QoS (Quality of Service), roteadores e switches trabalhando melhor

Lentidão ao acessar um servidor, vídeos travando na TV e a dificuldade para fazer um download são sinais de que alguma coisa em nossa rede pode estar errada.

Muitas vezes enfrentamos problemas de comunicação em nossos computadores e dispositivos conectados à rede, mas quase sempre sem ter a exata noção do que está acontecendo.

Fato é que mesmo links de internet de alta velocidade ou mesmo conexões de rede tipo LAN também possuem limites associados a capacidade de transmissão e recepção de dados.

Quando esse limite é superado, alguns dispositivos que compõe a infraestrutura de TI como servidores, roteadores e switches ficam sobrecarregados e causam lentidão a outros elementos do sistema, como sua TV ou seu computador desktop.

Como links de internet ou mesmo redes locais possuem uma capacidade limitada para transmissão e recepção de dados, nem sempre a banda de transmissão disponível acaba sendo suficiente para suprir todas as demandas.

Os pacotes de dados

Tudo o que fazemos com nossos computadores e dispositivos móveis através de uma rede local ou internet envolve a transmissão e recepção de pacotes de dados.

Todo arquivo de texto, imagens, áudio ou vídeo são transmitidos em pacotes por um determinado caminho (cabo, fibra, onda, satélite, etc..) de uma rede local ou via internet.

Quando você envia ou recebe um e-mail, pesquisa informações em páginas da web, assiste um filme na Netflix, faz backup na nuvem, joga ou faz uma compra online, todas as informações digitais trocadas entre o servidor e o seu dispositivo é feita através desses pacotes.

Os gargalos de comunicação

Os gargalos de comunicação ocorrem quando não há recursos de comunicação suficientes para garantir a entrega de dados (pacotes) rápida e confiável entre dois dispositivos de rede.

Essas situações causam congestionamentos que atrapalham a transferência e/ou a recepção de dados, podem levar a perda de produtividade, deixar mais lentas ou interromper totalmente algumas aplicações.

Esses gargalos podem ser ocasionados pela baixa disponibilidade de banda, aplicativos instáveis, problemas de infraestrutura ou o excesso de atividade dos usuários.

Uma transmissão de vídeo, jogos multiplayer ou fazer uploads de arquivos grandes para nuvem são alguns exemplos de aplicações que precisam de uma conexão de alta velocidade para funcionar bem.

A priorização do tráfego

Nem todo o tipo de tráfego que é gerado dentro de empresas e residências são iguais em importância.

Enquanto um usuário pode estar apenas jogando ou acessando um vídeo no YouTube, outro usuário na mesma rede pode estar finalizando um trabalho importante.

Por conta disso, alguns elementos que compõe as infraestruturas de rede permitem estabelecer privilégios, distribuir a capacidade de banda e disponibilizar diferentes níveis de acesso para usuários e aplicações.

Essa priorização do uso da banda, softwares, aplicações e quais pacotes devem ser encaminhados primeiro é organizada através de um conjunto de ferramentas chamado QoS.

O que é QoS?

QoS (Quality of Service) são ferramentas que monitoram e estabelecem as prioridades para o tráfego de dados dentro de uma rede de computadores. Elas fazem a alocação otimizada da banda de transmissão, melhoram o desempenho de aplicações críticas e evitam o congestionamento da rede.

Trata-se de uma tecnologia que controla o tráfego da rede, monitora os dispositivos envolvidos na transmissão de dados e os caminhos utilizados, alterando caso necessário a largura de banda e a rota dos pacotes para evitar atrasos.

Esse serviço permite que as organizações controlem e otimizem o desempenho dos aplicativos e equipamentos de suas redes, disponibilizando informações como o monitoramento da taxa de transferência, atrasos, jitters e a entrega de pacotes de cada rede.

A capacidade de priorizar a entrega dos pacotes mais importantes e ter o monitoramento dos caminhos garantem que as aplicações alcancem a qualidade de serviço esperada e forneça a experiência desejada para os usuários envolvidos.

A importância dos cabeçalhos dos pacotes de dados

Um cabeçalho de um pacote de dados pode ser comparado com os endereços de correspondência e retorno de um pacote físico enviado pelo correio.

Assim como o agente de correio, o QoS pode alterar uma parte desse cabeçalho para especificar a prioridade de entrega do conteúdo.

Como exemplo, um ambiente que possui QoS pode marcar todos os pacotes pertencentes a uma chamada de vídeo como prioritários em relação a outros, como aos pertencentes a um download de e-mail.

Isso ocorre porque uma chamada de vídeo é uma forma de comunicação mais síncrona que um e-mail, ou seja, o vídeo precisa chegar sequencialmente e em tempo real.

Caso um dos pacotes seja descartado ou entregue com atraso durante um bate-papo por vídeo, o usuário final poderá experimentar instabilidade, latência ou perda de conteúdo durante a transmissão.

