ONT – QoS concepts

Pour palier au manque d’articles, je vais publier quelques unes de mes notes sur ONT. Voici le Chapitre 2 du Study-guide sur les basics de QoS:

Major issues with converged networks

  • Available BW (data + voice + video..etc.)

Available bandwidth = BW du plus petit lien d’un chemin.
Ex: A === (10Mb) === B == (100Mb) == C == (50Mb) == D
The BW between A & B is the available BW of this path.

Résolution de ce problème:

  • Increase link BW – costly
  • Classify & mark traffic and deploy proper queu=ing mechanisms – les paquets importants d’abord
  • Use compression techniques – L2 Playload compression / TCP Header compression / cRTP…

!!! Compression must be configured on a link-by-link basis / both ends of each link !!

  • End-to-End delay (temps que met un paquet à joindre sa destination)

End-to-End delay == somme des != délais
il y en à 4 :

  • Processing delay (temps que met un routeur/switch à « processer » un paquet d’input vers l’output)
  • Queing delay (temps que passe un paquet dans l’interface output d’un équipement – en attendant de partir)
  • Serialization delay (temps qu’il faut pour envoyer tous les bits d’une trame vers le physical link)
  • Propagation delay (temps qu’il faut pour envoyer tous les bits d’une trame sur le physical link)
  • Delay variation = jitter

En fonction du trafic sur le réseau, les paquets peuvent avoir des délai différent au fur à mesure qu’ils traversent le réseau.
On peut réduire le délai en faisant ceci:

  • Increase link BW
  • Prioritize delay-sensitive packets and forward important packets first (packet classification/marking)
  • Reprioritize packets
  • Layer 2 playload compression – réduit la taille des paquets IP
  • Use header compression – cRTP pour les paquets VoIP – recommandé pour les liens < 2Meg
  • Packet Loss (si le volume de trafic est plus élevé que le lien, les paquets sont droppés)

Apparait quand un équipement réseau n’a plus assez de mémoire tampon (buffer) pour traiter les paquets en output,
il ne peut plus gérer les paquets entrants, et les drops.

TCP renvoi les paquets droppés, réduit la taille de la « send window », et ralenti l’envoi en fonction de la congestion
UDP est plus problématique, les paquets devront êtres retransmit en intégralité.

Pendant un appel voix, une perte de paquet est traduite par un blanc.
Pendant une visio-conférence, l’image va se dégrader, et la voix se décaler avec l’image.

Possible SHOW during congestion
« show interface »

  • Output drop – nombre de paquets droppés en sortie
  • Input queue drop – si le CPU est overused, il ne peut plus traiter l’entrée
  • Ignore – Nb de frames ignorés due à un manque de mémoire tampon
  • Overrun – CPU too busy – il n’alloue plus la mémoire tampon assez rapidement
  • Frame error – CRC (Cyclic Redundancy Checks), Runt Frames (smaller than minimum standard), Giant (bigger than max standard) are dropped

pour y remédier :

  • Increase link BW
  • Increase buffer space
  • Provide guaranted BW – tools with CBBWFQ & LLC (Low Latency Queuing) qui permettent de réserver de la BW par classe de traffic
  • Perform congestion avoidance – Empeche une queue de devenir pleine et de dropper; RED & WRED permettent de dropper des paquets avant que la queue devienne full.

Definition of QoS / Three steps to implement it

Définition:
« QoS est la capacité du réseau à fournir un meilleur service pour des utilisateurs/applications au détriment d’autre utilisateurs/applications »

Implementation

  • Step 1 – Identifier les types de traffic et leurs besoins

–> Network Audit
–> Perform a business audit & determine importance of each application
–> Define appropriate service levels for each traffic class

  • Step 2 – Classifier le traffic en fonction des besoins

–> VoIP class
–> Mission critical traffic class
–> Signaling traffic class (RTP…)
–> Transactional application traffic class (ERP,CRM…)
–> Best-Effort traffic class (undefined traffic type)
–> Scavenger traffic class (ex: P2P appli..etc.)

  • Step 3 – Définir des règles pour chaque classe de traffic

–> Définir Max BW limit for a class
–> Définir minimum BW guarantee for a class
–> Assigner priority level (Voice=5, P2P=0)
–> Appliquer congestion management, congestion avoidance, QoS..etc.

QoS Models

  • Best-Effort model

Pas de QoS implémentée.
Benefits:

  • Scalable (internet)
  • Ease (no configuration)

Drawbacks:

  • Lack of service guarantee
  • Lack of service differentiation
  • Integrated services model (IntServ)

QoS fournie par RSVP & LLQ
Need:

  • Admission control – réponse aux requetes en fonction de l’état des communications
  • Classification – service approprié a chaque paquet
  • Policing – verification de l’utilisation des ressource, en fonction de ce qui est attribué à chaque appli/flux
  • Queuing – Queing process to store&forward packets d’un seul coup.
  • Scheduling – based on queuing / scheduling algorithm mis en place pour gérer les queues.

Avantages:

  • End-to-end resource admission control
  • Per-request policy admission control
  • Signaling of dynamic ports

Désavantages:

  • Continuous signaling
  • Not scalable
  • Differentiated services model (DiffServ)

Appelé « Soft-QoS » model
Configured on each hop – Based on PHB (Per-hop Behavior)
Traffic is first classified and marked
Enforces different treatment on different classes

Benefits

  • Evolutif
  • Supporte != niveaux de services

Drawbacks

  • Pas de garantie de service
  • Configuration complexe, chaque nœuds

QoS Implementation Methods
(CLI, MQC, Cisco AutoQoS, SDM QoS Wizard)

CLI (Legacy Command-Line Interface)
Plus utilisé

MQC (Modular QoS Command-Line Interface)
Step 1: class-map
Step 2: policy-map
Step 3: service-policy

Class-map

class-map VOIP
 match access-group 104

class-map business
 match access-group 105

Policy-map

policy-map enterprise
 class VOIP
  priority 256          //256kbps garantie
 class business
  bandwidth 256     //256kbps garantie
 class class-default
  fair-queue           // les reste de la BW

Service-policy

interface serial 1/0
 service-policy output enterprise

useful shows

show class-map
show policy-map interface

AutoQoS

Génère automatiquement les classes et policy en fonction du trafic qui passe
Easy

Requires

  • CEF
  • NBAR
  • correct bandwidth statements

Configuration de AutoQos sur une interface

ip cef
interface serial 1/0
  bandwidth 256
  ip address 10.2.2.2.2 255.255.255.252
  auto qos voip

Benoit

Network engineer CCIE #47705, focused on R&S, Data Center and SDN.

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