Performance, QoS et latence

Définition

La QoS (Quality of Service) désigne l'ensemble des mécanismes réseau qui permettent de classifier, marquer et prioriser le trafic afin de garantir les niveaux de performance requis par chaque application. Les trois métriques fondamentales sont :

• Bande passante (bandwidth) : débit maximal disponible sur un lien.
• Latence (delay) : temps de transit d'un paquet de la source à la destination (mesuré en RTT — Round Trip Time).
• Jitter : variation de la latence entre paquets successifs, critique pour la voix et la vidéo.
• Perte de paquets (packet loss) : pourcentage de paquets non livrés.

Contexte

Les services cloud et IoT ont des exigences très variées : la VoIP nécessite une latence < 150 ms et un jitter < 30 ms, la vidéo HD demande une bande passante soutenue, tandis que les capteurs IoT tolèrent des délais mais pas la perte de données. La QoS est indispensable lorsque plusieurs types de trafic partagent le même lien. La certification CCST couvre les concepts de base de la QoS.

Détails techniques

Les 3 étapes de la QoS

Étape	Action	Détail
1. Classification	Identifier le type de trafic	Par port (TCP 5060 = SIP), par VLAN, par application (NBAR), par adresse source/destination
2. Marquage	Appliquer une étiquette de priorité	DSCP dans l'en-tête IP (6 bits → 64 valeurs), CoS 802.1p dans le tag VLAN (3 bits → 8 valeurs)
3. Traitement	Appliquer la politique de file d'attente	Priority queuing, weighted fair queuing, shaping, policing

Valeurs DSCP courantes

Classe	DSCP	Valeur décimale	Usage typique
EF (Expedited Forwarding)	101110	46	VoIP — latence minimale garantie
AF41 (Assured Forwarding)	100010	34	Vidéoconférence
AF21	010010	18	Données transactionnelles (ERP, base de données)
CS1	001000	8	Trafic de fond (backup, mises à jour)
BE (Best Effort)	000000	0	Trafic par défaut — aucune garantie

Mécanismes de gestion du trafic

Mécanisme	Description
Priority Queuing (PQ)	File strictement prioritaire — le trafic haute priorité est toujours envoyé en premier
CBWFQ (Class-Based Weighted Fair Queuing)	Attribue un % de bande passante garanti à chaque classe
LLQ (Low Latency Queuing)	CBWFQ + file PQ pour la voix — combinaison la plus courante
Shaping	Lisse le débit de sortie pour respecter un plafond (buffer les excédents)
Policing	Rejette ou re-marque le trafic qui dépasse le débit autorisé (pas de buffer)

Shaping vs Policing

Critère	Shaping	Policing
Action sur excédent	Buffer (file d'attente)	Drop ou re-marquage
Direction typique	Sortie (outbound)	Entrée ou sortie
Impact sur latence	Augmente la latence (buffering)	Aucun (mais perte de paquets)
Cas d'usage	Respecter un contrat FAI	Limiter le trafic d'un VLAN

Exigences réseau par type d'application

Application	Bande passante	Latence max	Jitter max	Perte max
VoIP (G.711)	80 kbps / appel	150 ms	30 ms	1 %
Vidéo HD	3–20 Mbps	200 ms	30 ms	0,5 %
IoT capteurs	< 10 kbps	Tolérant (secondes)	N/A	0 % souhaité
Navigation web	Variable	< 500 ms idéal	N/A	Tolérant
Transfert fichiers	Maximum possible	Tolérant	N/A	0 %

Configuration Cisco — exemple LLQ

! Classification et marquage
class-map match-any VOIX
 match ip dscp ef
class-map match-any VIDEO
 match ip dscp af41

! Politique QoS
policy-map QOS-WAN
 class VOIX
  priority 1000          ! 1 Mbps réservé, file prioritaire
 class VIDEO
  bandwidth 5000         ! 5 Mbps garantis
 class class-default
  fair-queue             ! Tout le reste en fair queuing

! Application sur l'interface WAN
interface GigabitEthernet0/1
 service-policy output QOS-WAN

Exemple concret

Scénario : un bureau de 80 personnes partage un lien Internet fibre 100 Mbps pour la VoIP (Teams), la vidéo, les applications métier et la navigation web.

1. Classification : NBAR identifie le trafic Teams (voix et vidéo), les flux ERP SAP et tout le reste.
2. Marquage : la voix Teams est marquée EF (DSCP 46), la vidéo Teams AF41, SAP AF21, tout le reste BE.
3. Politique LLQ sur le routeur WAN :
   • Voix : file prioritaire, 10 Mbps réservés.
   • Vidéo : 30 Mbps garantis (CBWFQ).
   • SAP : 20 Mbps garantis.
   • Best Effort : 40 Mbps restants, répartis équitablement.
4. Policing : un VLAN invité (WiFi visiteurs) est limité à 10 Mbps via policing pour ne jamais impacter les flux critiques.
5. Résultat : même en pic de trafic, la qualité vocale reste optimale (MOS > 4.0) grâce à la priorité stricte.