|
Summary: Quality of service for multi-service IP networks (IP QoS) is
a resource used widely among operators in order to be able to
guarantee that the demands are met of each and every type of service
and application to traverse their networks. In this article, we seek
to explain succinctly IP QoS and how the different existing techniques
for its implementation are applied.
Quality of service is the ability to deliver a data service
consistently and predictably in order to meet the requirements of
customers’ multi-service applications. This ability is implemented
over different protocols, at ISO Level 2, Levels 3, and even at the
application level.
Note of the editor: This document is only
available in spanish.
MARCO DE REFERENCIA DEL TEMA
El desarrollo de las redes a lo
largo del tiempo ha dado cabida a la implantación de nuevos servicios.
En los primeros tiempos de la Telemática hasta fines de la década de
los 80’s, los recursos eran muy limitados por la precariedad técnica y
la escasez de recursos financieros no teníamos los grandes nachos de
banda de hoy en día, los canales eran angostos y de una
confiabilidad deficiente, los equipos de computo, procesadores y
memorias tenían una capacidad de procesamiento limitado y un tamaño
pequeño para las necesidades, protocolos precarios con bajo nivel de
eficiencia, orientados a la eterna detección y corrección de errores
por la mala calidad de los medios y soporte escaso a nuevos tipos de
servicios de datos (voz, video, multimedia, etc.). Con la evolución
de las telecomunicaciones se presentaron evoluciones fuertes en lo que
a calidad del medio e incremento del ancho de banda respecta. Nacieron
nuevos protocolos con capacidad de discernir el tipo de información
que transportan brindando el trato adecuado a cada tipo de información
para su mejor tratamiento en el transporte sobre la red.
Esta identificación de tráfico,
junto al correspondiente trato en lo que respecta a prioridades del
paquete en puntos de enrutamiento, tiempo de vida en la red,
integridad de la información, recuperación de paquetes, reserva de
recursos de la red, conformación del ancho de banda para distribuirlo
por servicios, mapeo de políticas, encolamiento y demás técnicas es
lo que se denomina Calidad de Servicio (Quality of Service – QoS).
La
convergencia de las redes de comunicaciones o sea la necesidad de
soportar nuevos servicios en la red impulsa de una manera apremiante
la necesidad de la calidad de servicio con el fin de garantizar que
cada tipo de servicio sus necesidades y hacer un uso homogéneo de la
red.
La QoS ejecuta las acciones
necesarias para garantizar el manejo adecuado de la información que
viaja a través de una red de computadores, dependiendo de los
requerimientos de los datos.
En general podemos decir que los
requerimientos de los servicios de voz, datos (entre sus diferentes
aplicaciones) y video se pueden caracterizar así:
-
Los
archivos de datos no requieren de un gran ancho de banda, pero si de
un medio confiable el cual garantice que tarde o temprano la
información llegue completa e integra a su destino.
-
La voz
requiere de un ancho de banda que hoy en día es soportado por casi
todos los proveedores de acceso a Internet (ISP’s). Para la voz es
fundamental disminuir el tiempo de latencia (Jitter), el cual
consiste en las variaciones causadas por los distintos retardos de
tiempo que genera cada paquete al llegar a su destino, los cuales no
son constantes. Entre menor sea el tiempo de latencia se contará con
una mayor fidelidad en las transmisiones de voz.
-
El video
a diferencia de los demás, requiere de un gran ancho de banda, el
cual es compensado con técnicas de comprensión y buffers para el
almacenamiento temporal de la información recibida, con el fin de
generar una ejecución fluida. Cabe destacar que la voz y el video
toleran la pérdida de paquetes en pequeña cantidad y sus
aplicaciones generalmente implementan recursos para recuperarlos,
siempre y cuando se genere una recepción constante en el tiempo de
los paquetes de información.
El futuro de las redes de datos
nos presentará nuevos protocolos mejor preparados para la gestión de
la información que viaja a través de una red para mejorar la
experiencia con servicios como telefonía sobre la red de datos, radio,
video conferencias, video por demanda, televisión, aplicaciones
multimedia, etcétera, soportados sobre medios de transmisión de alta
confiabilidad y grandes anchos de banda.
