QUALITY Of SERVICE (QOS)

QUALITY Of SERVICE (QOS)

1.      Definisi QOS

Di bidang jaringan komputer dan packet-switched jaringan telekomunikasi, lalu lintas istilah Quality of Service (QOS)  mengacu pada mekanisme kontrol reservasi resource daripada kualitas pelayanan yang dicapai. QOS adalah kemampuan untuk memberikan prioritas yang berbeda untuk berbagai aplikasi, pengguna, atau aliran data, atau untuk menjamin tingkat kinerja tertentu ke aliran data. Sebagai contoh, laju bit yang diperlukan, delay, jitter, probabilitas packet dropping dan / atau bit error rate (BER) dapat dijamin. Jaminan QoS penting jika kapasitas jaringan tidak cukup, terutama untuk aplikasi streaming multimedia secara real-time seperti voice over IP, game online dan IP-TV, karena sering kali ini tetap memerlukan bit rate dan tidak diperbolehkan adanya delay, dan dalam jaringan di mana kapasitas resource yang terbatas, misalnya dalam komunikasi data selular.

Dalam ketiadaan jaringan, mekanisme QoS tidak diperlukan. Sebuah jaringan atau protokol yang mendukung QoS dapat menyepakati sebuah kontrak traffic dengan software aplikasi dan kapasitas cadangan di node jaringan, misalnya saat sesi fase pembentukan.

Selama sesi dapat memantau tingkat kinerja yang dicapai, misalnya data rate dan delay, dan kontrol secara dinamis prioritas penjadwalan di simpul jaringan. Sebuah layanan atau jaringan best effort tidak mendukung kualitas layanan. Sebuah alternatif untuk mekanisme kontrol QoS adalah untuk menyediakan komunikasi berkualitas tinggi melalui jaringan best effort oleh pengadaan kapasitas yang lebih sehingga cukup untuk puncak beban trafik yang diharapkan.

Di bidang telepon, kualitas pelayanan didefinisikan dalam standar ITU X.902 sebagai "Satu set persyaratan kualitas pada perilaku kolektif dari satu atau lebih objek". Quality of Service terdiri dari persyaratan pada semua aspek sambungan, seperti pelayanan waktu response, loss sinyal-to-noise ratio, cross-talk, echo, interrupt, respons frekuensi, tingkat kenyaringan, dan seterusnya.

Bagian dari telephony QoS adalah persyaratan Grade of Service (GOS), yang terdiri dari sambungan aspek yang berhubungan dengan kapasitas dan jangkauan jaringan, misalnya menjamin probabilitas blocking maximum dan probabilitas outage. QoS kadang-kadang digunakan sebagai ukuran kualitas, dengan banyak alternatif definisi, bukan mengacu pada kemampuan sumber daya cadangan. QoS kadang-kadang mengacu pada tingkat kualitas pelayanan, yaitu jaminan kualitas layanan.

2.      Parameter-Parameter Quality of Service (QoS)

Pada jaringan packet switched, kualitas layanan dipengaruhi oleh berbagai faktor, yang dapat dibagi menjadi faktor "manusia" dan faktor "teknis". Faktor-faktor manusia meliputi: stabilitas layanan, ketersediaan layanan, delay, dan informasi pengguna. Faktor-faktor teknis meliputi: realibility, scalability, effectiveness, maintainability, Grade of Service (GOS), dll.

Terdapat banyak hal bisa terjadi pada paket ketika mereka melakukan perjalanan dari asal ke tujuan, yang mengakibatkan masalah-masalah berikut dilihat dari sudut pandang pengirim dan penerima,atau yang sering disebut sebagai parameter-parameter QoS:

Throughput

Karena beban yang bervariasi dari pengguna lain yang menggunakan resource yang sama, bit-rate (throughput maksimum) yang dapat diberikan kepada aliran data tertentu mungkin terlalu rendah untuk layanan multimedia realtime jika semua aliran data yang mendapatkan prioritas penjadwalan yang sama.

Packet Loss

Packet Loss / Error adalah ukuran error rate dari transmisi packet data yang diukur dalam persen. Packet hilang (bit loss) yang biasanya dikarenakan buffer yang terbatas, urutan packet yang salah termasuk dalam error rate ini. Packet Loss = Frame dari Transmitter – Frame dari Receiver

Delay

Mungkin dibutuhkan waktu yanglama untuk sebuah paketuntuk mencapai tujuan, karena adanya antrian yang panjang, atau mengambil rute yang lain untuk menghindari kemacetan. Dalam beberapa kasus,penundaan yang berlebihan dapat membuat aplikasi seperti VoIP atau online game tidak dapat digunakan.

Jitter

Paket dari sumber akan mencapai tujuan dengan berbagai penundaan. Sebuah paket delay bervariasi dengan posisinya dalam antrian dari router sepanjang jalur antara sumber dan tujuan dan posisi ini dapat bervariasi secara tak terduga. Variasi dalam penundaan ini dikenal sebagai jitter dan dapat mempengaruhi kualitas streaming audio dan / atau video.