Já os dados contidos no e-mail não são tão sensíveis ao tempo de entrega. Caso algum pacote seja descartado ou atrasado no processo de envio, esses dados ainda poderão ser reenviados pelo sistema sem que haja nenhuma falha no serviço.

Como funciona o QoS?

Qualquer rede só pode garantir a entrega das informações digitais em trânsito por um determinado período de tempo.

É função de uma ferramenta QoS utilizar a largura de banda disponível para priorizar a entrega de alguns tipos de pacotes e fornecer o melhor serviço possível nesse período.

Como mencionado, todos os sistemas computacionais organizam as informações que serão transferidas pela rede através da montagem dos pacotes de dados.

Esses pacotes são, de uma forma análoga, os itens que empacotamos para serem enviados pelo nosso sistema de correio ou outro serviço de entrega.

As ferramentas QoS podem ler o cabeçalho com o endereço e o tipo de cada pacote.

Esse recurso permite, por exemplo, determinar se esses dados estão relacionados a uma transmissão de vídeo por streaming e priorizá-lo em relação aos pacotes menos sensíveis ao tempo.

Aplicações

O QoS (Quality of service) normalmente é exigido em redes que transportam dados para sistemas com uso intensivo de recursos, como TV por protocolo de Internet (IPTV), jogos online, streaming de mídia, videoconferência, vídeo sob demanda (VOD) e Voz sobre IP (VoIP).

Usando as ferramentas de QoS em rede, grandes empresas e outras organizações podem otimizar o desempenho de vários aplicativos em sua rede, gerenciar os caminhos, atrasos e monitorar a taxa de entrega dos pacotes de dados.

Tais funcionalidades garantem a possibilidade de projetar o tráfego na rede e alterar a maneira como os pacotes são roteados para a Internet ou outras redes a fim de evitar atrasos na transmissão.

Principais benefícios do QoS

Priorização ilimitada de aplicativos - O serviço QoS garante sempre a prioridade aos aplicativos corporativos essenciais ao negócio e os recursos necessários para alcançar alto desempenho.

Melhor gerenciamento de recursos - Os administradores de TI podem gerenciar melhor os recursos de Internet da organização. Isso reduz os custos, pois identifica os links ociosos e reduz a necessidade de investimentos em novos links.

Experiência aprimorada dos usuários - O objetivo final do QoS é garantir o alto desempenho de aplicativos críticos, o que se resume em oferecer a melhor experiência de uso para cada usuário.

Neste contexto, aplicativos que precisam de mais largura de banda são priorizados, tornando a aplicação mais eficaz e realizando seu trabalho mais rapidamente. O que sem dúvidas se reflete em maior produtividade.

Gerenciamento de tráfego - Via de regra, o gerenciamento de uma rede é vital, independentemente de como o tráfego seja entregue, seja end-to-end, nó-a-nó ou ponto-a-ponto.

Este recurso permite que as organizações entreguem pacotes de um ponto a outro pela Internet sem sofrer nenhuma perda de pacote.

Prevenção contra perda de pacotes - A perda de pacotes pode ocorrer quando os dados que estão em trânsito não atingem seus destinatários e são descartados.

Isso geralmente pode ser causado por uma falha ou ineficiência, congestionamento de rede, um servidor ou roteador com defeito, conexão fraca ou sinal ruim.

A fim de evitar a potencial perda de pacotes, o QoS marca os pacotes dos aplicativos essenciais ao negócio e prioriza a largura de banda nesses envios.

Redução de latência - A latência é, em resumo, o tempo que leva para uma solicitação de rede ir do remetente ao destinatário e para o destinatário processá-la.

Isso geralmente é afetado por roteadores que demoram mais para analisar informações e atrasos de armazenamento causados por switches e bridges intermediários.

Pacotes previamente identificados pelo QoS tem a prioridade na entrega, por isso não passam pelas verificações dos roteadores entre um ponto e outro da rede.

Como funcionam as redes sem QoS?

Quando o roteador não consegue diferenciar as necessidades de tráfego que existem entre uma aplicação que envolve o streaming de vídeo em tempo real e outra que utiliza apenas mensagens de texto, ele libera a mesma quantidade de banda de comunicação para ambos.

Isso pode tornar inviável a transmissão de vídeo do primeiro aplicativo e fornecer recursos desnecessários para a segunda aplicação, impossibilitando o primeiro que funcione de forma adequada e sem agregar nenhum benefício na entrega da mensagem de texto.

A QoS é crucial para todas as organizações que desejam garantir o melhor desempenho para seus aplicativos e serviços mais críticos.

Assim, é vital para garantir que soluções que exigem maior largura de banda, como VoIP, videoconferência e, cada vez mais, serviços de streaming não sofram latência ou atrasos.

O controle e o direcionamento da banda e do tráfego de dados permite identificar o fluxo necessário e a prioridade exigida para cada atividade, mantendo todo o sistema em harmonia ao atender aplicativos, fluxos de dados e usuários de acordo com cada demanda.