CAPA DE RED

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Calidad del Servicio

Las secciones previas se diseñaron para reducir la congestión y mejorar el rendimiento de la red. Pero con el crecimiento de las redes multimedia surge el de mejorar la calidad de servicio a través del diseño de redes y protocolos.

El enfoque que se mostrará es de ajustar la calidad de servicio de acuerdo a las necesidades de las aplicaciones.

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1. REQUERIMIENTOS

Un flujo es un conjunto de paquetes que van de un origen a un destino.

Una red orientada a la conexión, todos los paquetes que pertenezcan a un flujo siguen la misma ruta, mientras que una red no orientada a conexión siguen diferentes rutas.

Un flujo requiere de cuatro parámetros para la calidad de servicio como son: confiabilidad, retardo, fluctuación y ancho de banda.

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1. REQUERIMIENTOS

Aplicación Confiabilidad Retardo Fluctuación Ancho de banda

Correo electrónico Alta Bajo Baja Bajo

Transferencia de archivos Alta Bajo Baja Medio

Acceso a Web Alta Medio Baja Medio

Inicio de sesión remoto Alta Medio Media Bajo

Audio bajo demanda Baja Bajo Alta Medio

Video bajo demanda Baja Bajo Alta Alto

Telefonía Baja Alto Alta Bajo

Videoconferencia Baja Alto Alta Alto

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1. REQUERIMIENTOS

Las Redes ATM clasifican los flujos en cuatro categorías amplias con respecto a sus demandas de QoS.

Tasa de bits constante (Ej. telefonía) Tasa de bits variable en tiempo real (Ej.

Videoconferencia comprimida) Tasa de bits variable no constante (Ej. Ver película

a través del Internet) Tasa de bits disponible (Ej. Transferencia de

archivos)

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2. TÉCNICAS

Se han desarrollado una variedad de técnicas, con soluciones prácticas que con frecuencia se combinan múltiples técnicas.

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2. TÉCNICAS

2.1 Sobreaprovisionamiento La suficiente capacidad de enrutar, espacio en

búfer y ancho de banda como para que los paquetes fluyan con facilidad. La desventaja es el costo.

En cierta medida el sistema telefónico aplica esta técnica debida que tiene mucha capacidad disponible, por lo que se puede satisfacer a la demanda.

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2. TÉCNICAS

2.2 Almacenamiento en búfer Los flujos se pueden almacenar en el búfer del

lado del receptor antes de ser entregados. Almacenarlos no afecta la confiabilidad o el ancho de banda, e incrementa el retardo, pero atenúa la fluctuación. Para el video o audio bajo demanda, la demanda, la fluctuación es el problema principal, por lo tanto, esta técnica es muy útil.

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2. TÉCNICAS

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8

El paquete sale del origen

El paquete llega al búfer

El paquete se elimina del búfer

Tiempo en el búfer

Hueco en la reproducción

Tiempo (seg)

0 5 10 15 20

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2. TÉCNICAS

2.3 Modelado de tráfico El envío no uniforme es común si el servidor esta manejando

muchos flujos al mismo tiempo, y también permite otras acciones, como avance rápido y rebobinado, autenticación de usuario, etc. Además el almacenamiento en el búfer no siempre es posible, por ejemplo en la videoconferencia.

Si el servidor y los host en general transmitieran a una tasa uniforme, la calidad del servicio se mejoraría.

EL modelado de tráfico consiste en regular la tasa promedio (y las ráfagas) de la transmisión de los datos. En contraste los protocolos de ventana corrediza limitan la cantidad de datos con respecto a la transmisión, no la tasa a la que envían.

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2. TÉCNICAS

2.3 Modelado de tráfico

Cuando se establece una conexión, el usuario y la subred establecen un acuerdo de un cierto patrón de tráfico denominado acuerdo de nivel de servicio. Es decir que entre los dos se transmitirán los paquetes de acuerdo al contrato por lo que se reducirá la congestión pero tales acuerdos no se cumplen, cuando se tratan de transferencia de archivos, pero si para los datos en tiempo real como de audio y video.

¿Cómo se puede saber si el cliente o la empresa están cumpliendo?

Se lo realiza a través de la supervisión del flujo de un tráfico que se lo conoce como supervisión de tráfico. Este es más fácil en las subredes de circuitos virtuales que en los de datagramas.

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2. TÉCNICAS

2.4 Algoritmo de cubeta con goteo Cada host está conectado a una red mediante una

interfaz que contiene una cubeta con goteo, o cola interna infinita.

Si llega un paquete cuando la cola esta llena, este se descarta. En otras palabras, si uno mas procesos del host tratan de enviar paquetes cuando la cola ya tiene la cantidad máxima de paquetes, dicho paquete se descarta sin mas.

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2. TÉCNICAS

2.4 Algoritmo de cubeta con goteo

Cuando un flujo de paquetes es continuo se aplica cuando el tamaño de los mismos son iguales, mientras que al ser el tamaño de los paquetes variable se debería aplicar el flujo de modo fijo es decir permitir un número fijo de bytes por pulso.

Ejemplo: Si la regla es de 1024 bytes por pulso, solo puede recibirse por pulso paquetes de 1024 bytes, dos de 512 bytes, cuatro de 256 bytes, etc.

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2. TÉCNICAS

25 MB/seg durante 40 mseg

Tiempo (mseg)0 500

2 MB/seg durante 500 mseg

Tiempo (mseg)0 500

El algoritmo de cubeta con goteo impone un patrón de salida rígido a la tasa promedio, sin importar la cantidad de ráfagas que tenga el tráfico.

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2. TÉCNICAS

2.5 Algoritmo de cubeta con tokens En aplicaciones es mejor permitir que la salida se

acelere un poco cuando llegan ráfagas grandes, por lo que se necesita un algoritmo más flexible.

