Quality of Service (QoS)Quality of Service (QoS)

Nyoman Bogi Aditya Karna, ST, MSEESisfo IM Telkom

• QOS adalah suatu pengukuran tentang seberapa baik jaringan berperilaku, digunakan untuk mengukur sekumpulan atribut performansi dan biasanya diasosiasikan dengan suatu layanan

• Komponen-komponen QOS :– Delay

Total waktu yang dilalui suatu paket dari pengirim ke penerima– Jitter

Variasi dari delay kedatangan paket secara end to end– Bandwidth

Rate transfer data maksimal yang bisa melewati suatu kanal transmisi

– ThroughputRate transfer sesungguhnya yang didapat setelah dikurangi packet loss

Quality of Service (QOS)

TCP vs. UDP

TCP sbg TransportTCP sbg Transport

Connection Orientedhandshaking sebelum transmisimenyediakan paket ACK/NACK

Reliablesemua paket harus sampai di penerima tanpa error (kirim ulang jika error)

UDP sbg TransportUDP sbg Transport

Connectionlesstanpa handshakingtanpa paket ACK/NACK sbg konfirmasi

unReliabletidak ada kirim ulang jika error

Bandwidth Management Bandwidth Management SystemSystem(BMS)(BMS)

Definisi BMS

mengatur link fisik (main link) dengan cara memecah menjadi beberapa link/pipa virtual dimana setiap link/pipa virtual dapat dibuat kelas (level) untuk jenis trafik dan alokasi bandwidth yang berbeda-beda, dimana link yg idle dapat di-share ke kelas yg lain.

mainlink

AHTTP A

SMTP

B

Tipe Pengaturan Bandwidth

• Best Effortkondisi tanpa pengaturan sama sekali

• Traffic Shapingpengaturan bersifat statistidak ada peminjaman link yg idle

• BMSpengaturan bersifat dinamislink yg idle dapat digunakan oleh user lain

Mengapa perlu BMS ?

1. bandwidth WAN/Internet mahal2. optimalisasi penggunaan link 3. alokasi jenis aplikasi4. prioritas penggunaan link5. memperketat keamanan

Apa yg bisa dilakukan BMS ?

1. klasifikasi trafikberdasarkan destination/source IP atau

destination/source port2. mengatur alokasi bandwidth untuk suatu trafik

berdasarkan jenis aplikasi dan user3. memetakan suatu trafik kedalam kelas yang sesuai

berdasarkan prioritas kelas4. manajemen resource, meminjamkan link yg idle ke

kelas di bawahnya

Struktur BMS

• Secara khusus diterapkan di egress point (titik keluar)• Meliputi 3 hal yaitu :

– Classifier, mengklasifikasikan paket yang datang– Queuing Discipline, cara paket dalam antrian dikirimkan – Class, yang menerima alokasi bandwidth berdasarkan kriteria

tertentu • Ada berbagai jenis manajemen bandwidth misalnya CBQ (Class-

Based Queuing) dan HTB (Hierarchical Token Bucket)

inputinterfaces

IngressPoint

InputDemultiplexing

ForwardingEgressPoint

OutputInterfaces

Upper Layer (TCP,UDP,...)

Traffic Control

PC Gateway

Class-based Queuing (CBQ)

1. Classifier, memilah informasi dari suatu paket dan menempatkannya pada kelas yang sesuai

2. General Scheduler, membagikan bandwidth sesuai dengan alokasinya masing-masing kelas

3. Link-sharing Scheduler, membagikan bandwidth “yang tak terpakai” sesuai dengan alokasinya masing-masing

4. Estimator, bagian blok umpan balik CBQ

ClassifierGeneral

Scheduler

Link-sharingScheduler

Estimator

Input Link Output Link

CBQ - Classifier

Memilah paket yang datang untuk ditempatkan pada kelasnya masing-masing, berdasarkan :1. destination atau source port2. destination atau source IP3. TOS byte4. protocol

CBQ – General Scheduler

• Menggunakan mekanisme Weighted Round Robin (WRR)• Pembobotan (weight) diperoleh melalui perhitungan class

allotment• Setiap paket yang terkirim, class allotmentnya akan dikurangi

dengan panjang paket yang terkirim tersebut• Suatu kelas dapat mengirim paket jika class allotment masih

ada (>0)

CBQ – contoh WRR (1)

Suatu BMS dengan 5 kelas (A, B, C, D, E)menggunakan 2 prioritas (P1 dan P2) dimana P2>P1 :- MTU 10000 byte- P2 memiliki 3 kelas (A=B=20% dan C=10 %)- P1 memiliki 2 kelas (D=35% dan E=15%)

P2 : mendapat jatah 30000 byte (MTU x 3 kelas) dgn jatah tiap kelas :A = B = 30000 x (20%/50%) = 12000 bytesC = 30000 x (10%/50%) = 6000 byte

P1 : mendapat jatah 20000 byte (MTU x 2 kelas) dgn jatah tiap kelas :D = 20000 x (35%/50%) = 14000 byteE = 20000 x (15%/50%) = 6000 byte

CBQ – contoh WRR (2)Round 1 : P2 dilayani terlebih dahulu (P2>P1)A dpt mengirim 2 paket, allotmentnya (12000 – 2x10000) = -8000B dpt mengirim 2 paket, allotmentnya (12000 – 2x10000) = -8000C hanya dpt mengirim 1 paket, allotmentnya (6000 – 10000) = -4000

