Los routers tratan cada paquete

independientemente Æ no tienen que guardar información sobre paquetes descartados

Arquitectura de Servicios

Diferenciados (SD) (II)

Arquitectura de Servicios

Diferenciados (SD) (II)

Arquitectura de Servicios

Diferenciados (SD) (III)

z Comportamiento por salto (PHB): tratamiento de emisión dado por un router

z Tipos:z Expedited Forwarding (RFC 2598)

z Servicio de primera calidad (P2P o línea alquilada): pocas pérdidas, poco retardo, poco jitter, AB asegurado y servicio extremo a extremo a través de los dominios DS.

z Assured Service (RFC 2597)z Superior al de máximo esfuerzo, pero sin

reserva de recursos y sin discriminación

detallada de flujos.z 4 perfiles de tráfico y 3 prioridades de descarte por paquete

QoS en los routers

z

Disciplinade

colas para dar preferencia

a lospaquete

sla establecida.

z Selección de ruta según las características de

QoS de cada posible ruta.

z Invocar tratamiento

siguiente salto.

QoS en la subred del

Protocolos

z RSVP (Resource ReSerVation Protocol) [RFC 2205]z Transporte

z MPLS (Multiprotocol Label Switching) [RFC 3031]z Enlace de datos y Redz Redes ATM, Frame Relay e IP

z RTP (Real-Time Transport Protocol) y RTCP (RTP Control Protocol) [RFC 3550]z Aplicación

zz

RSVP

z Unidifusión y multidifusión

Simplex unidireccional

z Reservas iniciadas por el receptor

z Mantenimiento de estados no permanentes en routers

z Provisión de diferentes estilos de reserva

z Funcionamiento transparente a través de routers que no empleen RSVP

z Soporte para IPv4 (ToS) y para IPv6 (Etiqueta de flujo)

RSVP (II)

RSVP (III)

zz

MPLS

z Soporte QoS orientado a la conexiónz Contratos de tráfico con QoS ofisticada y fiable

z Ingeniería del tráficoz Definición de rutas dinámicas

z Planificación de entregas de tráfico según la demanda conocida

z

Optimizarel uso de la

red

z Redes privadas virtualesz Rendimientoz Seguridad

z Soporte multiprotocolo

z IP, ATM, Frame Relay (completas o mezcladas)

MPLS

RTP/RTCP

z Procesamiento integrado por capas

z Transferencia tiempo entre

Fuente: Stallings

participantes de una sesión (puerto RTP, puertoRTCP e IPs participantes)

z Multimedia/Streaming

RTP/RTCP

Cabecera RTP

Cabecera RTCP

Referencias

z Redes e Internet de Alta Velocidad. Rendimiento y Calidad de Servicio, W. Stallings, Pearson Prentice Hall, 2002

z QoS in

packet networks, Kun I. Park, Springer, 2005

z IETF RFC 2386: Framework for QoS-based Routing

in the Internet,

1998

z ITU E.800: Terms and definitions related to quality

of service and network

dependability, 1994

performance including

Trabajos

z Estado del arte de MAS aplicados a la mejora del encaminamiento de datos

z Estado del arte de MAS aplicados a la mejora de la QoS en redes de datos

z Estado del arte de MAS aplicados a la mejora de servicios de redes

z Estado del arte sobre el aprendizaje de los agentes en un MAS

z Estado del arte en la implementación de las distintas arquitecturas que presenta un MAS

z Estado del arte sobre desarrollo

(David)

y plataformas

para MAS

z Estado del arte de MAS aplicados a Robótica (Pablo)

z Estado del arte de MAS aplicados a Telemedicina (Manolo)