Quality of service

Quality of Service ( QoS ) of quality of service beschrijft de kwaliteit van een communicatiedienst vanuit het oogpunt van de gebruiker. Dat wil zeggen, hoeveel de kwaliteit van de dienstverlening overeenkomt met hun behoeften. Formeel gezien is QoS een reeks kwaliteitsvereisten voor het gezamenlijke gedrag of de interactie van meerdere objecten.

Vereisten

Standaard IEEE 802.1p

  • Een gebruiker wil betrouwbaar zijn verbonden met de gewenste bestemming en betrouwbaar worden verbroken na het einde van de communicatie.
  • De verbinding moet snel gemaakt worden.
  • Problemen bij het tot stand brengen van een verbinding (bijv. Bestemmingsdeelnemers niet bereikbaar) moeten zo snel mogelijk aan de gebruiker worden gecommuniceerd.
  • Een communicatieverbinding moet stabiel blijven.
  • De deelnemers aan de communicatie willen elkaar begrijpen.
  • De informatie moet volledig en zonder fouten worden verzonden.
  • Geen informatie van andere communicatiegebruikers en geen interferentie moet worden verzonden.
  • De communicatie moet zo getrouw mogelijk zijn aan het origineel.
  • Er mogen geen lange wachttijden zijn tijdens de communicatie.
  • De facturering van de communicatie moet overeenkomen met de juiste hoeveelheid tijd en gegevens.

Om dergelijke algemene gebruikersvereisten te kunnen meten, zijn kwaliteitsparameters gedefinieerd die bedoeld zijn om deze vereisten te beschrijven.

  • Kwaliteit van de verbindingsinstellingen: percentage mislukte verbindingen, percentage valse verbindingen, percentage dubbele verbindingen, percentage langzame verbindingsinstellingen.
  • Kwaliteit van een bestaande verbinding: Percentage voortijdige ontkoppelingen, Percentage niet-verzonden informatie, Percentage onjuist verzonden informatie, Vertragingen van informatieoverdracht, Effectieve bandbreedte van verzonden informatie, Signaalvertragingsvariaties, Percentage storingen in verzonden signalen, Echo-inhoud.

Door deze roostergerelateerde parameters en hun toewijzing aan gebruikersvereisten te meten, wordt getracht de kwaliteit van de service te kwantificeren.

Aangezien het verlenen van een dienst overeenkomstig duur is in het geval van hoge kwaliteitseisen, nemen netwerkbeheerders hun toevlucht tot het onderwerpen van hoge kwaliteitsnormen aan hogere prijzen. Hier voor een bepaalde kwaliteitsstandaard is de naleving van bepaalde kwaliteitsparameters beloofd. De klant kan een bepaalde Quality of Service aanvragen (zie Service Level Agreement ).

Het voldoen aan hoge kwaliteitsnormen vereist de juiste werking van alle interactieve componenten van een telecommunicatienetwerk . De werking van de technologie moet constant worden bewaakt, foutparameters moeten worden vastgelegd en geregistreerd en vormen zo de basis voor elk noodzakelijk onderhoud.

QoS in telecommunicatienetwerken

De belangrijkste categorieën van QoS in communicatienetwerken zijn de kwaliteit van de dienstverlening, gewijd aan de switching-technologie betreft, en de transmissie van hoge kwaliteit , die zich bezighoudt met de transmissie technologie betreft.

In UMTS mobiele radio zijn bijvoorbeeld vier QoS-klassen gedefinieerd:

achtergrond
voor gegevensoverdracht met de laagst mogelijke foutenpercentages, maar niet-kritieke bandbreedte, vertraging en jitter-vereisten.
spraakzaam
voor directe communicatie (telefonie, videotelefonie). Vergelijkbare vereisten zoals streaming, maar aanzienlijk minder jitter en vertraging zijn toegestaan.
interactieve
voor het gebruik van interactieve diensten. Vergelijkbare vereisten als voor achtergrond maar hogere eisen aan de vertraging om wachttijden te voorkomen bij het gebruik van de services.
streaming
voor distributiediensten. Een minimale bandbreedte is vereist; Jitter is tot op zekere hoogte toegestaan ​​omdat jitterbuffers worden gebruikt aan de ontvangerzijde. Bitfouten zijn nogal onkritisch.

QoS in de schakeltechnologie

Met kwaliteit van de dienstverlening (ger. Kwaliteit van de dienstverlening ) is dat deel van de QoS afhankelijk van het specifieke ontwerp van de apparatuur en kwantificeerbaar. De kwaliteit van het verkeer van een communicatienetwerk is afhankelijk van het ontwerp van het aantal lijnen en regelapparaten. In het telefoonnetwerk zijn de centrales de controllers, op internet zijn ze de routers . Kwantitatieve beschrijvingen van de kwaliteit van de dienstverlening gebruik parameters van het verkeer theorie als wachtruimte waarschijnlijkheid , gemiddelde wachttijd of kans op verlies . In de schakeltechnologiega z. De volgende factoren beïnvloeden bijvoorbeeld QoS:

  • Dubbele verbinding: een verbinding waarbij een of meer extra verbindingen zijn verbonden met de gewenste verbinding
  • Onjuiste verbinding: een verbinding waarin, ondanks het correct ingevoerde telefoonnummer, een andere abonnee dan de gewenste abonnee wordt bereikt
  • geen reis: voortzetting van een verbinding hoewel de “reis” werd aangevraagd
  • Premature Disconnect: Verbinding verbreken zonder te worden geïnitieerd vanuit de aanroepende of de aangeroepen poort
  • Telfout: onjuiste registratie van de ladingrelevante parameters van een verbinding

In dit voorbeeld maken de gemeten en gewogen tellingen van dergelijke gebeurtenissen dan deel uit van de verkeerskwaliteit van een bepaalde schakelaar .

