QoS-Überwachung für ICMP und UDP (Jitter, MOS, Latenz, Paketverlust, R-Faktor)

Was ist QoS?

Quality of Service (QoS) ist eine Technologie zur Verkehrssteuerung, die die Leistung kritischer Anwendungen bei begrenzter Netzwerkbandbreite sicherstellt. Mit QoS können Sie den gesamten Netzwerkverkehr steuern und bestimmten leistungsstarken Anwendungen Priorität geben. QoS wird häufig in Netzwerken mit IPTV, Online-Spielen, Streaming-Medien, Videokonferenzen und Voice over IP (VoIP) eingesetzt. Die Hauptaufgabe von QoS besteht darin, die garantierte Übertragung bestimmter Datenpakete für den Benutzer unmerklich sicherzustellen. QoS soll verhindern, dass Benutzer bei Videoanrufen oder VoIP-Gesprächen Probleme haben. Mit QoS können Sie die Dienstpriorität für verschiedene Verkehrstypen festlegen und so sicherstellen, dass die Pakete dieses Verkehrs innerhalb eines vorgegebenen technischen Rahmens vollständig weitergeleitet werden.

 

Wie misst und bewertet man QoS?

Die Dienstqualität lässt sich anhand mehrerer Parameter quantifizieren.

 

Paketverlust (Packet loss)

Übertragene Daten können durch Netzwerküberlastung verloren gehen. Bei Warteschlangenüberlauf verwerfen Router und Switches bei der Verkehrsverarbeitung einfach einige Pakete. Bei einer Sprach- oder Videositzung führt das zu Bildverzerrungen, Aussetzern und Sprachjitter. Ein hoher Prozentsatz verlorener Pakete erschwert die Netzwerkkommunikation oder macht sie unmöglich.

 

Latenz (Latency)

Dies ist die Zeit, die ein Paket vom Quell- zum Zielort benötigt. Sie setzt sich zusammen aus Serialisierungszeit, Signalübertragung im Medium (nichts ist schneller als Licht, aber die Geschwindigkeit ist endlich), QoS-Latenz und Paketverarbeitungszeit. Verzögerungen sind kritisch bei Bild- und Sprachübertragungsanwendungen. Sie sollte möglichst nahe bei null liegen. Eine Verzögerung von 200 ms verursacht bereits Unbehagen in der Sprachkommunikation (Echo- und Verzögerungseffekte treten auf). Bei der Latenzmessung meint man meist RTT (Round Trip Time) – den Hin- und Rückweg des Pakets.

Jitter

Dies ist die Differenz der Latenz zwischen der Zustellung aufeinanderfolgender Pakete. Anders gesagt misst Jitter, wie gleichmäßig Pakete über die Zeit zugestellt werden. Gemeint ist die Amplitude der Schwankungen der Paketzustellzeit. Je größer die Amplitude (Differenz zwischen minimaler und maximaler Zustellzeit), desto schlechter die Qualität von Sprach- und Videokommunikation.

 

Bandbreite (Bandwidth)

Dies ist die Fähigkeit eines Netzwerkkommunikationskanals, in einem gegebenen Zeitraum die maximale Datenmenge von einem Punkt zum anderen zu übertragen. Mit QoS können Sie dem Router mitteilen, wie die verfügbare Bandbreite genutzt werden soll. Beispielsweise können Sie für verschiedene Verkehrstypen eine bestimmte Bandbreite zuweisen – etwa für einen Sprachdienst mehr Ressourcen als für andere Anwendungen.

 

MOS

Mean Opinion Score (MOS) ist ein Maß für die Sprachqualität auf einer Fünf-Punkte-Skala; fünf bedeutet die höchste Qualität.

• 5 – Ausgezeichnet (unmerklich)
• 4 – Gut (bemerkbar, aber nicht störend)
• 3 – Befriedigend (leicht störend)
• 2 – Schlecht (störend)
• 1 – Sehr schlecht (sehr störend)

MOS wird mit Formeln und empirischen Koeffizienten berechnet. MOS ist stark subjektiv; beurteilen Sie die Qualität eines VoIP-Systems daher nicht allein danach. MOS berücksichtigt alle oben beschriebenen QoS-Metriken – Jitter, Latenz und Paketverlust.

 

R-Faktor (R-factor)

Um die Subjektivität bei der Bewertung der Kommunikationsqualität zu verringern, wurde ein alternativer Indikator zu MOS entwickelt – der R-Factor. Er wird auf einer erweiterten Skala von 0 bis 120 gemessen. Der R-Factor wird anhand der Benutzererfahrung und objektiver Parameter berechnet, die die Qualität eines VoIP-Systems beeinflussen. Die Berechnungsmethode ähnelt der von MOS und enthält ebenfalls Jitter, Latenz und Paketverlust.

Diese Tabelle listet MOS- und R-Factor-Werte nach der von Benutzern wahrgenommenen Tonqualität:

 

Warum ist QoS wichtig und warum sollte man seine Parameter überwachen?

QoS ist entscheidend, um die beste Leistung für Ihre wichtigsten Anwendungen und Dienste sicherzustellen. Es ist kritisch, dass Lösungen mit hoher Belastung der Kommunikationskanäle (VoIP, Videokonferenzen, Streaming-Dienste) nicht unter Latenz leiden. Ohne QoS kann Netzwerkdatenverkehr unorganisiert werden. Das wiederum führt zu Leistungseinbußen und sogar zum vollständigen Stopp der Datenübertragung im Netzwerk.

