QoS(III): ¿Cómo conseguirla?

En esta entrada, la penúltima en la serie sobre la calidad de servicio (QoS), intentaremos explicar cómo se puede garantizar la QoS en una interfaz. Hasta ahora hemos acotado el concepto en las entradas sobre la definición y el campo de aplicación de la QoS.

Teniendo en cuenta que estamos hablando de la calidad de servicio en una interfaz y no a nivel de una red global, podemos decir lo que se intenta explicar en la siguiente figura:

Esquema para análisis de QoS
Esquema para análisis de QoS

Este es un modelo que es bastante útil para comprender de qué formas podemos intentar garantizar la QoS y con cuáles conseguirlo. En esta figura están representadas las dos acciones fundamentales asociadas a garantizar la QoS:

  • Clasificación: El tráfico que entra al equipo y que se ha de transmitir se tiene que clasificar. Pueden usarse muchos criterios de clasificación: Por equipo destino, por marcas en los paquetes, por aplicación… Es algo que siempre hay que hacer ya que si no el propio concepto de QoS no existe. Básicamente, la clasificación es buscar a qué parámetros de QoS negociados o contratados pertenece un paquete (o tráfico) en particular: Tráfico máximo en ráfaga, tráfico mínimo sostenido, latencia máxima, variación en la latencia…
  • Asignación de recursos: Una vez que se tiene el tráfico clasificado, y por tanto se saben qué parámetros de QoS se deben cumplir, hay que asignar los recursos en la interfaz. Hay que permitir que los paquetes se transmitan al medio (el aire o un cable).

La fase de clasificación es común a todos los tipos de interfaz que necesitan garantizar la QoS, pero la principal diferencia viene en la fase de asignación de recursos. Existen dos mecanismo que son lo bastante generales como para merecer que les demos un nombre “QoS a nivel 3 (L3QoS o IPQoS)” y “QoS a nivel 2 (L2QoS o MACQoS)”.

L3QoS: QoS a nivel IP

Las técnicas que se usan en este tipo de mecanismos de QoS son los típicos de los conformadores de tráfico o traffic shapers (TS). El TS clasifica el tráfico que entra en función de los criterios que se establezcan para cada una de los contratos de QoS. Es también conocida como QoS a nivel IP.

Una vez que el tráfico está clasficado, el TS asigna de una forma estadística los recursos de transmisión al medio. Por ejemplo si la cola de un servicio de baja latencia está muy llena, intentará vaciarla lo más rápido posible o por ejemplo si la cola de un servicio con tasa mínima garantizada tiene paquetes, intentará mantener en promedio a la salida esa tasa.

Estas técnicas de QoS a nivel 3, a veces llamados a nivel IP, son las clásicas basadas en colas de prioridades asociadas al DSCP o al TOS de las cabeceras IP, por ejemplo.

El problema que presentan las técnica L3QoS es que no se conoce con exactitud la capacidad y la disponibilidad del medio sobre el que se transmiten. Imaginemos que tenemos un medio sin cables. El tráfico bruto puede depender del usuario al que se transmita, ya que podrían estar mas lejos u obstruidos. Usar técnicas de L3QoS en estos casos, al desconocer la capacidad real por usuario destino, por ejemplo, lleva a una ineficiencia insalvable: “No se puede garantizar una QoS en términos absolutos, solo relativos”.

Esto quiere decir que si tenemos un servicio de 1Mbps y otro de 2Mbps, la única garantía que puede hacer un sistema de L3QoS es que el tráfico del primero va a ser la mitad que el del segundo, pero no puede garantizar cuál va a ser en realidad ese mínimo, ya que desconoce el estado y disponibilidad del medio.

Este problema aún se agrava mucho más en el caso en el que el medio está gestionado en contienda (WiFi, ethernet…) En estos casos el propio uso del medio es estadístico, ni siquiera el nivel 2 puede saber si podrá transmitir en un momento dado. Es más, en el caso de que la red empiece a cursar mucho tráfico, es posible que un paquete jamás sea transmitido debido a las contínuas colisiones.

L2QoS: QoS a nivel MAC

Cuando la asignación de recursos se hace a nivel 2, el sistema que va asignando los slots de transmisión conoce en todo momento tanto la disponibilidad del medio como la calidad o tráfico neto que es capaz de transmitir para cada usuario. Es también conocida como QoS a nivel MAC.

Esto hace posible implementar algoritmos que permitan garantizar de forma absoluta la asignación de tráfico.

Por ejemplo, en un caso que nos pilla bastante de cerca, WiMAX es un sistema de L2QoS. La estación base es el nodo maestro de la red, que asigna la transmisión de datos tanto en la bajada hacia los usuarios (Downlink) como en la subida desde los usuarios (Uplink). El tener un nodo central permite eliminar la contienda, lo que garantiza que la BS puede, si así se desea, conocer en todo momento la disponibilidad del medio radio. Además la BS WiMAX conoce la calidad del enlace de cada uno de los clientes que tiene conectados, con lo que puede asignar de una forma totalmente determinista el tráfico, tanto en bajada como en subida.

Por supuesto la calidad de servicio a nivel MAC no es exclusiva de WiMAX, por ejemplo DVB-RCS, un protocolo estándar para el acceso múltiple vía satélite, es un esquema parecido: un nodo central que asigna tráfico, un conocimiento exhaustivo de la capacidad y disponibilidad del medio… una QoS que se puede garantizar.

Nos dejamos para una última entrada en la serie sobre QoS, las comparativas reales entre las diferentes tecnologías.

Entradas anteriores en esta serie:

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