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Diretrizes de qualidade de serviço

Índice

1. Introdução

O objetivo deste documento é fornecer informações para garantir que a qualidade de serviço (QoS) é devidamente implementada em redes empresariais para o suporte de tráfego de comunicações unificadas.

2. Requisitos de desempenho do caminho de rede de ponto a ponto

Os requisitos indicados na Tabela 2.1 têm de ser cumpridos para otimizar o caminho de rede para o tráfego multimédia de VoIP e vídeo durante a utilização dos serviços de comunicações unificadas da RingCentral. Para comunicação de vídeo, devem ser aplicados os mesmos requisitos ou requisitos ligeiramente mais flexíveis, uma vez que, idealmente, o transporte de vídeo deve ocorrer em sincronia com a voz.
Tabela 2.1 — Requisitos de desempenho do caminho de rede de ponto a ponto
Propriedade de rede Requisito
Capacidade de ligação
Cada ligação no caminho ponto a ponto deve ter uma capacidade simétrica (bidirecional) superior ao tráfego de rede gerado pelo número máximo de chamadas simultâneas de voz e vídeo. Trata-se de um complemento à capacidade para outros tipos de tráfego e crescimento não em tempo real (Secção 5).
Atraso
< 150 ms (unidirecional)*. Isto traduz-se numa latência de ida e volta inferior a 300 ms.
Tempos mais longos, como no caso de ligações de satélite geossíncronas, funcionarão, mas os intervenientes da chamada têm de aceitar o atraso de comunicação extremamente longo.  
Perda de pacotes
< 1%
Distorção
< 30 ms

3. Diretrizes de implementação, configuração e avaliação

Para garantir que os requisitos de desempenho do caminho ponto a ponto são cumpridos, é necessário seguir um conjunto de diretrizes de implementação, configuração e avaliação:
  1. É necessário utilizar dispositivos e configurações suportados (Requisitos de rede).
  2. É necessário aplicar configurações de domínio, endereço IP e porta aos dispositivos de rede, incluindo firewalls de rede e computação, routers e comutadores da camada 3 (Requisitos de rede).
  3. As redes empresariais têm de aplicar e respeitar a etiquetagem DSCP (Secção 4).
  4. É necessário ter capacidade suficiente disponível em todas as ligações de rede que são percorridas por tráfego de comunicações unificadas, em utilização máxima (Secção 5).
  5. Se for considerado necessário, deve ser realizada uma avaliação da rede nas instalações da empresa (Secção 6).

4. Classificação de QoS e políticas de tratamento de tráfego

É necessário classificar e tratar devidamente o tráfego de serviços de comunicações unificadas nas redes empresariais e de fornecedores de serviços para garantir que os requisitos de QoS ponto a ponto são cumpridos para os serviços de comunicações com base na nuvem, de modo a minimizar problemas intermitentes de qualidade de serviço devido a transferências de e-mails e ficheiros extensos.
 
A QoS de VoIP e vídeo impõe as restrições mais severas na rede, porque os requisitos em termos de atraso, perda de pacotes e distorção têm de ser cumpridos. O tráfego de sinalização tem requisitos de QoS mais baixos, uma vez que os requisitos em tempo real não se aplicam e os pacotes podem ser retransmitidos quando forem perdidos. Outros tipos de tráfego de serviços, como mensagens e serviços de diretório, podem ser tratados de forma semelhante ao tráfego de dados.
 
As secções que se seguem indicam como, idealmente, o tráfego de serviços de comunicação deve ser classificado e tratado no contexto da rede empresarial e da WAN. Na prática, pode só ser possível cumprir parcialmente os requisitos de QoS quanto ao tratamento e à classe de tráfego devido às limitações dos pontos finais, dos dispositivos de rede e das redes do ISP e da operadora. Também são fornecidas recomendações para lidar com estes casos subideais.
 
