Recomendações da Cisco para Implantação de QoS para VOIP

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1 Recomendações da Cisco para Implantação de QoS para VOIP

2 Consumo de Banda Codec Taxa de Amostragem (ms) Payload de voice (bytes) Pacotes por segundo Largura de banda consumida G kbps G kbps G.729A kbps G.729A kbps

3 Consumo de Banda Contando todos os cabeçalhos Codec 802.1Q PPP MLP Frame- Relay ATM G.711 / 50 pps 93 kbps 84 kbps 86 kbps 84 kbps 106 kbps G.711 / 33 pps 83 kbps 77 kbps 78 kbps 77 kbps 84 kbps G.729A / 50 pps 37 kbps 28 kbps 30 kbps 28 kbps 43 kbps G.729A / 33 pps 27 kbps 21 kbps 22 kbps 21 kbps 28 kbps

4 Compressão do Cabeçalho RTP VoIP Packet Link Header X Bytes IP Header UDP Header RTP Header 20 Bytes 8 Bytes 12 Bytes Voice Payload X Bytes 2-4 bytes gera 20 bytes de carga Overhead de 40 bytes é o dobro do campo de carga! Compressão do cabeçalho pode reduzir 40 bytes a 2-4 na maior parte do tempo Feito hop-a-hop em enlaces de baixa velocidade CRTP comprime cabeçalhos RTP, UDP e IP somente

5 Filas Ativar RED em filas congestionadas Pacotes de voz e vídeo devem ser colocados em filas dedicadas e prioritárias Redução de perdas de pacotes por descarte Redução na variação de atraso Comportamento da rede mais previsível Existem diversas políticas de tratamento de filas Em equipamentos Cisco, podemos analisar para VoIP: WFQ (default para enlaces de baixa velocidade) CBWFQ LLQ (PQ + CBWFQ)

6 LLQ Low-Latency Queueing Combina características: Priority Queueing Custom Queueing Weighted-Fair Queueing Basicamente, acrescenta filas prioritárias ao CBWFQ Filas prioritárias (PQ) são totalmente esvaziadas antes das filas CBWFQ serem atendidas. Recomendado usar PQ para as mídias de voz e de vídeo

7 Filas com QoS - Básico Priority Queueing (PQ) High Medium Normal (default) Low

8 Filas com QoS - Básico PQ

9 Filas com QoS - Básico PQ Custom Queueing - CQ 15% 10% FIFO FIFO 30% FIFO 5% FIFO 25% FIFO 15% FIFO

10 Filas com QoS - Básico PQ CQ

11 Filas com QoS - Básico PQ CQ Weighted Fair Queueing - WFQ

12 Filas com QoS - Básico PQ CQ Weighted Fair Queueing - WFQ

13 Filas com QoS - Básico PQ CQ Weighted Fair Queueing - WFQ

14 Filas com QoS - Básico PQ CQ Weighted Fair Queueing - WFQ

15 Filas com QoS - Básico PQ CQ WFQ

16 Filas - Híbrido PQ CQ WFQ

17 Filas - Híbrido PQ CQ WFQ IP RTP PRIORITY

18 Filas - Híbrido PQ CQ WFQ IP RTP Priority

19 Filas - Híbrido PQ CQ WFQ IP RTP Priority 15% WFQ 10% WFQ 30% WFQ CBWFQ 5% WFQ 25% WFQ 15% WFQ

20 Filas - Híbrido PQ CQ WFQ IP RTP Priority CBWFQ

21 Filas - Híbrido PQ CQ WFQ IP RTP Priority CBWFQ 15% WFQ 10% WFQ 30% WFQ 5% WFQ LLQ (PQCBWFQ) 25% WFQ 15% WFQ

22 Esquema de Priorização LLQ (PQ+CBWFQ) + LFI Pacotes que chegam 1 Fila Prioritária FiFO de Saída Voz IP 2 Pacote IP Grande 2 Fragmentação de pacotes grandes: tamanho do fragmento definido de acordo com o atraso necessário 2 Classificação 2. CBWFQ Priorização na camada Camada 2

23 Juntando Tudo Condicionamento do Tráfego Diffserv LLQ IF Tráfego IP VoIP HTTP FTP DSCP escrito VoIP HTTP FTP CAR W-RED Pacotes são: Coloridos (DSCP escrito) na entrada Classificados antes de enfileirar Potencialmente descartados com WRED Colocados em filas com base no DSCP Escalonado com CBWFQ (e/ou LLQ) Queues CBWFQ or WFQ Scheduler

24 Recomendação Tráfego de voz colocado direto na PQ (Priority Queue) Como PQ é atendida de forma exaustiva, é utilizada uma política de entrada (limite de banda), para evitar inanição (starvation) das outras filas Lembrar que PQ é atendida como FIFO Estudos mostram que a PQ não deve exceder 33% da capacidade total do link

