Richtlinien zur Dienstqualität

Inhaltsverzeichnis

1. Einführung

Dieses Dokument soll die nötigen Informationen bereitstellen, um sicherzustellen, dass die Dienstqualität (QoS) in Unternehmensnetzwerken richtig bereitgestellt wird, damit Datenverkehr für die vereinheitlichte Kommunikation unterstützt wird.

2. Anforderungen an die End-to-End-Netzwerkpfadleistung

Die in Tabelle 2.1 genannten Anforderungen müssen erfüllt sein, um den Netzwerkpfad für den VoIP- und Video-Medienverkehr bei der Nutzung von RingCentral-Diensten für die vereinheitlichte Kommunikation zu optimieren. Für die Videokommunikation können dieselben oder etwas lockerere Anforderungen festgelegt werden, da sie idealerweise synchron mit der Sprache übertragen werden muss.
Tabelle 2.1: Anforderungen an die End-to-End-Netzwerkpfadleistung
Netzwerkeigenschaft Anforderung
Verbindungskapazität
Jede Verbindung im End-to-End-Pfad muss eine symmetrische (bidirektionale) Kapazität aufweisen, die größer ist als der Netzwerkverkehr, der bei der maximalen Anzahl gleichzeitiger Sprach- und Videoanrufe entsteht. Dies gilt zusätzlich zur Kapazität für andere Arten von Nicht-Echtzeit-Datenverkehr und -Wachstum (Abschnitt 5).
Verzögerung
< 150 ms (in eine Richtung)*. Dies entspricht einer Round-Trip-Latenz von < 300 ms.
Längere Zeiten, wie bei geosynchronen Satellitenverbindungen, funktionieren zwar, aber die Gesprächspartner müssen die extrem lange Kommunikationsverzögerung in Kauf nehmen.  
Paketverlust
< 1%
Jitter
< 30 ms

3. Richtlinien für die Bereitstellung, Konfiguration und Bewertung

Um sicherzustellen, dass die Anforderungen an die End-to-End-Pfadleistung erfüllt werden, müssen diverse Bereitstellungs-, Konfigurations- und Bewertungsrichtlinien befolgt werden:
  1. Es müssen unterstützte Geräte und Konfigurationen verwendet werden (Netzwerkanforderungen).
  2. Domains, IP-Adressen und Ports von Netzwerkgeräten müssen entsprechend den Vorgaben konfiguriert werden. Das gilt auch für Netzwerk- und Computer-Firewalls, Router und Layer-3-Switches (Netzwerkanforderungen).
  3. DSCP-Tagging muss angewendet und von Unternehmensnetzwerken beachtet werden (Abschnitt 4).
  4. Bei allen Netzwerkverbindungen, die vom Datenverkehr für die vereinheitlichte Kommunikation durchlaufen werden, muss bei maximaler Auslastung ausreichend Kapazität zur Verfügung stehen (Abschnitt 5).
  5. Eine Netzwerkbewertung muss an Unternehmensstandorten durchgeführt werden, wenn dies als notwendig erachtet wird (Abschnitt 6).

4. Richtlinien für die QoS-Klassifizierung und Handhabung von Datenverkehr

Der Datenverkehr von Diensten für die vereinheitlichte Kommunikation muss in Unternehmens- und Dienstanbieternetzwerken klassifiziert und angemessen verarbeitet werden, um sicherzustellen, dass die QoS-Anforderungen für cloudbasierte Kommunikationsdienste durchgängig erfüllt werden, sodass temporäre Probleme mit der Dienstqualität aufgrund großer Datei- oder E-Mail-Übertragungen minimiert werden .
 
Die VoIP- und Video-QoS stellen die schwerwiegendsten Einschränkungen für das Netzwerk dar, da die Anforderungen hinsichtlich Verzögerung, Paketverlust und Jitter erfüllt werden müssen. Signalverkehr hat niedrigere QoS-Anforderungen, da die Echtzeitanforderungen nicht gelten und Pakete bei Verlust erneut übertragen werden können. Verkehr anderer Arten von Diensten, wie Nachrichten- und Verzeichnisdienste, kann eher wie Datenverkehr behandelt werden.
 
