QOS – O que é e para que serve?

O que é QOS?

O QoS, é um conjunto de técnicas utilizadas em redes de computadores com a finalidade de garantir que determinados tipos de tráfego recebam tratamento prioritário em relação a outros. Ele desempenha um papel essencial em redes de comunicação, em que diferentes tipos de dados competem pela mesma largura de banda.

O QoS, ou Qualidade de Serviço, é um conceito essencial em redes de computadores, voltado para o controle e gerenciamento de recursos.

Isso é especialmente relevante em redes que suportam diferentes tipos de serviços simultâneos, onde a concorrência por largura de banda pode comprometer o funcionamento de aplicações críticas.

Para que serve o QoS?

O QoS é serve para gerenciar a largura de banda disponível de forma eficiente, atribuindo prioridades para diferentes tipos de tráfego, como voz, vídeo, e dados. Sem ele, todos os pacotes seriam tratados da mesma forma, o que pode resultar em degradação de desempenho em aplicações sensíveis, como voz sobre IP (VoIP) e vídeo, que exigem baixa latência e jitter reduzido.

O QoS é utilizado para evitar que serviços importantes, como chamadas VoIP ou sistemas de videomonitoramento, sofram com latências, perda de pacotes ou jitter. Esses fatores podem comprometer a experiência do usuário ou, em alguns casos, o funcionamento adequado de sistemas de segurança e comunicação.

Problemas que o uso de QOS buscam solucionar:

Latência

A latência é o tempo que um pacote de dados leva para viajar do ponto de origem até o destino em uma rede. Em outras palavras, é o atraso entre o envio e o recebimento de um pacote de dados. Esse atraso é medido em milissegundos (ms) e pode ser causado por diversos fatores, como:

• Distância física: A distância entre os dispositivos que se comunicam pode aumentar o tempo de transmissão.
• Equipamentos de rede: Roteadores, switches, e firewalls podem introduzir atrasos durante o processamento dos pacotes.
• Congestionamento da rede: Quando há tráfego excessivo, os pacotes podem ser enfileirados, resultando em maior latência.

Por meio do QoS, os administradores de rede conseguem definir prioridades e alocar a largura de banda de forma eficiente, dividindo os recursos da rede conforme a necessidade. Exemplos práticos incluem:

Perda de Pacotes

A perda de pacotes ocorre quando um ou mais pacotes de dados enviados através de uma rede não chegam ao destino. Isso pode ser causado por diversos fatores, como:

• Congestionamento de rede: Quando há excesso de tráfego, os roteadores e switches podem descartar pacotes.
• Erros de hardware: Defeitos em dispositivos de rede, como roteadores e switches, podem levar à perda de pacotes.
• Problemas de sinal: Em redes sem fio, interferências ou sinal fraco podem resultar em pacotes perdidos.

Jitter

O jitter refere-se à variação no tempo de entrega dos pacotes de dados em uma rede. Em uma rede ideal, os pacotes de dados são enviados em intervalos regulares e chegam ao destino com um intervalo de tempo constante. No entanto, em redes congestionadas ou mal configuradas, os pacotes podem experimentar atrasos variáveis, fazendo com que cheguem de forma irregular ao destino.

Essas variações no tempo de entrega são chamadas de jitter, e podem ser especialmente prejudiciais em aplicações sensíveis a tempo, como:

• Voz sobre IP (VoIP): Quando o jitter é muito elevado, as chamadas podem sofrer de cortes ou atrasos, prejudicando a comunicação.
• Videoconferência: O jitter pode causar travamentos ou distorções de áudio e vídeo.
• Sistemas de monitoramento de vídeo (CFTV): A qualidade da transmissão de vídeo pode ser comprometida, resultando em imagens com travamentos ou atrasos perceptíveis.

O jitter ocorre por uma série de fatores, como congestionamento na rede, falta de priorização de tráfego ou roteadores mal configurados.

Para mitigar o jitter, o QoS pode ser configurado para priorizar o tráfego sensível a tempo, como voz e vídeo, garantindo que esses pacotes tenham preferência na transmissão.

Como latência e Jitter se referem a atraso na entrega de pacotes pode haver confusão no entendimento dos conceitos, por isso é importante ficar claro causa e efeito de cada um:

Latência x Jitter:

Latência: O que causa a latência e problema que ela gera na Rede

Causa:

• Distância física: Quanto maior a distância entre o emissor e o receptor, maior o tempo necessário para os dados percorrerem o caminho.
• Equipamentos intermediários: Cada roteador, switch ou firewall que o pacote atravessa adiciona um pequeno atraso.
• Congestionamento de rede: Quando muitos pacotes estão competindo por largura de banda, eles podem ser enfileirados, aumentando o tempo de espera.

