La qualité de service souvent abrégéeQoS est un élément important à prendre en considération dans l’exploitation des réseaux et des services qu’ils supportent. On lui donne plusieurs définitions selon les cas.
3.4.1 Définition de la QoS
Les organismes de normalisation fournissent plusieurs définitions du termeQoSadap- tées à différentes situations mais se rejoignant souvent sur plusieurs aspects. L’IETFdéfi- nit laQoScomme « un ensemble d’exigences de service que le réseau doit satisfaire lors du
transport d’un flux » [CRAWLEYet collab.,1998]. L’Union Internationale des Telecommu- nications - Secteur de la normalisation des télécommunications (UIT-T), quant à elle, la définit comme « la totalité des caractéristiques d’un service de télécommunication qui in- fluent sur sa capacité à satisfaire les besoins exprimés et implicites de l’utilisateur du ser- vice » [ITU-T,2008]. Enfin, l’European Telecommunications Standards Institute (ETSI)la définit comme « l’effet collectif des performances de service qui déterminent le degré de satisfaction d’un utilisateur du service » [ETSI,1994]. La première définition met l’accent sur les aspects de performance de réseaux, alors que les deux dernières incluent l’utili- sateur dans la définition, en le plaçant parmi les agents qui détermine le jugement de la qualité.
On a tendance à utiliser le mot «QoS» dans des situations différentes où elle ne re- présente pas exactement la même chose. Néanmoins, un modèle deQoS[ITU-T,2001] proposé par l’UIT-Tunifient les définitions et clarifie les différents types deQoSque l’on peut observer. La figure3.3, dont nous commentons les éléments dans les paragraphes suivants, illustre ce modèle.
La QoS intrinsèque LaQoSintrinsèque correspond au type deQoSdésigné par la défi- nition de l’IETF. Il s’agit de laQoSémanant de la capacité du réseau.
La QoS offerte LaQoSofferte est celle correspondant au niveau de service que le four- nisseur met à disposition au client selon la situation.
La QoS réalisée Malgré une certaine volonté et la spécification d’un certain niveau de qualité à offrir, laQoSpeut être borné à une certaine limite à cause de divers facteurs. Le niveau atteint malgré tout est appelé laQoSréalisée.
La QoS requise LaQoSrequise est celle qui répondrait au besoin du client, en l’occur- rence celle établie dans son contrat de service ouService-Level Agreement (SLA)3. La QoS perçue LaQoSperçue, comme son nom l’indique est celle que perçoit le client, au vue de laQoSréalisée, de laQoSrequise et de divers facteurs extérieurs influençant son ressenti. Elle s’apparente ainsi à laQualité d’Expérience (QoE).
3.4.2 De la QoS à la QoE
Les opérateur et les utilisateurs des réseaux ont de plus en plus tendance à privilégier comme moyen de jugement des services la qualité d’expérience (QoE) de l’utilisateur à la
QoS. LaQoSconsiste en des mesures objectives, techniques, qualifiant les performances du réseau. LaQoE quant à elle consiste en des mesures subjectives dépendant des uti- lisateurs et reflétant la satisfaction de ces derniers. Néanmoins, laQoEet QoSont une forte corrélation dépendant des utilisateurs et des types de service. La plusieurs modèles permettant d’estimer laQoEà partir de laQoSexistent et des architectures adéquates de mesure et d’estimation de laQoE, telles que le modèle ARCU [ETSI,2014] issu des travaux du projet Celtic QuEEN sont standardisée.
3. LeSLAou entente de niveau de service est un document qui définit le niveau de qualité et de presta- tion prescrit entre un fournisseur de service et un client. Il s’agit de clauses basées sur un contrat définissant les objectifs précis attendus et le niveau de service que souhaite obtenir un client de la part du prestataire et fixe les responsabilités.
FIGURE3.3 – Les différents types de QoS
3.4.3 Paramètres de QoS
La qualité de service se mesure grâce à des paramètres classiques tels que, la capacité d’un lien, la bande passante disponible, le débit, la latence, le taux perte de paquets et la gigue. Les trois premiers sont souvent confondus abusivement et nécessite d’être distin- gués.
Capacité d’un lien
Il s’agit de la notion dont dépendent nécessairement la bande passante disponible et le débit. Elle indique la quantité maximale de données pouvant transiter sur le lien par unité de temps. Il s’agit d’une propriété du lien, donc d’un paramètre deQoSintrinsèque, qui dépend aussi bien de ses propriétés physiques que de sa configuration. Le gestion- naire du lien peut délibérément décider de limiter cette capacité en jouant sur la confi- guration logicielle. On parlera alors deQoSofferte. Cette capacité est considérée comme fixe tant qu’aucune modification n’est opérée sur le lien.
