Diretrizes de qualidade de serviço
Índice
1. Introdução
O objetivo deste documento é fornecer informações para garantir que a qualidade de serviço (QoS) é devidamente implementada em redes empresariais para o suporte de tráfego de comunicações unificadas.
2. Requisitos de desempenho do caminho de rede de ponto a ponto
Os requisitos indicados na Tabela 2.1 têm de ser cumpridos para otimizar o caminho de rede para o tráfego multimédia de VoIP e vídeo durante a utilização dos serviços de comunicações unificadas da RingCentral. Para comunicação de vídeo, devem ser aplicados os mesmos requisitos ou requisitos ligeiramente mais flexíveis, uma vez que, idealmente, o transporte de vídeo deve ocorrer em sincronia com a voz.
| Tabela 2.1 — Requisitos de desempenho do caminho de rede de ponto a ponto | |
| Propriedade de rede | Requisito |
Capacidade de ligação
|
Cada ligação no caminho ponto a ponto deve ter uma capacidade simétrica (bidirecional) superior ao tráfego de rede gerado pelo número máximo de chamadas simultâneas de voz e vídeo. Trata-se de um complemento à capacidade para outros tipos de tráfego e crescimento não em tempo real (Secção 5).
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Atraso
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< 150 ms (unidirecional)*. Isto traduz-se numa latência de ida e volta inferior a 300 ms.
Tempos mais longos, como no caso de ligações de satélite geossíncronas, funcionarão, mas os intervenientes da chamada têm de aceitar o atraso de comunicação extremamente longo.
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Perda de pacotes
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< 1%
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Distorção
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< 30 ms
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*https://www.itu.int/rec/T-REC-G.114-200305-I/en, Apêndice II.
3. Diretrizes de implementação, configuração e avaliação
Para garantir que os requisitos de desempenho do caminho ponto a ponto são cumpridos, é necessário seguir um conjunto de diretrizes de implementação, configuração e avaliação:
- É necessário utilizar dispositivos e configurações suportados (Requisitos de rede).
- É necessário aplicar configurações de domínio, endereço IP e porta aos dispositivos de rede, incluindo firewalls de rede e computação, routers e comutadores da camada 3 (Requisitos de rede).
- As redes empresariais têm de aplicar e respeitar a etiquetagem DSCP (Secção 4).
- É necessário ter capacidade suficiente disponível em todas as ligações de rede que são percorridas por tráfego de comunicações unificadas, em utilização máxima (Secção 5).
- Se for considerado necessário, deve ser realizada uma avaliação da rede nas instalações da empresa (Secção 6).
4. Classificação de QoS e políticas de tratamento de tráfego
É necessário classificar e tratar devidamente o tráfego de serviços de comunicações unificadas nas redes empresariais e de fornecedores de serviços para garantir que os requisitos de QoS ponto a ponto são cumpridos para os serviços de comunicações com base na nuvem, de modo a minimizar problemas intermitentes de qualidade de serviço devido a transferências de e-mails e ficheiros extensos.
A QoS de VoIP e vídeo impõe as restrições mais severas na rede, porque os requisitos em termos de atraso, perda de pacotes e distorção têm de ser cumpridos. O tráfego de sinalização tem requisitos de QoS mais baixos, uma vez que os requisitos em tempo real não se aplicam e os pacotes podem ser retransmitidos quando forem perdidos. Outros tipos de tráfego de serviços, como mensagens e serviços de diretório, podem ser tratados de forma semelhante ao tráfego de dados.
As secções que se seguem indicam como, idealmente, o tráfego de serviços de comunicação deve ser classificado e tratado no contexto da rede empresarial e da WAN. Na prática, pode só ser possível cumprir parcialmente os requisitos de QoS quanto ao tratamento e à classe de tráfego devido às limitações dos pontos finais, dos dispositivos de rede e das redes do ISP e da operadora. Também são fornecidas recomendações para lidar com estes casos subideais.
