QOS(Quality Of Service) Networking

1. Pengertian QOS dan faktor yang mempengaruhi QOS
Dari segi networking, QoS mengacu kepada kemampuan memberikan pelayanan berbeda kepada lalulintas jaringan dengan kelas-kelas yang berbeda. Tujuan akhir dari QoS adalah memberikan network service yang lebih baik dan terencana dengan dedicated bandwith, jitter dan latency yang terkontrol dan meningkatkan loss karakteristik. QoS adalah kemampuan dalam menjamin pengiriman arus data penting atau dengan kata lain kumpulan dari berbagai kriteria performansi yang menentukan tingkat kepuasan penggunaan suatu layanan. QoS menawarkan kemampuan untuk mendefinisikan atribut-atribut layanan yang disediakan, baik secara kualitatif maupun kuantitatif .
Sebagai contoh, laju bit yang diperlukan, delay, jitter, probabilitas packet dropping 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.
Quality of Service (QoS) adalah kemampuan suatu jaringan untuk menyediakan layanan yang baik dengan menyediakan bandwith, mengatasi jitter dan delay. Parameter QoS adalah latency, jitter, packet loss, throughput, MOS, echo cancellation dan PDD. QoS sangat ditentukan oleh kualitas jaringan yang digunakan. Terdapat beberapa factor yang dapat menurunkan nilai QoS, seperti : Redaman, Distorsi, dan Noise.
2. Pentingnya QoS
Ada beberapa alasan mengapa kita memerlukan QoS, yaitu:
- Untuk memberikan prioritas untuk aplikasi-aplikasi yang kritis pada jaringan.
- Untuk memaksimalkan penggunaan investasi jaringan yang sudah ada.
- Untuk meningkatkan performansi untuk aplikasi-aplikasi yang sensitif terhadap delay, seperti Voice dan Video.
- Untuk merespon terhadap adanya perubahan-perubahan pada aliran traffic di jaringan.
3. Tingkatan QoS
Terdapat 3 tingkat QoS yang umum dipakai, yaitu best-effort service, integrated service dan differentiated service. Ketiga level tersebut akan diuraikan lebih detail dibawah ini.
a. Best-Effort Service
Best-effort service digunakan untuk melakukan semua usaha agar dapat mengirimkan sebuah paket ke suatu tujuan. Penggunakan best-effort service tidak akan memberikan jaminan agar paket dapat sampai ke tujuan yang dikehendaki. Sebuah aplikasi dapat mengirimkan data dengan besar yang bebas kapan saja tanpa harus meminta ijin atau mengirimkan pemberitahuan ke jaringan. Beberapa aplikasi dapat menggunakan best-effort service, sebagai contohnya FTP dan HTTP yang dapat mendukung best-effort service tanpa mengalami permasalahan. Untuk aplikasi-aplikasi yang sensitif terhadap network delay, fluktuasi bandwidth, dan perubahan kondisi jaringan, penerapan best-effort service bukanlah suatu tindakan yang bijaksana. Sebagai contohnya aplikasi telephony pada jaringan yang membutuhkan besar bandwidth yang tetap, 0agar dapat berfungsi dengan baik; dalam hal ini penerapan best-effort akan mengakibatkan panggilan telephone gagal atau terputus.
b. Integrated Service
Model integrated service menyediakan aplikasi dengan tingkat jaminan layanan melalui negosiasi parameter-parameter jaringan secara end-to-end. Aplikasi-aplikasi akan meminta tingkat layanan yang dibutuhkan untuk dapat beroperasi dan bergantung pada mekanisme QoS untuk menyediakan sumber daya jaringan yang dimulai sejak permulaan transmisi dari aplikasi-aplikasi tersebut. Aplikasi tidak akan mengirimkan trafik, sebelum menerima tanda bahwa jaringan mampu menerima beban yang akan dikirimkan aplikasi dan juga mampu menyediakan QoS yang diminta secara end-to-end. Untuk itulah suatu jaringan akan melakukan suatu proses yang disebut admission control. Admission control adalah suatu mekanisme yang mencegah jaringan mengalami over-loaded. Jika QoS yang diminta tidak dapat disediakan, maka jaringan tidak akan mengirimkan tanda ke aplikasi agar dapat memulai untuk mengirimkan data. Jika aplikasi telah memulai pengiriman data, maka sumber daya pada jaringan yang sudah dipesan aplikasi tersebut akan terus dikelola secara end-to-end sampai aplikasi tersebut selesai. c. Differentiated Service
Model terakhir dari QoS adalah model differentiated service. Differentiated service menyediakan suatu set perangkat klasifikasi dan mekanisme antrian terhadap protokol-protokol atau aplikasi-aplikasi dengan prioritas tertentu di atas jaringan yang berbeda. Differentiated service bergantung pada kemampuan edge router untuk memberikan klasifikasi dari paket-paket yang berbeda tipenya yang melewati jaringan. Trafik jaringan dapat diklasifikasikan berdasarkan alamat jaringan, protocol dan port, ingress interface, atau klasifikasi lainnya selama masih didukung oleh standard access list atau extended access list. 3. 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.
