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34
1
Prof. Amilton Carlos Rattmann
Redes III – Heterogêneas e 
Convergentes
Aula 2
34
2
Conversa Inicial
34
3
IPv4 e o campo DSCP
QoS
Serviços integrados
Serviços diferenciados
Algoritmos de agendamento e transmissão
Protocolo MPLS
Qualidade de serviço
34
4
Controles disponíveis no IPv4/DSCP
34
5
IPv4
Recurso original fraco: tipo de serviço (ToS)
IPv4 - QoS
Tipo de serviço Propósito
Rotina Setar a precedência de rotina (0)
Prioridade Setar a precedência de prioridade (1)
Imediato Setar a precedência imediata (2)
Flash Setar a precedência Flash (3)
Flash-Overdrive Setar a precedência Flash override (4)
Crítico Setar a precedência crítica (5)
Internet Setar a precedência de controle IP (6)
Rede Setar a precedência de controle de rede (7) 
Fonte: Elaborado com base em (Davidson, 2008, pag.195)
Para ativar a precedência IP usando o IOS VoIP da Cisco:
dial-peer voice 650 voip
destination-pattern 650
ip precedence 5
session target RAS
Dados
Protocolo IP
Campo de 
precedência 
de 3 bits
Campo ToS
34
6
DSCP
DiffServ Code Point
Redefinição do campo 
ToS
Alinhado com o conceito 
de SLA (nível de serviço)
PHB - per-hop behavior
IPv4 - DSCP
Protocolo IP
precedência 
Campo ToS
Campo DSCP
0 1 2 3 4 5 6 7
Dados
34
7
DSCP
PHB
CS → XXX000
Class Selector
Compatibilidade com 
“IP Precedence”: 
CS = IPP * 8
IPv4 - DSCP
IPP6 = 110x-xxxx
CS6 = IPP6 * 8
CS6 = 6*8 = 48
CS6 = 1100-00xx
Protocolo IP
precedência 
Campo ToS
Campo DSCP
0 1 2 3 4 5 6 7
Dados
34
8
DSCP
PHB
EF → 101110
Expedited
Forwarding
RFC 2598
IPv4 - DSCP
PHB PHB PHB
Comportamento uniforme, no qual ocorre 
o mesmo PHB, para pacotes de mesmo 
DSCP
34
9
AF → XXXYY0 AF[1:4][1:3]
Assured Forwarding
RFC 2597
X → Precedência (4 classes)
Y → Precedência de descarte (3)
BE → 00000 (default)
IPv4 - DSCP
34
10
Aplicações
Classificação L3 L2
IPP PHB DSCP CoS
Roteamento 6 CS6 48 110000 6
Voz 5 EF 46 101110 5
Videoconferência 4 AF41 34 100010 4
Vídeo por demanda 4 CS4 32 100000 4
Dados de missão crítica 3 AF31 26 011010 3
Sinalização de chamada 3 CS3 24 011000 3
Dados transacionais 2 AF21 18 010010 2
Gerenciamento de Rede 2 CS2 16 010000 2
Dados em massa 1 AF11 10 001010 1
Melhor esforço 0 0 0 000000 0
Dados de catadores 1 CS1 8 001000 1
CS
Fonte: Prof. Amilton Carlos Rattmann
34
11
Não usar (Best Effort – BE)
Usar
IntServ
RSVP
DiffServ
DSCP
QoS
Embora os dois mecanismos sejam 
muito diferentes, o objetivo básico 
do IntServ e do DiffServ é obter a 
largura de banda e latência 
necessárias para uma determinada 
aplicação.
Seriam recursos complementares.
