CCNA Voice. Calidad de Servicio

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1 CCNA Voice Calidad de Servicio

2 Contenido Definición de QoS 1 5 Requisitos de QoS para VoIP Ancho de Banda 2 6 Requisitos de QoS para tráfico de datos Latencia o Retardo 3 7 AutoQoS Pérdida de Paquetes 4 8 Configurar AutoQoS 2

3 DEFINICIÓN DE QOS 3

4 Definición de QoS Definición de QoS: La capacidad de la red para proporcionar un mejor servicio, o servicios especiales, a un conjunto de usuarios y aplicaciones, a expensas de otros usuarios y aplicaciones. El tráfico de voz y video es muy sensible al retardo, la pérdida de paquetes y la variación en el retardo (jitter). Efectos de estos problemas: audio entrecortado, sonidos que faltan, eco, o pausas excesivamente largas en la conversación, que causan sobreimposición de conversaciones, o la interrupción de la persona que habla por otra. La configuración de QoS ofrece AB garantizado, reduce la latencia y el jitter para el tráfico prioritario, como VoIP. Las áreas donde aplicar QoS son: Ancho de banda Retardo o latencia (incluyendo la variación del retardo o jitter) Pérdida de paquetes 4

5 ANCHO DE BANDA 5

6 Ancho de Banda Una llamada VoIP sigue un camino de extremo a extremo. Este camino puede cruzar una variedad de enlaces LAN y WAN. El enlace más lento es el que determina el AB disponible para todo el camino, y a veces se crea un cuello de botella por la congestión que genera. Soluciones para la congestión: Aumentar el AB: aumentar el ancho de banda es caro, y no siempre necesario si se aplica QoS. Colas: QoS utiliza estrategias de colas avanzadas para clasificar los diferentes tipos de tráfico, y organizar las clases en colas para darles prioridad. Weighted Fair Queuing (WFQ). Class Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ). Low-Latency Queuing (LLQ). Compresión. Compresión del payload. Compresión del enlace. Compresión de cabecera. 6

7 AB Colas: Weighted Fair Queuing (WFQ) Método automatizado que provee una asignación justa de AB para todo el tráfico de la red. WFQ ordena el tráfico en flujos, usando una serie de parámetros. Una vez distinguidos los flujos, el router determina cuáles son de uso intensivo o sensibles al retardo, priorizándolos y asegurando que los sensibles al retardo son empujados al principio de la cola. WFQ se adapta a las condiciones cambiantes del tráfico de red. La carga para el procesador en los equipos de enrutamiento, hace de este método poco escalable, al requerir recursos adicionales en la clasificación y manipulación dinámica de las colas. No necesita configuración, está habilitado por defecto en todos los enlaces de velocidades T1. No es un método adecuado para VoIP ya que no garantiza AB para el tráfico de voz, puesto que asigna el AB proporcional al tamaño de los flujos. 7

8 AB Colas: Class Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ) Limitaciones de WFQ: Su rendimiento disminuye a medida que el tráfico por enlace aumenta y se colapsa debido a la cantidad de flujos a analizar. CBWFQ permite la creación de clases definidas por el usuario para un mayor control sobre las colas de tráfico y asignación del AB. CBWFQ garantiza una determinada tasa de transmisión para cierto tipo de tráfico. Las clases pueden ser determinadas según protocolo ACL, valor DSCP, o interfaz de entrada. Cada clase posee una cola separada, y todos los paquetes que cumplen el criterio definido para una clase son asignados a dicha cola. Una vez que establecidos los criterios para las clases, es posible determinar cómo los paquetes pertenecientes a dicha clase serán gestionados. Si una clase no utiliza su porción de ancho de banda, otras pueden hacerlo. Se puede configurar el AB y el límite de paquetes máximos para cada clase. CBWFQ no es una opción adecuada para VoIP ya que no tiene Priority Queuing. 8

9 AB Colas: Low-Latency Queuing (LLQ) LLQ es CBWFQ con PQ (Priority Queuing). Método recomendado para VoIP y Telefonía IP, que también trabaja adecuadamente con tráfico de videoconferencias. LLQ consta de colas de prioridad personalizadas, basadas en clases de tráfico, con una cola de prioridad que tiene preferencia sobre las otras colas. Funcionamiento: Si existe tráfico en la cola de prioridad, ésta es atendida antes que las otras colas de prioridad personalizadas. Si la cola de prioridad está libre, se procede a atender las otras colas según su prioridad. Es necesario configurar un AB límite reservado para la cola de prioridad, evitando la inanición del resto de las colas. La cola de prioridad asegura un retardo máximo garantizado para los paquetes, calculado como el tamaño del MTU dividido por la velocidad de enlace. 9

