Qos в сетях VoIP

Qos в сетях VoIP

Или как избавиться от “кваканья” в трубке.
Я бы хотел рассказать вам про Quality of Service (QoS) в VoIP сетях, рассказать что это такое, как это работает, зачем это нужно и как это настраивать. В этой статье мы рассмотрим, какие проблемы мы можем иметь в сети, и как QoS может с ними помочь.
Для успешного функционирования VoIP сетей голосовой трафик (voice traffic) должен иметь приоритет над трафиком с данными (data traffic). Quality of Service можно определить как способность сети предоставить лучший или особый сервис для группы пользователей и приложений за счет других пользователей и приложений.
Звучит как то, что как раз необходимо для голосового трафика – “лучший” сервис необходим для VoIP не из-за больших требований по пропускной способности (VoIP трафик использует маленькую полосу пропускания, по сравнению с другими приложениями), а из-за требований по задержке. В отличие от трафика с данными, время за которое пакет проходит из одного конца сети в другой имеет значение. Если пакет с данными при прохождении через сеть испытал задержку (delay), то файловый сервер получит файл секундой позже или страничка в браузере будет загружаться чуть дольше, и с точки зрения пользователя не произойдет ничего страшного. Однако если голосовой трафик проходит по сети и испытывает задержку, то голоса начинают перекрываться (например, абонент начинает говорить одновременно с другим абонентом) и продолжать разговор становится невозможно.
Чтобы побороть эти проблемы нужно убедиться, что для голосового трафика подходит не только полоса пропускания, но и что голосовой трафик получает первую доступную полосу. Это означает что если бутылочное горлышко (самое узкое место) находится в сети, где маршрутизатор ставит трафик в очередь, то перед тем как его выслать, маршрутизатор будет перемещать голосовой трафик перед трафиком данных, чтобы отправить его в первом доступном интервале. И это как раз задача Quality of Service. QoS, по сути, является не отдельным инструментом, а классом инструментов, направленных на то чтобы дать администратору полный контроль над трафиком внутри сети. Как и когда использовать каждый инструмент QoS зависит от требований к сети от трафика и ее характеристик.

Содержание

ПОНИМАНИЕ ОСНОВНЫХ ПРОБЛЕМ

Перед тем как применять QoS, нужно разораться с тем, какие проблемы мы пытаемся решить. Рассмотрим основные:
  • Недостаток пропускной способности (Lack of bandwidth) – Множественные потоки голосового трафика и трафика с данными конкурируют за ограниченную полосу пропускания.
  • Задержка (Delay) – Для того чтобы пакет дошел из пункта отправления в пункт назначения требуется какое-то время. Задержка имеет три формы:
  1. Фиксированная задержка (Fixed delay) – Значение задержки, которое нельзя изменить. Например, требуется определенное время, чтобы пакет добрался до определенной географической локации. Это значение считается фиксированным и QoS не может повлиять на него.
  2. Переменная задержка(Variable delay) – Значения задержки, которые можно изменить. Например, задержка в очереди интерфейса маршрутизатора является переменной, потому что она зависит от того, сколько пакетов находится на данный момент в очереди. На эту задержку можно повлиять поставив голосовые пакеты перед пакетами с данными.
  3. Джиттер (Jitter) – Разница задержек между пакетами. Например, первому пакету разговора потребовалось 100 мс чтобы добраться до точки назначения, в то время как второму потребовалось 110 мс. В этой ситуации джиттер составляет 10 мс.
  • Потеря пакетов (Packet loss) – пакеты теряются из-за переполненного или ненадежного сетевого подключения.
Очень важно понимать эти проблемы, поскольку они вызывают наложения звука, эхо, потрескивания и разорванные звонки.
Механизм QoS предназначен для того, чтобы обеспечить бесперебойную передачу голоса в течение временных перегрузок в сети. Однако это не волшебная палочка, которая сможет решить все проблемы в сети. Например, если в сети есть недостаток пропускной способности, то при добавлении голосовых пакетов не стоит ожидать что QoS сможет все решить – получится что либо приложения с данными будут работать так медленно, что перестанут быть функциональными, либо голосовой трафик будет испытывать проблемы с качеством.
Цель QoS – обеспечить постоянную пропускную способность для голосового трафика таким образом, чтобы была низкая постоянная задержка с одного конца сети в другой. Чтобы выполнить это требование необходимо иметь настроенные механизмы QoS в каждой точке сети, где существует перегрузка.

ТРЕБОВАНИЯ К ГОЛОСОВОМУ И ВИДЕО ТРАФИКУ

Разный тип трафика, который используется в сети, имеет разные требования QoS. В отличие от трафика данных, голосовой трафик считается предсказуемым. В то время как трафик данных может значительно увеличиваться при скачивании или передачи большого объема данных, голосовой трафик остается постоянным для каждого звонка поступающего и покидающего сеть. Фактический объем полосы пропускания, требуемый для голоса сильно зависит от используемого кодека.
Помимо требований к пропускной способности, голосовой трафик имеет следующие дополнительные требования:
  • Задержка (End-to-end delay): 150 мс или меньше
  • Джиттер: 30 мс или меньше
  • Потеря пакетов: 1% или меньше
Видео трафик имеет такие же требования по задержке, но потребляет большую полосу пропускания. Кроме того ширина полосы пропускания может меняться в зависимости от того, сколько движения происходит в видео (большее количество движений значительно увеличивают необходимую пропускную способность).

ТРЕБОВАНИЯ К ТРАФИКУ ДАННЫХ

Невозможно подогнать весь трафик данных под одно требование, потому что каждое отдельное приложение имеет свои QoS требования. Приложения данных можно разделить на несколько категорий:
  • Критически важные приложения (Mission-critical applications) – эти приложения критически важны для организации и требуют выделенной полосы пропускания.
  • Транзакционные приложения (Transactional applications) – эти приложения обычно взаимодействуют с пользователями и требуют быстрого времени отклика. Например, сотрудник техподдержки может использовать приложение базы данных чтобы получать информацию о абоненте на основе ID предыдущих запросов.
  • Низкоприоритетные приложения (Best-effort applications) – эти приложения некритичны или некатегоризированы. Это может быть почта, веб и FTP.
  • “Мусорные ” приложения (Scavenger applications) – это непродуктивные приложения, в которых нет необходимости для работы, но которые поглощают значительные объемы полосы пропускания. Например, это могут быть p2p приложения типа BitTorrent
Каждой из этих категорий приложений можно назначить определенный уровень QoS.

Любое использование материалов сайта возможно только с разрешения автора и с обязательным указанием источника.