Voz IP en la red LAN Taller técnico

Transcripción

1 Canal Voz IP en la red LAN Taller técnico VoIP, instalación de teléfonos IP en redes Ethernet LAN PoE Segmentación VoiceVlan QoS Ricard Martin Business Development Engineer Switching&Wireless D-Link Iberia

2 Redes convergentes Cada vez más dispositivos se conectan a una red Ethernet. Es posible compartir la infraestructura para todos ellos. Por seguridad y calidad de servicio se recomienda segmentar esta infraestructura común mediante VLAN y aplicar políticas de QoS.

3 Redes convergentes. VoIP. En el caso de VoIP, cuando se conecta un teléfono al switch: El switch detecta el teléfono. Detecta la clase de dispositivo PoE de que se trata y proporciona la potencia necesaria para su funcionamiento. Posiciona el Puerto en la VLAN de telefonía. Esto se puede hacer mediante: Detección de la mac address del teléfono Usando LLDP-MED e informar al teléfono de la VLAN ID que el teléfono necesita usar. LLDP-MED también informa al teléfono los valores de QoS (802.1p t DSCP) El teléfono solicita una dirección IP del servidor DHCP. En algunos casos, el servidor DHCP también informa al teléfono de la ubicación de un servidor TFTP (normalmente la centralita) del cual descargarse el archivo de configuración. El switch será capaz de priorizar los paquetes de VoIP para asegurar que el tráfico de voz se transmita con baja latencia.

4 PoE Alimentación de dispositivos por PoE Power over Ethernet (PoE) es una función que permite alimentar dispositivos a través del cable de red. La distancia máxima son 100metros. En los switches PoE esta función esta activada por defecto. Cuando se conecta un cliente PoE, le proporciona la potencia necesaria. The switch monitoriza continuamente el estado del cliente PD y deja de alimentarlo cuando se desconecta o cuando detecta una sobrecarga o un cortocircuito en el puerto.

5 PoE. Especificaciones IEEE 802.3af (PoE) Basado en IEEE802.3, publicado en La versión original IEEE 802.3af-2003 de PoE entrega hasta 15.4 W DC (minimo 44 VDC y 350 ma) a cada dispositivo. Sólo se aseguran W en el equipo cliente (PD, Powered Device) ya que parte de la potencia se disipa en el cable. PSE PD 15.4W 100 m 12.95W 802.3af define dos tipos de dispositivos: Powered Device or PD (el cliente que recibe la alimentación) Power Sourcing Equipment or PSE (el dispositivo que proporciona la alimentación). El estándar también define el proceso de detección del cliente PD y cómo se mantiene o se desconecta esta alimentación.

6 PoE. Especificaciones El switch determina automáticamente si el dispositivo que se ha conectado a un puerto es un cliente PoE (PD) y determina su clase. 1. PD Discover RJ45 Cable 2. Detect PD 3. PD Class? PSE (Power Source Equipment) 5. Apply Power 4. Return PD Class 6. Overload/Under-power/Disconnect? PD (Powered Device) 7. Yes 8. Cut power and back to Step1

7 PoE. Especificaciones Clases PoE Mediante el Power Class, el cliente PoE (PD) informa al dispositivo fuente (PSE) de sus necesidades de alimentación. Los niveles de potencia según la clase son: Class PD Power (W) Note to Default to 3.84 Optional to 6.49 Optional to Optional to 25.5 Future use *Nota: La necesidad de potencia del cliente PD es menor que la entregada por el puerto de la fuente PSE PSE PD 15.4W 100 m 12.95W

8 PoE+ IEEE 802.3at (PoE Plus or PoE+) Permite suministrar potencias superiores a los 12.95W PoE+ entrega hasta 30W (a 56 VDC), W en el extremo del cliente PD, contanto la disipación del cable. Mediante LLDP ajusta el nivel exacto de potencia que el cliente necesita en pasos de 0,1W. Es compatible con PoE 802.3af. Un cliente PoE se puede alimentar en un puerto PoE+, y un cliente PoE+ que no consuma más de 12,95W puede ser alimentado por un puerto PoE. Requiere cableado cat5e o superior.

9 PoE++ IEEE 802.3bt (PoE++) Permite suministrar potencias de hasta 90W Utiliza 4 pares del cable Ethernet, a diferencia de los anteriores estándares que utilizan sólo 2 pares. Es compatible hacia atrás con PoE y PoE+ Pensado para alimentar dispositivos IoT, ilumniación LED, etc. Dos tipos: Tipo 3, hasta 60W Tipo 4 hasta 90W PoE++ en los modelos acabados en MPP Type 3 Type 4 60W 90W

10 PoE. Configuración En un switch con soporte PoE+, se detectan automáticamente el tipo de dispositivo PD conectado

11 PoE. Configuración La interfaz del switch permite: Habilitar o deshabilitar la función PoE (habilitado por defecto). Hacerlo en función de horarios. Establecer un nivel de prioridad, en función del cual, al llegar al límite de potencia del switch, alimentará los puertos con mayor prioridad. Establecer un límite de potencia por puerto.