No que respeita à direção do fluxo de tráfego de comunicações unificadas, são utilizadas as seguintes convenções:
  • O tráfego de saída é direcionado do ponto final implementado na empresa ou remotamente (telefone/PC) para o serviço de nuvem de comunicações unificadas.
  • O tráfego de entrada é direcionado do serviço de nuvem de comunicações unificadas para o ponto final implementado na empresa ou remotamente.

4.1 Classificação de tráfego

A classificação de pacotes identifica e categoriza o tráfego numa classe específica. A Tabela 4.1.1 indica as classes de tráfego que são diferenciadas para serviços de comunicações unificadas. A classe que requer o tratamento de prioridade mais alta (Suporte VoIP) é indicada na parte superior. Na camada 2, é indicada a etiquetagem do cabeçalho do quadro da classe de serviço (CoS), enquanto a marcação do pacote DSCP está disponível no cabeçalho IP na camada 3.
 
Nas considerações seguintes, a etiquetagem na camada 2 e a marcação na camada 3 são genericamente referidas como marcação. Um suporte de vídeo recebe uma prioridade ligeiramente mais baixa do que um de voz, pois considera-se que é mais importante ter uma comunicação de voz de alta qualidade em caso de condições de rede adversas.
 
A CoS é um campo de 3 bits no cabeçalho do quadro Ethernet com valores possíveis que variam entre 0 e 7. O DSCP é um campo de 6 bits no cabeçalho do pacote IP com valores possíveis que variam entre 0 e 63.
 
A segurança é implementada acima da camada IP, por exemplo, o suporte VoIP seguro é transportado como SRTP/UDP/IP (SRTP é a versão segura de RTP), o que não afeta os valores de CoS e DSCP.
Tabela 4.1.1 — Tipos e classificação de tráfego
  Camada 2 Camada 3
Classe de tráfego

CoS

Valor decimal

DSCP

Valor decimal

Nome

Probabilidade de queda

Suporte VoIP — Tempo real

5

46

EF

N/A

Suporte de vídeo — Tempo real

4

34

AF41

Baixa

SIP

3

26

AF31

Baixa

Transacional:

• Serviço de hora de rede

• Sincronização de dados de aplicações móveis

• Serviço de diretório LDAP

2

18

AF21

Baixa

Melhor esforço: aprovisionamento de telefone e atualização de firmware

0

0

BE

Indeterminado

4.2 Agendamento de tráfego

O agendamento de tráfego em dispositivos de rede determina a forma como diferente tráfego de diferentes classes é priorizado quando transmitido para fora de uma interface. O tráfego VoIP tem de ser transmitido antes de quaisquer outros tipos de tráfego. Isto garante o cumprimento dos requisitos detalhados na Tabela 2.1.
 
A videoconferência é interativa e tem de ser separada dos serviços de transmissão de vídeo unidirecional. A experiência do utilizador final não será afetada se o tráfego sofrer atrasos quando um utilizador estiver a visualizar este tipo de conteúdo.

4.3 Restrições práticas

Idealmente, os valores da etiquetagem de CoS e marcação DSCP indicados na Tabela 4.1.1 são utilizados em toda a rede entre os pontos finais e os servidores com base na nuvem. Quando o tráfego é tratado de acordo com esta classificação, é referido como cumprindo a marcação Na prática, por vezes, isto não é inteiramente possível porque:
  • Alguns dispositivos de rede não suportam capacidades suficientes de QoS. Um exemplo são os routers de gama baixa.
  • Frequentemente, os valores de CoS não são controlados em redes pequenas.
  • Os ISP podem alterar as marcações DSCP ao longo do caminho da Internet, por exemplo, de DSCP 46 para 0.
  • Nas redes das grandes empresas, com instalações ligadas a uma rede MPLS ou Metro-Ethernet, os dispositivos de limite de rede WAN têm de efetuar o mapeamento DSCP ⇔ CoS. Estes mapeamentos podem não manter exatamente os valores de CoS/DCSP ideais indicados na Tabela 4.1.1.
  • Alguns tipos de pontos finais ainda não efetuam a marcação do valor de CoS/DCSP (Secção 4.4).
As secções seguintes incluem alguns requisitos e recomendações práticos para a classificação de tráfego, a marcação DSCP e uma descrição das interconexões WAN da camada 2 para responder a estas restrições.

