Was ist Quality of Service – QoS?
Quality of Service (QoS) oder Dienstgüte ist die Qualität eines Kommunikationsdienstes aus der Sicht des Anwenders. Die Dienstgüte wird daran gemessen, wie der Dienst den entsprechenden Anforderungen des Benutzers entspricht, damit diese Dienste in der gewünschten Qualität ausgeführt werden können.
Quality of Service wird für verschiedene ressourcenintensive Dienste angewendet, darunter Voice over Internet Protocol (VoIP), Online-Gaming oder Streaming. Auch imInternet der Dinge (Internet of Things) spielt die Einhaltung der Servicequalität eine wichtige Rolle.
VoIP im Netzwerk priorisieren mit QoS
Ein Netzwerk verhält sich standardmäßig so, dass alle Datenpakete aus allen Anwendungen gleich behandelt werden. Werden in diesem Netzwerk nur Datenpakete übertragen, die wenig Bandbreite erfordern und bei denen kurze Verzögerungen nicht auftreten, sollte die Bandbreite ausgelastet sein, damit hier keine Probleme entstehen. Doch bei Echtzeitanwendungen wie Voice-over-IP-Telefonie oder auch einer Videokonferenz wirken sich Verzögerungen und Paketverluste negativ aus. Bei VoIP-Telefonie wird behauptet, dass dies durch abbrechende, verzögerte Gespräche oder durch eine niedrige Gesprächsqualität geschieht. QoS in Netzwerken hilft dabei, Datenpakete priorisiert zu behandeln, um die Sprachverständlichkeit bei Audio- und Videoanwendungen zu sichern.
Aufgrund der Eigenschaften des zugrundeliegenden Netzwerkprotokolls (TCP/IP) entsteht eine Trennung von Anwendungs- und Übertragungsebene. Das bedeutet, dass nicht mehr versendet wird, von welcher Anwendung aus welche Daten gesendet wurden. Dementsprechend kann bei der Übertragung nicht mehr zwischen VoIP-Sprachpaketen und anderen Datenpaketen ausgetauscht werden. Die Daten werden gleichbehandelt, was, allgemein betrachtet, sinnvoll ist. Das bedeutet aber auch, dass bei hohem Traffic die Bandbreite auf alle in der Übertragung befindlichen Datenpakete gleichmäßig aufgeteilt wird. Der Up- und Download wird langsamer, was gerade bei Anwendungen in Echtzeit wie IP-Telefonie zu Verbindungsabbrüchen, Verzerrung und schlechterer Sprachqualität führt. Hier hilft QoS, den Datenverkehr zu priorisieren.
Machen Sie Ihrem Router die Unterschiede im Datenverkehr und deren Prioritäten klar
QoS hilft dabei, dass bestimmte Daten im Netzwerkverkehr bevorzugt behandelt werden. Wichtig hierbei ist, dass der angeschlossene Router, über den auch die IP-Telefonie übertragen wird, QoS beherrscht. Mit der Priorisierung des Datenstroms können Sie beispielsweise Voice-over-IP oder andere Anwendungen in Echtzeit bei der Zuteilung von Bandbreite bevorzugen. So wird immer die benötigte Bandbreite für eine qualitativ hochwertige Sprachqualität ohne Abbrüche oder Verzerrungen sichergestellt. Andere bandbreitenintensive Anwendungen müssen dann warten, bis ausreichend Bandbreite wieder freigegeben ist. Dies bestätigt sich dann durch langsamere Up- bzw. Downloadgeschwindigkeiten, die aber bei Nicht-Echtzeit-Programmen weniger kritisch sind.
Parameter für die Netzwerkleistung und Services
QoS kann somit auch als „Bandbreiten-Management“ bezeichnet werden. Wichtig zu verstehen ist zusätzlich, dass QoS keine verfügbare Bandbreite zur Verfügung stellt. Es werden lediglich bestimmte Daten bevorzugt übertragen. Dabei wird ein Dienst innerhalb des IP-Netzes anhand verschiedener Parameter gemessen:
- Bandbreite: beschreibt die Kapazität und Geschwindigkeit einer Datenübertragung.