In den folgenden Abschnitte wird gezeigt, wie der Verkehr von Kommunikationsdiensten idealerweise klassifiziert und im Kontext des Unternehmensnetzwerks und des WANs behandelt werden sollte. In der Praxis ist es unter Umständen nur möglich, die QoS-Verkehrsklasse und die Behandlungsanforderungen aufgrund von Einschränkungen von Endpunkten, Netzwerkgeräten sowie ISP- und Anbieternetzwerken teilweise zu befolgen. Es werden auch Empfehlungen zur Handhabung dieser suboptimalen Fälle gegeben.
 
Die folgenden Konventionen werden bezüglich der Flussrichtung des Datenverkehrs für die vereinheitlichte Kommunikation verwendet:
  • Ausgehender Datenverkehr wird vom Unternehmens- oder Remote-Endpunkt (Smartphone/PC) zum Clouddienst für die vereinheitlichte Kommunikation geleitet.
  • Eingehender Datenverkehr wird vom Clouddienst für die vereinheitlichte Kommunikation zum Unternehmen oder zum Remote-Endpunkt geleitet.

4.1 Klassifizierung von Datenverkehr

Die Paketklassifizierung identifiziert den Datenverkehr und teilt ihn in eine bestimmte Klasse ein. In Tabelle 4.1.1 sind die Datenverkehrsklassen aufgeführt, die bei Diensten für die vereinheitlichte Kommunikation unterschieden werden. Die Klasse mit der höchsten Priorität (VoIP-Medien) wird oben angezeigt. Bei Ebene 2 wird Frame-Header-Tagging der Dienstklasse (CoS) angezeigt, wohingegen die DSCP-Paketmarkierung im IP-Header in Ebene 3 verfügbar ist.
 
In den folgenden Ausführungen wird das Tagging auf Ebene 2 und die Markierung auf Ebene 3 generisch als Markierung bezeichnet. Videomedien wird eine etwas niedrigere Priorität als der Sprache zugewiesen, da eine hochqualitative Sprachkommunikation bei schlechten Netzwerkbedingungen als wichtiger erachtet wird.
 
CoS ist ein 3-Bit-Feld im Ethernet-Frame-Header mit möglichen Werten von 0 bis 7. DSCP ist ein 6-Bit-Feld im IP-Paket-Header mit möglichen Werten von 0 bis 63.
 
Sicherheitsmaßnahmen werden oberhalb der IP-Ebene implementiert. Beispielsweise werden gesicherte VoIP-Medien als SRTP/UDP/IP (SRTP ist die sichere Version von RTP) transportiert, was die CoS- und DSCP-Werte nicht beeinflusst.
Tabelle 4.1.1: Verkehrsarten und Klassifizierung
  Ebene 2 Ebene 3
Datenverkehrsklasse

CoS

Dezimalwert

DSCP

Dezimalwert

Name

Drop-Wahrscheinlichkeit

VoIP-Medien – Echtzeit

5

46

EF

N/A

Videomedien – Echtzeit

4

34

AF41

Niedrig

SIP

3

26

AF31

Niedrig

Transaktional:

• Netzwerkzeitdienst

• Datensynchronisierung mobiler Apps

• LDAP-Verzeichnisdienst

2

18

AF21

Niedrig

Beste Leistung: Telefonbereitstellung und Firmware-Update

0

0

BE

Unbestimmt

4.2 Planung von Datenverkehr

Die Datenverkehrsplanung in Netzwerkgeräten bestimmt, wie der Datenverkehr der verschiedenen Klassen bei der Übertragung über eine Schnittstelle priorisiert wird. VoIP-Datenverkehr muss vorrangig allen anderen Datenverkehrsarten übertragen werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die in Tabelle 2.1 aufgeführten Anforderungen erfüllt werden.
 