12 Segmentación - VLAN VLAN 802.1q Dominio de Broadcast Un segmento de red lógico Cualquier dispositivo en el segmento puede transmitir datos al resto de equipos Se usa dirección de broadcast para enviar tramas a todos los dispositivos VLAN (Virtual Local Area Network) Protocolo 802.1Q, implementable en switches Smart y Gestionables Las redes conmutadas se pueden segmentar en distintos dominios de broadcast o VLANs Mejora la escalabilidad de red, su seguridad y gestión. El tráfico de una VLAN no puede llegar a usuarios en otras VLANs Las VLANs se pueden expandir a múltiples switches y extenderse por toda la red LAN Una VLAN = Un dominio de Broadcast = Una red lógica (subred)

13 Segmentación - VLAN VLAN 802.1q Se puede segmentar la red en grupos lógicos formados por usuarios del mismo tipo o perfil Los usuarios de un mismo grupo podrán comunicarse aunque estén conectados a diferentes conmutadores. DATOS VoIP VIDEO

14 Segmentación - VLAN IEEE 802.1p / 802.1q Frame Tagging La etiqueta VLAN está formada por 4 bytes que se añaden a la cabecera de la trama Ethernet. En la etiqueta se especifica la VLAN y PRIORIDAD de la trama. El tamaño máximo de una trama Ethernet con VLAN TAG es de 1522 bytes ( bytes) UNTAGGED es la trama sin etiqueta de VLAN. TAGGED es la trama con etiqueta de VLAN.

15 Segmentación - VLAN Configuración habitual de VoIP DA SA Data2 VOZ CRC Access port VLAN2 (untagged) DA SA Data1 Datos Access port VLAN1 (untagged) CRC Trunk port VLAN2 Native vlan 1 DA SA DA SA Data1 TAG vlan2 CRC Data2 VOZ CRC Estructura básica de una trama Ethernet: DA SA Data2 VOZ CRC DA SA Data CRC DA = Destination Address SA = Source Address CRC = Control por Redundancia Cíclica DA SA Data1 Datos CRC

16 Segmentación - VLAN VLAN 802.1q Ingress (Trama entrante en el switch) Si se recibe una trama UNTAGGED (sin marca), se le añade el VLAN TAG con el VID=PVID, y prioridad por defecto del puerto. Si se recibe una trama TAGGED (con marca), ésta no se modifica (VID y prioridad no cambia) Dentro del Switch (Todas las tramas son TAGGED) Para la VLAN, el switch comprueba la tabla FDB basándose en el VID y envia el paquete a los puertos miembros de esa VLAN. Para la prioridad, se asa e el apeo de Class of Service para pro esar la tra a e la ola de prioridad asociada Egress (Trama saliente del switch) Si sale por un puerto untagged, el VLAN TAG se quita Si sale por un puerto tagged, se conserva el VLAN TAG y el nivel de prioridad

17 Segmentación - VLAN DA SA Data2 CRC Access port VLAN2 (untagged) DA SA Data3 Access port VLAN3 (untagged) CRC Access port VLAN1 (untagged) DA SA DA SA TAG vlan2 TAG vlan3 Trunk port VLAN2 VLAN3 Native vlan 1 Data2 Data3 CRC CRC DA SA Data1 CRC DA SA Data1 CRC Access port VLAN2 (untagged) Access port VLAN3 (untagged) Access port VLAN1 (untagged) Se conserva el VLAN TAG y la PRIORIDAD DA SA Data2 CRC Estructura básica de una trama Ethernet: DA SA Data CRC DA = Destination Address SA = Source Address CRC = Control por Redundancia Cíclica DA SA Data3 CRC DA SA Data1 CRC

18 VoiceVlan Voice VLAN vía MAC Address Es posible reconocer un dispositivo de telefonía por los primeros octetos de su MAC address (definición del fabricante). Configuración común: L2 Features > VLAN > Voice VLAN > Voice VLAN Global Habilitar la función, escoger la VLAN para VozIP y el nivel de prioridad CoS (L2)

19 VoiceVlan Voice VLAN vía MAC Address Todos los switches D-Link EasySmart, Smart y Managed pueden reconocer un dispositivo de telefonía por su MAC address. Si nuestro teléfono no está en la lista predefinida, se podrá dar de alta en el switch.

20 VoiceVlan Voice VLAN via MAC Address En función de la configuración de la solución de telefonía, el puerto del switch se marcará como Tagged o Untagged para la VLAN de Voz.