- Verzögerung (Latenz): bezieht sich auf die Latenzzeit, die ein Paket benötigt, um von einer Quelle zum Ziel zu gelangen.
- Jitter: bezieht sich auf Unregelmäßigkeiten in der Geschwindigkeit der Datenübertragung, die zum Beispiel die Übertragung von Audio oder Video negativ beeinträchtigen können.
- Verlust: beschreibt die Menge an Daten, die durch einen Paketverlust verloren gehen, da eine Netzwerküberlastung vorliegt.
Um eine hohe Benutzererfahrung bei Anwendungen wie Voice-over-IP zu gewährleisten, ist die Sicherstellung geringer Latenzzeiten und minimaler Paketverluste wesentlich. QoS ermöglicht es, Netzwerkressourcen effizient zu verwalten, indem es Datenpaketen mit hoher Priorität den Vorrang gibt und so hilft, Fehler zu minimieren.
Implementierung von Quality of Service: DiffServ und DSCP
Bei der Implementierung von QoS in einer modernen Netzwerkinfrastruktur kommen oft verschiedene QoS-Mechanismen zum Einsatz. Ein weit verbreitetes Protokoll ist DiffServ (Differentiated Services). Hierbei wird im Header eines IP-Pakets der Differentiated Services Code Point (DSCP) gesetzt. Netzwerkrouter und Switches lesen diesen Wert aus, um zu entscheiden, wie das Datenpaket weitergeleitet wird. So erhalten kritische Anwendungen wie die VoIP-Technik eine priorisierte Behandlung gegenüber normalem Datenverkehr.
Um QoS zu implementieren, hilft es, die unterschiedlichen Arten von Datenverkehr zu identifizieren und eine Klassifizierung vorzunehmen, da verschiedene Anwendungen unterschiedliche Anforderungen an die genannten Parameter haben. Diese helfen dabei, Dienste richtig zuzuweisen und zu konfigurieren, sodass die Netzwerkleistung optimal genutzt wird.
Die Implementierung von QoS auf Ihrem Router
Die Fritzbox zum Beispiel priorisiert Echtzeitanwendungen von Hause aus. Dabei geht es um Kategorien, in die sich Anwendungen einteilen lassen. Anwendungen in Echtzeit erhalten die gesamte Bandbreite, wenn diese benötigt wird. Sie stehen an erster Stelle, während alle anderen Anwendungen warten müssen. An Stelle 2 stehen priorisierte Programme (bspw. Onlinegames), die eine schnelle Reaktionszeit benötigen und so bevorzugte Bandbreite erhalten müssen. An dritter Stelle stehen Hintergrundanwendungen, die bei wenig übriger Bandbreite innerhalb des Netzwerks warten müssen.
Durch gezielte QoS-Richtlinien können Sie die Bandbreite für bestimmte Anwendungen wie Videokonferenz-Tools oder Anwendungen wie die VoIP-Technik fest reservieren. Dies verhindert, dass ein Engpass oder eine Überlastung des Netzwerks die Kommunikation stört. In professionellen Umgebungen werden oft Resource Reservation Protocol (RSVP) oder Traffic Shaping genutzt, um die Übertragungsrate für Dienste bestimmt pro Bit pro Sekunde genau zu definieren.
Um Ihre Dienste und kritischen Anwendungen dauerhaft zu optimieren, sollten Sie die Messung der Parameter wie Jitter, Verzögerung und Paketverlust regelmäßig durchführen. Nur so stellen Sie sicher, dass Ihre Pakete mit Daten stets zuverlässig beim Empfänger ankommen.
Wie Sie die QoS-Richtlinien in der Fritzbox festlegen, erfahren Sie in unserer Online-Hilfe „Quality of Service mit der Fritzbox“.