Video Conferencing ist interaktiv und muss von unidirektionalen Videostreamingdiensten getrennt werden. Die Endbenutzererfahrung wird nicht von Verzögerungen des Datenverkehrs beeinträchtigt, wenn ein Benutzer diese Art von Inhalten ansieht.

4.3 Praktische Einschränkungen

Idealerweise werden die in Tabelle 4.1.1 angegebenen CoS-Tagging- und DSCP-Markierungswerte im gesamten Netzwerk zwischen Endpunkten und cloudbasierten Servern verwendet. Wenn der Datenverkehr gemäß dieser Klassifizierung behandelt wird, bezeichnet man das als Berücksichtigung der Markierung. In der Praxis ist dies jedoch aus folgenden Gründen oft nicht vollständig möglich:
  • Einige Netzwerkgeräte unterstützen keine ausreichenden QoS-Funktionen. Beispiele sind Low-End-Router.
  • CoS-Werte werden in kleinen Netzwerken häufig nicht verwaltet.
  • ISPs können DSCP-Markierungen entlang des Internetpfads ändern, z. B. von DSCP 46 auf 0.
  • In großen Unternehmensnetzwerken mit Standorten, die mit einem MPLS- oder Metro-Ethernet-Netzwerk verbunden sind, muss eine DSCP-zu-CoS-Zuordnung von den WAN-Netzwerk-Grenzgeräten durchgeführt werden. Bei diesen Zuordnungen werden möglicherweise nicht genau die in Tabelle 4.1.1 angegebenen optimalen COS-DCSP-Werte beibehalten.
  • Bei einigen Endpunkttypen wird der CoS-/DCSP-Wert noch nicht markiert (Abschnitt 4.4).
Einige praktische Anforderungen und Empfehlungen für die Verkehrsklassifizierung, die DSCP-Markierung und eine Beschreibung der Ebene-2-WAN-Verbindungen finden Sie in den folgenden Abschnitten zur Umgehung dieser Einschränkungen.

4.4 Methoden zur Klassifizierung von Datenverkehr

Die QoS-Fähigkeiten des lokalen Netzwerkgeräts bestimmen, welche Klassifizierungs- und Planungsmethode für den Datenverkehr verwendet werden kann.
  • Multiband-Klassifizierung — Die Bereitstellung der maximalen Datenverkehrspriorisierung zu und von Cloudservern wird entsprechend Tabelle 4.1.1 zugeordnet. Bereitstellung einer optimalen Datenverkehrsübertragung für fünf Datenverkehrstypen:
    • Sprache
    • Video
    • Signalisierung
    • Transaktional
    • Beste Leistung
  • Modell mit drei Datenverkehrsklassen – Datenverkehr zu und von Cloudservern wird entsprechend Tabelle 4.4.1 zugeordnet.
  • Modell mit zwei Datenverkehrsklassen – Echtzeit-Sprach- und Video-UDP-Verkehr und SIP-TCP-Verkehr, der von Medienservern für die Cloud-Kommunikation stammt oder für solche bestimmt ist, wird als DCSP 46 klassifiziert. Anderer Verkehr wird als unpriorisierter Datenverkehr mit einem DSCP- und CoS-Wert von 0 klassifiziert. Dieses Modell ist in Tabelle 4.4.2 dargestellt.
Die Multiband-Klassifizierung bietet die beste Möglichkeit, QoS in großen Unternehmensnetzwerken zu handhaben, wann immer die Netzwerkgeräte dies unterstützen. Das Modell mit zwei Datenverkehrsklassen ist relativ einfach zu implementieren und funktioniert in den meisten SoHo- und Unternehmensumgebungen mit Geräten mit begrenzten QoS-Fähigkeiten gut.
 
