IF Notes

Quality of Service

5 min read

Back to IF2230 Jaringan Komputer

Jaringan: Kualitas Layanan (Quality of Service - QoS)

Questions/Cues

  • Apa itu Kualitas Layanan (QoS)?
  • Apa itu aplikasi real-time?
  • Jelaskan taksonomi aplikasi real-time.
  • Apa itu playback buffer?
  • Apa dua pendekatan utama untuk QoS?
  • Jelaskan arsitektur Integrated Services (IntServ).
  • Apa itu Flowspec (TSpec & RSpec)?
  • Bagaimana cara kerja Token Bucket Filter?
  • Apa itu Admission Control?
  • Jelaskan protokol RSVP.
  • Jelaskan arsitektur Differentiated Services (DiffServ).
  • Apa itu Per-Hop Behavior (PHB)?
  • Apa itu Expedited Forwarding (EF)?
  • Apa itu Assured Forwarding (AF)?

Reference Points

  • Lecture 8, Slides: 340, 344-350, 353-398, 400, 402-445

Konsep Dasar Kualitas Layanan (QoS)

Kualitas Layanan (QoS) merujuk pada kemampuan jaringan untuk memberikan tingkat layanan yang berbeda untuk berbagai jenis lalu lintas. Ini merupakan peningkatan dari model standar internet, yaitu best-effort, di mana semua paket diperlakukan sama tanpa jaminan apa pun.

QoS sangat penting untuk aplikasi real-time, yaitu aplikasi yang sensitif terhadap ketepatan waktu (timeliness) data. Contohnya termasuk VoIP, video konferensi, dan game online.

  • Playback Buffer: Untuk mengatasi jitter (variasi delay paket), aplikasi penerima sering menggunakan playback buffer. Data yang tiba lebih awal akan ditahan di buffer ini dan baru “dimainkan” pada waktu yang seharusnya. Ini menciptakan aliran data yang lebih mulus, meskipun dengan mengorbankan sedikit peningkatan latensi awal.

Taksonomi Aplikasi Real-Time

Aplikasi real-time dapat dikategorikan berdasarkan kebutuhannya:

  1. Toleransi terhadap Loss:
    • Tolerant: Dapat mentolerir kehilangan sebagian kecil data (misalnya, satu sampel audio atau satu frame video).
    • Intolerant: Tidak dapat mentolerir kehilangan data sama sekali (misalnya, aplikasi kontrol industri).
  2. Kemampuan Adaptasi:
    • Adaptive: Dapat menyesuaikan diri dengan kondisi jaringan.
      • Rate-adaptive: Dapat mengubah bit rate (dan kualitas) berdasarkan bandwidth yang tersedia.
      • Delay-adaptive: Dapat menggeser titik playback untuk beradaptasi dengan perubahan delay jaringan.
    • Nonadaptive: Tidak dapat beradaptasi dan membutuhkan jaminan layanan yang kaku dari jaringan.

Arsitektur QoS: Integrated Services (IntServ)

IntServ adalah pendekatan QoS yang bersifat fine-grained, yaitu menyediakan jaminan layanan untuk setiap flow individu. Setiap aplikasi harus meminta layanan secara eksplisit.

  • Flowspec: Permintaan layanan ini dijelaskan dalam sebuah flowspec, yang terdiri dari:
    • TSpec (Traffic Specification): Mendeskripsikan karakteristik lalu lintas dari flow tersebut. Biasanya menggunakan model Token Bucket Filter.
    • RSpec (Resource Specification): Mendeskripsikan layanan yang diminta dari jaringan (misal, jaminan delay atau bandwidth).
  • Token Bucket Filter: Model untuk mendeskripsikan lalu lintas. Didefinisikan oleh dua parameter: token rate r (laju data rata-rata jangka panjang) dan bucket depth B (kemampuan untuk mengirim burst atau ledakan data sesaat).
  • Admission Control: Sebelum menerima permintaan flow baru, setiap router di jalurnya harus memeriksa apakah ia memiliki sumber daya yang cukup (bandwidth, buffer) untuk memenuhi permintaan tersebut tanpa mengganggu layanan yang telah dijamin untuk flow lain.
  • RSVP (Resource Reservation Protocol): Protokol sinyal yang digunakan untuk membuat reservasi di sepanjang jalur. Receiver mengirim pesan RESV ke hulu menuju sender untuk memesan sumber daya di setiap router.
    • Langkah 1 - PATH Message:
      • Pengirim mengirim PATH message berisi informasi traffic yang akan dikirim
      • Penerima perlu mengetahui karakteristik traffic untuk membuat reservasi
    • Langkah 2 - RESV Message:
      • Penerima mengirim RESV message sebagai “reservation back”
      • Message berisi spesifikasi traffic dan path yang diminta dari pengirim
      • Setiap router memeriksa:
        • Permintaan reservasi dan mencoba mengalokasikan resource
        • Apakah reservasi dapat dipenuhi berdasarkan informasi dari PATH message
        • Jika berhasil, request diteruskan ke router berikutnya
    • Langkah 3 - Konfirmasi:
      • Jika ada error, message error dikembalikan ke penerima
      • Penerima harus mengirim ulang RESV message setiap ~30 detik untuk mempertahankan reservasi

Arsitektur QoS: Differentiated Services (DiffServ)

DiffServ adalah pendekatan QoS yang bersifat coarse-grained dan lebih skalabel. Alih-alih mengelola flow individu, DiffServ mengelompokkan lalu lintas ke dalam beberapa kelas layanan.

  • Cara Kerja:
    1. Di tepi jaringan (edge router), paket-paket ditandai (di-mark) berdasarkan kelas layanannya. Penandaan ini menggunakan field DSCP di header IP.
    2. Router di inti jaringan (core router) hanya perlu memeriksa tanda ini dan menerapkan perlakuan yang sesuai.
  • Per-Hop Behavior (PHB): Ini adalah perilaku atau perlakuan yang diterapkan oleh sebuah router pada sebuah kelas paket. Dua PHB yang umum adalah:
    • Expedited Forwarding (EF): Memberikan layanan premium dengan prioritas tertinggi. Tujuannya adalah untuk memberikan latensi dan loss yang sangat rendah, seolah-olah paket memiliki “jalur tol” pribadi. Laju lalu lintas EF harus dibatasi secara ketat di edge router.
    • Assured Forwarding (AF): Menyediakan beberapa tingkat layanan “terjamin”. Biasanya diimplementasikan dengan RIO (RED with In and Out). Paket yang “In-profile” (sesuai kontrak layanan) akan memiliki probabilitas drop yang jauh lebih rendah daripada paket yang “Out-of-profile” saat terjadi kemacetan.

Summary

  • Kualitas Layanan (QoS) bertujuan untuk menyediakan jaminan performa (seperti delay rendah atau bandwidth terjamin) untuk aplikasi-aplikasi yang sensitif terhadap waktu, melampaui layanan best-effort standar dari internet.
  • Integrated Services (IntServ) adalah pendekatan QoS per-flow yang menggunakan protokol RSVP untuk melakukan reservasi sumber daya secara eksplisit, namun memiliki masalah skalabilitas di jaringan besar.
  • Differentiated Services (DiffServ) adalah pendekatan berbasis kelas lalu lintas yang lebih skalabel, di mana paket ditandai di tepi jaringan dan router inti menerapkan perlakuan khusus (Per-Hop Behavior) seperti Expedited Forwarding (EF) untuk prioritas tinggi atau Assured Forwarding (AF) untuk jaminan layanan.

Graph View

Backlinks