21 VoiceVlan Voice VLAN vía MAC Address Los equipos detectados se muestran en la lista.

22 VoiceVlan Voice VLAN vía LLDP-MED LLDP-MED (Link Layer Discovery Protocol-Media Endpoint Devices) es una extension del protocolo LLDP usado entre equipamiento de red y dispositivos de usuario final, como teléfonos IP. Permite enviar información desde el switch al teléfono IP. Esta información se indica en el campo Network Policy de un paquete LLDP. Desde el switch se puede configurar en el teléfono la VLAN, su modo de tageado e información de QoS.

23 VoiceVlan Voice VLAN vía LLDP-MED Esta función está disponible en gamas D-Link DGS-1510 en adelante. En Voice VLAN se configura: El VLANID El nivel de prioridad CoS El modo del Puerto (untagged/tagged)

24 VoiceVlan Voice VLAN vía LLDP-MED Habilitar el estado en el menú LLDP En los parámetros LLDP-MED, como mínimo habilitar la extensión Network Policy, que será la que indique los parámetros de VoIP.

25 VoiceVlan Voice VLAN via LLDP-MED Al conectar el teléfono y arrancar, éste no muestra información en Network Policy

26 VoiceVlan Voice VLAN vía LLDP-MED Paquete LLDP generado por el switch: incorpora la Network Policy

27 VoiceVlan Voice VLAN vía LLDP-MED Paquete LLDP una vez el teléfono ha recibido la información de VLAN y prioridad

28 VoiceVlan Voice VLAN vía LLDP-MED El switch muestra la información LLDP-MED del teléfono IP

29 VoiceVlan Voice VLAN vía LLDP-MED El puerto donde está conectado el teléfono posicionado en la VLAN de voz (tagged)

30 QoS Calidad de Servicio (QoS) Para asegurar la mejor calidad en la telefonía, se puede priorizar el tráfico de voz con un nivel de CoS o DSCP.

31 QoS Priorización Hay dos tipos de marcas de prioridad: IEEE 802.1p tag en L2 Ethernet. Normalmente insertado por los switches como parte de 802.1Q VLAN tag, configurado en el puerto por donde entra el tráfico. Consiste en 3 bits (valores de 0 a 7). Puede no pasar a través de redes enrutadas, al ser una marca de L2. DSCP (IP Precedence) tag en L3 IP. Es un campo de la cabecera IP, con valor por defecto 0. Normalmente modificado por aplicaciones como VoIP o IPTV en función de sus necesidades de prioridad. Consiste en 6 bits (valores de 0 a 63). Puede traspasar saltos L3. L2 Header 802.1Q ToS L3 Header Data 802.1p CFI VLAN ID 3bits 1bit 12bits IP Precedence 3bits Delay/Cost/ 5bits DSCP 8bits

32 QoS Priorización Colas de Prioridad El switch guarda los paquetes en el buffer de salida del puerto antes de transmitirlos. Cada buffer de salida se divide en varias colas de prioridad (4 ó 8 dependiendo del modelo). Los paquetes guardados en las colas superiores se sirven primero. Los paquetes con mayor prioridad se mapearán a colas superiores. Aún así, esto se puede cambiar mediante políticas de QoS del switch. Add Priority Tag Queue Mapping Ingress Highest Priority Higher Priority Lower Priority Lowest Priority Egress

33 QoS Priorización Prioriza tráfico de usuarios finales en diferentes puertos Inserta la prioridad por defecto del puerto a los paquetes untagged entrantes. Mapea los paquetes con mayor marca de prioridad en una cola superior. Policy (Default Port Priority) Action: Add 802.1p tag with low priority High Priority Middle Priority Low Priority No Priority Client-2 IP Phone Client-1 Policy (Default Port Priority) Action: Add 802.1p tag with middle priority

34 QoS 802.1p Valores 802.1p 802.1p Tipo de tráfico 7 Network control 6 Voice < 10ms latency and jitter 5 Video < 100ms latency and jitter 4 Controlled Load 3 Excellent Effort 2 Spare 1 Background 0 Best Effort

35 QoS 802.1p Cuando un paquete entra en un puerto con marca de VLAN, éste lleva marca de prioridad 802.1p Se puede asignar a una cola de prioridad basada en esa información. La cola a la que se asignará cada valor de 802.1p es configurable:

36 QoS 802.1p Cuando un paquete entra en un puerto untagged (sin marca de VLAN), no llevan nivel de prioridad 802.1p. Esos paquetes se asignarán a la cola por defecto asignada a cada Puerto. Si se marca Override, se aplica el valor CoS por defecto del puerto a todos los paquetes (tagged o untagged) recibidos en él.