4.4 Métodos de classificação de tráfego

As capacidades de QoS do dispositivo de rede local determinam o método de classificação e agendamento de tráfego a utilizar.
  • Classificação de banda múltipla — Assegurar que a priorização de tráfego máximo de e para os servidores da nuvem é mapeada em conformidade com a Tabela 4.1.1. Assegurar a entrega de tráfego ideal para cinco tipos de tráfego:
    • Voz
    • Vídeo
    • Sinalização
    • Transacional
    • Melhor esforço
  • Modelo de três classes de tráfego — O tráfego de e para os servidores da nuvem é mapeado de acordo com a Tabela 4.4.1.
  • Modelo de duas classes de tráfego — O tráfego UDP de voz e de vídeo em tempo real e o tráfego TCP SIP proveniente dos servidores de multimédia de comunicação na nuvem ou destinados aos mesmos são classificados como DCSP 46. O outro tráfego é classificado como tráfego de dados sem prioridade com valores DSCP e CoS igual a 0. Este modelo está indicado na Tabela 4.4.2.
A classificação de banda múltipla oferece a melhor forma de processar a QoS nas redes das grandes empresas e sempre que os dispositivos de rede a suportam. O modelo de duas classes de tipo de tráfego é relativamente simples de implementar e funciona bem na maioria dos ambientes empresariais e SoHo com dispositivos com capacidades de QoS limitadas.
 
Na situações em que tal for viável, expandir as classes para diferenciar VoIP de vídeo e outro tráfego aumentará a funcionalidade de qualidade de serviço numa rede empresarial.
Tabela 4.4.1 — Modelo de três classes de tráfego

Classe de tráfego

CoS

Valor decimal

DSCP

Valor decimal

Nome

Probabilidade de queda

Suporte VoIP — Tempo real

SIP

5

46

EF

N/A

Suporte de vídeo — Tempo real 

4

34

AF41

Baixa

Transacional:

• Serviço de hora de rede

• Sincronização de dados de aplicações móveis

• Serviço de diretório LDAP

• Melhor esforço: aprovisionamento de telefone e atualização de firmware

0

0

BE

Indeterminado

Tabela 4.4.2 — Modelo de duas classes de tráfego

Classe de tráfego

CoS

Valor decimal

DSCP

Valor decimal

Nome

Probabilidade de queda

Suporte VoIP — Tempo real

Suporte de vídeo — SIP em tempo real

5

46

EF

N/A

Transacional:

• Serviço de hora de rede

• Sincronização de dados de aplicações móveis

• Serviço de diretório LDAP

• Melhor esforço: aprovisionamento de telefone e atualização de firmware

0

0

BE

Indeterminado

4.5 Restrições de marcação de tráfego DSCP de ponto final e Internet

Os seguintes tipos de marcação DSCP são aplicados por pontos finais, pelos servidores de multimédia na nuvem e pelos provedores de serviços de Internet:
  • Pontos finais
    • Os telefones fixos utilizam a marcação de ponto de código de serviços diferenciados IP 46 (Encaminhamento acelerado — EF) para pacotes de multimédia UDP (RTP). Desta forma, os routers de uma rede empresarial podem dar prioridade ao tráfego de suportes VoIP sobre o tráfego de dados do melhor esforço.
    • Os pontos finais virtuais (softphones, cliente de vídeo, MVP e clientes Google Chrome) marcam os pacotes de multimédia UDP de acordo com a marcação de prioridade adequada. No entanto, o sistema operativo pode repô-los para DSCP 0. Para atenuar este problema, pode ser aplicada uma de duas opções:

      • — Tem de ser configurada uma política de Sistema operativo (Política de grupo) para contornar este
            comportamento.