34
12
Serviços integrados - IntServ
34
13
Garantia de banda nos dispositivos fim a fim
Emprega o RSVP (ReSerVation Protocol)
QoS para tráfego de tempo real (real-time)
RFC 1633/1994 
Necessidade para aplicações como vídeo 
remoto, conferência multimídia, visualização e 
realidade virtual
Se todos os equipamentos aceitarem, pode-se 
iniciar a transmissão
IntServ
34
14
Envia um sinal explícito para a reserva de 
banda
Funções tratadas pelos roteadores
Controle de admissão
Classificação
Policiamento
Enfileiramento e agendamento
RSVP
34
15
Controle de admissão
Determinar se um novo fluxo pode receber 
a QoS solicitada sem afetar as reservas 
existentes
Classificação
Reconhecer pacotes que precisam de níveis 
particulares de QoS
Controles
34
16
Policiamento
Tomar medidas, incluindo possivelmente 
descartar pacotes, quando o tráfego não 
estiver em conformidade com suas 
características especificadas
Enfileiramento e agendamento
Encaminhar pacotes de acordo com as 
solicitações de QoS que foram concedidas
Controles
34
17
A reserva de recursos sinaliza à rede e solicita 
uma certa largura de banda e atraso necessários 
para um fluxo
Quando a reserva for bem-sucedida, cada 
componente de rede (principalmente roteadores) 
reservará a largura de banda e o atraso 
necessários
O controle de admissão é usado para permitir ou 
negar uma determinada reserva
Processo de reserva
Se permitirmos que todos os fluxos façam uma reserva, 
não podemos mais garantir nenhum serviço…
34
18
Níveis de serviço:
Melhor esforço / Carga controlada / Serviço garantido
Inicialmente de A para B
Após confirmação, B para A 
Reserva
Fonte: Elaborado com base em https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/SMU29009:_Modelos_de_QoS
(1) path
(4) resv(5) resv(6) resv
(2) path (3) path
(7) path(8) path(9) path
(10) resv (11) resv (12) resv
Sinalização RSVP
34
19
Agora, isso pode parecer bom, mas o 
problema com o IntServ é que é difícil 
dimensionar... cada roteador precisa 
acompanhar cada reserva para cada fluxo 
E se um determinado roteador não suportar 
Intserv ou perder suas informações de 
reserva? 
Reserva
Atualmente RSVP é usado principalmente para engenharia de 
tráfego MPLS; usamos DiffServ para implementações de QoS
34
20
Serviços diferenciados - DiffServ
34
21
O que o QoS consegue resolver
Jitter, manipulação de delay, perdas
O que o QoS não consegue resolver
Atrasos de propagação, codificação/
compressão e atrasos de digitalização
DiffServ - QoS
34
22
Atraso fixo Atraso variável
Atraso de codificação G.729 (5 ms de Look Ahead) 5 ms
Atraso de codificação G.729 (10 ms por quadro) 20 ms
Atraso de empacotamento (incluso no atraso de codificação)
Atraso de enfileiramento em troncos de 64 kbps 6 ms
Atraso de serialização em tronco de 64 kbps 3 ms
Atraso de propagação (Linhas privadas) 32 ms
Atraso de rede (por exemplo, serviço público de encaminhamento de quadros)
Buffer de Dejitter 2 – 200 ms
Total – Assumindo um buffer de Dejitter de 50 ms 110 ms
DiffServ - QoS
G.114 ITU-T
Delay: 150 ms
Jitter: 30 ms
Perdas: 1%
fonte: Elaborado com base em (Davidson, 2008, pag.195)
34
23
CODEC
Banda 
consumida
Banda consumida 
com cRTP (cabeçalho 
de 2 bytes)
Latência da 
amostra
G.729 com uma amostra de 10 ms/quadro 40 kbps 9,6 kbps 15 ms
G.729 com quatro amostra de 10 ms/quadro 16 kbps 8,4 kbps 45 ms
G.729 com duas amostra de 10 ms/quadro 24 kbps 11,2 kbps 25 ms
G.711 com uma amostra de 10 ms/quadro 96 kbps 65,6 kbps 10 ms
G.711 com duas amostra de 10 ms/quadro 80 kbps 64,8 kbps 20 ms
Limitação de banda
IP/UDP/RTP
20+8+12 = 40 bytes
G.711 → 64.000 bps
8.000 bytes/s
10 ms → 80 bytes
IP UDP RTP
20 bytes 8 bytes 12 bytes
Carga
de 20 a 160 bytes
De 2 a 4 bytes
Carga
de 20 a 160 bytes
cRTP
80 + 40 = 120 bytes
120/80 = 1,5
1,5*64.000
96.000 bps
fonte: Elaborado com base em (Davidson, 2008, pag.195)
34
24
Modelo básico de QoS
Classificação Política Marcação Enfileiramento / 
agendamento
Classifica o 
pacote 
baseado em 
um ACL
Determina 
se o pacote 
está dentro 
ou fora das 
característic
as 
determinada
s em uma 
política 
associado a 
um filtro
Ações na entrada Ações de saída
Baseado na 
configuração de 
parâmetros 
determinados 
no perfil ou na 
marcação 
antecipada dos 
pacotes, define-
se se passará, 
excluirá ou 
remarcará
(DSCP ou CoS) 
Determina a 
fila de saída 
para o pacote 
pré-
analisado. 