Wenn möglich, wird durch die Erweiterung der Klassen zur Unterscheidung zwischen VoIP und Video und anderem Datenverkehr die Dienstqualitätsfunktionalität in einem Unternehmensnetzwerk verbessert.
Tabelle 4.4.1: Modell mit drei Datenverkehrsklassen

Datenverkehrsklasse

CoS

Dezimalwert

DSCP

Dezimalwert

Name

Drop-Wahrscheinlichkeit

VoIP-Medien – Echtzeit

SIP

5

46

EF

N/A

Videomedien – Echtzeit 

4

34

AF41

Niedrig

Transaktional:

• Netzwerkzeitdienst

• Datensynchronisierung mobiler Apps

• LDAP-Verzeichnisdienst

• Beste Leistung: Telefonbereitstellung und Firmware-Update

0

0

BE

Unbestimmt

Tabelle 4.4.2: Modell mit zwei Datenverkehrsklassen

Datenverkehrsklasse

CoS

Dezimalwert

DSCP

Dezimalwert

Name

Drop-Wahrscheinlichkeit

VoIP-Medien – Echtzeit

Videomedien – Echtzeit-SIP

5

46

EF

N/A

Transaktional:

• Netzwerkzeitdienst

• Datensynchronisierung mobiler Apps

• LDAP-Verzeichnisdienst

• Beste Leistung: Telefonbereitstellung und Firmware-Update

0

0

BE

Unbestimmt

4.5 Einschränkungen für die Markierung von Endpunkt- und Internet-DSCP-Datenverkehr

Die folgenden Arten von DSCP-Markierungen werden von Endpunkten, Cloudmedienservern und Internetdienstanbietern angewendet:
  • Endpunkte
    • Tischtelefone verwenden die Markierung als IP Differentiated Services Code Point 46 (Beschleunigte Weiterleitung – EF) für UDP-Medienpakete (RTP). Auf diese Weise können Router in einem Unternehmensnetzwerk den VoIP-Medienverkehr gegenüber dem Datenverkehr mit bester Leistung priorisieren.
    • Soft-Endpunkte (Softphones, Video-Client, MVP und Google Chrome-Clients) markieren UDP-Medienpakete mit der richtigen Prioritätsmarkierung. Das Betriebssystem kann sie jedoch auf DSCP 0 zurücksetzen. Um dieses Problem zu beheben, gibt es zwei Möglichkeiten:

      • – Eine Betriebssystemrichtlinie (Gruppenrichtlinie) muss konfiguriert werden, um dieses
            Verhalten zu überschreiben.

      • – Das erste Layer-3-Gerät nach dem Soft-Endpunkt muss so konfiguriert sein, dass
            es den Datenverkehr passend erneut markiert.
  • Medienserver – Cloudmedienserver markieren UDP-Verkehr als DSCP 46 (Sprache) oder DSCP 34 (Video).

  • Mobile Anwendungen markieren Datenverkehr mit einem DSCP-Wert gemäß Tabelle 4.1.1.

  • Internetdienstanbieter – Internetdienstanbieter ändern die Markierung von DSCP-Prioritätswerten häufig auf andere (niedrigere) Werte, was folgende Auswirkungen hat:
    • Ausgehende Richtung: Der Verkehr kommt häufig mit unsachgemäßer Markierung in der RingCentral-Cloud an.
    • Eingehende Richtung: Der Internetverkehr kann mit unsachgemäßer Markierung an einem Unternehmensstandort ankommen und muss daher sofort vom Netzwerk-Grenzgerät des Unternehmens neu markiert werden. Dadurch wird sichergestellt, dass der Datenverkehr innerhalb des internen Netzwerks gemäß der richtigen Priorität im Vergleich zu anderen weitergeleitet wird. 

