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Weighted Fair Queuing

Comparação dos métodos de filas

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Esquema de seleção de filas

Controle de congestionamento

RED: Random Early Detection

É um mecanismo de prevenção e inibição de congestionamento, atuando via descarte antecipado de pacotes, sendo a probabilidade de descarte dependente da taxa de ocupação da fila.

A eficácia deste método depende da reação do protocolo de transporte utilizado, que deverá controlar o fluxo de tráfego. No caso de UDP, a qualidade pode ser deteriorada pelo aumento da taxa de perda de pacotes.

3

Controle de congestionamento

Weighted RED: combinação do RED com IP PrecedenceA probabilidade de descarte é definida em função da taxa de ocupação da fila, do peso de cada pacote (valor do IP Precedence) e de haver ou não reservas de recursos associados ao fluxo (RSVP).

Policiamento e conformação de tráfego

As funções de policiamento e conformação de tráfego identificam as violações de tráfego e reagem da forma:

•policiamento: descarta ou marca o pacote como elegível para descarte;•conformação: atrasa o tráfego em excesso, deixando-o conforme os parâmetros definidos.

A técnica mais utilizada para implementar estas funções é conhecida por “Token Bucket”, onde define-se uma taxa de transferência formal e alguns parâmetros, tais como comprimento de rajada, taxa média e intervalo de tempo de observação.

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Token Bucket

• as fichas são depositadas no balde numa taxa constante - se o balde estiver cheio, as fichas são descartadas;• a transmissão do pacote consome do balde uma quantidade de fichas equivalente ao tamanho do pacote (em bytes);•se o pacote chegar e não haver fichas suficientes no balde, o pacote será descartado ou elegível para descarte, ou ainda será atrasado até haver fichas suficientes no balde;•não havendo pacotes a serem transmitidos, as fichas acumulam-se até a capacidade máxima do balde.

Conformação de tráfego

Generic Traffic Shapping (GTS): mecanismo de controle do fluxo de tráfego aplicada numa interface utilizando o algoritmo do balde furado.

5

Fragmentação

A fragmentação e intercalação de pacotes de pacotes ajudam a homogeneizar o tráfego na rede e a reduzir o atraso médio e sua variação (jitter).

Compressão de cabeçalho RTPA técnica de compressão de cabeçalho RTP foi desenvolvida para aumentar a eficiência da utilização da largura de banda, pois em aplicações típicas, o cabeçalho do pacote de voz é de 40 bytes, enquanto a carga útil é de apenas 20 a 150 bytes.

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Arquiteturas de Rede

•Serviços Integrados (IntServ) & RSVP;

•Serviços Diferenciados (DiffServ);

•MPLS.

Serviços Integrados

Classes de serviço oferecidos pela arquitetura IntServ: •serviço garantido: aplicações em tempo real que requeiram banda garantida e limite para o atraso;•serviço de carga controlada: melhor qualidade que “best effort”, mas inferior ao serviço garantido.

Sender Receiver

Signalling required by end-stationsfor Resource-Reservation (RSVP)

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IntServ - componentes

•Controle de admissão: decide se a requisição de recursos pode ser atendida;•Classificador: classifica os pacotes de cada fluxo, encaminhando-os a fila adequada;•Escalonador: gerencia o encaminhamento dos pacotes via utilização de filas e temporizadores para garantir o nível de QoS desejado;•Protocolo de sinalização (RSVP): utilizado para efetuar a reserva de recursos na rede.

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PROTOCOLO RSVP

Roteador

Roteador

Transmissor

Roteador RSVP

Roteadornão RSVP

Roteadornão RSVP

Receptor RSVP Receptor

RSVP

Tunel RSVPRoteador RSVP

Roteador RSVP

8

RSVP: Resource Reservation Protocol

Protocolo de sinalização que permite aos hosts requisitarem níveis de QoSespecíficos para suas aplicações. As reqiusições do RSVP resultam, quando possível, em reservas de recursos na rede, de modo que esta possa prover o nível de QoS solicitado.A reserva de recursos é realizada através de mensagens PATH, que constroem o caminho pelo qual as mensagens RESV irão passar efetuando as reservas de recursos.

IntServ - problemas

•Escalabilidade: a quantidade de informações de estado

aumentam proporcionalmente ao número de fluxos, podendo

resultar em sobrecarga de processamento e memória nos

elementos centrais da rede;

•Complexidade dos roteadores: todos os dispositivos devem

implementar RSVP, controle de admissão, classificação e

escalonamento de pacotes;

•Para serviço garantido, a arquitetura tem de ser implementada de

uma única vez.

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Serviços Diferenciados

A arquitetura DiffServ visa prover qualidade de serviço através de mecanismos de priorização de pacotes na rede. Os pacotes são classificados e processados segundo seu rótulo DSCP.

