Calidad de Servicio

Según CITEL (2006) la recomendación E.800 de la UIT-T la QoS se define como: “El efecto colectivo del desempeño de los servicios que determina el grado de satisfacción del usuario con respecto a un servicio”. En base a este planteamiento, la QoS es un factor crítico en NGN, ya que debe proporcionar diferentes calidades en dependencia de los

servicios brindados; no solo para las aplicaciones de contenidos, sino para los mensajes de señalización y control de la red. Pero lo principal es que el usuario perciba una calidad alta en el servicio que se le presta. En el caso del servicio de voz, el objetivo es proporcionar una calidad de servicio equivalente a la de la red telefónica pública conmutada actual. Las aplicaciones de tiempo real son las más afectadas por los siguientes factores:

• Pérdida de paquetes.

• Demora.

• Jitter o variación de la demora entre llegadas de paquetes.

• Eco.

Para la voz paquetizada, la calidad vocal, se ve afectada principalmente por el retraso y distorsión boca a oído (De Vleeschauwer y otros, 2000). El retraso boca a oído para las llamadas empaquetadas tiene su mayor contribución en dos inestabilidades, el eco y la pérdida de interactividad (Büchli y otros, 2001). A la pérdida de interactividad, contribuyen el proceso de codificación, empaquetado, propagación, encolado, servicio, retraso en la supresión del jittering y la decodificación. El eco puede aparecer en las híbridas de cuatro a dos hilos en la PSTN local, en teléfonos analógicos o en el IAD en las instalaciones de los abonados. La distorsión surge a causa de la compresión de la voz, o la pérdida de paquetes durante el transporte debido a congestión o en el buffer para suprimir el jittering, principalmente.

La cantidad de eco, viene dada por la pérdida de eco, que es la relación entre el nivel de la señal original y el nivel de la señal con eco expresada en dB. El eco puede ser molesto, al hacer inintendible la conversación. Utilizando un controlador de eco puede reducirse notablemente la cantidad de eco según Büchli y otros (2001).

Existe relación entre la compresión y la calidad. Mientras más se comprime la señal de voz en el códec, menor es la calidad. Es esencial elegir el códec vocal apropiado. Las características del códec incluyen la calidad básica (es decir, sin degradación) y el desempeño con degradación, tal como ruido de fondo y paquetes perdidos. Para evitar una degradación excesiva por la transcodificación, es necesario controlar en dónde ocurren las transcodificaciones y qué combinaciones de códecs se usan (CITEL, 2005).

La mejor manera de evitar paquetes tardíos y perdidos es proyectar la red de manera de excluir o minimizar las demoras y otros factores que contribuyan a estas. Esto significa que el control de la congestión (llamado control de admisión de llamadas) debe estar en servicio para evitar que se llenen las colas de los encaminadores, lo cual causa variaciones en el retardo, y posiblemente un desborde (CITEL, 2005).

La garantía de QoS puede implicar ingeniería de tráfico y el aprovisionamiento de la capacidad, es decir, la asignación de suficiente ancho de banda dentro de la red para transportar el volumen de tráfico esperado.

2.4.1 Requisitos para brindar calidad de servicio

Algunos requisitos generales para ofrecer QoS, pueden tomarse del modelo NGN de TISPAN (Sánchez y otros, 2006):

• Necesidad de que exista un mecanismo dinámico para negociación de QoS entre proveedores de servicio y red de acceso basados en SLA que permita que el mecanismo de QoS sea controlado por la aplicación

• Soporte de al menos uno de los dos modelos para garantizar el nivel de servicio, QoS garantizada o QoS relativa, al igual que el soporte de terminales tanto con señalización específica de calidad de servicio, como sin ella.

El modelo de QoS garantizada implica la prestación de servicios con límites obsolutos en algunos o en todos los parámetros de QoS, como tasa de transferencia, variación del retardo y pérdida de paquetes. Para hacerlo se hace un control de admisión y se obliga a tomar decisiones de control de admisión en la red de acceso con políticas de control.

El modelo de QoS relativa conlleva la diferenciación de clases de tráfico (DiffServ), mediante distintas colas dedicadas a distintas clases de tráfico IP y priorizando dichas colas en la red de acceso. El marcado del tráfico se hace en el nodo IP de borde. Según CITEL (2005) los dispositivos del borde clasifican y marcan paquetes en el campo DS- Differenciated Services- del encabezamiento de paquete , basándose en información provista por la gestión de normativas, y los dispositivos del núcleo reenvían paquetes con cierto comportamiento por salto PHB-Per Hop Behavior- de acuerdo con las marcas del paquete. Las combinaciones debidamente elegidas de PHB y reglas normativas, dan como

resultado un servicio IP con mejoras apreciables de la calidad según puede notar el usuario final.