ANTECEDENTES HISTÓRICOS
El desarrollo y estandarización
ha sido conducido inicialmente por el IETF ( Internet Engineer Task
Force) a través de los diferentes RFC (Request For Comments) que
involucran el uso de tecnologías para el aseguramiento de la calidad
de los diferentes tipos de información que viajan en las redes de
datos. El más relevante es el RFC 2386 el cual consiste en una
recomendación para un marco de enrutamiento óptimo para contribuir al
aseguramiento de la calidad en el trato de la información. Se destaca
el RFC 2386 debido a que hoy en día en la red de redes - “INTERNET”,
se maneja IP como protocolo de enrutamiento, a pesar que tiene en el
encabezado de sus datagramas un campo para la identificación del tipo
de información que transporta, no ofrece garantías de un trato
adecuado de los datos al ser un protocolo no orientado a conexión.
Además cabe destacar que IP nació antes de que las redes de datos
tuvieran el suficiente ancho de banda para soportar los nuevos
servicios que hoy en día requieren de una QoS para un funcionamiento
adecuado y eficiente.
TEORIA Y DEFINICIONES DEL
QoS
Calidad de servicio es la habilidad de proveer la entrega de un
servicio de datos consistente, predecible para satisfacer
requerimientos de las aplicaciones multi- servicios de los clientes.
Esta habilidad se implementa sobre diferentes protocolos tanto del
nivel 2 de OSI, como de los niveles 3 y aun en el nivel de aplicación.
Es necesario aclarar que
a veces se tiende a confundir QoS IP o Qos para Frame Relay y ATM con
normas y estándares para el manejo y prestación de los servicios de
Telecomunicaciones. Estos últimos son definidos y aclarados
exactamente en normas tales como UIT-T: X.902, Y.101/52. I.140 y
E.800/2101, E.726, E.417.
La más conocida e implementada hoy en día es el grupo
de técnicas de calidad de servicio IP. Aunque existen técnicas en
Frame Relay como CIR (Commit Information rate) , EIR, RER Bc y Be
o en ATM las técnicas de
CTD Retardo de
transferencia de célula (cell
transfer delay),
CDV Variación del retardo de célula (cell
delay variation),
Clases de QoS de ATM.
Aparte de QoS se manejan temas que deben estar claros
en el área de networking como las redes de conmutación de paquetes y
circuitos, y temas del área de enrutamiento como las redes autónomas,
métricas para selección de rutas óptimas, etc.
En sus inicios las redes
telemáticas nacieron con grandes limitantes en lo que a ancho de banda
y confiabilidad respecta. Las redes no garantizaban la recepción de
información ya que viajaban por medio muy sensibles al ruido y con un
muy bajo BER (Bit Error Rate). Con el aumento en el ancho de banda al
utilizar medios muchos más confiables y de mayor capacidad de
transmisión de información, los protocolos se vieron en la necesidad
de evolucionar a la par, brindando hoy en día conexiones más seguras,
eficientes con nuevos e innovadores servicios.
El nacimiento de estos nuevos e
innovadores servicios ha requerido de una nueva evolución. El concepto
de calidad de servicio QoS, nace de la debilidad que manejaban las
redes en el tratamiento y discernimiento de los diferentes tipos de
datos que circulaban a través de ella. No son los mismos
requerimientos los de un archivo de datos a una transmisión de voz,
mientras que en los datos no puede existir pérdida de información pero
si una mayor tolerancia a la demora de ésta, la voz tolera una mínima
cantidad de información pero es mucho más sensible a los retardos.
La QoS propone un modelo de
tratamiento adecuado de la información para mejorar la calidad de los
nuevos servicios multimedia que hoy en día se pueden utilizar en las
redes de datos.
