Calidad de Transmisión en Red (QoS)

Quality of Service (QoS) es el conjunto de técnicas que garantizan que el tráfico crítico recibe los recursos que necesita, incluso cuando la red está congestionada. Sin QoS, todos los paquetes se tratan igual y la VoIP se corta mientras alguien descarga un archivo.

Métricas de calidad

Cuando un usuario reporta que “la red va lenta”, hay que medir qué está pasando. Las cuatro métricas fundamentales son:

Bandwidth (Ancho de Banda)

La cantidad máxima de datos que puede fluir por un enlace, medida en bits por segundo (bps).

No es la velocidad real del tráfico, es el límite del tubo.
Si la demanda supera el ancho de banda disponible, hay congestión.
Se mide con show interface → bandwidth (configurado) y rate (utilización real).

R1# show interfaces Serial0/0/0
  5 minute input rate 8,200,000 bits/sec    ← utilización actual
  5 minute output rate 3,100,000 bits/sec

Delay (Latencia)

El tiempo que tarda un paquete en ir del origen al destino. Se mide en milisegundos (ms).

Componente	Descripción
Serialization	Tiempo en colocar los bits en el enlace
Propagation	Tiempo en viajar por el medio (cable, fibra)
Processing	Tiempo en procesar el paquete en cada hop
Queuing	Tiempo en la cola del router/switch

La latencia se acumula en cada salto.
Para VoIP, la latencia total no debe superar 150 ms.
Se mida con ping (RTT = round-trip time, dividir entre 2 para ida).

Jitter (Variación de Latencia)

La diferencia en el delay entre paquetes consecutivos del mismo flujo.

VoIP y video son muy sensibles al jitter: los paquetes llegan con tiempos irregulares y el buffer del receptor no alcanza.
Se tolera hasta 30 ms de jitter para VoIP.
Se mida con ping -t (variación entre tiempos de respuesta).

Packet Loss (Pérdida de Paquetes)

El porcentaje de paquetes que no llegan a destino. Causas:

Congestión: la cola se llena y se descartan paquetes (tail drop).
Errores de enlace: daño físico en el medio.
Descarte QoS: el policer o shaper descarta tráfico que excede la cuota.

Para VoIP, la pérdida no debe superar el 1%.
Se mide con ping (contar lost) o show interfaces (input/output errors).

Ping 10.0.0.1: 100 paquetes enviados, 97 recibidos, 3% pérdida
RTT min/avg/max = 12/18/35 ms

Modelos de QoS

Best-Effort (sin QoS)

No hay priorización. Todos los paquetes se tratan igual. Funciona para red simple sin tráfico de tiempo real.

Ventaja: cero configuración.
Desventaja: VoIP y video se degradan bajo congestión.

IntServ (Integrated Services)

Reserva recursos端 a端 para cada flujo antes de enviar datos (RSVP protocol). Garantiza QoS absoluta pero no escala.

sequenceDiagram
    participant S as Sender
    participant R as Router
    participant D as Receiver
    S->>R: RSVP RESERVE (128 kbps para VoIP)
    R-->>R: Reserva recursos
    R->>S: RESV Confirm
    S->>R: Datos VoIP (garantizados)

Ventaja: garantía absoluta de calidad.
Desventaja: no escala (cada flujo reserva, routers mantienen estado).

DiffServ (Differentiated Services)

El modelo estándar actual. No reserva por flujo; clasifica los paquetes en clases y aplica políticas por clase.

Classification: marcar paquetes con DSCP/CoS en la entrada.
Marking: re-marcar si es necesario (policy-map set).
Queuing: encolar según la marca (CBWFQ/LLQ).
Policing/Shaper: limitar o suavizar tráfico que excede la cuota.

graph LR
    A[Tráfico] --> B[Classification<br>match dscp]
    B --> C[Marking<br>set dscp]
    C --> D[Queuing<br>CBWFQ/LLQ]
    D --> E[Policing<br>excede = descarta]

Ventaja: escalable, no mantiene estado por flujo.
Desventaja: garantía por clase, no por flujo individual.

QoS en switches Cisco (Catalyst)

Los switches Catalyst aplican QoS en la ingress (entrada) y egress (salida). Configuración global:

SW1(config)# mls qos                          # Habilitar QoS
SW1(config)# mls qos map dscp-cos 46 5 10 18 24 34 46 56  # Mapeo DSCP→CoS
SW1(config)# mls qos map cos-dscp 32 40 48 56 64 72 88 96  # Mapeo CoS→DSCP

trust y mls qos vlan

En interfaces de acceso, se configura confianza del valor de marca:

SW1(config)# interface FastEthernet0/1
SW1(config-if)# mls qos trust cos        # Confiar en CoS del dispositivo

En troncales, se confía en DSCP:

SW1(config)# interface GigabitEthernet0/1
SW1(config-if)# mls qos trust dscp

Mapas de cola

SW1(config)# mls qos queue-set output qsets 1
SW1(config)# mls qos queue-set output 1 queue 1 threshold 1 100 100 100
SW1(config)# mls qos queue-set output 1 queue 2 threshold 1 200 200 200

Configuración QoS en routers (MQC)

El Modular QoS CLI (MQC) es el framework estándar de Cisco para configurar QoS en routers. Tres pasos:

1. Class Map (clasificar)

R1(config)# class-map match-any VOZ
R1(config-cmap)# match dscp ef
R1(config-cmap)# exit

R1(config)# class-map match-any VIDEO
R1(config-cmap)# match dscp af41
R1(config-cmap)# exit

R1(config)# class-map match-any CONTROL
R1(config-cmap)# match dscp cs3
R1(config-cmap)# exit

2. Policy Map (política)

R1(config)# policy-map WAN-POLICY
R1(config-pmap)# class VOZ
R1(config-pmap-c)# priority 256                    # Cola estricta
R1(config-pmap-c)# exit
R1(config-pmap)# class VIDEO
R1(config-pmap-c)# bandwidth percent 30            # 30% garantizado
R1(config-pmap-c)# exit
R1(config-pmap)# class CONTROL
R1(config-pmap-c)# bandwidth percent 10
R1(config-pmap-c)# exit
R1(config-pmap)# class class-default
R1(config-pmap-c)# bandwidth percent 20
R1(config-pmap-c)# fair-queue
R1(config-pmap-c)# exit

3. Service Policy (aplicar)

R1(config)# interface Serial0/0/0
R1(config-if)# service-policy output WAN-POLICY

Verificación

R1# show policy-map                          # Ver políticas configuradas
R1# show policy-map interface Serial0/0/0    # Ver contadores y drops
R1# show class-map                           # Ver clases
SW1# show mls qos                            # Estado global QoS
SW1# show mls qos interface FastEthernet0/1  # Confianza por interfaz

Resumen

Métrica	Ideal para VoIP	Se mide con
Bandwidth	Suficiente para todas las clases	`show interface`
Delay	< 150 ms total	`ping`
Jitter	< 30 ms	`ping -t`
Packet Loss	< 1%	`ping`, `show interfaces`

Modelo	Escala	Garantía	Complejidad
Best-Effort	∞	Ninguna	Nula
IntServ	Baja	Absoluta	Alta
DiffServ	Alta	Por clase	Media