      • — O primeiro dispositivo de camada 3 distante do ponto final virtual tem de ser configurado para
            remarcar o tráfego de forma adequada.
  • Servidores de multimédia — Os servidores de multimédia na nuvem marcam o tráfego de multimédia UDP como DSCP 46 (voz) ou DSCP 34 (vídeo).

  • As aplicações móveis marcam o tráfego com um valor DSCP de acordo com a Tabela 4.1.1.

  • Provedores de serviços de Internet — Os provedores de serviços de Internet remarcam frequentemente os valores de prioridade DSCP para valores diferentes (mais baixos), o que tem as seguintes implicações:
    • Direção de saída: o tráfego chega muitas vezes à nuvem RingCentral com marcação incorreta.
    • Direção de entrada: o tráfego de Internet pode chegar às instalações da empresa incorretamente marcado a partir da Internet e, como tal, tem de ser imediatamente remarcado pelo dispositivo de limite da rede empresarial. Isto vai garantir que o tráfego é encaminhado na rede interna de acordo com a prioridade certa relativamente a outro tráfego. 

4.6 Política de marcação DSCP

Esta secção descreve políticas de tratamento de tráfego para a (re)marcação de valores DSCP nas redes empresariais. A seguinte política de marcação e cumprimento DSCP (isto é, manter o valor DSCP atribuído e encaminhá-lo de acordo com a prioridade do valor atribuído) tem de ser implementada nos comutadores, routers e firewalls no caminho de comunicação ponto a ponto entre pontos finais e servidores com base na nuvem:
  1. Direção de saída — Remarcar o tráfego para o valor DSCP correto o mais próximo possível do ponto final caso este não marque o valor correto seguindo as diretrizes da Secção 4.4. A remarcação pode ocorrer em dispositivos de rede, como pontos de acesso, comutadores de acesso, routers e firewalls.
  2. Direção de entrada — Remarcar o tráfego para o valor DSCP correto assim que este entra na rede da empresa através da ligação WAN de uma operadora ou de um ponto de acesso Wi-Fi.
  3. Dentro da rede local — Cumprir as marcações DSCP em toda a rede da empresa, tanto na direção de entrada como de saída.
  4. Rede WAN — O mapeamento de DCSP para CoS e vice-versa tem de ser efetuado de modo a manter os requisitos de QoS do caminho ponto a ponto.
As super-redes e as tabelas da lista de permissões conforme apresentadas em Requisitos de rede | MVP têm de ser utilizadas nas ACL de entrada e saída para definir as políticas de QoS referenciadas. Os intervalos de endereços de sub-rede local não devem ser utilizados para definir políticas de QoS, porque todas as alterações de sub-rede exigiriam a modificação da política.
Alguns fabricantes de firewalls não suportam a remarcação de DSCP, mas podem suportar a definição de prioridades do encaminhamento de pacotes com base em endereços IP de origem e intervalos de endereços IP, o que também exige a utilização das super-redes para definir a política de QoS.

4.7 Gestão de largura de banda

A maioria dos routers suporta a gestão de largura de banda, que pode ser utilizada para garantir a capacidade para determinados tipos de tráfego mesmo em condições de saturação. Se os routers suportarem a gestão de largura de banda, recomenda-se ativar esta funcionalidade e definir a largura de banda para o tráfego como o número obtido na secção 5. Se a classificação e as políticas de tráfego forem configuradas de acordo com as recomendações e os requisitos indicados nas secções anteriores e o tráfego ultrapassar a largura de banda configurada, o tráfego pode ter na mesma prioridade face ao tráfego de dados normal, embora não possa ser garantida largura de banda para todas as chamadas (depende do router e das definições).
 
