Quality Of Service (QOS)

1.       Pengertian QOS

Quality of Service (QoS) didefinisikan sebagai suatu pengukuran tentang   seberapa   baik   jaringan   dan   merupakan   suatu   usaha   untuk mendefinisikan karakteristik dan sifat dari suatu layanan. QoS mengacu pada kemampuan jaringan untuk menyediakan layanan yang lebih baik pada trafik jaringan tertentu melalui teknologi yang berbeda-beda. QoS merupakan suatu tantangan yang besar dalam jaringan berbasis IP dan internet secara keseluruhan. Tujuan dari QoS adalah untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan layanan yang berbeda, yang menggunakan infrastruktur yang sama. QoS menawarkan kemampuan untuk mendefinisikan atribut-atribut layanan yang disediakan, baik secara kualitatif maupun kuantitatif.

Kinerja jaringan komputer dapat bervariasi akibat beberapa masalah, seperti halnya masalah bandwidth, latency dan jitter, yang dapat membuat efek yang cukup besar bagi banyak aplikasi. Sebagai contoh, komunikasi suara (seperti VoIP atau IP Telephony) serta video streaming dapat membuat pengguna frustrasi ketika paket data aplikasi tersebut dialirkan di atas jaringan dengan bandwidth yang tidak cukup, dengan latency yang tidak dapat diprediksi, atau jitter yang berlebih. Fitur Quality of Service (QoS) ini dapat menjadikan bandwidth, latency, dan jitter dapat diprediksi dan dicocokkan dengan kebutuhan aplikasi yang digunakan di dalam jaringan tersebut yang ada.

Melalui QoS, seorang network administrator dapat memberikan prioritas trafik tertentu. Suatu jaringan, mungkin saja terdiri dari satu atau beberapa teknologi data link layer yang mampu diimplementasikan QoS, misalnya; Frame Relay, Ethernet, Token Ring, Point-to-Point Protocol (PPP), HDLC, X.25, ATM, SONET. Setiap teknologi mempunyai karakteristik yang berbeda-beda yang harus dipertimbangkan  ketika mengimplementasikan QoS. QoS dapat diimplementasikan pada situasi congestion management atau congestion avoidance. Teknik-teknik congestion management digunakan untuk mengatur dan memberikan prioritas trafik pada jaringan di mana aplikasi meminta lebih banyak lagi bandwidth daripada yang mampu disediakan oleh jaringan. Dengan menerapkan prioritas pada berbagai kelas dari trafik, teknik congestion management akan mengoptimalkan aplikasi bisnis yang kritis atau delay sensitive untuk dapat beroperasi sebagai mana mestinya pada lingkungan jaringan yang memiliki kongesti. Adapun teknik collision avoidance akan membuat mekanisme teknologi tersebut menghindari situasi kongesti. Melalui implementasi QoS di jaringan ini, network administrator akan memiliki fleksibilitas yang tinggi untuk mengontrol aliran dan kejadian-kejadian yang ada di trafik pada jaringan. 

2.       Fungsi QOS

Ada beberapa alasan mengapa kita memerlukan QoS, yaitu :

1.      Untuk memberikan prioritas untuk aplikasi-aplikasi yang kritis pada jaringan.

2.      Untuk memaksimalkan penggunaan investasi jaringan yang sudah ada.

3.  Untuk meningkatkan performansi untuk aplikasi-aplikasi yang sensitif terhadap delay, seperti Voice dan Video.

4.      Untuk merespon terhadap adanya perubahan-perubahan pada aliran trafik di jaringan.

Saat ini di kebanyakan jaringan di perkantoran tidak begitu memperhatikan QoS. Namun, dengan berkembangnya aplikasi-aplikasi, misalnya mulicast, streaming multimedia, dan Voice over IP (VoIP) kebutuhan akan QoS akan semakin terasa. Terlebih lagi aplikasi-aplikasi tersebut terhadap jitter dan delay dan performansi yang buruk akan sangat terasa pada end user. Dalam hal ini seorang network administrator dapat melakukan tindakan manajemen proaktif untuk aplikasi-aplikasi sensitif yang baru dengan mengaplikasikan teknik-teknik QoS pada jaringan. Penting  untuk  diketahui,  bahwa  QoS  bukanlah  solusi  yang  ajaib untuk setiap masalah kongesti, karena dapat  saja  solusi  terbaik  untuk  mengatasi congested network memang adalah melakukan upgrade pada bandwidth.

3.       Parameter QOS

a.       Rate

Rasio jumlah bits yang dipindahkan / ditransmisikan antar dua perangkat dalam satuan waktu tertentu, umumnya dalam detik. Bit rate sama dengan istilah lain data rate, data transfer rate dan bit time.

b.      Latency (Maximum Packet Delay)

Latency didefinisikan sebagai total waktu tunda suatu paket yang diakibatkan oleh proses transmisi dari satu titik ke titik lain yang menjadi tujuannya.  Delay  di  dalam  jaringan  dapat  digolongkan   sebagai   berikut delay processing, delay packetization, delay serialization, delay jitter buffer dan delay network.