Verdere beïnvloedende factoren van de verkeerskwaliteit zijn:

  • Blokkering: de status van een netwerk waarin een verbinding niet kan worden voltooid omdat vereiste technische faciliteiten of bronnen niet beschikbaar zijn.
  • E-mailvertraging: de tijd die verstrijkt tussen het begin van de invoer aan de oorsprong en het begin van de uitvoer op de bestemming
  • Vertraging van oproepbesturingssignalen: Voorbeeld: Tijd tussen “uitgaande oproep” ( handset losgekoppeld ) en “kiesverzoek” (kiestoon) is te hoog.

QoS in IP-netwerken

De kwaliteit van de dienstverlening van services die worden verzonden via IP-netwerken – netwerken die gebruikmaken van het internetprotocol – wordt beïnvloed door aanvullende IP-specifieke parameters. Als IP wordt gebruikt in een telecommunicatienetwerk als een transmissieprotocol, vormt het volgens het OSI-modeleen hogere laag in dit netwerk. Daarom zijn in dit geval zowel de transmissieparameters van de lagere laag als de overdrachtsparameters op IP-niveau relevant voor de beoordeling van de algehele servicekwaliteit van een op IP-technologie gebaseerde service. De kwaliteit van de service die door de gebruiker wordt waargenomen, is het gevolg van de interactie tussen alle kwaliteitsverliezen. Als internettoegang bijvoorbeeld via inbellen via een openbaar telecommunicatienetwerk wordt aangeboden, is de algemene dienstkwaliteit de transmissie-, verkeers- en schakelkwaliteit van het transmissiekanaal via het openbare telecommunicatienetwerk en de kwaliteit van de hogere IP-lagen.
IP wordt niet via een openbaar telecommunicatienetwerk verzonden, maar bijvoorbeeld in éénLAN gebaseerd op Ethernet , alleen de kwaliteitsverliezen van dit LAN en de IP-overdracht moeten worden overwogen.
Een specifieke factor in de kwaliteit van de dienstverlening door het internetprotocol is dat deze aanzienlijk wordt beïnvloed door de terminal, in tegenstelling tot diensten in traditionele telecommunicatienetwerken. In conventionele (circuitgeschakelde) telecommunicatienetwerken was de transmissie, switching en verkeerskwaliteit echter vooral gerelateerd aan de kwaliteit van het netwerk; de invloeden van de terminals kunnen worden verwaarloosd.

In IP-netwerken wordt de impact op QoS meestal vastgelegd met behulp van de volgende parameters:

  • Latency : de vertraging van end-to-end-verzending
  • Jitter : de afwijking van de latency van zijn gemiddelde
  • Pakketverliespercentage : de kans dat individuele IP-pakketten tijdens de verzending verloren gaan (of – in het geval van real-time diensten – hun bestemming te laat bereiken)
  • Doorvoer: de hoeveelheid gegevens die per tijdseenheid gemiddeld wordt verzonden

Verschillende services hebben verschillende vereisten voor deze parameters. Latency is vooral merkbaar in applicaties die korte reactietijden vereisen (bijvoorbeeld Telnet ). Met hoge latentie verschijnt een vermelding bijvoorbeeld met een bepaalde vertraging in het scherm. Voor pure bestandsoverdrachten is de algehele doorvoer gewoonlijk de beslissende parameter, maar de individuele latentie en verliespercentage zijn minder belangrijk. Voor real-time communicatie zoals. Als Voice over IP , maar de latency, jitter en loss rate spelen een veel grotere rol, omdat ze significante invloed op de spraakverstaanbaarheid. IPTV heeft als een real-time applicatiezelfs zeer hoge eisen aan de algehele kwaliteit van de dienstverlening, aangezien zelfs kleine kwaliteitsgebreken in de transmissie een zichtbaar effect hebben op het beelddisplay op de televisie. De doorvoersnelheid is belangrijk omdat video’s hebben vaak een hoge datasnelheid vereist en het niet dit percentage de video is gewoon gestopt te bieden.

Binnen een transmissiekanaal kan het nodig zijn om de QoS voor bepaalde datastromen te verhogen ten koste van andere datastromen. Dit kan bijvoorbeeld worden gedaan door IP -datapakketten prioriteit te geven op basis van specifieke kenmerken en eigenschappen. Met deze mechanismen is het mogelijk om bepaalde diensten te verkiezen , zoals voice-over-IP , waarvoor een vertragingsconstante en continue datastroom vereist is, meer dan het downloaden van een bestandsserver (FTP) of het oproepen van webpagina’s.