No que respeita à direção do fluxo de tráfego de comunicações unificadas, são utilizadas as seguintes convenções:
- O tráfego de saída é direcionado do ponto final implementado na empresa ou remotamente (telefone/PC) para o serviço de nuvem de comunicações unificadas.
- O tráfego de entrada é direcionado do serviço de nuvem de comunicações unificadas para o ponto final implementado na empresa ou remotamente.
4.1 Classificação de tráfego
A classificação de pacotes identifica e categoriza o tráfego numa classe específica. A Tabela 4.1.1 indica as classes de tráfego que são diferenciadas para serviços de comunicações unificadas. A classe que requer o tratamento de prioridade mais alta (Suporte VoIP) é indicada na parte superior. Na camada 2, é indicada a etiquetagem do cabeçalho do quadro da classe de serviço (CoS), enquanto a marcação do pacote DSCP está disponível no cabeçalho IP na camada 3.
Nas considerações seguintes, a etiquetagem na camada 2 e a marcação na camada 3 são genericamente referidas como marcação. Um suporte de vídeo recebe uma prioridade ligeiramente mais baixa do que um de voz, pois considera-se que é mais importante ter uma comunicação de voz de alta qualidade em caso de condições de rede adversas.
A CoS é um campo de 3 bits no cabeçalho do quadro Ethernet com valores possíveis que variam entre 0 e 7. O DSCP é um campo de 6 bits no cabeçalho do pacote IP com valores possíveis que variam entre 0 e 63.
A segurança é implementada acima da camada IP, por exemplo, o suporte VoIP seguro é transportado como SRTP/UDP/IP (SRTP é a versão segura de RTP), o que não afeta os valores de CoS e DSCP.
| Tabela 4.1.1 — Tipos e classificação de tráfego | ||||
| Camada 2 | Camada 3 | |||
| Classe de tráfego | CoS Valor decimal |
DSCP Valor decimal |
Nome |
Probabilidade de queda |
Suporte VoIP — Tempo real |
5 |
46 |
EF |
N/A |
Suporte de vídeo — Tempo real |
4 |
34 |
AF41 |
Baixa |
SIP |
3 |
26 |
AF31 |
Baixa |
Transacional: • Serviço de hora de rede • Sincronização de dados de aplicações móveis • Serviço de diretório LDAP |
2 |
18 |
AF21 |
Baixa |
Melhor esforço: aprovisionamento de telefone e atualização de firmware |
0 |
0 |
BE |
Indeterminado |
4.2 Agendamento de tráfego
O agendamento de tráfego em dispositivos de rede determina a forma como diferente tráfego de diferentes classes é priorizado quando transmitido para fora de uma interface. O tráfego VoIP tem de ser transmitido antes de quaisquer outros tipos de tráfego. Isto garante o cumprimento dos requisitos detalhados na Tabela 2.1.
A videoconferência é interativa e tem de ser separada dos serviços de transmissão de vídeo unidirecional. A experiência do utilizador final não será afetada se o tráfego sofrer atrasos quando um utilizador estiver a visualizar este tipo de conteúdo.
4.3 Restrições práticas
Idealmente, os valores da etiquetagem de CoS e marcação DSCP indicados na Tabela 4.1.1 são utilizados em toda a rede entre os pontos finais e os servidores com base na nuvem. Quando o tráfego é tratado de acordo com esta classificação, é referido como cumprindo a marcação Na prática, por vezes, isto não é inteiramente possível porque:
- Alguns dispositivos de rede não suportam capacidades suficientes de QoS. Um exemplo são os routers de gama baixa.
- Frequentemente, os valores de CoS não são controlados em redes pequenas.
- Os ISP podem alterar as marcações DSCP ao longo do caminho da Internet, por exemplo, de DSCP 46 para 0.
- Nas redes das grandes empresas, com instalações ligadas a uma rede MPLS ou Metro-Ethernet, os dispositivos de limite de rede WAN têm de efetuar o mapeamento DSCP ⇔ CoS. Estes mapeamentos podem não manter exatamente os valores de CoS/DCSP ideais indicados na Tabela 4.1.1.