El óptimo enrutamiento de la
información, es una ayuda para el mejoramiento del desempeño en la
transmisión de datos sobre protocolos como IP y por ende se convierte
en un factor crítico para trato adecuado de cierto tipo de
información, es por esto que las personas que redactaron el RFC 2386
se convirtieron en las primeras personas en generar un aporte tangible
a una necesidad que planteaba la evolución de las redes de datos.
Dentro de la documentación actual
para el estudio de tecnologías aplicadas al entorno de redes, se tiene
una deficiencia en lo que respecta a traducciones de calidad tanto en
la fidelidad de la información como en el lenguaje descriptivo,
deteriorando el entendimiento de los temas presentados, obligando al
estudiante a retomar la documentación en su idioma original (es decir
Inglés) siendo una limitante en el caso que éste no domine ese idioma.
Se hace necesario contar con el enriquecimiento de dicha documentación
en el idioma nativo, con artículos de calidad sobre los diferentes
temas de las distintas áreas del redes.
Un caso ejemplar sobre estas
deficiencias es el tema de Calidad de Servicio (Quality of Service –
QoS) en el cual se encuentra una gran cantidad de documentación tanto
en Inglés como en Español, detectando serias falencias en el manejo de
la información, definiciones, traducciones, conceptos básicos, etc. y
a su vez un marcado sesgo en el tipo de información dejando de lado
datos de origen histórico y otro tipo de información relevante para un
estudio técnico de mayor precisión.
La QoS nace de la necesidad de
brindar un trato especial a cierto tipo de información que viaja a
través de una red. Como se mencionó anteriormente gracias a la mejora
en los recursos de redes, hoy en día se prestan servicios como
telefonía IP, video streaming, video on demand, video conferencia,
etc. y cada uno de estos servicios requiere de un trato especial
dependiendo de sus propiedades. QoS es el encargado mediante ciertos
mecanismos y técnicas de analizar el tipo de tráfico que viaja a
través de una red y determinar el trato adecuado que se le debe dar a
ese flujo de información.
Una de las grandes dificultades
que ofrece la prestación de estos nuevos servicios sobre la redes de
datos, es el manejo de la congestión. Existen servicios que requieren
de un gran ancho de banda para funcionar adecuadamente, y aunque puede
que el medio físicamente esté en capacidad de proveerlo, los altos
niveles de congestión lo degradan tanto que se hace imposible
trasmitir a una rata adecuada la información.
Finalmente debemos mencionar las
definiciones de Clases de QoS hechas por el UIT-T en su recomendación
Y.1541 las cuales se muestran en la Tabla 1
|
Parámetro de calidad de
funcionamiento de la red |
Tipo
de objetivo de calidad de funcionamiento de la red
|
Clases de QoS
|
|
Clase 0 |
Clase 1 |
Clase 2 |
Clase 3 |
Clase 4 |
Clase 5 sin especificar
|
|
IPTD |
Límite
superior sobre el IPTD medio (Nota 1) |
100 ms |
400 ms |
100 ms |
400 ms |
1 s |
U |
|
IPDV |
Límite
superior sobre el cuantil 1 – 10−3 de IPTD menos el IPTD mínimo
(Nota 2) |
50 ms (Nota 3)
|
50 ms (Nota 3)
|
U |
U |
U |
U |
|
IPLR |
Límite
superior sobre la probabilidad de pérdida de paquetes |
1 × 10−3 (Nota 4)
|
1 × 10−3 (Nota 4)
|
1 × 10−3 |
1 × 10−3 |
1 × 10−3 |
U |
|
IPER |
Límite
superior |
1 × 10−4 (nota 5)
|
U |
Jaime Rubio
Associate Expert
Centro de Investigación de las Telecomunicaciones CINTEL Colombia
|
Additional Information: The
International Telecommunication Union is offering through
CINTEL from July 23 to August 17, 2007 a distance learning course on
Design and Implementation of Quality of
Service (QoS) on IP Networks Course. CITEL
offers 30
scholarships of the 50% of the registration fee and ITU/CINTEL
offer the remaining 50%. This article is part of the material of
the course. These
scholarships are subject to the availability of funds
corresponding to the 2007 regular budget.
|
|
Quality of Service (QoS)
