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Redes y Servicios de Telecomunicaciones

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Tema 8.1. Introducción a la

Calidad de Servicio (QoS).

Tanenbaum (4ªEd): 5.4.1, 5.4.2.

Portal Moodle

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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”

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Clasificación de los servicios.

Servicios básicos:

– Servicios portadores:

Circuitos, paquetes (ej. Circuitos virtuales), .... Proporcionan capacidad de transmisión de información entre puntos de acceso.

– Teleservicios:

Llamada telefónica, mensaje multimedia, video-conferencia,.... Proporcionan capacidad completa de comunicación entre usuarios (incluyen el equipo terminal).

Servicios suplementarios: Modifican o suplementan un servicio básico; ej. Llamada a tres, redirección,....

Servicios de valor añadido:

(Todos los no estandarizados por los operadores)

RSTC

TE PLMN Red de

tránsito Red

final TE

Servicios portadores

Teleservicios

RED

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• Provisión de Servicios finales (Teleservicios) a Usuarios residenciales:

• Video Bajo Demanda/TV

• Telefonía IP

• Acceso a Internet

TRIPLE PLAY

Ejemplos de Teleservicios y Servicios Portadores.

Home

Network

Internet

TV, VoD

Voice/video Telephony Voice

gateway

RTC

ISP

ADSL2+/VDSL

DSLAM

TV services (1 channel)

VoIP (128 kbps)

Internet (1Mbps) HDTV

30 Mbps (MPEG 2)

8-12 Mbps (MPEG 4)

4 x 4 Mbps (MPEG 2)

4 x 2 Mbps (MPEG 4)

8 – 20 Mbps

1 Mbps

TV channel 1

TV channel 2

TV channel 3

TV channel 4

Internet

VoIP (several channels + video)

ADSLx – 6 Mbps VDSLx 32/FTTH – 66 Mbps

• Servicios portadores: Basados en C. Virtuales con QoS

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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.

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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

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Tres Pasos para conseguir QoS en la Red

(ITU Y.1541 / Y.1221)

Quantify user/application QoS needs

and associated traffic characteristics.

Communicate the QoS needs and traffic

characteristics into network.

Implement network QoS mechanisms

supporting the requested QoS/traffic levels

Traffic Control

Mechanisms

Congestion Control

Mechanisms

Traffic Profiles

QoS Requirements

SLS

Signalling/Control

Protocols (Not required if permanent

agreement)

SLS: Service Level Specification

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Acuerdos de Servicio: SLA/SLS (Service Level Agreement/Spec.)

SLS

SL

A

RFC3260: SLS is a set of parameters

and their values which together define

the service offered to a traffic stream.

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, ……..

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).

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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.

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Algoritmos Básicos:

Token Bucket Algorithm

¿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, …..

C

- 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

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Ejemplo de “Leaky Bucket Algorithm”

Enlace PtP a

M = 400 Mbps LAN 1 Gbps

0 40 t (ms)

200 Mbps Ráfaga de tráfico en la LAN

(Tx. de 1 MB en 40 ms)

Conmutador LB

0 t (ms)

16 Mbps Tráfico regulado hacia la Red

40 500

Caudal

0 t (ms)

Nivel de llenado del LB

40 500

Bytes

920 kB Capacidad Mínima del LB

para no desbordar (Tirar)

Caudal

LB: ρ = 16 Mbps

C = 1 MBytes

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Ejemplo de “Token Bucket Algorithm” (con política de espera)

t (ms)

16 Mbps

Tráfico regulado hacia la Red

S=11 375 0 40 t (ms)

200 Mbps

Caudal

200 Mbps

Nivel de llenado del TB

11

Bytes 250 kB

375

V

CS

SCVS

S = Duración máxima permitida de una ráfaga

Nivel de llenado de la cola

11

Bytes

670 kB

375 40 t (ms)

= 16 Mbps

C = 250 kB

Caudal Enlace PtP a M = 400 Mbps

LAN 1 Gbps

Conmutador TB

V = min {M, Caudal de la ráfaga}

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Tema 8.2. Especificación de QoS.