- Alguns tipos de pontos finais ainda não efetuam a marcação do valor de CoS/DCSP (Secção 4.4).
As secções seguintes incluem alguns requisitos e recomendações práticos para a classificação de tráfego, a marcação DSCP e uma descrição das interconexões WAN da camada 2 para responder a estas restrições.
4.4 Métodos de classificação de tráfego
As capacidades de QoS do dispositivo de rede local determinam o método de classificação e agendamento de tráfego a utilizar.
- Classificação de banda múltipla — Assegurar que a priorização de tráfego máximo de e para os servidores da nuvem é mapeada em conformidade com a Tabela 4.1.1. Assegurar a entrega de tráfego ideal para cinco tipos de tráfego:
- Voz
- Vídeo
- Sinalização
- Transacional
- Melhor esforço
- Voz
- Modelo de três classes de tráfego — O tráfego de e para os servidores da nuvem é mapeado de acordo com a Tabela 4.4.1.
- Modelo de duas classes de tráfego — O tráfego UDP de voz e de vídeo em tempo real e o tráfego TCP SIP proveniente dos servidores de multimédia de comunicação na nuvem ou destinados aos mesmos são classificados como DCSP 46. O outro tráfego é classificado como tráfego de dados sem prioridade com valores DSCP e CoS igual a 0. Este modelo está indicado na Tabela 4.4.2.
A classificação de banda múltipla oferece a melhor forma de processar a QoS nas redes das grandes empresas e sempre que os dispositivos de rede a suportam. O modelo de duas classes de tipo de tráfego é relativamente simples de implementar e funciona bem na maioria dos ambientes empresariais e SoHo com dispositivos com capacidades de QoS limitadas.
Na situações em que tal for viável, expandir as classes para diferenciar VoIP de vídeo e outro tráfego aumentará a funcionalidade de qualidade de serviço numa rede empresarial.
| Tabela 4.4.1 — Modelo de três classes de tráfego | ||||
Classe de tráfego |
CoS Valor decimal |
DSCP Valor decimal |
Nome |
Probabilidade de queda |
Suporte VoIP — Tempo real SIP |
5 |
46 |
EF |
N/A |
Suporte de vídeo — Tempo real |
4 |
34 |
AF41 |
Baixa |
Transacional: • Serviço de hora de rede • Sincronização de dados de aplicações móveis • Serviço de diretório LDAP • Melhor esforço: aprovisionamento de telefone e atualização de firmware |
0 |
0 |
BE |
Indeterminado |
| Tabela 4.4.2 — Modelo de duas classes de tráfego | ||||
Classe de tráfego |
CoS Valor decimal |
DSCP Valor decimal |
Nome |
Probabilidade de queda |
Suporte VoIP — Tempo real Suporte de vídeo — SIP em tempo real |
5 |
46 |
EF |
N/A |
Transacional: • Serviço de hora de rede • Sincronização de dados de aplicações móveis • Serviço de diretório LDAP • Melhor esforço: aprovisionamento de telefone e atualização de firmware |
0 |
0 |
BE |
Indeterminado |
4.5 Restrições de marcação de tráfego DSCP de ponto final e Internet
Os seguintes tipos de marcação DSCP são aplicados por pontos finais, pelos servidores de multimédia na nuvem e pelos provedores de serviços de Internet:
- Pontos finais
- Os telefones fixos utilizam a marcação de ponto de código de serviços diferenciados IP 46 (Encaminhamento acelerado — EF) para pacotes de multimédia UDP (RTP). Desta forma, os routers de uma rede empresarial podem dar prioridade ao tráfego de suportes VoIP sobre o tráfego de dados do melhor esforço.
- Os pontos finais virtuais (softphones, cliente de vídeo, MVP e clientes Google Chrome) marcam os pacotes de multimédia UDP de acordo com a marcação de prioridade adequada. No entanto, o sistema operativo pode repô-los para DSCP 0. Para atenuar este problema, pode ser aplicada uma de duas opções:
— Tem de ser configurada uma política de Sistema operativo (Política de grupo) para contornar este
comportamento.
