Tema 8.1. Introducción a la Calidad de Servicio (QoS).

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1 Redes y Servicios de Telecomunicaciones Tema 8.1. Introducción a la Calidad de Servicio (QoS). Tanenbaum (4ªEd): 5.4.1, Portal Moodle Copyright 2010, Elsevier Inc. All rights Reserved 1

2 Contenido Clasificación de servicios Definición y Objetivos de QoS Requisitos de QoS de las aplicaciones. Acuerdos de Servicio: SLA/SLS Algoritmos básicos: Leaky Bucket y Token Bucket 2

3 Clasificación de los servicios. Servicios básicos: Servicios portadores: Circuitos, paquetes (ej. Circuitos virtuales),... Proporcionan capacidad de transmisión de información entre puntos de acceso. Teleservicios: TE RSTC Llamada telefónica, mensaje multimedia, video-conferencia,... Proporcionan capacidad completa de comunicación entre usuarios (incluyen el equipo terminal). Teleservicios PLMN Servicios portadores Red de tránsito RED Red final Servicios suplementarios: Modifican o suplementan un servicio básico; ej. Llamada a tres, redirección,... Servicios de valor añadido: (Todos los no estandarizados por los operadores) TE 3

4 Ejemplos de Teleservicios y Servicios Portadores. Provisión de Servicios finales (Teleservicios) a Usuarios residenciales: Video Bajo Demanda/TV Telefonía IP Acceso a Internet TRIPLE PLAY TV, VoD Home Network ADSL2+/VDSL ADSLx 6 Mbps VDSLx 32/FTTH 66 Mbps DSLAM Voice/video Telephony RTC Voice gateway TV services (1 channel) Internet (1Mbps) VoIP (128 kbps) HDTV 30 Mbps (MPEG 2) ISP Internet 8-12 Mbps (MPEG 4) TV channel 1 4 x 4 Mbps (MPEG 2) TV channel 2 4 x 2 Mbps (MPEG 4) 8 20 Mbps 1 Mbps TV channel 3 TV channel 4 Internet VoIP (several channels + video) Servicios portadores: Basados en C. Virtuales con QoS 4

5 Definición de QoS: Objetivo Una posible definición de QoS: SE DEFINE COMO EL EFECTO COLECTIVO DE LAS PRESTACIONES DEL SERVICIO, LAS CUALES DETERMINAN EL GRADO DE SATISFACCIÓN DEL USUARIO DEL MISMO (Recomendación I 350, ITU-T) Usuarios? Cómo se mide? Concepto amplio, nos quedamos con la parte más objetiva: QoS de servicios portadores. Centramos nuestra atención en redes con conmutación de paquetes. 5

6 Requisitos de QoS de aplicaciones Es necesario conocer los requisitos de las aplicaciones (Teleservicios) para poder parametrizar los servicios portadores en términos de QoS High = Muy exigente Low = Poco exigente 6

7 Tres Pasos para conseguir QoS en la Red (ITU Y.1541 / Y.1221) Quantify user/application QoS needs and associated traffic characteristics. SLS Traffic Profiles Communicate the QoS needs and traffic characteristics into network. QoS Requirements Implement network QoS mechanisms supporting the requested QoS/traffic levels Signalling/Control Protocols (Not required if permanent agreement) Traffic Control Mechanisms Congestion Control Mechanisms SLS: Service Level Specification 7

8 SLA Acuerdos de Servicio: SLA/SLS (Service Level Agreement/Spec.) RFC3260: SLS is a set of parameters and their values which together define the service offered to a traffic stream. SLS El SLS Incluirá parámetros del tráfico y la QoS requerida (Retardos, pérdidas, ). Se puede definir de forma permanente o cada vez que establezca una conexión (usando protocolos de control). ITU-T-Y.1241: SLA is a negotiated agreement between the customer and the service provider on levels of service caracteristics and the associated set of metrics. El SLA Incluirá aspectos no técnicos como precios, penalizaciones por incumplimiento de SLS,.. 8

9 Algoritmos Básicos: Leaky Bucket Algorithm C - Tasa de salida periódica de paquetes (si hay en el bucket ) C - Tamaño del bucket de paquetes M ( >= ) - Velocidad de transmisión del medio. 9

10 C Algoritmos Básicos: Token Bucket Algorithm - Tasa de generación periódica de tokens (1 token cada T) C - Tamaño del bucket M - Tasa máxima de consumo de tokens (velocidad de transmisión del medio, tasa de un LB previo, ) M Qué hacer si no quedan tokens? En cada caso, se debe definir una política : Almacenar en cola a la espera de que lleguen tokens, Tirar el paquete Marcar el paquete y dejarlo pasar,.. 10

11 Ejemplo de Leaky Bucket Algorithm Conmutador LB Caudal 200 Mbps LAN 1 Gbps LB: ρ = 16 Mbps Ráfaga de tráfico en la LAN (Tx. de 1 MB en 40 ms) C = 1 MBytes Caudal 16 Mbps Enlace PtP a M = 400 Mbps Tráfico regulado hacia la Red 0 40 t (ms) t (ms) Bytes Capacidad Mínima del LB para no desbordar (Tirar) 920 kb Nivel de llenado del LB t (ms) 11