Kualitas layanan atau yang disebut dengan Quality Of Service (QoS) pada komunikasi Audio dan Video merupakan bagian terpenting dari sistem multimedia terdistribusi, karena dengan adanya parameter kualitas layanan tersebut, kita dapat menentukan nilai yang pantas dari suatu kualitas layanan yang standar tapi hal tersebut tidaklah mutlak selama interpresitasi manusia yang melihatnya, terlihat baik. Parameter yang ditekankan pada kualitas layanan dari komunikasi audio dan video adalah sebagai berikut diantaranya :
A. Frame Loss
Frame Loss adalah parameter dari sistem multimedia streming yang dapat diukur, yaitu dengan cara mencari nilai selisih dari packet frame yang dikirim oleh transmitter dikurang dengan packet frame yang diterima oleh receiver . Sehingga hasil dari selisih tersebut didapatkan nilai frame loss.
Frame loss kemungkinan terjadi pada jaringan akibat dari kapasitas buffer yang terbatas dari node yang dilewati, serta bandwith yang rendah pada saat data multimedia tersebut melewati jaringan. Sehingga data tersebut mengalami drop tail dan discarding.
Floss = FTx - FRx
Dimana
Floss = Frame loss
FTx = Frame yang dikirim oleh transmitter
FRx = Frame yang diterima oleh receiver
B. Error Rate

Pada error rate terdapat dua jenis kesalahan (error), yaitu :
1. Bit error adalah normal dari suatu komunikasi audio dan video dikarenakan akibat ganguan dan interferensi. Hal tersebut sangat rendah di dalam jaringan modem. Kehilangan paket data ( packet loss ) sebagian besar disebabkan oleh network switches yang memiliki kekurangan kapasitas buffer yang terbatas.
2. Packet Loss, merupakan suatu parameter yang menggambarkan suatu kondisi yang menunjukkan jumlah total paket yang hilang, dapat terjadi karena collision dan congestion pada jaringan dan hal ini berpengaruh pada semua aplikasi karena retransmisi akan mengurangi efisiensi jaringan secara keseluruhan meskipun jumlah bandwidth cukup tersedia untuk aplikasi-aplikasi tersebut. Umumnya perangkat jaringan memiliki buffer untuk menampung data yang diterima. Jika terjadi kongesti yang cukup lama, buffer akan penuh, dan data baru tidak akan diterima.
Beberapa penyebab terjadinya paket loss yaitu:
1. Congestion, disebabkan terjadinya antrian yang berlebihan dalam jaringan
2. Node yang bekerja melebihi kapasitas buffer
3. Memory yang terbatas pada node
4. Policing atau kontrol terhadap jaringan untuk memastikan bahwa jumlah trafik yang mengalir sesuai dengan besarnya bandwidth. Jika besarnya trafik yang mengalir didalam jaringan melebihi dari kapasitas bandwidth yang ada maka policing control akan membuang kelebihan trafik yang ada.
KATEGORI DEGREDASI PACKET LOSS
Sangat bagus 0
Bagus 3 %
Sedang 15 %
Jelek 25 %
C. Troughput
Throughput, yaitu kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur dalam bps. Troughput merupakan jumlah total kedatangan paket yang sukses yang diamati pada destination selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi interval waktu tersebut.
Tabel beberapa contoh parameter kualitas layanan dengan level yan berbeda
Spesifikasi pengguna Parameter dari aplikasi Paremeter sistem
Kualitas suara telepon Sample rate = 8 kHz
Bit per sample = 8 Bit rate = 64 Kbits/s ( tanpa kompresi
Bit rate = 16 Kbits/s ( dengan kompresi
End to end delay tidak lebih dari 150 ms
Jumlah paket data yang hilang tidak lebih dari 1 %
CD audio Sample rate = 44,1 kHz
Bit per sample = 8
2 kanal Bit rate = 1.41 Mbits/s ( tanpa kompresi
Bit rate = 128 Kbits/s ( dengan kompresi
End to end delay tidak lebih dari 150 ms
Jumlah paket data yang hilang tidak lebih dari 1 %
Skew diantara 2 kanal audio ri tidak lebih dari 11 µs
NTSC Video 30 frame per detik resolusi 720 x 480 Bit rate = 200 Mbits/s (tanpa kompresi)
Bit rate = 2 Mbits/s (dengan kompresi)
HDTV 30 frame per detik resolusi 720 x 480 Bit rate = 800 Mbits/s (tanpa kompresi)
Bit rate = 10 Mbits/s (dengan kompresi)
Lip synchronization Intermedia skew tidak lebih dari 400 ms Delay jitter
Jumlah Buffer standar
D. Kualitas Video
Parameter Kualitas suatu video tidak dapat ditetapkan secara pasti, dikarenakan presepsi antar user berbeda-beda .
Kualitas video banyak dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:
• Image Quality
• frame rate
• Brightness
• frame loss dan
• warna.
Terkadang suatu variable frame rate yang sangat bagus 30 frame/s mendapatkan image quality yang tidak baik. Hal ini diperlihatkan pada kualitas video dengan encode H.261 dan H.263, Dimana dilakukan perbandingan antara frane rate dan image quality. Pada gambar terlihat bahwa kualitas frame akan semakin baik tetapi frame rate pada video tidak kurang baik, sebaliknya jika frame rate sangat baik maka kualitas gambar video semakin buruk, sehingga terdapat daerah yang dimana nilai kedua-duanya seimbang atau yang disebut dengan “ sweet spot “.
perbandingan kualitas image quality dengan frame rate
Skala Kualitas Video berdasarkan Parameter Frame Rate
Frame Rate Skala Kualitas
25¬ – 30 Sempurna
19 – 24 Baik
13 - 18 Cukup
6 -12 Kurang
0 – 5 Buruk