QoS wird immer wichtiger, da die Leistungsanforderungen an Netzwerkdienste proportional zur Nutzerzahl steigen. Moderne Dienste benötigen mehr Bandbreite und Netzwerkleistung, und Benutzer erwarten ständige Verfügbarkeit und hohe Kommunikationsqualität. Organisationen müssen daher Methoden und Technologien einsetzen, die den bestmöglichen Dienst garantieren.

QoS spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des Internet of Things (IoT). Beispielsweise überträgt Geräte im Fertigungssektor kritische Zustandsparameter in Echtzeit über das Netzwerk. Latenzen können in IoT-Netzwerken zu kostspieligen Fehlern führen. Mit QoS können Sie diesem Datenstrom eine hohe Priorität zuweisen und so die schnellstmögliche Informationsübertragung sicherstellen.

 

QoS-Parameter überwachen

Das Programm 10-Strike Network Monitor (Pro) ermöglicht die Überwachung von Dienstqualitätsparametern nicht nur über ICMP, sondern auch über UDP. Dieses Protokoll wird am häufigsten in VoIP-Systemen und Videokonferenzen verwendet. Die QoS-Überwachung über UDP ist nur in der Pro-Version des Programms mit installiertem Agent möglich.

So fügen Sie eine QoS-Prüfung im Programm hinzu:

1. Wählen Sie einen Host in der Überwachungsliste und wählen Sie im Menü Checks -> Add check.

2. Klicken Sie auf den Prüfungstyp QoS Metrics.

3. Wählen Sie, mit welchem Protokoll Sie Qualitätsparameter überwachen möchten. ICMP ist in beiden Programmversionen verfügbar. UDP ist nur in der Pro-Version verfügbar. Für die Überwachung über UDP müssen Sie die Agent-Komponente auf einem beliebigen Windows-Computer im Netzwerk installieren, mit dem bei laufendem System Verkehr ausgetauscht wird. Mit anderen Worten: Der Agent emuliert einen der Benutzer des Systems.

4. Legen Sie die Überwachungsoptionen fest:

• Packet count – Anzahl der ICMP- (Ping) oder UDP-Pakete, die das Programm in einer Prüfung an den Remote-Host sendet. Je mehr Pakete, desto genauer die Parameterschätzung, aber die Prüfung dauert länger.
• Timeout (in Millisekunden) – Zeit, in der das Programm auf eine Antwort vom Host wartet. Erfolgt innerhalb der angegebenen Zeit keine Antwort, gilt das Paket als verloren.
• Metrics – zu überwachende QoS-Einstellung. Verfügbare QoS-Metriken: Jitter, Latency (RTT), Packet Loss, MOS und R-Factor.

Legen Sie den Schwellenwert fest, bei dem die Prüfung als bestanden gilt. Beispielsweise ist der Test bestanden, wenn der Jitter kleiner als 5 ms ist.

 

5. Im nächsten Schritt des Assistenten können Sie zusätzliche QoS-Prüfungsparameter konfigurieren:

Ergebnis hängt von anderen Prüfungen ab

Nutzen Sie diese Einstellung, um Fehlalarme zu vermeiden. Wenn Sie Hostprüfungen über das Internet konfigurieren, geben Sie an, dass sie von der Routerprüfung (oder der Prüfung eines ISP-Hosts) abhängen. Die Pro-Version des Programms kann Geräte in Remote-Netzwerken mit dem Agent-Dienst anpingen.

Schlägt die Prüfung des Remote-Hosts fehl, prüft das Programm vor dem Auslösen eines Alarms die Verfügbarkeit des Routers bzw. der Internetverbindung. Antwortet der Router/das Internet nicht, wird kein Alarm ausgelöst und die Remote-Host-Prüfung erhält den Status „failed by dependency“. Antwortet der Router, gilt die Prüfung des Remote-Hosts als fehlgeschlagen, und Sie werden benachrichtigt.

 

Schutz vor Fehlalarmen durch vorübergehende Probleme

Mehrere Prüfungsversuche mit Intervall dazwischen helfen, Fehlalarme durch vorübergehende Störungen in Kommunikationskanälen zu vermeiden. Nach der ersten fehlgeschlagenen Prüfung führt das Programm eine festgelegte Anzahl weiterer Versuche aus. Schlagen alle fehl, löst das Programm einen Alarm aus.

 

Kontrolle der Prüfungsantwortzeit

Kontrollieren Sie die Antwortzeit des ICMP-Pings und anderer Prüfungen. Die Prüfung gilt als fehlgeschlagen, wenn ihre Ausführungszeit den festgelegten Schwellenwert überschreitet – auch wenn sie schließlich erfolgreich abgeschlossen wird.

 

6. Im letzten Schritt können Sie die Benachrichtigungsparameter festlegen, falls die QoS-Metrikprüfung fehlschlägt. Aktivieren wir beispielsweise das Senden einer Nachricht an Slack.

7. Klicken Sie auf Finish. Die Prüfung wurde erstellt und läuft bereits. Sie können das Ergebnis in der Prüfungsliste und im Diagramm darunter beobachten.

 

Anforderungen: Windows XP/Vista/7/8.1/10/11, Server 2003/2008/2012/2016/2019/2022 werden unterstützt.