12 Ejemplo de Token Bucket Algorithm (con política de espera) Conmutador TB Caudal 200 Mbps LAN 1 Gbps 0 40 t (ms) = 16 Mbps C = 250 kb Caudal 200 Mbps 16 Mbps Enlace PtP a M = 400 Mbps Tráfico regulado hacia la Red S= t (ms) S V C S C S V S = Duración máxima permitida de una ráfaga V = min {M, Caudal de la ráfaga} 250 kb 670 kb Bytes 11 Bytes 11 Nivel de llenado del TB 375 Nivel de llenado de la cola t (ms) 12

13 Redes y Servicios de Telecomunicaciones Tema 8.2. Especificación de QoS. Caso de Estudio: MetroEthernet Tutoriales en MetroEhternetForum (Information Center/White Papers) Metro Ethernet Services - A Technical Overview (pag. 1-8) Bandwidth Profiles for Ethernet Services (Bib. Complementaria: Especificación MEF10.2) Portal Moodle Copyright 2010, Elsevier Inc. All rights Reserved 13

14 Qué es Metro Ethernet? Sede Central Oficina Remota 1 10 Mbps Ethernet Oficina Remota 2 Red Metro Ethernet: 100 Mbps Ethernet Red Metro Ethernet del Proveedor de Servicios 10 Mbps Ethernet 10 Mbps Ethernet Oficina Remota 3 Cualquier red destinada a suministrar servicios Metro Ethernet. Servicios Metro Ethernet: Servicios de conectividad MAN/WAN de nivel 2 a través de s Ethernet La red del proveedor puede implementarse con varias opciones de transporte 14

15 Servicio Metro Ethernet Modelo de referencia Customer Edge () User Network Interface () User Network Interface () Customer Edge () Service Provider Metro Ethernet Network Metro Ethernet Network (MEN) The and MEN exchange Service Frames (SF) across the. SF is an Ethernet frame transmitted across the : 1. toward the Service Provider (Ingress SF) or 2. toward the Subscriber (Egress SF). 3 bits 1 12 bits User Priority. Bits of VLAN ID (VIDI) 15

16 Ethernet Virtual Connections Point-to-Point EVCs Multipoint-to-Multipoint EVC Rooted-Multipoint EVC 17

17 Servicios Metro-Ethernet: E-Line Point-to-Point Ethernet Virtual Connections (EVC) Servers IP Voice Data IP Voice Metro Ethernet Network 1 or more s IP PBX Video Data Simple pero NO escala 18

18 Servicios Metro Ethernet: E-LAN, E-Tree IP Voice Multipoint-to-Multipoint Ethernet Virtual Connections (EVC) Servers Data IP Voice Metro Ethernet Network IP PBX E-LAN Data IP Voice Data Root Leaf Leaf Leaf E-Tree Rooted-Multipoint EVC 19

19 Identificación de los EVCs -VLAN ID EVC 47 EVC EVC 2 17 EVC EVC 1 EVC 2 17 EVC 3 EVC 1 EVC 2 EVC 3 3 bits 1 12 bits User Priority. Bits of VLAN ID (VIDI) 20

20 Clases de Servicio (CoS) EVC 1 -VLAN CoS: SILVER -VLAN CoS: GOLD -VLAN CoS: PLATINUM Identificación de la CoS 3 bits 1 12 bits User Priority. Bits of VLAN ID (VIDI) 21

21 Definición de Perfil de Tráfico (ITU-Y.1221) The set of traffic parameters that is used to capture the traffic characteristics of a flow at a given standardized interface as part of the traffic contract. A traffic parameter describes one aspect of the traffic. For example: The peak rate, The average bit rate, The average or maximum packet size, The burst length. Any traffic parameter should have the same interpretation on both sides of an interface ALGORITHM 23

22 Especificación del Perfil de Tráfico : Por, EVC o CoS EVC 1 EVC 1 Bandwidth Profileper EVC 1 EVC 2 Bandwidth Profile per Ingress EVC 2 Bandwidth Profile per EVC 2 EVC 3 EVC 3 Bandwidth Profile per EVC 3 -VLAN CoS 0,1,2,3 Ingress Bandwidth Profile per CoS ID EVC 1 -VLAN CoS 4,5 -VLAN CoS 6,7 Ingress Bandwidth Profile per CoS ID Ingress Bandwidth Profile per CoS ID EVC

23 Especificación del Perfil de Tráfico : Parámetros El Bandwidth profile se define con 6 parámetros, entre ellos: CIR (Committed Information Rate) CBS (Committed Burst Size) EIR (Excess Information Rate) EBS (Excess Burst Size) Los niveles de la conformidad se señalan mediante un color: Verde, Amarillo o Rojo. Solo al tráfico Verde se le asegura las prestaciones contratadas. Es necesario definir el Algoritmo que determine la conformidad de cada paquete en función de los parámetros del SLS 26

24 Especificación del Perfil de Tráfico : Algoritmo de Conformidad Doble Token Bucket: El primero decide si es Verde o no, El segundo si son amarillos o rojos. CIR EIR CBS EBS

25 Especificación de los Requisitos de QoS en ME: Performance Service Atributes Los requisitos de calidad de servicio se caracterizan con 4 atributos: Retardo (Frame Delay) Variación del retardo (Frame Jitter) Fiabilidad (Frame Loss) Disponibilidad (Service Availability) Availability 29

26 Resumen Se ha visto: Clasificación de servicios: Portadores y Teleservicios Objetivos y pasos necesarios para conseguir QoS en los servicios portadores. Algoritmos básicos: Leaky Bucket y Token Bucket Significado de los acuerdos de servicio. Especificación de la QoS usando el Caso de Estudio de Metro Ethernet 35

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