É essencial que o valor da largura de banda aprovado da ligação do ISP/operador seja configurado no router/firewall no limite da rede, uma vez que não há outra forma de determinar com precisão a capacidade do circuito. O valor de rajada do ISP/operadora não deve ser utilizado, pois não há garantia de que será respeitado e o tráfego será rejeitado. Depois de introduzida a largura de banda máxima aprovada, partes desta capacidade podem ser etiquetadas para tráfego com DSCP 46 (voz), DSCP 34 (vídeo) e DSCP 26 (sinalização).
 
As instalações de uma empresa podem produzir tráfego que ultrapassa a largura de banda aprovada de uma ligação de rede externa, mas o ISP/operadora, normalmente, ignora o tráfego em excesso, independentemente do tipo de tráfego. Por conseguinte, o router/a firewall no limite da rede da empresa têm de ser configurados para enviar tráfego de saída de baixa prioridade, de forma que o ISP/operadora não rejeite intermitentemente pacotes de fluxo de multimédia de voz/vídeo.

4.8 Interligação WAN de camada 2

As redes das grandes empresas dependem, frequentemente, de redes WAN MPLS ou Metro-Ethernet da camada 2 para interligar redes da camada 3. Para garantir que o desempenho do caminho de rede de ponto a ponto (secção 4) seja respeitado, há várias condições que têm de ser cumpridas no limite de entrada e saída destas redes:
  • Classe de tráfego e correspondência de prioridade — Certifique-se de que o número de classes de tráfego e valores de CoS correspondem às diretrizes apresentadas na Secção 4.4.
  • Modelação de tráfego — Assegure-se de que a largura de banda de rede máxima da camada 3 produzida para cada classe de tráfego não ultrapassa a capacidade da ligação WAN. Isto pode ser realizado através da modelação de tráfego, desde que a largura de banda média não ultrapasse a capacidade de WAN aprovisionada.
Se não for possível cumprir a condição de correspondência de classe e prioridade de tráfego, alguns valores DSCP da camada 3 têm de ser mapeados para um valor CoS mais alto.

5. Avaliação da capacidade de rede e largura de banda

Podem utilizar-se dois métodos para determinar a largura de banda produzida pelo tráfego em ligações LAN e WAN e a capacidade necessária para transportar o tráfego de comunicações unificadas.
 
O método preferido e mais preciso é determinar a carga de tráfego de pico a partir de registos ou dados de rede extraídos de um sistema de voz/vídeo antigo ainda implementado. Em alternativa, pode utilizar-se um procedimento de cálculo de capacidade e largura de banda (Avaliação da capacidade de rede e largura de banda).

6. Avaliação da preparação da rede

Os requisitos da QoS do caminho ponto a ponto indicados na Secção 2 podem ser validados através de uma avaliação da preparação da rede, que determina a qualidade da LAN e da rede do provedor de serviços. Podem ser realizados dois tipos de avaliação da preparação da rede para validar a capacidade de um caminho de rede de suportar serviços de comunicações unificadas:
  • Avaliações instantâneas da preparação da rede — Estas avaliações oferecem uma impressão da capacidade e da qualidade da rede para cada direção do tráfego VoIP e de vídeo entre um local de teste e a nuvem de comunicação unificada ao longo de um intervalo de tempo de alguns minutos. São fornecidas duas ferramentas de teste:
  • Avaliação abrangente da preparação da rede — Neste caso, é instalada uma sonda nas instalações do cliente. Ao executar esta sonda durante um intervalo de tempo mais longo (por exemplo, uma semana útil completa), obtém-se uma melhor impressão da qualidade de ponto a ponto e da qualidade do salto de rede intermediário em ambas as direções da chamada. Com base nos resultados deste tipo de avaliação, podem ser fornecidas recomendações detalhadas e específicas de melhoria da rede.
O primeiro tipo de avaliação pode ser realizado pela empresa, mas oferece uma visão mínima da QoS de ponto a ponto ao longo do tempo. O segundo tipo de avaliação da rede, recomendado para minimizar a probabilidade de problemas de QoS percebidos pelo utilizador, requer o envolvimento do RingCentral Professional Services.
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