10 Ancho de Banda - Compresión Tipos de compresión: Compresión de payload: No afecta a las cabeceras. Es apropiado para enlaces en los que la cabecera tiene que ser legible para enrutar los paquetes correctamente (p.ejem. Frame Relay y ATM). Compresión del enlace: Para enlaces punto a punto donde la cabecera no es necesaria para enrutar el paquete. Compresión de cabecera: Si se usa crtp (RTP comprimido), las cabeceras de capa 3 y capa 4 de un paquete VoIP se reducen de 40 hasta 2 bytes. También se permite la compresión de cabeceras TCP para el tráfico de datos. La compresión requiere tiempo y recursos de CPU, lo que aumenta el retardo. Hay que tenerlo en cuenta al decidir cuáles son las estrategias adecuadas para cada enlace. 10

11 LATENCIA O RETARDO 11

12 Latencia o Retardo Latencia: suma de todos los retardos acumulados desde el origen hasta el destino. Clasificación: Fija: Predecible y constante. Fuentes de retardo: - Propagación: Es el tiempo que tarda la señal en cruzar el enlace. Es equivalente a la velocidad de la luz desplazándose por un hilo de cobre o una fibra óptica. Puede introducir retardos significativos en enlaces de larga distancia. - Serialización: Es el tiempo que se tarda en poner los bits en el medio. Depende de la velocidad del enlace y no varía a no ser que se cambie la velocidad del enlace. Variable: incluye los retardos de procesamiento y colas, que dependen del tráfico, el rendimiento del router y otros factores que no son fáciles de predecir ni constantes. Para la reducción de la latencia: Aumentar la velocidad del enlace Utilizar Priority Queuing. Utilizar técnicas de compresión adecuadas. 12

13 PÉRDIDA DE PAQUETES 13

14 Pérdida de Paquetes - Causas Posibles causas de pérdida de paquetes: Tail drop: Si la cola de salida está llena, no se pueden poner más paquetes en cola y se eliminan del final (tail) de la cola, y se pierden. Causa más común de perdida de paquetes. Input drop: Si la cola de entrada está llena, los paquetes se descartan a medida que llegan, y se pierden. Esto sucede en contadas ocasiones y es un síntoma de saturación de la CPU del router. Overrun: También son resultado de la saturación de la CPU, cuando el router no puede asignar los paquetes al espacio vacío del buffer. Ignore: No hay espacio disponible en el buffer. Frame errors: Los problemas de transmisión generan errores CRC, tramas de tipo giant o runt, debido a Interferencia electromagnética (EMI) o a problemas en el hardware de la interfaz. 14

15 Pérdida de Paquetes Estrategias de resolución Mecanismos QoS para paliar la reducción de pérdidas de paquetes: LLQ Compresión Aumentando la velocidad del enlace. Estrategias complementarias, denominadas mecanismos de eficiencia de Enlace (Link Efficiency), para prevenir la congestión: Modelado de tráfico (Traffic shaping): Retrasa los paquetes para que se envíen a una velocidad máxima configurada. Por ejemplo, si un servidor TFTO genera un flujo de 512 kbps, el modelado podría limitar el output a 256 kbps, y retrasar la salida del tráfico excesivo. Políticas de tráfico (Traffic policing): Descarta los paquetes que superan un umbral. Estos paquetes pueden ser retransmitidos si el tráfico es TCP, no debería aplicarse al tráfico VoIP porque no usa TCP como protocolo de transporte. 15

16 REQUISITOS DE QOS PARA VOIP 16

17 Requisitos de QoS para VoIP Existen valores aceptables para la latencia, el jitter y la pérdida de paquetes para VoIP. Utilizamos QoS y mecanismos de eficiencia del enlace para mantener estos valores: Latencia menor a 150 ms en un sentido. El jitter debe ser menos de 30 ms en un sentido. La perdida de paquetes debe ser de menos del 1% Cada llamada VoIP requiere entre 17 y 106 kbps de ancho de banda priorizado, dependiendo del códec, la compresión y el protocolo de capa 2 que se utiliza; también son necesarios otros 105 bps para el tráfico de señalización. Los requisitos para video son similares. El consumo de ancho de banda se calcula como [output del códec de video] + 20%. Por ejemplo, un canal de video de 384 kbps debería reservar 460 kbps de ancho de banda. 17

