QUALIDADE DE SERVIÇO, QOS

Quando a rede dispõe de um conjunto de mecanismos que lhe permite satisfazer diferentes requisitos de tráfego e de serviço de elementos de rede, podemos afirmar que essa rede suporta Qualidade de Serviço. Isto só é possível se houver interacção entre várias camadas protocolares e cooperação entre equipamentos da rede. As necessidades dos utilizadores e das aplicações ao nível da qualidade devem ser reflectidas em valores de atributos de serviços de rede. Esses valores devem ser acordados aquando da negociação entre os ISPs e os utilizadores.

Assim sendo, numa primeira abordagem podemos afirmar que o termo “Qualidade de Serviço” pode ser entendido da seguinte forma:

QoS está associada a um requisito das aplicações para a qual se exige que determinados atributos (atrasos, perdas, largura

de banda,...) estejam dentro de limites bem definidos.

A qualidade de serviço negociada deve ser garantida pela rede. Do ponto de vista dos programas de aplicação, a QoS é tipicamente expressa e solicitada em termos de um “Pedido de Serviço” ou “Contrato de Serviço”. O contrato de serviço é denominado tipicamente por Service Level Agreement, SLA. O SLA deve definir claramente quais os requisitos que devem ser garantidos para que as aplicações possam executar com a qualidade esperada, de acordo com o contrato. Assim sendo, um SLA pode incluir, entre outros, os seguintes parâmetros:

• Largura de banda e taxa de transferência (throughput)

A largura de banda é o parâmetro mais básico da QoS e é necessário para a operação adequada de qualquer aplicação. Este parâmetro indica a quantidade de informação

que nominalmente pode ser transferida de um nó para outro num determinado período de tempo. Ou seja, quando um cliente contrata um débito (máximo, médio, etc.), a rede, tendo em atenção a política de gestão de recursos e a natureza das garantias, disponibiliza uma certa largura de banda para o efeito, capaz de suportar o débito pedido pelo cliente. A quantidade de dados reservada é contabilizada para efeito de controlo de admissão.

• Atraso

O atraso é um parâmetro também importante para garantir QoS. Do ponto de vista da aplicação, o atraso é o tempo necessário para a entrega de um pacote, desde a emissão até à recepção. De uma maneira geral, o atraso da rede pode ser entendido como o somatório dos atrasos impostos pela rede. Os parâmetros mais importantes para o valor do atraso são: atraso de propagação, atraso de transmissão, tempo de processamento nos equipamentos (incluindo o processo de comutação) e o tempo (variável) que os pacotes permanecem nas filas de espera.

O atraso pode ser expresso por meio de parâmetros como o one-way delay (OWD) [Almes] ou como o round-trip delay ou round-trip time (RTT).

Round-trip delay é importante em aplicações interactivas, como navegação na Web ou conversacionais, como o serviço de voz; por outro lado, o RTT tem impacto directo no desempenho de protocolos de transporte fiáveis, como o TCP (que requer, na sua operação, uma estimativa do RTT).

• Jitter

É a variação do atraso na entrega de pacotes, causado pelo atravessamento de filas de espera nos nós, que pode ser agravado devido a congestionamento na rede, por alterações nas rotas, etc.

Para calcular o Jitter, pode-se utilizar o IP Packet Delay Variation Metric (ipdv) que mede a diferença entre o one-way-delay de um par de pacotes.

Fonte:[Semeria&Steward]

Figura 1.1: Exemplo do jitter para as aplicações

• Perdas

As perdas de pacotes ocorrem principalmente em função de factores tais como: descarte de pacotes nos routers e switches e perdas de pacotes devido a erros ocorridos no processo de transmissão e não recuperados na camada de ligação de dados (que, em muitos casos, se limita a detectar e a eliminar tramas com erros). Este é um problema sério para alguns tipos de aplicações, como por exemplo, voz sobre IP, desde que a taxa de ocorrência ultrapasse um valor crítico, uma vez que não é desejável recorrer a mecanismos de retransmissão na camada de Transporte (TCP). Do ponto de vista da qualidade de serviço da rede a preocupação é normalmente no sentido de especificar e garantir limites razoáveis consoante a aplicação em causa; o problema não é crítico para aplicações tolerantes ao atraso que podem beneficiar dos mecanismos de retransmissão do TCP, embora um número excessivo de retransmissões contribua para uma redução significativa da eficiência da rede e do débito útil das aplicações.

• Disponibilidade

A disponibilidade é um aspecto da qualidade de serviço abordada normalmente na fase de planeamento/projecto da rede. Em termos práticos, este parâmetro é uma garantia de execução da aplicação ao longo do tempo e depende de factores, tais como:

disponibilidade dos equipamentos, disponibilidade da rede física e da infra-estrutura física dos ISPs. As empresas dependem cada vez mais das redes para a viabilização dos seus negócios e, neste sentido, a disponibilidade é um requisito bastante rígido.

Assim sendo, podemos ver que diferentes aplicações dependem mais de uns parâmetros do que de outros. Por exemplo, aplicações de voz e multimédia são muito sensíveis ao atraso e ao jitter, admitindo a ocorrência de perdas ocasionais, enquanto outras aplicações de dados não toleram perdas, o que obriga à construção de um serviço de transporte fiável sobre um serviço de rede não fiável.

Em resumo, estamos a falar de QoS como um serviço necessário a várias aplicações. Mecanismos de qualidade de serviço e mecanismos de controlo de rede, nomeadamente funções de gestão de recursos, permitem a uma rede satisfazer parâmetros de qualidade. Para além disso, é importante perceber que o objectivo de uma arquitectura de QoS não é providenciar mais largura de banda, mas sim gerir a largura de banda disponível tendo em atenção os tipos de fluxos de tráfego presentes em cada momento na rede.

Tendo o conceito de QoS definido, olharemos agora para os requisitos fundamentais que devem ser considerados para garantir este conceito.

De forma a fornecer qualidade de serviço ao maior tipo de aplicações, a rede deve satisfazer duas condições:

• a primeira condição é que qualquer aplicação deve ter garantida a largura de banda acordada em qualquer circunstância (no limite, a garantia pode ser nula).

• a segunda condição é que o fluxo de tráfego de uma aplicação na rede deve receber um tratamento apropriado à sua classe de tráfego, incluindo escalonamento e descarte de pacotes.

Temos que pensar neste duas condições como ortogonais. Um fluxo deve ter largura de banda suficiente para ser transmitido, mas não deverá receber um tratamento diferente daquilo que é esperado para a sua classe de tráfego, ou seja, sofrer perdas

nem ficar muito tempo à espera de ser escalonado (a primeira condição é conhecida logo à entrada da rede, a segunda condição não). Alternativamente, um fluxo pode ser servido na maioria dos nós da rede mas pode eventualmente ser eliminado ou atrasado em algum nó por causa de uma ocasional escassez de largura de banda (a segunda condição é conhecida mas a primeira não). Apesar disso, é necessário satisfazer ambas as condições de forma a obter todas as garantias de qualidade de serviço requeridas tanto pelos fornecedores de serviços como pelos clientes.