Out-of-order

Ketika sebuah paket yang disalurkan melalui internet, paket-paket yang berbeda dapat mengambil rute yang berbeda, masing-masing mengakibatkan penundaan yang berbeda. Dan akibatnya adalah bahwa paket-paket tiba dalamurutan yang berbeda dari mereka dikirim. Masalah ini memerlukan protokol tambahan khusus bertanggung jawab untuk mengatur kembali out-of-order untuk paket-paket ke sebuah isochronous state setelah mereka mencapai tujuan mereka. Hal ini terutama penting bagi VoIP stream video dan kualitas secara dramatis dimana dipengaruhi oleh kedua latensi dan kurangnya isochronicity.

Error

Kadang-kadang paket yang salah arah, atau dikombinasikan bersama-sama, atau rusak, sementara perjalanan.Penerima harus mendeteksi ini dan, sama seperti jika paket dijatuhkan, meminta si pengirim untuk mengulang sendiri.

3.      Terminologi QoS

Terminologi QoS diklasifikasikan ke dalam 3 area, antara lain layanan (service), jaringan (network) dan manajemen (management) .

a.       QoS yang berhubungan dengan kualitas layanan (service) terdiri dari kecepatan pemrosesan (speed), tingkat ketepatan (accuracy), tingkat kepastian atau jaminan (dependability), ketersediaan (availability), keandalan (reliability), kemudahan (simplicity) dan sebagainya.

b.      QoS yang berhubungan dengan jaringan (network) terdiri dari network accessibility,connection accessibility, connection error probability, connection failure probability,misrouting probability, bit error ratio, transmission performance dan sebagainya.

c.       QoS yang berhubungan dengan manajemen (management) terdiri dari resource management, class of service, customer relationship management, benchmark, service level agreement, time between interruptions, interruption duration, mean time between interruption, mean time to restoration, fault coverage, repair coverage, maintenance,disaster recovery, complaint, directory service dan sebagainya.

4.      QoS pada IP Network

Untuk menyediakan QoS pada IP Network, IP Router perlu dilengkapi dengan berbagai fungsi tambahan. Pertama, sebuah host harus melakukan resource reservation pada router sepanjang jalur menuju tempat pengiriman melalui signaling protocol. Request tersebut akan melalui sebuah rute dimana router dapat menawarkan jalur terbaik, yang disebut dengan QoS Routing. Setiap router sepanjang jalur melakukan admission control untuk menentukan apakah request tersebut diterima atau ditolak.

Apabila permintaan resource reservation tersebut diterima, maka router akan siap untuk menerima aliran data dari host. Pada saat aliran data dikirim dan diterima oleh router, router perlu melakukan classifying terhadap semua paket yang diterima menjadi per-flow queueatau per-class queue, lalu menerapkan policing untuk melihat apakah paket tersebut menggunakan resource yang berlebihan dari resource yang diminta, dan terakhir melakukanscheduling untuk memastikan paket tersebut mendapatkan alokasi bandwidth .

5.      Komponen QoS

Terdapat 6 komponen yang perlu diperhatikan dalam membangun jaringan yang memilki QoS, antara lain  :

a.      Signaling Protocol

Merupakan protokol umum yang digunakan untuk melakukan komunikasi antar router dengan tujuan untuk resource reservation. Salah satu protokol yang sering digunakan adalahResource ReserVation Protocol (RSVP) yang digunakan oleh aplikasi untuk melakukan reservasi terhadap resource pada suatu jaringan. Contoh lain adalah protokol Common Open Policy Service (COPS), yaitu protokol query-response yang sederhana yang digunakan di dalam policy management system yang merupakan bagian dari arsitektur QoS Management.

b.      QoS Routing

QoS Routing menyediakan rute yang dinamis yang ditentukan berdasarkan waktu dan panjang jalur. Router melakukan pemilihan rute berdasarkan informasi dasar seperti jumlah hop yang sedikit, delay, bandwidth, loss ratio dan lain-lain.

c.       Admission Control

Pemilihan rute yang terdekat akan memungkinkan terjadinya kemacetan di suatu jalur tertentu, untuk itu perlu adanya admission control yang mengatur apakah paket tersebut boleh melewati rute tersebut atau tidak. Hal ini ditentukan berdasarkan jumlah paket yang menumpuk pada jalur tersebut, apabila jalur tersebut dipadati dengan paket yang sedang menunggu antrian (macet), maka paket akan di-drop.

d.      Packet Classification

Apabila jalur telah disepakati, melalui signaling protocol, QoS Routing dan  Admission Control, maka paket dapat dikirimkan ke tujuan. Paket perlu diklasifikasikan.

e.       Policing

Komponen ini mengatur hak-hak paket. Apakah paket tersebut menggunakan  resource  yang berlebihan dari yang disepakati. Jika paket tersebut melebihi penggunaan resource-nya, maka paket tersebut akan di-drop atau diberi jeda waktu (delay).

f.        Scheduling

Tujuan umum adalah untuk melakukan resource sharing antara kelas paket. Terdapat bermacam-macam algoritma yang digunakan untuk scheduling, mulai dari yang sederhana sampai yang rumit.

