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Quality of Service, cos'è e come funziona

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Quality of Service, cos'è e come funziona FASTWEB S.p.A.
Quality of Service
Internet
Nell'ambito della telefonia definisce il livello qualitativo del servizio erogato dal gestore; nel campo del networking la priorità con la quale le applicazioni possono accedere alle risorse di rete

Quando si parla di Quality of Service (a volte abbreviato in QoS, “Qualità del servizio” in italiano) ci si riferisce a una serie di indicatori che aiutano a stabilire la qualità e le prestazioni generali di una rete telefonica o di una rete di computer (come può essere una LAN o Internet). In particolare, questa valutazione viene fatta dal “punto di vista dell'utente”.

Per alcune tipologie di connessioni, il QoS è un fattore determinante. Alcuni applicativi web particolarmente esosi in termini di ampiezza di banda – VoIP, streaming audiovideo, videochiamate, telepresenza e altro – richiedono che l’operatore Tlc garantisca precisi standard qualitativi tali da garantirne l'esecuzione senza interruzioni o problemi di sorta.

 

Quality of service

 

La definizione

Nel settore della telefonia (e più in generale nella comunicazione basata sulla commutazione di circuito), il Quality of Service è definito dall'ITU nel 1994. In questo documento, successivamente rivisto e affinato, la qualità del servizio si basa su indicatori come la disponibilità del servizio (ovvero la presenza o meno di un armadio erogante il servizio di telefonia fissa), il livello di rumore sul circuito (ovvero le interferenze sul segnale di trasmissione che causano disservizi), il livello sonoro e la probabilità di trovare una linea libera per dare il via alla comunicazione.

Nel campo delle reti di calcolatori (e più in generale nella comunicazione basata sulla commutazione di pacchetto), il termine si riferisce ai sistemi di controllo per la gestione intelligente dell'ampiezza di banda in una determinata rete. Il QoS, nello specifico, determina i diversi livelli di priorità con cui differenti applicazioni, utenti o flussi dati potranno accedere alle risorse di rete disponibili: per alcuni programmi o protocolli, ad esempio, potranno essere garantiti determinati livelli di bit rate (frequenza di trasmissione dei bit), delay (ritardo nella trasmissione dei bit), jitter e probabilità di errori nella trasmissione dei dati. La possibilità di stabilire diverse priorità è fondamentale soprattutto se le risorse di rete sono scarse o comunque insufficienti a garantire la trasmissione di tutti i flussi dati che ne hanno bisogno; in casi come questi, per rispettare i limiti minimi del QoS, applicazioni “affamate di banda” come lo streaming audiovideo, l'IPTV e il VoIP dovranno necessariamente godere di un canale preferenziale rispetto ad altri applicativi. Un network o comunque un protocollo di trasporto dati che supportano il Quality of Service potranno stipulare uno specifico contratto di traffico (traffic contract) con software e applicazioni che necessitano di garanzie sul bit rate, delay e jitter per poter funzionare correttamente.

 

Differenza tra una rete con QoS e una rete senza QoS

 

Qualità del traffico

Alcuni elementi più di altri aiutano a definire il quality of service nel campo delle reti di calcolatori. In una rete a pacchetto i dati solitamente considerati sono:

  • Consegna fuori ordine (out-of-order). Nelle reti a commutazione di pacchetto può succedere che i pacchetti non arrivino a destinazione nello stesso ordine con il quale sono partiti. Ciò accade perché i dati possono seguire percorsi diversi e impiegare tempi differenti per “completare il percorso”. Affinché il nodo di destinazione riesca a interpretare in maniera corretta i dati ricevuti, è necessario che il protocollo utilizzato nella trasmissione si occupi anche della “ricostruzione” del messaggio originale, causando un ritardo generale nella comunicazione tra i due nodi. Dal punto di vista quantitativo questo indicatore consiste in una valutazione della probabilità che un pacchetto dati arrivi fuori ordine.

  • Delay (ritardo). Il transito di un pacchetto all'interno di una rete richiede, solitamente, pochi millisecondi (abbreviato in ms, equivalente ad un millesimo di secondo). Si considera un problema il caso in cui il delay nella comunicazione superi la decina di ms. A questo scopo si considerano generalmente due indicatori: il “ritardo medio” , che indica il tempo medio affinché i pacchetti dati attraversino la rete, e di “ritardo percentile” , che indica la percentuale di pacchetti dati che raggiungono la destinazione entro un certo tempo massimo (che, in genere, viene deciso in base al tipo di applicativo coinvolto).

  • Perdita di pacchetti (packet loss). Non è sempre detto che tutti i pacchetti trovino la loro strada. Per diversi inconvenienti, infatti, può capitare che uno o più pacchetti vadano persi, causando un ritardo generale nella comunicazione. In questi casi il protocollo di comunicazione chiede il reinvio dei pacchetti non ricevuti al nodo mittente, così da poter completare il messaggio e interpretarlo in maniera corretta. Anche in questo caso il fattore che definisce il QoS indica la percentuale massima di pacchetti persi rispetto al totale dei pacchetti inviati.

  • Errore di trasmissione. Per interferenze di segnale o problemi nel mezzo di comunicazione, i pacchetti possono arrivare a destinazione danneggiati. Il nodo destinatario, per mezzo del protocollo comunicativo utilizzato, dovrà chiedere che siano inviati nuovamente oppure, come accade sempre più spesso, provare a ricostruire da sé il messaggio basandosi sui pacchetti già ricevuti, interpolando le informazioni mancanti. Di nuovo, il valore che definisce questo fattore rappresenta la percentuale massima di pacchetti danneggiati rispetto al totale degli inviati

 

QoS

 

  • Throughput. Il QoS dipende ianche dalla larghezza di banda effettivamente a disposizione dell'utente. Il throughput rappresenta, appunto, questo fattore: la quantità di banda effettivamente utilizzabile dall’utente per la trasmissione dati.. La larghezza di banda massima a disposizione viene stabilita a monte dall'ISP (Internet service provider, fornitore dei servizi Internet) ma può variare, momento per momento, a seconda delle risorse di rete disponibili a livello generale (ad esempio può abbassarsi anche di molto in caso di elevata congestione della rete), di conseguenza il throughput può arrivare a saturare completamente la capacità trasmissiva a disposizione in quel dato momento. Pertanto, tanto più alto è il throughput assicurato dall’ISP tanto più il QoS ad esso associato risulterà elevato

Le applicazioni

Gli applicativi web si dividono tra elastici e inelastici. I primi non hanno particolari necessità e possono funzionare anche su reti a basse prestazioni. I secondi, invece, hanno termini di funzionamento più rigidi e necessitano di garanzie sulla banda a disposizione, sul ritardo medio (o percentile) e sulla percentuale di errore ammesso dalla rete. Questi ultimi richiedono, di conseguenza, un QoS che ne garantisca il corretto funzionamento.

Tra questi programmi e protocolli troviamo lo streaming live di contenuti multimediali, la telefonia VoIP, un'applicazione critica per la sicurezza delle persone (come la chirurgia remota), le videochiamate, sistemi di controllo industriale e videogame online in tempo reale (come gli MMOPRG).

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TAGS: #quality of service #commutazione di pacchetto #rete

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