25 Recomendação Como é possível criar mais de uma PQ, o limite de 33% da capacidade do link se aplica à soma das bandas das várias PQ No caso de mais de uma PQ, cada uma será atendida de forma exaustiva A soma das bandas garantidas para CBWFQ e PQ não deve exceder 75% da capacidade do link Os 25% restantes ficam reservados para tráfegos de controle, como roteamento, gerência, etc

26 LFI Link Fragmentation and Interleaving Fragmentação evita longos atrasos devido a grandes pacotes A função de interleaving permite que pacotes prioritários possam ser transmitidos antes de outros Tempo de serialização do pacote (Ts) Ts = tamanho do pacote / velocidade do link Logo, quanto mais lenta for a velocidade de um link, maior será o tempo de serialização Adota-se o valor de 10 ms como sendo o tempo máximo tolerável para a serialização de um pacote

27 Tempo de Serialização Velocidade do link 64 Bytes 128 Bytes Delay (ms) 256 Bytes 512 Bytes 1024 Bytes 1500 Bytes 56 kbps kbps kbps kbps kbps kbps 0, ,56 5,12 10,4 15

28 LFI Em links com velocidade igual ou inferior a 768 kbps, o tempo de espera aguardando a transmissão de um pacote longo pode ser crítico para um pacote de voz A solução é fragmentar o pacote e permitir a inserção de pacotes prioritários entre os fragmentos

29 LFI Cálculo do tamanho do fragmento = (atraso-máximo-tolerado * Velocidade-do-link-em-kbps) / 8 Para 10 ms como atraso máximo: Velocidade (kbps) Tamanho de Fragmento Recomendado (bytes)

30 Perfil do Tamanho dos Pacotes Pacotes pequenos Tamanhos de 64 a 150 bytes Média: 100 bytes Percentual: 50% Pacotes Médios Tamanhos de 300 a 600 bytes Média: 500 bytes Percentual: 10% Pacotes Grandes Tamanhos de 1000 a 1536 bytes Média: 1500 bytes Percentual: 40% Distribuição Média E[L]: 700 bytes Segundo momento E[L 2 ]: bytes*bytes Vida residual: E[L 2 ]/(2E[L]) = 664 bytes

31 TX-Ring Buffer FIFO da interface física armazenando os pacotes prontos para transmissão Valores de TX-Ring (em geral 2) são medidos em pacotes, e não em bytes ou bits (característica Cisco) Não permite interleaving TX-Ring grande diminue a fila no nível 3 e pode aumentar atraso e jitter para tráfego prioritário Recomendação: Limitar TX-RING para ter atraso total nesta FIFO < 10 ms Regra prática, assumindo tamanho médio de 700 bytes por pacote: TX-RING (em pacotes) < 1,8 C (taxa em Mbps)

32 TX-Ring Para 768 kbps, TX-RING 1,4 ou TX-RING = 2 (mínimo) Valores Default de TX-Ring em Frame Relay Taxa no FR (kbps) TX-Ring Buffer (pacotes) Para 10 Mbps, TX-RING 18 Máximo em Cisco 2500 = Valor default é muito mais alto do que o desejado!

33 Esquema Recomendado LLQ + LFI LLQ LFI FRAGMENT WFQ POLICE PQ Voice VoIP Control Classe X Classe Y Default (BE) PQ CBWFQ I N T E R L E A V E TX RING LTBE

34 Configuring H.323 Synchronization with RSVP Router(config)# call rsvp-sync Router(config)#! Router(config)# interface Serial0/0 Router(config-if)# bandwidth 1536 Router(config-if)# ip address Router(config-if)# fair-queue Router(config-if)# ip rsvp bandwidth Router(config-if)#! Router(config)# dial-peer voice 300 voip Router(config-dial-peer)# destination-pattern 3 Router(config-dial-peer)# session target ipv4: Router(config-dial-peer)# req-qos guaranteed-delay Router(config-dial-peer)# acc-qos guaranteed-delay

35 Isn t it so difficult??? Seems to be difficult??? Don t WORRY!!! You can use > autoqos

36 QDM 2.1 QoS Device Manager

37 QPM 2.1 QoS Policy Manager

38 QoS Technologies?? IntServ WRED LFI dts PBR PQ? CQ CBWFQ GCRA SLB SBM dcar?? CAR dcbwfq GTS WFQ? dwred NBAR/StILE? DLB PFQ PQCBWFQ IP RTP Priority TPD DiffServ CRTP RED? Project Paris UNI/NNI? PCQ FRF.12 RSVP FRTS DSCP TOS EPD??

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