6.      Arsitektur QoS

Terdapat 2 arsitektur dari QoS antara lain Integrated Services (IntServ) dan Differential Services (DiffServ).

1.      Integrated Services (IntServ)

Merupakan arsitektur yang lengkap yang dapat memenuhi hampir seluruh kebutuhan QoS yang disebabkan oleh  critical network applications. Namun IntServ memerlukan cost yang besar.

2.      Differential Services (DiffServ)

Merupakan solusi sederhana dengan menyediakan layanan yang berbeda berdasarkan level pengguna. Perbedaan layanan tersebut mencakup bandwidth,  delay dan lain-lain.

7.      Mekanisme Quality of Service (QoS)

sebuah alternatif untuk mekanisme kontrol QoS adalah untuk menyediakan komunikasi berkualitas tinggi dengan over-provisioning jaringan sehingga kapasitas didasarkan pada perkiraan beban puncak trafik. Pendekatan ini sederhana dan ekonomis untuk jaringan dengan beban trafik ringan dan dapatdiprediksi. Kinerjanya wajar untuk banyak aplikasi. Ini mungkin termasuk aplikasi yang dapat mengkompensasi variasi bandwidth dan delay dengan receive buffer besar, misalnya dalam video streaming.

Komersial layanan VoIP sering kompetitif dengan layanan telepon biasa dalam hal kualitas panggilan meskipun mekanisme QoS biasanya tidak digunakan pada pengguna hubungan ke ISP dan penyedia VoIP sambungan ke ISP yang berbeda. Di bawah kondisi beban tinggi, bagaimanapun,kualitas VoIP mengalami penurunan ke kualitas telepon seluler atau lebih buruk. Jumlah over-provisioning dalam link interior diperlukan untuk mengganti QoS tergantung pada jumlah pengguna dan permintaan trafik.

Seperti sekarang layanan Internet mendekati satu miliar pengguna, hanya ada sedikit kemungkinan bahwa over-provisioning dapat menghilangkan kebutuhan QoS ketika VoIP menjadi lebih umum. Untuk jaringan narrowband, biaya bandwidth sangat besar dan over-provisioning sulit untuk dilakukan. Dalam situasi ini, dua filosofi yang berbeda jelas dikembangkan teknisi dalam memberikan perlakuan khususuntuk paket yang membutuhkan ini. Kerja awal menggunakan "IntServ" yaitu melakukan pemesanan resource. Dalam model ini, aplikasi menggunakan ResourceReservation Protocol (RSVP) untuk meminta dan memesan resource melalui jaringan.

Sementara mekanisme IntServ melakukan kerja, disadari bahwa dalam jaringan broadband dari penyedia layanan yang lebih besar, Core router akan diperlukan untuk menerima, mempertahankan, dan merobohkan ribuan atau mungkin puluhan ribu pemesanan. Ini diyakini bahwa pendekatan ini tidak akan mengimbangi dengan pertumbuhan internet, dan dalam setiap kejadian itu bertentangan dengan konsep merancang jaringan, sehingga Core router melakukan sedikit lebih dari sekadarmenyalurkan paket-paket pada tingkat yang tertinggi. Kedua dan saat ini pendekatan diterima adalah "DiffServ" atau Differentiated Services. Dalam model DiffServ, paket ditandai sesuai dengan jenis layanan yang mereka butuhkan.

Sebagai tanggapan terhadap tanda-tanda tersebut, router dan switch menggunakan berbagai strategi untuk menyesuaikan antrian kinerja untuk persyaratan. (Pada IP layer, jasa  dibedakan kode titik (DSCP) tanda-tanda menggunakan 6 bit dalam header paket IP. Pada lapisan MAC, VLAN IEEE 802.1Q dan IEEE 802.1p dapat digunakan untuk membawa informasi pada dasarnya sama) Router dengan DiffServ menggunakan beberapa antrian untukpengiriman paket yang sedang menunggu dari interface bandwidth terbatas (misalnya, wide area).

 Vendor router menyediakan kemampuan yang berbeda untuk mengkonfigurasi perilaku ini, untuk menyertakan jumlah antrian, prioritas relatif dari antrian, dan bandwidth yang telah disediakan untuk masing-masing antrian.Dalam prakteknya, ketika sebuah paket harus diteruskan dari sebuah interface dengan antrian, paket-paket yang membutuhkan jitter rendah (misalnya, VoIP atau VTC) diberikan prioritas di atas paket-paket di antrian yang lain. Biasanya, beberapa bandwidth dialokasikan secara default untuk mengontrol jaringan paket (misalnya, ICMP dan routing protokol), sedangkan best effort traffic mungkin hanya akan diberikan bandwidth apapun yang tersisa.

disusun oleh : Gianda Rahadian R (11026680)

Dini Ghassani Putri (1206506)