— O primeiro dispositivo de camada 3 distante do ponto final virtual tem de ser configurado para
remarcar o tráfego de forma adequada.
- Os telefones fixos utilizam a marcação de ponto de código de serviços diferenciados IP 46 (Encaminhamento acelerado — EF) para pacotes de multimédia UDP (RTP). Desta forma, os routers de uma rede empresarial podem dar prioridade ao tráfego de suportes VoIP sobre o tráfego de dados do melhor esforço.
- Servidores de multimédia — Os servidores de multimédia na nuvem marcam o tráfego de multimédia UDP como DSCP 46 (voz) ou DSCP 34 (vídeo).
- As aplicações móveis marcam o tráfego com um valor DSCP de acordo com a Tabela 4.1.1.
- Provedores de serviços de Internet — Os provedores de serviços de Internet remarcam frequentemente os valores de prioridade DSCP para valores diferentes (mais baixos), o que tem as seguintes implicações:
- Direção de saída: o tráfego chega muitas vezes à nuvem RingCentral com marcação incorreta.
- Direção de entrada: o tráfego de Internet pode chegar às instalações da empresa incorretamente marcado a partir da Internet e, como tal, tem de ser imediatamente remarcado pelo dispositivo de limite da rede empresarial. Isto vai garantir que o tráfego é encaminhado na rede interna de acordo com a prioridade certa relativamente a outro tráfego.
4.6 Política de marcação DSCP
Esta secção descreve políticas de tratamento de tráfego para a (re)marcação de valores DSCP nas redes empresariais. A seguinte política de marcação e cumprimento DSCP (isto é, manter o valor DSCP atribuído e encaminhá-lo de acordo com a prioridade do valor atribuído) tem de ser implementada nos comutadores, routers e firewalls no caminho de comunicação ponto a ponto entre pontos finais e servidores com base na nuvem:
- Direção de saída — Remarcar o tráfego para o valor DSCP correto o mais próximo possível do ponto final caso este não marque o valor correto seguindo as diretrizes da Secção 4.4. A remarcação pode ocorrer em dispositivos de rede, como pontos de acesso, comutadores de acesso, routers e firewalls.
- Direção de entrada — Remarcar o tráfego para o valor DSCP correto assim que este entra na rede da empresa através da ligação WAN de uma operadora ou de um ponto de acesso Wi-Fi.
- Dentro da rede local — Cumprir as marcações DSCP em toda a rede da empresa, tanto na direção de entrada como de saída.
- Rede WAN — O mapeamento de DCSP para CoS e vice-versa tem de ser efetuado de modo a manter os requisitos de QoS do caminho ponto a ponto.
As super-redes e as tabelas da lista de permissões conforme apresentadas em Requisitos de rede | MVP têm de ser utilizadas nas ACL de entrada e saída para definir as políticas de QoS referenciadas. Os intervalos de endereços de sub-rede local não devem ser utilizados para definir políticas de QoS, porque todas as alterações de sub-rede exigiriam a modificação da política.
Alguns fabricantes de firewalls não suportam a remarcação de DSCP, mas podem suportar a definição de prioridades do encaminhamento de pacotes com base em endereços IP de origem e intervalos de endereços IP, o que também exige a utilização das super-redes para definir a política de QoS.
4.7 Gestão de largura de banda
A maioria dos routers suporta a gestão de largura de banda, que pode ser utilizada para garantir a capacidade para determinados tipos de tráfego mesmo em condições de saturação. Se os routers suportarem a gestão de largura de banda, recomenda-se ativar esta funcionalidade e definir a largura de banda para o tráfego como o número obtido na secção 5. Se a classificação e as políticas de tráfego forem configuradas de acordo com as recomendações e os requisitos indicados nas secções anteriores e o tráfego ultrapassar a largura de banda configurada, o tráfego pode ter na mesma prioridade face ao tráfego de dados normal, embora não possa ser garantida largura de banda para todas as chamadas (depende do router e das definições).