4.6 Richtlinie zur DSCP-Markierung

In diesem Abschnitt werden Richtlinien zur Verkehrsbehandlung für die (Neu-)Markierung von DSCP-Werten in Unternehmensnetzwerken beschrieben. Die folgende DSCP-Markierung und -Berücksichtigung (d. h. Beibehaltung des zugewiesenen DSCP-Werts und Weiterleitung entsprechend der Priorität des zugewiesenen Werts) muss bei Switches, Routern und Firewalls im End-to-End-Kommunikationspfad zwischen Endpunkten und cloudbasierten Servern implementiert werden.
  1. Ausgehende Richtung – Der Verkehr wird so nah wie möglich am Endpunkt mit dem richtigen DSCP-Wert markiert, wenn der Endpunkt nicht den richtigen Wert markiert. Hierbei gelten die Richtlinien in Abschnitt 4.4. Die Neumarkierung kann in Netzwerkgeräten wie Zugriffspunkten, Zugriffsswitches, Routern und Firewalls stattfinden.
  2. Eingehende Richtung – Der Verkehr wird mit dem richtigen DSCP-Wert gekennzeichnet, sobald er über eine Betreiber-WAN-Verbindung oder einen WLAN-Zugriffspunkt in das Unternehmensnetzwerk gelangt.
  3. Innerhalb des lokalen Netzwerks – Die DSCP-Markierungen werden im gesamten Unternehmensnetzwerk sowohl in eingehender als auch in ausgehender Richtung berücksichtigt.
  4. WAN-Netzwerk – Jegliche Zuordnung von DCSP zu CoS und umgekehrt muss so durchgeführt werden, dass die End-to-End-QoS-Anforderungen eingehalten werden.
Die Tabellen zu Supernetzen und Whitelisting unter Netzwerkanforderungen | MVP müssen in den eingehenden und ausgehenden ACLs verwendet werden, um die angegebenen QoS-Richtlinien zu definieren. Adressbereiche für lokale Subnetze sollten nicht zur Definition von QoS-Richtlinien verwendet werden, da Änderungen des Subnetzes eine Änderung der Richtlinie erfordern würden.
Einige Firewallhersteller unterstützen keine DSCP-Neumarkierung, können jedoch die Priorisierung der Paketweiterleitung basierend auf Quell-IP-Adressen und IP-Adressbereichen unterstützen, was ebenfalls erfordert, dass die Supernetze in der QoS-Richtliniendefinition verwendet werden müssen.

4.7 Bandbreitenverwaltung

Die meisten Router unterstützen die Bandbreitenverwaltung, mit der die Kapazität für bestimmte Arten von Datenverkehr auch unter Sättigungsbedingungen garantiert werden kann. Wenn Router die Bandbreitenverwaltung unterstützen, wird empfohlen, diese Funktion zu aktivieren und die Bandbreite für den Datenverkehr auf die in Abschnitt 5 angegebene Zahl festzulegen. Wenn die Klassifizierung und die Richtlinien für den Datenverkehr gemäß den in den vorherigen Abschnitten angegebenen Empfehlungen und Anforderungen konfiguriert werden und der Datenverkehr die konfigurierte Bandbreite übersteigt, kann der Datenverkehr gegenüber dem regulären Datenverkehr weiterhin priorisiert werden, obwohl die Bandbreite möglicherweise nicht für alle Anrufe garantiert ist (abhängig von Router und Einstellung).
 
Es ist wichtig, dass der zugesicherte Bandbreitenwert der ISP-/Anbieter-Verbindung im Edge-Router bzw. in der Firewall konfiguriert wird, da es keine andere Möglichkeit zur präzisen Bestimmung der Leitungskapazität gibt. Die ISP-/Anbieter-Burst-Wert sollte nicht verwendet werden, da keine Garantie dafür besteht, dass er berücksichtigt und der Datenverkehr verworfen wird. Nachdem die maximale zugesicherte Bandbreite eingegeben wurde, können Teile dieser Kapazität für den Datenverkehr mit DSCP 46 (Sprache), DSCP 34 (Video) und DSCP 26 (Signalisierung) gekennzeichnet werden.
 
Ein Unternehmensstandort kann Datenverkehr erzeugen, der die zugesicherte Bandbreite einer externen Netzwerkverbindung überschreitet, aber der ISP/Anbieter ignoriert normalerweise übermäßigen Datenverkehr unabhängig von seinem Typ. Daher muss der Edge-Router bzw. die Firewall des Unternehmens so konfiguriert sein, dass ausgehender Datenverkehr mit niedriger Priorität fallengelassen wird, damit der ISP/Anbieter Sprach-/Videomedien-Stream-Pakete nicht temporär verwirft.