Problema Gerado na Rede:

• Videoconferências: Com alta latência, o tempo entre quando uma pessoa fala e a outra ouve aumenta, resultando em conversas “descompassadas”, onde os participantes falam uns sobre os outros ou há longas pausas antes da resposta.
• Jogos online: A alta latência causa “lag”, onde os jogadores veem ações com atraso, afetando a experiência e a precisão do jogo.
• Sistemas de CFTV: Se a latência for alta, há um atraso perceptível entre o evento capturado pela câmera e a sua visualização em tempo real.

Jitter: Origem e problema que causa na Rede

Causa:

• Variação no congestionamento: Em uma rede congestionada, o tempo de entrega dos pacotes pode flutuar, pois alguns pacotes podem ser processados rapidamente, enquanto outros ficam presos em filas.
• Roteamento dinâmico: Pacotes podem seguir rotas diferentes na rede, resultando em tempos de entrega inconsistentes.
• Gerenciamento inadequado de tráfego: Quando o QoS não está corretamente configurado, o tráfego sensível a tempo (como voz e vídeo) pode competir com outros tipos de dados, aumentando a variação no tempo de entrega.

Efeito Prático:

• Videoconferências: Com alto jitter, partes da conversa podem ser cortadas, resultando em áudio picotado e vídeo com travamentos, o que compromete a fluidez da comunicação.
• VoIP (Voz sobre IP): Se o jitter for muito alto, a qualidade da chamada pode se deteriorar, com cortes de áudio, tornando a conversação difícil de entender.
• Sistemas de CFTV: O jitter pode causar “saltos” ou travamentos na transmissão de vídeo, onde a sequência de imagens parece inconsistente, prejudicando a qualidade do monitoramento em tempo real e até perda total das imagens.

Comparação:

• Latência: Afeta toda a comunicação de forma previsível — o atraso é constante. Se a latência for alta, há um atraso contínuo, mas uniforme, resultando em respostas tardias.
• Jitter: Introduz variações imprevisíveis nos tempos de entrega dos pacotes. Mesmo com baixa latência, um alto jitter pode causar irregularidade na transmissão de dados, como cortes de áudio ou vídeo que aparecem de forma intermitente, impactando diretamente a experiência do usuário.

Exemplo Comparativo:

Imagine uma videoconferência:

• Alta latência: As respostas chegam com atraso, mas o áudio e o vídeo ainda podem estar sincronizados e fluindo consistentemente, apenas com um “delay”.
• Alto jitter: Mesmo com uma latência média baixa, o áudio pode começar a “picotar” e o vídeo pode travar ou saltar, tornando a comunicação difícil de acompanhar.

Resumo:

• Latência impacta a pontualidade da entrega dos pacotes (quanto tempo demora para os dados chegarem).
• Jitter afeta a regularidade da entrega dos pacotes (como as variações no tempo de chegada afetam a qualidade da transmissão).

Exemplos de casos em que o QoS é necessário:

Transmissão de vídeo em tempo real, como CFTV, em que é fundamental garantir o recebimento de todos os pacotes de dados, e a falta de qualquer informação pode causar a perda da imagem.

Chamadas de voz que não podem ter atraso.

Videoconferências que requerem uma transmissão contínua.

Como o QoS Funciona?

O QoS trabalha identificando e classificando os diferentes tipos de tráfego e, em seguida, aplica as políticas que regulam o uso da largura de banda de acordo com as prioridades estabelecidas. Essas políticas podem incluir o gerenciamento de filas, alocação de largura de banda, e controle de congestionamento.

• Classificação do Tráfego: O primeiro passo para aplicar o QoS é classificar o tráfego de rede. Isso é feito através de protocolos, como o DiffServ (Differentiated Services) ou o MPLS (Multiprotocol Label Switching). Nessa etapa, o tráfego é categorizado em diferentes classes, como vídeo, voz, ou dados normais.
• Filas e Prioridades: Após a classificação, os pacotes de dados são colocados em filas. As filas são organizadas com base na prioridade estabelecida pela classificação. Pacotes de alta prioridade, como os de VoIP ou videoconferência, são encaminhados mais rapidamente do que os de baixa prioridade, como e-mails ou downloads.
• Gerenciamento de Congestionamento: Quando há excesso de tráfego na rede, o QoS controla o congestionamento, limitando a largura de banda usada por aplicativos de baixa prioridade e garantindo que os pacotes críticos possam ser entregues sem perda significativa de qualidade.