Bande passante disponible pour une lien
Elle se rapporte à la capacité inutilisée d’un lien par unité de temps. Elle dépend de la capacité du lien mais aussi de la quantité de données qui y circule effectivement. Cette métrique est une variable dépendante du temps. Il est bon de différencier la bande pas- sante d’un lien de la bande passante d’un chemin. Ainsi la bande passante d’un chemin est égale à la bande passante minimale de tous les liens constituant le chemin, et donc de son "goulot d’étranglement".
Débit effectif
C’est est la quantité de trafic maximale pouvant être transportée par un flux sur le lien considéré sur une période de mesure. C’est la raison pour laquelle on parle souvent de débit moyen sur une période. Cette notion est dépendante de plusieurs facteurs tels que le type de trafic transitant sur le lien (UDPouTCPpar exemple). S’il s’agit d’un trafic
TCP, de la congestion le long du chemin de retour pour l’envoi des paquets ACK ou de l’algorithme utilisé pour l’implémentation deTCP. Un débit calculé sur une connexion
TCPqui a saturé le lien sur la période de mesure va donc refléter la quantité de données que l’on peut faire transiter par unité de temps sur le lien quand il se trouve dans les mêmes conditions que lors de la période de mesure.
Latence
La latence dans les réseaux se définit très simplement : il s’agit du temps total néces- saire à la transmission d’un paquet entre sa source et sa destination. On parle deRound Trip Time (RTT)pour qualifier le temps nécessaire à un aller-retour. Cette latence est tout d’abord occasionnée par un phénomène physique : les paquets sont transmis sous la forme d’un signal qui ne peut dépasser la vitesse de la lumière (300000 km/s dans le vide). Ainsi, si l’on considère une transmission entre les villes de Paris et de Los Angeles (distantes d’environ 9000 km), la latence de transmission sera nécessairement supérieure à 30 ms. Les communications par satellites sont particulièrement touchées par ce phéno- mène, en raison de la grande distance qui les sépare du sol (35000 km environ en position géostationnaire). Mais d’autres contraintes s’ajoutent à ce délai minimum de transmis- sion, car les paquets doivent transiter par de nombreux équipements pour être achemi- nés jusqu’à leur destination. Chaque équipement ne dispose que d’une capacité de traite- ment finie qui détermine le nombre maximum de paquets pouvant être traités par unité de temps. Les paquets doivent patienter dans les files d’attente de chaque équipement avant d’être traités. Les conséquences de la latence sont particulièrement visibles pour tous les services qui fonctionnent en temps réel : transmission vidéo, communication vo- cale, applications interactives de type jeux-vidéo, etc. La gigue, qui représente les varia- tions de latence au cours du temps, a également une forte influence sur ces applications.
Taux de perte de paquets
Il correspond au nombre de paquets qui n’arrivent pas correctement jusqu’à leurs destinations. Ce phénomène peut être principalement causé par deux facteurs. Le pre- mier est le dépassement des capacités intrinsèques de traitement du réseau de transmis- sion : si les équipements traversés deviennent trop congestionnés (remplissant leur files d’attente plus rapidement qu’ils ne peuvent les vider) des paquets peuvent se perdre, à défaut de pouvoir être stockés en file d’attente. Un deuxième facteur réside dans la cor- ruption éventuelle des paquets lors de leur transmission. Les signaux transportant les pa- quets peuvent en effet subir des influences externes (interférences par exemple) causant une corruption du signal transmis. Les connexions sans fil (Wifi ou satellitaire) sont par- ticulièrement concernées. La somme de contrôle employée par les protocoles de la pile TCP/IP est conçue pour détecter ce type de corruption. Lorsque l’équipement traversé calcule une somme de contrôle différente de celle attendue, le paquet est rejeté. Comme pour le délai, le taux de perte influence négativement la qualité de service des applications temps réel comme la communication audio ou vidéo. Bien qu’ils intègrent ce problème dans leur conception, des taux de pertes élevées dégradent la qualité perçue par l’utilisa- teur (dégradation de la qualité vidéo ou audio, coupures intempestives). Les connexions
TCP, qui sont immunisées contre les pertes de paquets, subissent indirectement leur in- fluence : le débit maximal atteignable avecTCP est en effet fortement influencé par ce paramètre, comme nous l’avons vu ci-dessus.