Bepaalde reserveringsprotocollen in het netwerk zorgen ervoor dat de isochraliteit van datastromen voor de gehele duur van een datacommunicatie kan worden gegarandeerd.

Standaard hebben IPv4- en IPv6- pakketten een vlag ( DSCP Gedifferentieerd Service Code Point ( RFC 2474 ), eerdere Precedence ( RFC 791 )) in de IP-header die het type gegevens in dat pakket identificeert ( Traffic Class ). Op basis van deze vlag worden de datapakketten geprioriteerd (d.w.z. bij voorkeur) behandeld. De huidige overwegingen worden beschreven ( RFC 3260 ). Er zijn een aantal andere methoden om de servicekwaliteit te beheren.

Realisatie in IP-netwerken

QoS op laag 3

Op het theoretische niveau kan QoS worden gerealiseerd door het prioriteren of parametreren van het dataverkeer, dataratiereservering, datasnelheidbeperking en pakketoptimalisatie. Technisch gezien zijn er twee mechanismen hiervoor:

  • Ofwel logt men in bij bestaande datastromen voor alle actieve netwerkcomponenten (routers etc.) en behoudt het de vereiste datarate ( IntServ , Integrated Services),
  • of één markeert alle datapakketten en de actieve netwerkcomponenten verwerken / geven de voorkeur aan de pakketten volgens hun markeringen ( DiffServ , Differentiated Services).

Aangezien IntServ, in de praktijk meestal gebruikmakend van het Resource Reservation Protocol (RSVP), een hoge administratieve overhead heeft en zelfs een apparaat dat IntServ niet ondersteunt, het hele mechanisme niet haalt, is het alternatieve DiffServ inmiddels ingeburgerd. DiffServ is ook meer schaalbaar. Vaak is ook de term Type of Service (ToS) te vinden. Voor ToS was 1 byte gereserveerd in de IP-header, waarvan slechts 6 bits door ToS werden gebruikt. Er kon echter geen bindende norm worden vastgesteld waaraan alle fabrikanten van netwerkapparatuur voldoen. Ondertussen zijn de zes belangrijkste bits van het voormalige ToS-veld in de IPv4-header en het octetype ‘Type service’ opgenomen in de IPv6-header van de Internet Engineering Task Force(IETF) opnieuw gedefinieerd. Ze worden nu Uniform Differentiated Services Field genoemd en kunnen worden geëvalueerd naar een numerieke waarde Differentiated Services Code Point (DSCP).

Aangezien de praktische implementatie van uitgebreide QoS-maatregelen op het internet zich jarenlang nauwelijks heeft ontwikkeld, zijn er echter kritische geluiden over de vraag of QoS-mechanismen op internet zelfs noodzakelijk of geschikt zijn. [1]

Een reden voor de stagnatie is het feit dat tot nu toe heerste helemaal consistent gebruik van codepunten en een gemeenschappelijke definitie van het gedrag per-hop niet expliciet getalswaarden van QoS parameters zoals jitter en packet loss rate in DiffServ. Het EU-project MUSE van het 6e kaderprogramma van de EU heeft deze klacht opgelost door het definiëren van vier QoS klassen wanneer deze waarden worden vastgesteld. In een verdere Europese onderzoeksproject daaruit PLANETS een praktische implementatie van het voorstel is afgeleid, [2] , waarbij ook de lengte van de wachtrijen krijgen.

QoS in ATM-netwerken

Bij het tot stand brengen van een verbinding in ATM- netwerken, onderhandelt het eindsysteem met de serviceprovider over een gegarandeerde serviceklasse / QoS-klasse.

  • Constante bitrate (CBR)
  • realtime variabele bitrate (rt-VBR)
  • nonrealtime variabele bitrate (nrt-VBR)
  • Niet-gespecificeerde bitsnelheid / beschikbare bitsnelheid (UBR / ABR)

QoS Parameter:

  • jitter
  • error rate
  • Vertraging (latency)
  • bit error rate
  • packet loss
  • Echos

De meest populaire wachtrijmechanismen zijn:

  • FIFO (First In – First Out) – De datapakketten die het eerst aankomen, worden ook eerst doorgestuurd
  • LIFO (Last In – First Out) – De datapakketten die het laatst aankomen, worden eerst doorgestuurd
  • LLC (Low Latency Custom-Queuing) – Het garandeert een korte looptijd van voorgedefinieerde pakketten
  • Priority Queuing – Het datapakket met de hoogste prioriteit wordt doorgestuurd voor de lagere prioriteitspakketten.

Zie Network Congestion Avoidance voor meer informatie over individuele wachtrijnalgoritmen

Individuele proeven

  1. Spring omhoog↑ cf. Bandbreedte vs. QoS ( Memento van 29 juli 2013 in het internetarchief ) en waarom we geen QOS nodig hebben: treinen, auto’s en internet Quality of Service
  2. Spring omhoog↑ http://www.medea-planets.eu/QoSsolution.php?page=solution

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *