domingo, 24 de febrero de 2013

Laboratorio 4: Calidad de Servicio

A continuación se describirán algunos factores que afectan la calidad de servicio (Quality of Service - QoS) en aplicaciones o servicios, principalmente streams de video, videojuegos en línea, Voz IP, etc.

Latencia

La latencia es una medida de el retraso que existe entre el envío de un cierto paquete, y la respuesta recibida. 



Los problemas con la latencia ocurren cuando un cierto paquete tome una gran cantidad de tiempo (relativo a las redes de telecomunicaciones), para llegar a su destino debido a que se queda colgado en largas colas o toma rutas más largas para evitar congestión. 

Herramientas como ping y traceroute miden la latencia determinando el tiempo que toma a un paquete determinado para viajar desde un origen hasta un destino y de vuelta. En conexiones DSL o Internet por cable, las latencias de menos de 100 ms (milisegundos) son típicas y menos de 25ms son deseadas.

Efecto en la Calidad de Servicio

El retraso casado por este efecto, puede acumularse sobre el tiempo, donde una excesiva latencia puede causar que aplicaciones como juegos en línea o streams de video sean altamente afectados.

Bit Rate

Si otros usuarios comparten los mismos recursos de la red, el bit rate que es usado por un cierto stream de datos puede ser muy bajo para los servicios dados (streams multimedia, juegos en línea, etc) si cada stream de datos obtiene la misma prioridad.

La limitación del bit rate para una aplicación multimedia puede llevar a cargas lentas de vídeos o en algunos casos largos tiempos de buffering. En el caso de los videojuegos en línea, el efecto principal sería el LAG (el retraso entre la acción que realiza un jugador y la respuesta o reacción del juego).



En la imagen anterior se puede observar un efecto común de un bit rate limitado, el LAG. El esqueleto rojo y azul de la derecha es la posición en la cual el jugador cliente presiono el botón de disparar. En el tiempo que toma en enviar la información del comando presionado al servidor, el otro jugador ya cambió de posición hacia donde se encuentra el soldado. Normalmente esto significaría que el disparo se daría por fallado, aun cuando el  jugador cliente apuntaba directamente al soldado, pero los juegos de hoy en día implementan LAG compensation para arreglar esto, moviendo a todos los jugadores a la posición que estaban al momento de recibir el comando y restando la latencia.

Pérdida de Paquetes

Los routers pueden fallar al entregar algunos paquetes si los datos están corruptos o llegan cuando los buffers están llenos. La aplicación que recibe el paquete suele solicitar que la información sea retransmitida, causando retrasos severos en la transmisión.

En altas velocidades de bit rate, la pérdida de paquete no es tan notable, debido a que al existir una alta velocidad, la retransmisión de dicho paquete no afecta la transmisión de los demás. Esto es ilustrado en la siguiente gráfica.



Jitter (Packet Delay Variation - PDV)

Los paquetes desde el origen llegan a la destinación con diferentes retrasos. Un retraso de un paquete varía con su posición en las colas de los routers a través del camino entre el origen y el destino, y esta posición puede variar de forma impredecible. 

Es usado frecuentemente como una medida de la variabilidad sobre el tiempo de la latencia de los paquetes a través de una red. Una red con una latencia constante, no tiene variación (jitter). Es expresado como un promedio de la desviación de la latencia. El término estándar para el jitter es packet delay variation (retraso en la variación del paquete). 

Para medir esta variación, es posible utilizar Wireshark y sus herramientas estadísticas para obtener una gráfica sobre el tiempo de una cierta "conversación".



Entrega fuera de orden

Cuando una colección de paquetes relacionados es ruteada por una red, diferente paquetes pueden tomar diferentes rutas, cada una resultando en un retraso diferente. El resultado es que los paquetes llegan en diferente orden del que fueron mandados. Este problema requiere que protocolos especiales los reordenen a un estado definido cuando lleguen a su destino.

Los streams de videos y Voz IP son dramáticamente afectados por ambos la latencia y la falta de orden de secuencia.

Referencias:

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