4.8 Ebene-2-WAN-Verbindung

Große Unternehmensnetzwerke verlassen sich häufig auf Ebene-2-MPLS- oder Metro-Ethernet-WAN-Netzwerke, um Ebene-3-Netzwerke miteinander zu verbinden. Um sicherzustellen, dass die End-to-End-Netzwerkpfadleistung (Abschnitt 4) eingehalten wird, müssen an der Eingangs- und Ausgangsgrenze dieser Netze mehrere Bedingungen erfüllt sein:
  • Abgleich von Datenverkehrsklasse und Priorität – Stellen Sie sicher, dass die Anzahl der Datenverkehrsklassen und CoS-Werte den Richtlinien in Abschnitt 4.4 entsprechen.
  • Verkehrsgestaltung — Stellen Sie sicher, dass die maximale Netzwerkbandbreite für Ebene 3, die für jede Verkehrsklasse produziert wird, die WAN-Verbindungskapazität nicht überschreitet. Dies kann durch Verkehrsgestaltung erreicht werden, vorausgesetzt, die durchschnittliche Bandbreite überschreitet nicht die bereitgestellte WAN-Kapazität.
Wenn die Bedingung für Verkehrsklasse und Prioritätsabgleich nicht erfüllt werden kann, müssen einige Ebene-3-DSCP-Werte einem höheren CoS-Wert zugeordnet werden.

5. Bewertung von Bandbreite und Netzwerkkapazität

Zwei Methoden können verwendet werden, um die Bandbreite zu bestimmen, die durch den Datenverkehr über LAN- und WAN-Verbindungen erzeugt wird, und ihre Kapazität, die zur Übertragung von Verkehr zur vereinheitlichten Kommunikation erforderlich ist.
 
Die bevorzugte und genaueste Methode besteht darin, die maximale Verkehrslast aus Protokollen oder Netzwerkdaten zu bestimmen, die aus einem noch eingesetzten veralteten Sprach-/Videosystem extrahiert wurden. Alternativ kann ein Verfahren zur Bandbreiten- und Kapazitätsberechnung verwendet werden (Bewertung von Bandbreite und Netzwerkkapazität).

6. Bewertung der Netzwerkbereitschaft

Die in Abschnitt 2 genannten End-to-End-QoS-Pfadanforderungen können durch Durchführung einer Bewertung der Netzwerkbereitschaft validiert werden, wobei die Qualität des LANs und des Dienstanbieternetzwerks bestimmt werden. Es können zwei Arten von Bewertungen der Netzwerkbereitschaft durchgeführt werden, um die Fähigkeit eines Netzwerkpfads zur Unterstützung von Diensten zur vereinheitlichten Kommunikation zu validieren:
  • Bewertungen der Netzwerkbereitschaft als Momentaufnahme – Diese Bewertungen geben einen Eindruck von Netzwerkkapazität und -qualität für jede Richtung des VoIP- und Videoverkehrs zwischen einem Teststandort und der Cloud für vereinheitlichte Kommunikation über ein Zeitintervall von wenigen Minuten. Es stehen zwei Testtools zur Verfügung:
  • Umfassende Bewertung der Netzwerkbereitschaft – In diesem Fall wird am lokalen Kundenstandort eine Sonde installiert. Durch die Ausführung dieser Sonde über ein längeres Zeitintervall (z. B. eine ganze Geschäftswoche) wird ein viel besserer Eindruck von der End-to-End-Qualität sowie der Qualität des Zwischennetzwerks in beiden Richtungen des Anrufs gewonnen. Auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Art von Bewertung können detaillierte und zielgerichtete Empfehlungen zur Netzwerkverbesserung gegeben werden.
Die erste Art der Bewertung kann vom Unternehmen durchgeführt werden, bietet jedoch minimale Einblicke in die End-to-End-QoS im Laufe der Zeit. Die zweite Art der Netzwerkbewertung, die empfohlen wird, um die Wahrscheinlichkeit von vom Benutzer wahrgenommenen QoS-Problemen zu minimieren, erfordert die Beteiligung von RingCentral Professional Services.
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