El algoritmo ofrece una forma diferente de modelado de tráfico que el anterior.

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2. TÉCNICAS

DIFERENCIASAlgoritmo de cubeta con goteo Algoritmo de cubeta con tokens

No permite que los host inactivos acumulen permisos para enviar posteriormente ráfagas grandes

Este algoritmo si permite hasta el tamaño máximo de la cubeta.

Este descarta los paquetes cuando la cubeta está llena

Este descarta tokens cuando la cubeta se llena

Estos algoritmos sirven para regular el tráfico entre los enrutadores

Este permite regular al host cuando la regla dice que debe hacerlo, que si se lo hiciera con el enrutador esto daría lugar a la perdida de los datos

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2. TÉCNICAS

La implementación es: El contador se incrementa en uno cada ∆T y se

decrementa en uno cada vez que se envía el paquete.

Un problema potencial con el algoritmo de cubeta con tokens es que permite ráfagas largas, aunque puede regularse el intervalo máximo de ráfagas mediante una selección cuidadosa de p y M.

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2.6 Reservación de recursos Regular la forma de tráfico ofrecido es un buen inicio

para garantizar la calidad del servicio. Una vez que se tiene una ruta específica para un flujo,

es posible reservar recursos a lo largo de esa ruta para asegura que la capacidad necesaria esté disponible.

Se pueden reservar tres tipos de recursos: Ancho de banda Espacio de búfer Ciclos de CPU

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2. TÉCNICAS

2.7 Control de admisión La decisión de aceptar o rechazar un flujo no se

trata simplemente de compara los recursos antes mencionados sino que.

Algunas aplicaciones solo conocerían el ancho de bando y los otro dos no.

Algunas aplicaciones son mucho más tolerantes con el incumplimiento ocasional de plazos

Algunas aplicaciones estarán dispuestas a negociar el flujo y otras no.

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2.7 Control de admisiónParámetro Unidad

Tasa de la cubeta con tokens Bytes/seg

Tamaño de la cubeta con tokens Bytes

Tasa pico de datos Bytes/seg

Tamaño mínimo de paquetes Bytes

Tamaño máximo de paquetes Bytes

Ejemplo de especificación de flujo

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2. TÉCNICAS

2.8 Enrutamiento proporcional La mayoría de los algoritmos de enrutamiento

tratan de encontrar la mejor ruta para cada destino y enviar a través de ella todo el tráfico a ese destino.

Una método que se propuesto para un QoS es dividir el tráfico en diferentes rutas, y estos trafico pueden ser iguales o diferentes en cuanto a tamaños

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2. TÉCNICAS

2.9 Calendarización de paquetes Si un enrutador maneja multiples flujos, existe le

peligro de que un flujo acapare mucha de su capacidad y limite a los otros flujos.

Para esto se desarrollaron algoritmos de programación como son el encolamiento justo. La esencia de este es que los enrutadores tienen colas separadas para cada línea de salida, una por flujo.

Este fue mejorado y se lo llamo (round robin) exploración circular byte por byte. Y los paquetes se ordenan conforme al tiempo de terminación.

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3. SERVICIOS INTEGRADOS

3.1 RSVP – Protocolos de reservación de recursos

Este protocolo se utiliza para marcar las reservas; para le envió de datos se utilizan otros protocolos. Este permite que varios emisores transmitan a múltiples grupos de receptores, y así estos permitan cambiar libremente, optimiza el ancho de banda y elimina la congestión.

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3. SERVICIOS INTEGRADOS

3.1 RSVP – Protocolos de reservación de recursos

Este protocolo usa enrutamiento de multidifusión con arboles de expansión. Se tiene información multidifundida al grupo periódicamente para indicarle a los enrutadores a lo largo del árbol que mantengan ciertas estructuras de datos en sus memorias.

En cada salto el enrutador nota la reservación y aparta el ancho de banda necesario.

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3. SERVICIOS INTEGRADOS

1 2

3 4 5

Emisores

Receptores

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3. SERVICIOS INTEGRADOS

1 2

3 4 5

Emisores

Receptores

RED

El host 3 solicita un canal al host 1 y un segundo canal al host 2

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Servicios Diferenciados

• Método que se conoce como calidad de servicio basada en clase.

• Un conjunto de enrutadores que forman un dominio administrativo puede ofrecer los DS. La administración define un conjunto de clases de servicios con reglas de conjunto correspondiente.

• Los paquetes del cliente que entran en el dominio podrían contener un campo Tipo de servicio, con un mejor servicio proporcionado a algunas clases.

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Reenvío expedito o acelerado

• Clase más simple. • Disponibles dos clases de servicios:

– Regular – Expedita

• Los paquetes expeditos deben tener la capacidad de transitar la subred como si no hubieran otros paquetes.

• Programar los enrutadores para que tengan dos colas de salida, por cada línea de salida, una para los paquetes expeditos y una para los regulares.

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Reenvío asegurado

• Es un esquema un poco más elaborado.• Paso 1: clasificar los paquetes en una de cuatro

clases de prioridades. • Paso 2: marcar los paquetes de acuerdo con su

clase, se necesita un campo de encabezado.• Paso 3: pasar los paquetes a través de un filtro

modelador/eliminador que podría retardar o descartar algunos de ellos para dar una forma aceptable a los cuatro flujos.

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Conmutación de etiquetas y MPLS

• Conmutación.- utiliza una etiqueta que se toma de un paquete como índice en una tabla de reenvío.

• MPLS.- Conmutación de etiquetas multiprotocolo. Encabezado que tiene cuatro campos.– Etiqueta– QoS– S– TTL

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