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Máster en Comunicaciones
Objetivos
• Conocer los elementos básicos en cualquier
arquitectura que ofrezca QoS
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Escenarios históricos
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PSTN
• Conmutación de Circuitos
• BW fijo y garantizado
• Retardo fijo y acotado
• Diseñada para tráfico de voz
• Para datos BW sin usar
Redes de Conmutación de paquetes
• No single points of failure
• Circuitos virtuales (ATM, FR, X.25)
– RT traffic
– Voz sobre circuitos no era comercial
hasta hace poco (no económico)
• ATM busca las características de la
PSTN
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Escenarios históricos
PSTN
• Conmutación de Circuitos
• BW fijo y garantizado
• Retardo fijo y acotado
• Diseñada para tráfico de voz
• Para datos BW sin usar
Length TOS
Versión Header
16-bit identifier
13-bit fragmentation
TTL Protocolo Header checksum
Longitud
M
offset
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Dirección IP origen
Dirección IP destino
[opciones]
[Datos]
Tecnología IP
• Conmutación de paquetes
• Best Effort
• TOS, no usado realmente
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Escenarios históricos
• ¿ Tener dos infraestructuras ?
– Más caro
– Más equipos
– Más BW sin usar
– Gestión independiente
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Escenarios históricos
¿?
• ¿ Tener dos infraestructuras ?
– Más caro
– Más equipos
– Más BW sin usar
– Gestión independiente
• ¿Por qué no usar simplemente
la PSTN?
– No optimizada para datos
– Arquitectura rígida
–
–
Ineficiente en asignaciones de
BW
Inadecuada para sesiones
cortas, de tasa variable,
multipunto, etc
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Escenarios históricos
¿?
• ¿ Usar una red de paquetes ?
– Deberá tener soporte de QoS
– Servicio equivalente para la voz
– Aprovechar multiplexación
de banda ancha
– No extendida
estadística
– ATM seleccionada para RDSI
• ¿IP?
– Best Effort aunque sea sobre
– Separar los flujos IP en flujos
tecnologías con QoS
de tecnología con QoS
– o añadir QoS a IP
– Para ello tratar de forma
diferenciada al tráfico de datos
– Hoy solo en el dominio de
redes concretas
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IP QoS
• Tecnologías de capa 2 ofrecen QoS (ATM, Ethernet…)
•
IP es la tecnología de nivel de red extremo a extremo más
extendida
• Diferentes tecnologías capa 2 pueden ser empleadas en el
camino capa 3
• Lo más razonable es mapear QoS de capa 3 en la QoS de capa
2 de cada tecnología en cada salto
• En vez de mapear capacidades de capa 2 de un salto en el
siguiente
LAN Campus
Ethernet
WAN ATM
WAN SDH
WAN MPLS LAN Ethernet/WiFi
Servicios / Arquitecturas
• Best Effort Service
• Integrated Services
• Differentiated Services
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Servicio Best Effort (BE)
• Se trata igual a todo el tráfico
– Sin separación entre flujos
– Sin diferenciación entre paquetes
• No garantiza ningún SLA
• Ante congestión
– Crecen los retardos sin control
– Pérdidas sin control
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IntServ
IETF
•
• Para cada flujo (puede ser agregado) reserva recursos en todo
el camino
• Orientado a conexión
• Cada router del trayecto ha de tomar nota y efectuar la reserva
solicitada (guardan estado)
• Requiere un protocolo de señalización que soporten todos los
routers: RSVP
• No requiere modificar los protocolos existentes
• RSVP no hace la reserva, solo la señaliza
• Poco utilizado salvo en algunos escenarios de videoconferencia
• Poco escalable
• Resurgiendo con MPLS
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DiffServ
•
IntServ no escala bien
• RFC 2475, 2638
• Clasificar el tráfico en pocas clases
• Clasifican los ingress routers (complejidad en la frontera) con un
codepoint en la cabecera IP
• DiffServ mapea en cada nodo el codepoint en el paquete a un
PHB en concreto
• PHB = Per Hop Behavior
– El tratamiento que se le da al paquete en cuestión de scheduling y
gestión de cola en ese nodo
– El mapeo codepoint ↔ PHB debe ser configurable
• No es sensible a los requisitos de un flujo individual
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Elementos
• QoS routing / Traffic Engineering
– Encontrar caminos buenos para flujos con requisitos específicos de QoS
– Usar la red de forma eficiente: aumentar la probabilidad de aceptar
peticiones futuras
– Es complicado:
hablando)
– Constraint-based Routing
Información precisa sobre el estado de la red es difícil de mantener
•
• Calcular caminos que cumplan requisitos de QoS es costos (computacionalmente
• Calcular caminos teniendo en cuenta no solo QoS sino también políticas
A → C: 4M
Elementos
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FTP
audio
• Clasificación / Marcado
– ¿Cómo distinguir entre flujos?
– Ejemplo: Teléfono IP a 1Mbps, comparte enlace de 1.5Mbps con
• Ráfagas de FTP pueden congestionar el router y causar fallos en el
• Queremos dar prioridad al audio sobre el FTP
Los routers necesitan distinguir el tráfico de diferentes
clases y aplicarles diferentes políticas: packet marking
(generalmente a la entrada a la red)
Concepto de flujo en QoS
• Secuencia de datagramas que se produce como resultado de una acción del
usuario y requiere la misma QoS
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QoS
• Normalmente es simplex (unidireccional)
• Es la entidad más pequeña a la que los routers pueden aplicar una determinada
• Ejemplo: una videoconferencia estaría formada por cuatro flujos, dos en cada
sentido, uno para el audio y otro para el vídeo.
Los flujos pueden agruparse en clases; todos los flujos dentro de una misma
clase reciben la misma QoS.
– Marcar, descartar o retrasar el tráfico en exceso
– ¿Qué sucede si las aplicaciones no se comportan como deben?
• Por ejemplo la aplicación de audio envía más de lo previsto
• Necesitamos forzar que las fuentes se comporten como se ha
acordado
Forzar que una clase de tráfico se comporte dentro de lo
contratado: policing (típicamente a la entrada)
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Elementos
• Gestión de cola
– ¿Qué paquetes tirar si se llena?
• Planificación de recursos (scheduling)
– El recurso normalmente es el enlace
– ¿Cómo organizar a los paquete que deben enviarse?
– ¿Dar prioridades? ¿Repartir la capacidad?
Mientras se ofrece aislamiento es deseable emplear los
recursos de forma eficiente (work conserving):
scheduling (en todos los routers del camino)
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Elementos
• Connection Admission Control (CAC)
parámetros de QoS ofrecidos a todos los usuarios?
– ¿Puede la red cursar el nuevo flujo de tráfico manteniendo los
– Aceptarlo en la red o rechazarlo
– No se pueden satisfacer las demandas más allá de la capacidad
– Es algo básico desde siempre en redes de conmutación de
– Con flujos CBR el cálculo es relativamente simple
– ¿ Y con flujos VBR ?
circuitos porque hay reserva de recursos
del enlace
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El flujo declara sus necesidades pero la
red puede b
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