Los DiffServ incluyen tres componentes esenciales: gestión normativas/red, funcionalidad de dispositivos del borde y funcionalidad de dispositivos del núcleo. El servidor de normativa es un punto centralizado para la gestión de normativas de DiffServ, que determinan el perfil y clase del tráfico en que se agruparán los flujos de tráfico. Las normativas DiffServ serán distribuidas por el servidor de normativas a dispositivos del borde y encaminadores, de modo que dichos dispositivos puedan supervisar los flujos y marcar los paquetes con un punto de código que represente el comportamiento por salto a aplicarse en el nodo vigente y en cada nodo corriente abajo.

Uno de los subsistemas del plano de transporte en TISPAN es el RACS, que también brinda facilidades al plano de servicio, el mismo engloba los elementos encargados de aplicar políticas de control, reservar recursos y controlar la admisión de flujos. Incluye también la activación y desactivación en las plataformas del plano de transporte de funcionalidades como NAT o cortafuegos. Este sería el encargado de implementar las normativas de QoS. Por tanto la funcionalidad de este subsistema se resume en la aplicación en cada sesión de los mecanismos relativos a:

• Control de admisión. Este control se implementa en el segmento de acceso y agregación. Se puede pensar en varios tipos de control de admisión, desde un control estricto, hasta un control trivial basado en la autorización únicamente.

• Reserva de recursos. Permite a la aplicación solicitar recursos de portadora en la red de acceso, es decir controlando los flujos de tráfico.

• Control de políticas basadas en servicios. El RACS autoriza recursos de QoS indicados por los elementos del plano de control.

• Prestación de servicios a las funciones de aplicación. Ofrece los servicios a las AF-Application Function- de los subsistemas del plano de control que pueden corresponder a operadores diferentes. Se establece un control de QoS basado principalmente en un modelo DiffServ, de manera que los flujos de tráfico se tratan en función de un comportamiento predefinido, se agrega el comportamiento de los flujos en PHB.

• Aplicación de PHB en los diferentes nodos. Esta aplicación se realiza tanto en la red de acceso como en el núcleo. En función de las indicaciones recibidas desde RACS en cada nodo de transporte se clasifica el tráfico IP mediante filtros definidos en función de la dirección IP origen y destino, el puerto origen y destino, y el protocolo. Se distribuye el tráfico, una vez clasificado, en colas de transmisión, las mismas se gestionan mediante la asignación de diferentes anchos de banda y prioridades a cada cola.

2.4.2 Objetivos de desempeño de QoS

Para la definición de las normativas de QoS, se puede tomar como base la Recomendación Y.1541 de la ITU-T, “Network Performance Objectives for IP-Based Services” (Objetivos de calidad de funcionamiento para servicios IP), que según CITEL (2006), propone agrupar las transacciones de telecomunicaciones IP en seis clases especiales de QoS de red definidas de acuerdo con los objetivos de QoS deseados. Dichas clases sirven de base para acuerdos entre los usuarios finales y proveedores de servicios, los llamados SLA. Los objetivos de QoS son aplicables cuando las velocidades de enlaces de acceso se hallen al nivel T1 o E1, y a niveles más altos. Estas clases se agrupan de la siguiente forma, según la calidad requerida y de acuerdo a esto, las aplicaciones que pueden soportar:

• Clase 0. Aplicaciones de tiempo real, muy interactivas, sensibles a variación de retardo.El retardo medio en el límite superior es de 100 ms, la variación de retardo es inferior a 50 ms y la tasa de pérdida es inferior a 10-3. Ejemplos de aplicaciones incluyen Voz sobre IP, Video Teleconferencia (VTC).

• Clase 1. Aplicaciones de tiempo real, interactivas, sensibles a variación de retardo. Retardo medio en el límite superior es de 400 ms, la variación de retardo es inferior a 50 ms y la tasa de pérdida es inferior a 10-3. Ejemplos de aplicaciones incluyen VoIP, VTC.

• Clase 2. Transacciones de datos muy interactivas. Retardo medio en el límite superior es 100 ms, la variación de retardo está sin especificar y la tasa de pérdida es inferior a 10-3. Ejemplos de aplicaciones incluyen la señalización.

• Clase 3. Transacciones de datos interactivas .Retardo medio en el límite superior es 400 ms, la variación de retardo está sin especificar y la tasa de pérdida es inferior a 10-3.

• Clase 4. Exclusivo para aplicaciones de bajas pérdidas. Retardo medio en el límite superior es 1 s, la variación de retardo está sin especificar y la tasa de pérdida es inferior a 10-3. Ejemplos de aplicaciones incluyen transacciones de breve duración, gran volumen de datos, y flujo de video.

• Clase 5. Sin especificar. Aplicaciones con un retardo medio, variación de retardo y tasa de pérdida sin especificar. Ejemplos de aplicaciones incluyen las aplicaciones tradicionales de Redes IP típicas.

Figura 2.4.1 Clases de servicios según la UIT-T.