Calidad de Transmisiones de Red

Calidad de Transmisiones de Red
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Resumen

Se explica cómo las características de transmisión de red afectan la calidad.¡¡Empieza a aprender CCNA 200-301 gratis ahora mismo!!

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1. Tutorial en Vídeo: El propósito de la QoS

Haz clic en Reproducir para ver una breve explicación del propósito de la QoS.

2. Priorización del Tráfico

En el video anterior, aprendiste sobre el propósito de Calidad de Servicio (QoS). QoS es un requisito cada vez mayor de las redes hoy en día. Las nuevas aplicaciones, como las transmisiones de voz y video en vivo, crean mayores expectativas de entrega de calidad entre los usuarios.

La congestión ocurre cuando se agregan varias líneas de comunicación en un solo dispositivo, como un router, y luego gran parte de esos datos se colocan en unas pocas interfaces de salida o en una interfaz más lenta. La congestión también puede producirse cuando los grandes paquetes de datos impiden que se transmitan oportunamente los paquetes más pequeños.

Cuando el volumen de tráfico es mayor que el que se puede transportar a través de la red, los dispositivos ponen en cola (retienen) los paquetes en la memoria hasta que los recursos estén disponibles para transmitirlos. Los paquetes en cola causan retrasos, dado que los nuevos paquetes no se pueden transmitir hasta que no se hayan procesado los anteriores. Si sigue aumentando la cantidad de paquetes que se pondrán en cola, la memoria del dispositivo se llenará y los paquetes se descartarán. Una técnica de la QoS que puede ayudarte con este problema es la clasificación de datos en varias colas, como se muestra en la figura.

Nota: Un dispositivo implementa QoS solo cuando está experimentando algún tipo de congestión.

Uso de colas para priorizar las comunicaciones

Uso de colas para priorizar tráfico

Uso de colas para priorizar tráfico

3. Ancho de Banda, Congestión, Retraso y Fluctuación

El ancho de banda de la red es la medida de la cantidad de bits que se pueden transmitir en un segundo, es decir, bits por segundo (bps). Por ejemplo, un dispositivo de red puede tener la capacidad de funcionar a 10 gigabits por segundo (Gbps).

La congestión de la red produce demoras. Una interfaz experimenta congestión cuando tiene más tráfico del que puede gestionar. Los puntos de congestión de la red son candidatos ideales para los mecanismos de QoS. La figura muestra tres ejemplos de puntos de congestión típicos.

Ejemplos de puntos de congestión

Ejemplos de puntos de congestión

Ejemplos de puntos de congestión

El retraso (delay) o la latencia se refiere al tiempo que demora un paquete en viajar de origen a destino. Dos tipos de demoras son las fijas y las variables. Una demora fija es la cantidad determinada de tiempo que lleva un proceso específico, como el tiempo que lleva colocar un bit en los medios de transmisión. Un retraso variable lleva una cantidad de tiempo no especificada y se ve afectado por factores como la cantidad de tráfico que se procesa.

Las fuentes de retraso se resumen en la tabla.

Fuentes de retraso

Retraso/DelayDescripción
Demora de códigoLa cantidad fija de tiempo que lleva comprimir datos en la fuente antes transmitiendo al primer dispositivo de interconexión, generalmente un switch.
Demora de paquetizaciónEl tiempo fijo que se tarda en encapsular un paquete con toda la información de cabecera necesaria.
Demora de asignación de colaLa cantidad variable de tiempo que una trama o paquete espera para ser transmitido en el enlace.
Demora de serializaciónLa cantidad fija de tiempo que se necesita para transmitir una trama en el cable.
Demora de propagaciónLa cantidad variable de tiempo que le toma a la trama viajar entre el origen y el destino.
Demora de eliminación de fluctuación (de-jitter delay)La cantidad fija de tiempo que se necesita para amortiguar un flujo de paquetes y luego enviarlos a intervalos uniformemente espaciados.

La fluctuación (Jitter) es la variación en la demora (delay) de los paquetes recibidos. En el extremo emisor, los paquetes se envían de manera permanente con los paquetes de espacio uniforme por separado. Debido a la congestión de la red, las colas inadecuadas o los errores de configuración, el retraso entre cada paquete puede variar en lugar de permanecer constante. Es necesario controlar y minimizar tanto la demora como las fluctuaciones para admitir el tráfico en tiempo real e interactivo.

4. Pérdida de Paquetes

Sin ningún mecanismo de QoS, los paquetes se procesan en el orden en que se reciben. Cuando ocurre una congestión, los dispositivos de red como routers y switches pueden descartar paquetes. Esto significa que los paquetes urgentes, como el video y la voz en tiempo real, se descartarán con la misma frecuencia que los datos que no son urgentes, como el correo electrónico y la navegación web.

Cuando un router recibe una transmisión de audio digital del Protocolo en tiempo real (RTP, Real-Time Protocol) para Voz sobre IP (VoIP), debe compensar el jitter que se encuentra. El mecanismo que maneja esta función es el búfer de retardo de reproducción. El búfer de retardo de reproducción debe almacenar estos paquetes en un búfer y luego reproducirlos en un flujo continuo, como se muestra en la figura. Los paquetes digitales se convierten más tarde en un flujo de audio analógico.

El búfer de retardo de reproducción compensa la fluctuación

Búfer de retardo de reproducción

Búfer de retardo de reproducción

Si las fluctuaciones son tan grandes que hacen que los paquetes se reciban fuera del alcance de este búfer, se descartan los paquetes que están fuera del rango, y se escuchan interrupciones en el audio, como se muestra en la Figura.

Paquete descartado debido a fluctuación (jitter) excesiva

Paquete descartado debido a fluctuación excesiva

Paquete descartado debido a fluctuación excesiva

Para pérdidas tan pequeñas como un paquete, el procesador de señal digital (DSP, Digital Signal Processor) interpola lo que cree que debería ser el audio y ningún problema es audible para el usuario. Sin embargo, cuando el jitter excede lo que el DSP puede hacer para compensar los paquetes faltantes, se escuchan problemas de audio.

La pérdida de paquetes es una causa muy común de problemas de calidad de voz en una red IP. En una red diseñada adecuadamente, la pérdida de paquetes debería ser casi nula. Los códecs de voz utilizados por el DSP pueden tolerar cierto grado de pérdida de paquetes sin un efecto dramático en la calidad de la voz. Los ingenieros de redes utilizan mecanismos de calidad de servicio para clasificar los paquetes de voz para que la pérdida de paquetes sea cero. El ancho de banda se garantiza para las llamadas de voz dando prioridad al tráfico de voz sobre el tráfico que no es sensible a los retrasos.

Glosario: Si tienes dudas con algún término especial, puedes consultar este diccionario de redes informáticas.

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