Caso de Estudio: MetroEthernet

Portal Moodle

Tutoriales en MetroEhternetForum

http://metroethernetforum.org (Information Center/White Papers)

• Metro Ethernet Services - A Technical Overview (pag. 1-8)

• Bandwidth Profiles for Ethernet Services

(Bib. Complementaria: Especificación MEF10.2)

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¿Qué es Metro Ethernet?

Red Metro Ethernet:

Cualquier red destinada a suministrar servicios Metro Ethernet.

Servicios Metro Ethernet:

Servicios de conectividad MAN/WAN de nivel 2 a través de UNIs Ethernet

La red del proveedor puede implementarse con

varias opciones de transporte

100 Mbps

Ethernet UNI

Oficina

Remota 3

Oficina Remota 1

Oficina

Remota 2

Sede Central

Red Metro Ethernet del Proveedor de Servicios

10 Mbps

Ethernet

UNI

10 Mbps

Ethernet

UNI

10 Mbps

Ethernet

UNI

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Servicio Metro Ethernet Modelo de referencia

Service Provider Metro

Ethernet Network

Customer

Edge(CE)

User Network

Interface(UNI)

User Network

Interface(UNI)

Customer

Edge(CE)

The CE and MEN exchange

Service Frames (SF) across the UNI.

SF is an Ethernet frame

transmitted across the UNI:

1. toward the Service Provider (Ingress SF)

or

2. toward the Subscriber (Egress SF). User Priority …. Bits of VLAN ID (VIDI)

3 bits 1 12 bits

CE

CE

CE

UNI

Metro Ethernet Network (MEN)

UNI

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Ethernet Virtual Connections Point-to-Point EVCs

Multipoint-to-Multipoint EVC

Rooted-Multipoint EVC

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Servicios Metro-Ethernet: E-Line

Data

UNI

CE

CE

CE

Point-to-Point Ethernet Virtual Connections

(EVC)

Metro Ethernet Network

1 or more UNIs

UNI

Video

IP PBX

Servers

Data

IP Voice

IP Voice

Simple pero NO escala

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Servicios Metro Ethernet: E-LAN, E-Tree

Root

CE

UNI

UNI

UNI

CE

CE

Leaf

Leaf

UNI

CE

Leaf

Rooted-Multipoint

EVC

CE

CE

CE

Metro Ethernet Network

CE

Multipoint-to-Multipoint Ethernet Virtual Connections

(EVC)

UNI

UNI

UNI

UNI

IP PBX

Servers

Data

Data

Data

IP Voice

IP Voice

IP Voice

E-LAN

E-Tree

20

Identificación de los EVCs

CE-VLAN ID EVC

47 EVC1

1343 EVC2

17 EVC3

User Priority …. Bits of VLAN ID (VIDI)

3 bits 1 12 bits

UNI

EVC1

EVC2

EVC3

EVC1 EVC2

EVC3

47

1343

17 UNI

21

Clases de Servicio (CoS)

User Priority …. Bits of VLAN ID (VIDI)

3 bits 1 12 bits

UNI

EVC1

CE-VLAN CoS: SILVER

CE-VLAN CoS: GOLD

CE-VLAN CoS: PLATINUM

Identificación de la CoS

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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

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UNI

EVC1

EVC2

EVC3

Bandwidth Profileper EVC1

Bandwidth Profile per EVC2

Bandwidth Profile per EVC3

Especificación del “Perfil de Tráfico”: Por UNI, EVC o CoS

25

UNI

EVC1

EVC2

CE-VLAN CoS 0,1,2,3

CE-VLAN CoS 4,5

CE-VLAN CoS 6,7

Ingress Bandwidth Profile per CoS ID

Ingress Bandwidth Profile per CoS ID

Ingress Bandwidth Profile per CoS ID

UNI

EVC1

EVC2

EVC3

Bandwidth Profile

per Ingress UNI

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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

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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

CBS

EIR

EBS

1 9 12 8 9 12

1 8

12

1 9 8

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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

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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