Het bieden van voldoende Quality of Service (QoS) over IP-netwerken wordt een steeds belangrijker aspect van de hedendaagse IT-infrastructuur van bedrijven. QoS is niet alleen noodzakelijk voor spraak- en videostreaming via het netwerk, maar is ook een belangrijke factor bij de ondersteuning van het groeiende Internet of Things (IoT). In dit artikel leg ik uit waarom QoS belangrijk is, hoe het werkt en beschrijf ik enkele gebruiksscenario’s om te laten zien hoe het de ervaring van uw eindgebruikers kan verbeteren.
Waarom is QoS belangrijk?
Sommige toepassingen die op uw netwerk draaien, zijn gevoelig voor vertraging. Deze toepassingen maken vaak gebruik van het UDP-protocol in plaats van het TCP-protocol. Het belangrijkste verschil tussen TCP en UDP met betrekking tot tijdgevoeligheid is dat TCP pakketten die onderweg verloren gaan, opnieuw uitzendt, terwijl UDP dat niet doet. Voor een bestandsoverdracht van de ene PC naar de andere zou TCP moeten worden gebruikt, omdat als pakketten verloren gaan, misvormd zijn of niet in de juiste volgorde aankomen, het TCP protocol de pakketten opnieuw kan verzenden en ordenen om het bestand op de bestemmings-PC opnieuw samen te stellen.
Maar voor UDP toepassingen, zoals een IP telefoongesprek, kan een verloren pakket niet opnieuw worden verzonden, omdat de spraakpakketten als een geordende stroom binnenkomen; het opnieuw verzenden van pakketten is nutteloos. Daarom zijn verloren of vertraagde pakketten voor toepassingen die het UDP protocol draaien een echt probleem. In ons voorbeeld van een spraakoproep zal het verlies van zelfs maar een paar pakketten ertoe leiden dat de spraakkwaliteit hakkerig en onverstaanbaar wordt. Bovendien zijn de pakketten gevoelig voor wat bekend staat als jitter. Jitter is de variatie in vertraging van een streaming toepassing.
Als uw netwerk voldoende bandbreedte heeft en geen verkeer dat uitbarst boven wat het aankan, zult u geen probleem hebben met packet loss, vertraging of jitter. Maar in veel bedrijfsnetwerken zullen er momenten zijn waarop verbindingen overbelast raken tot het punt waarop routers en switches pakketten beginnen te laten vallen omdat ze sneller binnenkomen/uitgaan dan wat kan worden verwerkt. Als dat het geval is, zullen uw streaming toepassingen eronder lijden. Dit is waar QoS om de hoek komt kijken.
Hoe werkt QoS?
QoS helpt bij het beheren van pakketverlies, vertraging en jitter op uw netwerkinfrastructuur. Omdat we werken met een eindige hoeveelheid bandbreedte, moeten we eerst vaststellen welke toepassingen baat hebben bij het beheer van deze drie zaken. Zodra netwerk- en applicatiebeheerders de toepassingen hebben geïdentificeerd die voorrang moeten hebben op bandbreedte in een netwerk, is de volgende stap om dat verkeer te identificeren. Er zijn verschillende manieren om het verkeer te identificeren of te markeren. Class of Service (CoS) en Differentiated Services Code Point (DSCP) zijn twee voorbeelden. CoS markeert een datastroom in de layer 2 frame header, terwijl DSCP een datastroom markeert in de layer 3 packet header. Verschillende toepassingen kunnen verschillend worden gemarkeerd, waardoor de netwerkapparatuur in staat is gegevens in verschillende groepen in te delen.
Nu we gegevensstromen in verschillende groepen kunnen indelen, kunnen we die informatie gebruiken om beleid op die groepen te plaatsen om bepaalde gegevensstromen een voorkeursbehandeling te geven boven andere. Dit staat bekend als queuing. Als bijvoorbeeld spraakverkeer van een tag is voorzien en een beleid is ontwikkeld om het toegang te geven tot het grootste deel van de netwerkbandbreedte op een link, zal het routing- of switching-apparaat deze pakketten/frames vooraan in de wachtrij plaatsen en ze onmiddellijk verzenden. Maar als een standaard TCP gegevensoverdrachtstroom gemarkeerd is met een lagere prioriteit, zal deze wachten (in een wachtrij worden geplaatst) totdat er voldoende bandbreedte is om te verzenden. Als de wachtrijen te vol worden, worden deze pakketjes/frames met een lagere prioriteit als eerste gedropt.
QoS use-case scenario’s
Zoals eerder gezegd, zijn de meest voorkomende use-cases voor QoS spraak- en videostreams. Maar er zijn nog veel meer voorbeelden, vooral nu IoT een hoge vlucht begint te nemen. Een voorbeeld hiervan is de productiesector, waar machines gebruik beginnen te maken van het netwerk om real-time statusinformatie te verstrekken over eventuele problemen die zich voordoen. Elke vertraging in de identificatie van een probleem kan leiden tot productiefouten die tienduizenden dollars per seconde kosten. Met QoS kan de datastroom over de productiestatus prioriteit krijgen in het netwerk om ervoor te zorgen dat de informatie op tijd stroomt.
Een andere use case zou kunnen zijn bij het stomen van verschillende slimme sensoren voor grootschalige IoT-projecten zoals een slim gebouw of een slimme stad. Veel van de verzamelde en geanalyseerde gegevens, zoals temperatuur, luchtvochtigheid en locatiebewustzijn, zijn zeer tijdgevoelig. Vanwege deze tijdgevoeligheid moeten deze gegevens op de juiste manier worden geïdentificeerd, gemarkeerd en in de juiste wachtrij worden geplaatst.
Het is veilig om te zeggen dat naarmate onze connectiviteitsbehoeften zich blijven uitbreiden naar alle aspecten van ons persoonlijke en zakelijke leven, QoS een steeds belangrijkere rol gaat spelen om ervoor te zorgen dat bepaalde datastromen voorrang krijgen boven andere om efficiënt te kunnen werken.