18 REQUISITOS DE QOS PARA TRÁFICO DE DATOS 18

19 Requisitos de QoS para Tráfico de datos Los requerimientos de QoS para datos no son tan estrictos como los de VoIP. Es recomendable clasificar el tráfico de datos en clases y asignar a cada una, una cierta cantidad de AB a su cola. Las herramientas de clasificación de QoS de Cisco incluyen Reconocimiento de Aplicaciones basadas en Red (Network-Based Application Recognition NBAR). Las clasificaciones que se crean componen la política de calidad de servicio para la organización. La política refleja las necesidades reales tanto del tráfico de voz como del tráfico de datos en la red. 19

20 Requisitos de QoS para Tráfico de datos Procedimiento de la Política de QoS: 1. Realizar una auditoría de red para determinar el estado del tráfico. Determinar si existen problemas de congestión y enumerar las aplicaciones que se detectan activas. 2. Realizar una auditoría de negocio para comprobar que las aplicaciones usadas están alineadas con las necesidades del negocio. De esta auditoría, algunas aplicaciones se identificaran como críticas para el funcionamiento del negocio, otras como rutina, algunas serán triviales e incluso innecesarias. 3. Determinar el nivel de servicio requerido para cada aplicación. Esto irá desde Prioritario (Priority) para voz y video, a Crítico (mission critical), Urgente (Urgent), Rutina (Routine) y Carroñero (Scavenger) hasta incluso no permitido (Disallowed). 4. Diseñar el esquema de clasificación adecuado para los resultados de la auditoría. Utilizar las decisiones ejecutivas y la auditoría de negocio para crear un sistema de clasificación que cubra las necesidades de negocio. 5. Definir los parámetros de QoS para cada clase de tráfico. Esto incluye anchos de banda mínimos y máximos, prioridad por clase, estrategia de colas y métodos de eficiencia de enlace. 20

21 AUTOQOS 21

22 AutoQoS AutoQoS automatiza y simplifica las configuraciones de QoS. AutoQoS genera las clases de tráfico y las políticas de servicio a partir de plantillas predeterminadas, eliminando la necesidad de tener un gran conocimiento de los comandos. La configuración generada se adapta a los cambios (como puedan ser los movimiento de teléfonos) y se puede personalizar manualmente para dar respuesta a necesidades específicas, después de terminar el proceso automático. AutoQoS está disponible en todos los routers y switches para voz con el IOS correcto. El comando AutoQoS se limita a los siguientes interfaces: Enlaces Serial PPP or HDLC Enlaces Frame Relay solo punto-a-punto PVCs de ATM, a baja y alta velocidad 22

23 QoS Trust Boundary Frontera de Confianza (Trust Boundary): punto en el que el switch o router crean el etiquetado de QoS del paquete o trama. Si es de confianza, el paquete es tratado de acuerdo con su marca de QoS y política correspondiente. Si no es de confianza, puede ser etiquetado de nuevo y tratado de forma diferente. Queremos que el Trust Boundary esté lo más cerca posible del origen. Para ello el trust boundary debería estar entre el teléfono IP y el PC conectado, ya que normalmente no confiamos en el PC pero sí en el teléfono. Si no hay teléfono, el trust boundary está entre el PC y el switch. El switch debe ser capaz de identificar y configurar el trust boundary, si no lo hace, debemos mover el trust boundary hasta el router gateway. AutoQoS puede detectar y configurar el trust boundary automáticamente. 23

24 CONFIGURAR AUTOQOS 24

25 Configurar AutoQoS El comando auto qos voip [trust] [fr-atm] habilita AutoQoS en la interfaz. El parámetro [trust] hace que las marcas DSCP del paquete sean de confianza para la clasificación. Si no se utiliza la opción trust, el tráfico se clasifica según NBAR, y los paquetes se marcan con DSCO según corresponda. La palabra [fr-atm] se usa en enlaces punto-a-punto Frame Realy o ATM. AutoQoS se basa en el AB configurado en cada interfaz cuando se ejecuta por primera vez. Si el AB se reduce, no cambia la configuración de AutoQoS. Si queremos que los cambios en el AB de un interfaz se reflejen en AutoQoS, deberíamos borrarlo y volver a aplicarlo. En un interfaz de un switch, la opción [ciscophone] habilita la función de trusted boundary cuando detecta a u teléfono Cisco a través de mensajes CDP. Cuando se detecta el teléfono, se confía en el etiquetado del paquete y si no se detecta un teléfono no se confía en las marcas. La opción [trust] en el interfaz del switch hace que la marca de los paquetes entrantes sea de confianza (trusted) independientemente de si se ha detectado un teléfono. 25

26 Fin Preguntas 26

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