Kategori Latency	Besar Delay
Excelent	< 150 ms
Good	150 – 300 ms
Poor	300 – 450 ms
Unacceptable	> 450 ms

c.       Packet Loss

Packet loss adalah merupakan suatu parameter yang menggambarkan suatu kondisi yang menunjukkan jumlah total paket yang hilang. Salah satu penyebab paket loss adalah antrian yang melebihi kapasitas buffer pada setiap node.

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 Degradasi	Packet Loss
Excelent	0
Good	3 %
Poor	15 %
Unacceptable	25 %

d.      Jitter

Jitter, didefinisikan sebagai variasi dari delay atau variasi waktu kedatangan paket. Banyak hal yang dapat menyebabkan jitter, diantaranya adalah peningkatan trafik secara tiba-tiba sehingga menyebabkan penyempitan bandwith dan menimbulkan antrian. Selain itu, kecepatan terima dan kirim paket dari setiap node juga dapat menyebabkan jitter.

Kategori Degradasi	Peak Jitter
Excelent	0 ms
Good	0 – 75 ms
Poor	76 – 125 ms
Unacceptable	125 – 255 ms

e.       Throughput

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 (sama dengan, jumlah pengiriman paket IP sukses per service-second).

4.       Penyebab Gangguan QOS

Terdapat beberapa faktor pengganggu dalam jaringan yang menyebabkan turunya nilai QoS, yaitu :

1. Redaman, yaitu jatuhnya kuat sinyal karena pertambahan jarak pada media transmisi. Setiap media transmisi memiliki redaman yang berbeda- beda, tergantung dari bahan yang digunakan. Untuk mengatasi hal ini, perlu digunakan repeater sebagai penguat sinyal. Pada daerah frekuensi tinggi biasanya mengalami redaman lebih tinggi dibandingkan pada daerah frekuensi rendah.

2. Noise, ini sangat berbahaya, karena jika terlalu besar akan dapat mengubah data asli yang dikirimkan. Jenis-jenis noise dalam jaringan :

a.       Thermal Noise

·         Terjadi pada media transmisi bila suhunya diatas suhu mutlak  (0ºK)

·         Akibat pergerakan elektron secara random dan memiliki karakteristik energi terdistribusi seragam

·         Menjadi faktor yang menentukan batas bawah sensitifitas sistem penerima

b.      Intermodulation Noise

·         Terjadi karena ketidak-linieran komponen transmitter dan receiver

·         Sinyal output merupakan penjumlahan dan perbedaan dari sinyal input

·         Sistem diharapkan linear sehingga sinyal output = sinyal input

c.       Impulse Noise

·         Pulsa-pulsa iregular atau spikes

·         Durasi pendek

·         Amplituda tinggi

·         Pengaruh kecil pada komunikasi telepon analog

·         Pengaruh besar pada komunikasi data

3. Crosstalk

Keributan yang tidak diinginkan antar lintasan sinyal → media metal (twisted pair & koaksial).

Penyebab : Gandengan elektris, Pengendalian respon frekuensi yang buruk

Contoh : ketika bertelepon, kita mendengarkan percakapan lain

4. Echo, terjadi ketika sinyal yang dikirim oleh transmitter kembali (feedback) kepadanya.

5. Distorsi, yaitu fenomena yang disebabkan bervariasinya kecepatan propagasi karena perbedaan bandwidth. Untuk itu, dalam komunikasi dibutuhkan bandwidth transmisi yang memadai dalam mengakomodasi adanya spektrum sinyal. Dianjurkan digunakan pemakaian bandwidth  yang seragam, sehingga distorsi dapat dikurangi.

5.         Tingkatan QOS

1. 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, agar dapat berfungsi dengan baik, dalam hal ini penerapan best-effort akan mengakibatkan panggilan telephone gagal atau terputus.

2.  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.

3.   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.

6.       Increase in Access Speed

Sekarang ini, banyak pemakai internet dibatasi untuk dial ke jaringan ISP pada 28,8 kb/s atau lebih rendah. Berbagai macam teknologi Digital Subscriber Line (DSL) sedang diperkenalkan dengan kecepatan akses dari ratusan kb/s sampai beberapa Mb/s. Teknologi ini akan percuma karena adanya bottleneck yang diakibatkan modem dan banyaknya trafik yang dikirim ke internet backbone.

Cara yang lebih baik untuk menjamin QoS adalah mengimplementasikan kombinasi teknologi sebagai berikut :

Billing : Untuk mencegah pemakai dari permintaan high-quality services ketika best-effort mencukupi, mereka harus dikenakan biaya yang berbeda. Pemisahaan harga memerlukan billing system yang dapat mengenali ketika high-quality service diminta dan tingkat yang telah mereka gunakan.

Bandwidth and Delay Priority Reservation : QoS meminta bandwidth yang pasti (dan delay priority termasuk di dalamnya) dan dicadangkan waktu session selama melawati jalur antara sumber dan tujuan. Hal ini dikenal dengan nama traffic contract.

Policing : ketika user mengirim melibihi data yang diijinkan oleh traffik contract, jaringan membutuhkan kemampuan untuk membuang kelebihan data, atau menandai kelebihan tersebut dengan low priority.

Priority Queuing : setiap router antara sumber dan tujuan harus menginterpretasikan permintaan QoS pada setiap aliran trafik dan antrian yang pantas untuk trafik ini sehingga menemukan parameter delay dari traffic contract.