Configurarando o QoS:

Configurar o QoS varia conforme o equipamento de rede e o tipo de rede utilizada. Entretanto, o princípio básico envolve definir as classes de serviço, as prioridades e as políticas de controle de tráfego.

• Etapas Básicas:
  1. Identificação do Tráfego: Primeiramente, é necessário identificar os diferentes tipos de tráfego que fluem pela rede, como vídeo, voz e dados.
  2. Classificação do Tráfego: Configurar classes de tráfego em switches e roteadores, aplicando etiquetas que identificam a prioridade do pacote.
  3. Aplicação de Políticas de QoS: Definir regras que regulam a largura de banda, limitando ou aumentando os recursos disponíveis para cada tipo de tráfego.
  4. Monitoramento e Ajustes: Após a configuração inicial, é importante monitorar o tráfego e realizar ajustes para otimizar a rede continuamente.

Aplicações do QoS

O QoS é amplamente utilizado em diferentes setores e aplicações:

• Voz sobre IP (VoIP): Em chamadas de voz, qualquer atraso perceptível pode comprometer a comunicação. O QoS é utilizado para garantir que o tráfego de voz seja processado rapidamente, minimizando atrasos.
• Videoconferências: A transmissão de vídeo em tempo real exige alta qualidade de serviço, especialmente em ambientes corporativos, onde as interrupções podem ser prejudiciais para a comunicação.
• Redes Corporativas: O QoS é utilizado para garantir que tráfego crítico de negócios, como bancos de dados ou sistemas ERP, seja priorizado em relação a tráfego não essencial, como streaming de vídeos ou redes sociais.
• Streaming de Vídeo e CFTV: Em sistemas de monitoramento de vídeo (CFTV), o QoS é essencial para garantir que as imagens sejam transmitidas com qualidade e sem interrupções.

O Uso de QoS em CFTV

No contexto de sistemas de CFTV, que compartilham a mesma rede , especialmente aqueles que utilizam câmeras IP, o QoS é crucial para garantir que o vídeo capturado seja transmitido de maneira eficiente e sem perda de qualidade.

As redes que transportam os pacotes de vídeo podem estar sujeitas a congestionamentos devido à alta demanda de largura de banda, especialmente sistemas de alta performance com analítico de vídeo e câmeras rodando a 60FPS e 4K. Sem uma priorização adequada, a falta de largura de banda pode gerar perda de pacotes, e no caso do vídeo perda de pacotes significa perda de imagens.

• Por que o QoS é necessário em CFTV? O tráfego de vídeo é sensível a variações de latência e largura de banda. Em situações onde a rede também transporta outros tipos de dados (e-mails, downloads, etc.), o QoS garante que o tráfego de vídeo receba tratamento prioritário, assegurando que as imagens sejam entregues com qualidade.
• Configuração de QoS em CFTV: A implementação de QoS em CFTV requer a classificação do tráfego de vídeo como de alta prioridade, utilizando switches e roteadores que suportam essas funções. As câmeras IP modernas geralmente oferecem suporte a configurações de QoS, permitindo a integração direta na rede.

Conclusão

O QoS é uma ferramenta fundamental para garantir a qualidade de serviços em redes complexas, especialmente em aplicações que exigem baixa latência e alta confiabilidade, como VoIP, videoconferências e sistemas de monitoramento CFTV.

A correta configuração do QoS permite que a rede funcione de maneira eficiente, priorizando o tráfego mais crítico e assegurando que os recursos de largura de banda sejam alocados de forma inteligente.

Com o uso adequado do QoS, os sistemas de CFTV podem operar com alta qualidade de imagem, sem comprometer o desempenho da rede, resultando em um sistema de segurança mais confiável e eficiente.

Agradecimentos

Agradecemos por ler este artigo! Esperamos que tenha esclarecido como a configuração de um QoS pode otimizar o desempenho e a eficiência das redes.

Se você gostou deste conteúdo e quer aprofundar ainda mais seu conhecimento sobre redes, recomendamos a leitura dos nossos outros artigos:

Artigos que Podem Complementar seu Conhecimento em Redes:

VLAN – O que é uma VLAN?

Projeto de Rede: O Guia Definitivo para Planejar, Implementar e Gerir Infraestruturas de Rede

Cabeamento Estruturado para Empresas – Como implementar com sucesso

Como elaborar um Projeto de CFTV – Principais etapas

Se tiver dúvidas ou quiser saber mais sobre como implementar essas soluções, ficaremos felizes em ajudar.

Obrigado pelo seu tempo e interesse!

Visite nossa loja e solicite uma cotação