37 QoS Gestión de Colas de prioridad High Priority Middle Priority Low Priority Strict Priority: Los paquetes con mayor prioridad se servirán primero. Si las colas superiores están siempre ocupadas, el tráfico de las colas inferiores nunca será enviado. SP WRR (Weighted Round-Robin): Las colas comparten ancho de banda en función de pesos asignados. De esta forma, paquetes con una prioridad inferior se transmitirán aunque hayan paquetes de una cola superior. Cada vez que se envía un paquete de una prioridad alta, se resta 1 a su correspondiente peso, y se sirve el paquete de la cola inmediatamente inferior. Cuando el peso de todas las colas llega a 0, los pesos se reestablecen. WRR

38 QoS Gestión de Colas de prioridad High Priority Middle Priority Low Priority Weighted Deficit Round-Robin (WDRR) : Similar a WRR, pero teniendo en cuenta el tamaño de los paquetes transmitidos. Cada vez que un paquete de una cola es enviado, el número de bytes del paquete se sustrae del correspondiente crédito asociado al valor WDRR Quantum, y se pasa a la siguiente inferior cola de prioridad. Cuando el crédito llega a cero, no se da paso a esa cola asta que vuelve a tener crédito. WDRR Round Robin (RR): El switch va sirviendo paquetes de cada cola por orden. Round Robin *Estos dos últimos tipos de gestión de colas están soportados en DGS-1510 y gestionables.

39 QoS Scheduling. Gestión de las colas de prioridad. Asignación del método de gestión de cola.

40 QoS Scheduling. Gestión de las colas de prioridad. Configuración de pesos para WRR y WDRR

41 QoS QoS en equipos Smart y EasySmart. Los equipos Smart y EasySmart disponen de 4 colas de prioridad. La gestión de éstas se puede hacer en modo SP (Strict Priority) y WRR (Weighted Round- Robin).

42 QoS Ejemplo PC Puerto 8 Modificacion 802.1p PC Puerto 24 Wireshark PC Puerto 8 Modificacion 802.1p

43 QoS Ejemplo Modificación 802.1p

44 Smart Switch Portfolio Ejemplo Modificación 802.1p

45 Addendum: WMM Wi-Fi Multimedia (WMM) La especificación WMM proporciona priorización de paquetes en cuatro tipos de tráfico: Voz: Alta prioridad con minimo delay. El tráfico sensible como VoIP y streaming se posicionan automáticamente en esta cola. Vídeo: Alta prioridad con minimo delay. El tráfico sensible como VoIP y streaming se posicionan automáticamente en esta cola. Best effort: Prioridad media, para el tráfico IP habitual. Background: Prioridad baja con alto throughput, para datos que requieren alto throughput pero al que no impacta la latencia (como datos FTP).

46 Addendum: WMM Paquetes recibidos en la interfaz inalámbrica: el punto de acceso analiza si la cabecera de la trama lleva marca WMM. Si es así, el punto de acceso mapea el nivel WMM a su equivalente 802.1p. Cola WMM 802.1p Voz 7,6 Video 5,4 Best Effort 0,3 Background 2,1

47 Addendum: WMM Paquetes recibidos en la interfaz cableada Un paquete Untagged utiliza el campo DSCP para asignar la prioridad 802.1p y su cola WMM. Un paquete Tagged usa el valor de prioridad que lleva en el campo 802.1p para asignarlo a una cola WMM. DSCP Code Point 802.1p 56 CS CS EF 6 40 CS5 5 38,36,34 AF4x 4 32 CS4 4 30,28,26 AF3x 4 24 CS3 3 22,20,18 AF2x 3 16 CS2 2 14,12,10 AF1x 3 8 CS1 1 0 CS2 0

48 D-Link Switching Portfolio 10 G EasySmart DXS-1100 DXS-1210 DXS-3400 DXS-3600 Gigabit+10G Managed DGS-1510 DGS-3120/SI DGS-3120/EI DGS-3420 DGS-3620 Gigabit EasySmart DGS-1100 DGS-1210 Fast Ethernet DES-1100 DES-1210 Features DES-3200

49 Modelos PoE DGS PC PoE W DGS PC PoE W DGS PC PoE W DGS P PoE W DGS PC PoE W DGS P PoE W Managed DES P PoE+ 1-4, PoE W DES P PoE+ 1-8, PoE W DGS P PoE W DGS XMP PoE W DGS P PoE W DGS P PoE W DGS P PoE+ 1-12p 85W DGS P PoE+ 1-4, PoE W DGS MP PoE W DGS P PoE+ 1-8, PoE W DGS MP PoE+ 1-8, PoE W Smart DGS P PoE W DGS MP PoE W DGS P PoE W DGS MP PoE W DES P PoE W DES P PoE+ 1-4, PoE W DGS-1008P PoE W DGS-1008MP PoE W Unmanaged DES-1005P PoE port 1 15,4W DES-1008PA PoE ports W DES-1018P PoE ports W DES-1018MP PoE ports W

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