QoS

QoS (Quality of Service, или «качество услуги») — набор технологических решений для оптимизации сетевого трафика с помощью назначаемых приоритетов передачи информации.

Данные с более высоким приоритетом (например, IP-телефония) передаются в первую очередь с минимальными задержками. Данные с низким приоритетом (например, содержимое файлов), помещаются в очередь и передаются по мере освобождения канала связи. Приоритеты являются динамическими и могут изменяться.

Для чего необходим QoSДля чего необходим QoS

Если у поставщика услуги сетевого трафика ограничены ресурсы инфосети или нестабильное качество связи, то необходим QoS.

Если правильно настроить QoS, то даже с ограниченными возможностями сетевого оборудования и физических каналов связи можно повысить качество передачи информации.

Показатели качества QoSПоказатели качества QoS

Качество QoS определяют задержка, джиттер, потери пакетов и полоса пропускания.

1. Задержка — время от момента начала передачи данных до момента их получения.

   Чем меньше время задержки, тем выше качество. Особенно этот показатель важен при потоковой передаче информации, например, для услуги IP-телефонии или стриминговых сервисов (онлайн-вещание в режиме реального времени).

   Иногда в качестве параметра задержки используют время от начала передачи данных до приема ответа об их получении («время туда-обратно» или Round Trip Time, RTT). Этот параметр, например, измеряется при работе известной команды ping.

   Задержка зависит от:

   • длины линии связи;
   • количества промежуточных маршрутизаторов;
   • скорости работы сетевого оборудования (времени обработки пакетов данных);
   • настроек сетевого оборудования;
   • времени ожидания пакетов информации в очереди на передачу.

   Последние два параметра (настройки сетевого оборудования и время ожидания в очереди) напрямую относятся к QoS.

2. Джиттер — время между двумя последовательными пакетами данных.

   Также, как и задержка, чем меньше джиттер, тем лучше. В случае большого значения джиттера возможно «выпадение» пакетов данных, когда данные не успевают записываться в буферную память приемного устройства. В этом случае, например, при использовании услуги IP-телефонии, мы получим ухудшение качества, выраженное в «проглатывании» части букв или даже отдельных слов при разговоре.

3. Потери пакетов — количество пакетов данных, не дошедших до получателя (в процентах).

   Причины потерь могут быть разными, например, большое значение джиттера или плохое качество сигнала в сети.

   Если вам нужно передать файлы без искажения содержимого, то это критичный показатель. Сетевой протокол будет снова и снова передавать потерянные данные, а значит общее время задержки возрастет.

4. Полоса пропускания (или ширина канала связи) — объем передаваемых данных за единицу времени (в байтах в секунду).

   Чем шире полоса пропускания, тем выше качество связи. Уменьшение ширины канала приводит к ухудшению показателей качества, связанных со временем передачи сигнала (задержки и джиттера).

   Современное оборудование и сетевое программное обеспечение позволяют регулировать полосу пропускания для отдельных пользователей и устройств.

Модели QoSМодели QoS

Существуют три модели обеспечения требуемых показателей качества QoS:

В сложных распределенных сетях модель DiffServ на данный момент является единственно возможной для обеспечения приемлемого качества сервиса.

Как работает QoSКак работает QoS

QoS при работе по модели DiffServ маркирует пакеты данных специальными метками. Метки записываются в определенные поля заголовков пакетов. Выбор поля для маркировки зависит от сетевого протокола.

Работа QoS возможна только при наличии в сети управляемых маршрутизаторов с определенными встроенными функциями:

1. Маршрутизатор получает входящий пакет.
2. Функция Классификатор (Classifier) дифференцирует пакет в зависимости от назначенного (и прописанного в метке) класса обслуживания.
3. Функция Измерение (Metering) анализирует количество входящих пакетов (трафик) разных классов.
4. Функция Окрашивание (Coloring) помечает входящий пакет в зависимости от того, сколько информации данного класса поступило в маршрутизатор (от «зеленого» уровня, когда информация в рамках ограничений, до «красного», если выявлен избыток информации этого класса).
5. Функция Полицейский (Policer) управляет пакетами: при ограничении ширины канала и низком классе пакета удаляет «красные» пакеты из очереди, перемаркировывает их или разрешает передачу.
6. Функция Ожидание (Queuing) помещает пакеты в очереди на отправку. Для каждого класса создается отдельная очередь.
7. Функция Шейпер (формирователь, Shaper) формирует очередь, соответствующую заданному размеру исходящего трафика.
8. Функция Планировщик (Scheduler) передает сформированные очереди пакетов на отправку.
9. Маршрутизатор отправляет сформированный трафик.

QoS в Yandex CloudQoS в Yandex Cloud

Упрощенные модели (классы качества обслуживания) QoS с предопределенным набором функций используются операторами сетевых услуг при предоставлении доступа к различным сервисам.

Например, сервис Yandex IoT Core поддерживает следующие классы качества обслуживания для протокола MQTT:

• QoS 0: At most once. Протокол отправляет сообщения в топик один раз, гарантий доставки нет. Обеспечивается высокая скорость обмена информацией. Класс качества используется, если объем информации в топике избыточен (например, периодический опрос состояния устройств).
• QoS 1: At least once. Протокол обеспечивает гарантированную доставку сообщения. Обеспечивается высокая надежность передачи информации за счет ее дублирования. Класс качества подходит для работы с сигнализаторами аварийных режимов работы, когда критична минимальная задержка получения информации.

Сервис Yandex IoT Core — MQTT-сервер, расположенный в защищенном облаке от Yandex Cloud. Сервис предназначен для организации каналов связи между устройствами пользователя и сетевыми ресурсами (например, при создании систем умного дома).

Чтобы начать работу с сервисом, войдите в свой аккаунт в Yandex Cloud или зарегистрируйтесь.