Serviço de 
filas 
conforme 
peso 
configurado
Fonte: Prof. Amilton Carlos Rattmann
34
25
Filas independentes
Filas especializadas
Mecanismos de priorização distintos
Divisão em filas
Fila 1
Fila 2
Fila 3
Fila 4
Fonte: Prof. Amilton Carlos Rattmann
34
26
Divisão em filas - classificação
Classificação
Informações 
dos pacotes
Fila 1
Fila 2
Fila 3
Fila 4
Fluxo
Classificador
Fluxo
Agendador
ACL: Access List
PBR: Policy-Based Routing
CAR: Commited Access Rate
NBAR: Network-Based Application Recognition
Fonte: Prof. Amilton Carlos Rattmann
34
27
Priority Queuing (PQ) ou Strict Priority (SP)
Custom Queuing (CQ)
Descarte de final de fila
Alocação dinâmica %
Flow-based Weighted
Fair Queuing (WFQ)
Class-based WFQ (CBWFQ)
Definido por classes
Filas
High
Medium
Normal
Low
34
28
WeightedEarly Random Detect (WRED)
Distributed Weighted Fair Queuing (DWFQ)
Link Fragmentation and Interleaving (LFI)
Filas
Fila
WRED
Fila 1
Fila 2
Fila 3
Fila 4
LFI
Fonte: Prof. Amilton Carlos Rattmann
34
29
Algoritmos de agendamento de 
transmissão
34
30
RR
Round Robin
WRR
Weighted Round Robin
DWRR
Deficit WRR
PQ dentro do CB-WFQ
LLQ
Agendador
Fila 1
Fila 2
Fila 3
Fila 4
Fluxo
Fila 1
Fila 2
Fila 3
Fila 4
Fluxo
10%
40%
Fonte: Prof. Amilton Carlos Rattmann
34
31
Multi Protocol Label Switch - MPLS
34
32
Multiprotocol Label Switching
Desenvolvido para melhorar a performance
dos roteadores
Os comutadores ATM eram mais rápidos que 
roteadores
Baseado em rótulos de tamanho fixo
Permite o roteador fazer o mesmo que um 
comutador ATM 
MPLS
34
33
LER
LER
LSR
LSR
LSR
LSR
LSR
LER
LSR
MPLS
IP
IP
IP
IP
IP
IP
IP
IP
IP
IP
IP
IP
IP
LSR Label Switch Router
LER Label Edge Router
Fonte: Prof. Amilton Carlos Rattmann
34
34
Camada 2,5
Várias formas de alocação e 
distribuições de rótulos
MPLS Frame-mode (Label)
MPLS Cell-mode
(VCI/VPI)
Interoperação com Frame 
Relay e ATM 
MPLS
IP (L3)
MPLS (L2,5)
(L2)
Rótulo CoS S TTL
20 bits 3 bits 1 bit 8 bits
CoS Classe os Service
S Stack
TTL Time to Live
34
35

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