QoS

La qualité de service (QoS) est un ensemble de normes de performance mesurables appliquées à un réseau ou à une liaison de données. Elle quantifie la fiabilité et la prévisibilité avec lesquelles un système transmet des paquets, de la voix, de la vidéo ou d'autres types de trafic entre deux points. La QoS ne concerne pas uniquement la vitesse ; elle englobe la latence, la gigue, la perte de paquets et l'allocation de bande passante. Dans les réseaux industriels, les garanties de QoS font la différence entre un signal de commande qui arrive à temps et une ligne de fabrication qui s'arrête de manière inattendue.

Les principales métriques de QoS suivies par les ingénieurs sont la latence (délai entre la source et la destination, généralement mesuré en millisecondes), la gigue (variation de la latence entre des paquets successifs), la perte de paquets (pourcentage de données qui n'atteignent pas leur destination) et le débit (taux de données réel atteint). Un appel vidéo peut tolérer une latence de 150 ms mais échouer à 500 ms. Un contrôleur de moteur en temps réel via Ethernet, en revanche, peut nécessiter une latence inférieure à 10 ms avec une gigue quasi nulle. Ces seuils guident les décisions de conception du réseau.

QoS en pratique et configuration

La QoS est mise en œuvre par des mécanismes de mise en forme du trafic, de priorisation et de réservation. Un commutateur ou un routeur utilisant la QoS peut marquer les paquets critiques avec une priorité plus élevée, mettre en mémoire tampon le trafic non critique lorsque la bande passante est rare et appliquer des limites de bande passante maximales par utilisateur ou application. Les protocoles courants incluent les services différenciés (DiffServ), qui marquent les paquets dans l'en-tête IP, et le protocole de réservation de ressources (RSVP), qui pré-alloue la bande passante le long d'un chemin. Les variantes d'Ethernet industriel comme PROFINET et EtherCAT intègrent des garanties de QoS dans leur structure de trame pour prendre en charge la communication déterministe pour le contrôle en temps réel.

Sans QoS, les ressources réseau sont allouées selon le principe du premier arrivé, premier servi. Un transfert de fichier volumineux peut consommer toute la bande passante disponible, privant le trafic sensible au temps. La QoS empêche cela en établissant des classes de service : la voix et la vidéo obtiennent des files d'attente prioritaires, les téléchargements en arrière-plan obtiennent ce qui reste. Les administrateurs réseau configurent les politiques de QoS en fonction des exigences des applications et de la capacité disponible.

La QoS échoue lorsqu'elle est mal configurée ou lorsque la demande du réseau dépasse la capacité prévue. Une politique de QoS mal réglée peut en fait augmenter la latence pour le trafic qu'elle est censée prioriser. La sur-souscription, où la bande passante engagée dépasse la capacité réelle de la liaison, annule les garanties de QoS. Dans les réseaux sans fil et sur l'internet public, la QoS est au mieux un « best-effort » ; seuls les réseaux privés et les services gérés par les opérateurs peuvent l'appliquer de manière fiable.