DS Domain

Conditioning at ingress devices Per-hop behaviour

in transit nodes

Service = Conditioning + Behaviors

DSCP & PHB

As classes de serviço são definidas pelo rótulo DSCP.

DSCP CU0 1 2 3 4 5 6 7

Version Hdr Len TOS Total Len more IP Hdr …4 bit 4bit 1byte 2bytes

IP Packet with DiffServ Fields

DiffServ Field (DSCP) defines Per-Hop Behavior (PHB)

O comportamento por salto (PHB) é implementado pelos mecanismos de enfileiramento e controles vistos anteriormente.

10

Classes de tráfego

0 1 2 3 4 5 6 7

0 0 0 0 0 0 unused

0 1 2 3 4 5 6 7

DropClass Precedence unused

0 1 2 3 4 5 6 7

1 0 1 1 1 0 unused

Best Effort: aplicação obtém apenas os recursos disponíveis, sem garantias.

Assured Forward (AF): possui 4 classes de prioridade, sendo para cada classe 3 níveis de preferência de descarte.

Expedite Forward (EF): tráfego de total prioridade.

IntServ & DiffServ

11

Multi-Protocol Label Switching

No edge: classificação dos pacotes e alocação dos labels

No core: encaminhamento dos pacotes usando os labels ao invés de endereços IP.

Aplicações de MPLS:•Qualidade de serviço;•Privacidade (VPNs);•Engenharia de tráfego.

MPLS + DiffServ

DiffServ enabled Network

IWF

MPLS enabled Network with DIffServ capabilities

Packet classified by Destinationand DiffServ Code Point

(i.e. Class of Service)

Behavior Aggregate (BA) get‘s mapped to LSP by LER.

(multiple possible scenarios)

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COPS

COPS: Common Open Policy Server

COPS + QoS server

13

Considerações Finais

Passos na implementação de QoS em Redes IP:

1. Implementação de recursos de priorização de pacotes nos

elementos da rede.

2. Aplicar recursos de DiffServ para classificação de tráfego.

3. Aplicar DiffServ no core e IntServ no acesso.

4. Implementação de MPLS para simplificar o roteamento e

aumentar a diversidade de serviços e flexibilidade da rede IP.

5. Associar MPLS com RSVP e / ou MPLS com DiffServ.

Video I/O EquipmentVideo I/O Equipment

I/O Equipmento ÁudioI/O Equipmento Áudio

Aplicações Dados Usuário - T.120, etc.Aplicações Dados

Usuário - T.120, etc.

Controle SistemaInterface Usuário

Controle SistemaInterface Usuário

Codec ÁudioG.711, G.722,G.723, G.728,

G.729

Codec ÁudioG.711, G.722,G.723, G.728,

G.729

H.245 ControlH.245 Control

Call ControlH.225.0

Call ControlH.225.0

RAS ControlH.225.0

RAS ControlH.225.0

ReceivePathDelay(RTP)

ReceivePathDelay(RTP)

Interface “LocalArea

Network”LAN

(H.323)

Pacotesde

Interface Rede

(H.323V2)

Interface “LocalArea

Network”LAN

(H.323)

Pacotesde

Interface Rede

(H.323V2)

Controle Sistema

CamadaH.225.0

CamadaH.225.0

Codec VídeoH.261, H.263

Codec VídeoH.261, H.263

Terminal H.323

14

RTPC

MCURoteador

RedeCorporativa

RDSI

Wireless

Roteador

Roteador

Gatekeeper Gateway

Gateway

Gateway

Gateway

Terminal H.323

TerminalH.323

Arquitetura H.323

Audio Apps

Video Apps

Terminal Call Manager

RTCPH.225

RAS

H.225Call

Signalling

H.245Control

Signalling

T.120

Data

Transport Protocols & Network Interface

RTP

Audio CODEC

Video CODEC

H.323 Protocol Stack

15

•• Define componentes, protocolos e procedimentos para a Define componentes, protocolos e procedimentos para a comunicação multimídia em redes baseadas em pacotes que comunicação multimídia em redes baseadas em pacotes que não oferecem QoSnão oferecem QoS

•• Adotado pela indústria como padrão de sinalização para VoIPAdotado pela indústria como padrão de sinalização para VoIP

•• Características:Características:

Controle de chamadas robusto para ambientes não Controle de chamadas robusto para ambientes não robustos (“paradigma da comutação de circuitos”) robustos (“paradigma da comutação de circuitos”)

Possibilita interoperabilidade com outras redes que Possibilita interoperabilidade com outras redes que oferecem serviços multimídiaoferecem serviços multimídia

GatewaysGateways

H.323