Round 2 : Jika masih ada paket di P2 maka P2 akan dicheck. Karena allotment P2 negatif maka A/B/C tak diizinkan mengirim paket dan allotmentnya menjadi :A = B = 10000 – 8000 = 2000C = 10000 – 4000 = 6000.Tapi jika belum negatif maka WRR beralih melayani P1 dengan :D dpt mengirim 2 paket, allotmentnya (14000 – 2x10000) = -6000E hanya dpt mengirim 1 paket, allotmentnya (6000 – 10000) = -4000

Penggunaan WRR pada general sheduler bisa menimbulkan kelas-kelas dengan prioritas rendah tak terlayani, untuk menghindarinya perlu interaksi dengan Link sharing scheduler

CBQ – Link Sharing Scheduler

– Mendistribusikan bandwidth berlebih yang tak dipakai oleh kelas yang tidak memiliki backlog

– Berinteraksi dengan General Scheduler untuk memaksakan “penangguhan” pada suatu kelas yang overlimit

– Aktif saat ada kelas yang telah overlimit

Sifat-sifat Kelas Definisi

Regulated

Unregulated

Paket-paket kelas yang diatur link sharing scheduler

Paket-paket kelas yang diatur general scheduler

Overlimit

Underlimit

At-limit

Kelas yang saat sekarang telah menggunakan lebih dari bandwidth

yang telah dialokasikan kepadanya

Kelas yang menggunakan kurang dari bandwidth-sharenya

Kelas yang menggunakan sesuai dengan alokasi bandwidthnya

Unsatisfied Leaf Class yang underlimit dan memiliki timbunan antrian tetap atau

interior class yang memiliki anak kelas dengan timbunan antrian

• Umpan balik dari sistem CBQ untuk menentukan kelayakan suatu kelas memperoleh penangguhan saat overlimit, dengan mengukur waktu antar paket (inter-paket) untuk memperkirakan suatu kelas masih under limit, at limit atau telah overlimit.

• Status kelas diperoleh dari perhitungan idletime efektif yang diukur menggunakan fungsi EWMA (eksponential Weighted Moving Average)

• Konsep EWMA adalah paket yang ada sekarang ini lebih penting dari paket yang telah lewat

CBQ - Estimator

• Pada dasarnya serupa dengan CBQ• Termasuk dalam mekanisme penjadwalan “classful”• Terdiri dari 4 blok utama, classifier, general scheduler,

link-sharing structure, estimator• Memiliki struktur Link-sharing yang membolehkan

peminjaman “excess bandwidth”• Dapat diterapkan pada Router berbasis Linux

Hierarchical Token Bucket (HTB)

• General Scheduler, HTB menggunakan DRR (Deficit Round Robin) sedangkan CBQ menggunakan WRR (Weighted Round Robin)

• Estimator, HTB menggunakan TBF (Token Bucket Filter), CBQ dengan EWMA (Eksponential Weighted Moving Average)

• Parameter HTB lebih sedikit (rate,ceil,burst) dibanding CBQ

• Implementator, CBQ telah diimplementasikan pada router berbasis Linux dan non Linux (Cisco), HTB baru diimplementasikan pada router berbasis Linux

HTB vs. CBQ

• Menggunakan DRR sebagai mekanisme melayani kelas-kelas yang memiliki prioritas-prioritas berbeda, tiap kelas mendapatkan giliran mengirimkan paket jika memenuhi syarat DRR

• Persyaratan Deficit Round Robin, suatu kelas dapat mengirimkan paket jika ukuran paketnya lebih kecil atau sama dengan nilai Quantum yang ditetapkan, Quantum merupakan nilai ambang batas yang menentukan kelayakan suatu kelas bisa mengirimkan paket

HTB – General Scheduler

Jika suatu kelas memiliki ukuran paket <= Quantummaka diperbolehkan mengirim paket dengan aturan : DeficitCounterj+1 = | ukuran paket – (Quantum+DeficitCounterj) |

jika tidak, maka kelas tak diizinkan mengirimkan paket dan

DeficitCounter = Quantum

Bila kelas tak memiliki paket maka DeficitCounter di reset ke nilai 0

HTB – General Scheduler

misalkan Quantum = 1000 byte, dan ada 3 kelas (A,B,C)A = 1500 byte, B = 800 Byte dan C = 1200 byte, DeficitCounter0 = 0– Putaran pertama

A dan C tidak mengirim paket, DeficitCounternya menjadi 1000B mengirim paket DeficitCounter = | 800 – 1000 | = 200

– Putaran keduaA mengirim paket, DeficitCounter = | 1500 – (1000+1000) | = 500C mengirim paket, DeficitCounter = | 1200 – (1000+1000) | = 800, B tak memiliki paket maka DeficitCounter di reset ke 0.

HTB – contoh DRR

• Menggunakan Token Bucket Filter (TBF) untuk menentukan status keadaan kelas

• TBF memiliki algoritma ember token, dengan konsep setiap paket dapat ditransmisikan jika paket tersebut memiliki token yang tersedia di ember token, 1 paket memegang 1 token

HTB - Estimator

ember yangmenampung token

Sebuah Tokenditambahkan ke

ember setiapT

Jaringan Jaringan

Sebelum mengirimkanpaket

Setelah mengirimkanpaket

http://www.imtelkom.ac.id