É essencial que o valor da largura de banda aprovado da ligação do ISP/operador seja configurado no router/firewall no limite da rede, uma vez que não há outra forma de determinar com precisão a capacidade do circuito. O valor de rajada do ISP/operadora não deve ser utilizado, pois não há garantia de que será respeitado e o tráfego será rejeitado. Depois de introduzida a largura de banda máxima aprovada, partes desta capacidade podem ser etiquetadas para tráfego com DSCP 46 (voz), DSCP 34 (vídeo) e DSCP 26 (sinalização).
As instalações de uma empresa podem produzir tráfego que ultrapassa a largura de banda aprovada de uma ligação de rede externa, mas o ISP/operadora, normalmente, ignora o tráfego em excesso, independentemente do tipo de tráfego. Por conseguinte, o router/a firewall no limite da rede da empresa têm de ser configurados para enviar tráfego de saída de baixa prioridade, de forma que o ISP/operadora não rejeite intermitentemente pacotes de fluxo de multimédia de voz/vídeo.
4.8 Interligação WAN de camada 2
As redes das grandes empresas dependem, frequentemente, de redes WAN MPLS ou Metro-Ethernet da camada 2 para interligar redes da camada 3. Para garantir que o desempenho do caminho de rede de ponto a ponto (secção 4) seja respeitado, há várias condições que têm de ser cumpridas no limite de entrada e saída destas redes:
- Classe de tráfego e correspondência de prioridade — Certifique-se de que o número de classes de tráfego e valores de CoS correspondem às diretrizes apresentadas na Secção 4.4.
- Modelação de tráfego — Assegure-se de que a largura de banda de rede máxima da camada 3 produzida para cada classe de tráfego não ultrapassa a capacidade da ligação WAN. Isto pode ser realizado através da modelação de tráfego, desde que a largura de banda média não ultrapasse a capacidade de WAN aprovisionada.
Se não for possível cumprir a condição de correspondência de classe e prioridade de tráfego, alguns valores DSCP da camada 3 têm de ser mapeados para um valor CoS mais alto.
5. Avaliação da capacidade de rede e largura de banda
Podem utilizar-se dois métodos para determinar a largura de banda produzida pelo tráfego em ligações LAN e WAN e a capacidade necessária para transportar o tráfego de comunicações unificadas.
O método preferido e mais preciso é determinar a carga de tráfego de pico a partir de registos ou dados de rede extraídos de um sistema de voz/vídeo antigo ainda implementado. Em alternativa, pode utilizar-se um procedimento de cálculo de capacidade e largura de banda (Avaliação da capacidade de rede e largura de banda).
6. Avaliação da preparação da rede
Os requisitos da QoS do caminho ponto a ponto indicados na Secção 2 podem ser validados através de uma avaliação da preparação da rede, que determina a qualidade da LAN e da rede do provedor de serviços. Podem ser realizados dois tipos de avaliação da preparação da rede para validar a capacidade de um caminho de rede de suportar serviços de comunicações unificadas:
- Avaliações instantâneas da preparação da rede — Estas avaliações oferecem uma impressão da capacidade e da qualidade da rede para cada direção do tráfego VoIP e de vídeo entre um local de teste e a nuvem de comunicação unificada ao longo de um intervalo de tempo de alguns minutos. São fornecidas duas ferramentas de teste:
- Avaliação abrangente da preparação da rede — Neste caso, é instalada uma sonda nas instalações do cliente. Ao executar esta sonda durante um intervalo de tempo mais longo (por exemplo, uma semana útil completa), obtém-se uma melhor impressão da qualidade de ponto a ponto e da qualidade do salto de rede intermediário em ambas as direções da chamada. Com base nos resultados deste tipo de avaliação, podem ser fornecidas recomendações detalhadas e específicas de melhoria da rede.
O primeiro tipo de avaliação pode ser realizado pela empresa, mas oferece uma visão mínima da QoS de ponto a ponto ao longo do tempo. O segundo tipo de avaliação da rede, recomendado para minimizar a probabilidade de problemas de QoS percebidos pelo utilizador, requer o envolvimento do RingCentral Professional Services.
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