chapter 12 quality of service

8/13/2019 Chapter 12 Quality of Service

http://slidepdf.com/reader/full/chapter-12-quality-of-service 1/82

Jaringan Masa Depan2011

1



2



3



4



5



6



12



13



14



15



16



17



18



19



20



21



22



23



24



25



26



27



28



29



30



QoS (Quality of Service) Parameter-parameter QoS pada jaringan :

Latency (delay)

Jitter

Packet Loss

Echo

Throughput

dll

31



TCP vs. UDPTCP sbg Transport

Connection Orientedhandshaking sebelum transmisimenyediakan paket ACK/NACK

Reliablesemua paket harus sampai di

penerima tanpa error (kirimulang jika error)

UDP sbg Transport

Connectionlesstanpa handshaking

tanpa paket ACK/NACK sbg

konfirmasi

unReliabletidak ada kirim ulang jika error



Pengaruh parameter QoS pada jaringan :

Latency (delay)

mrp banyaknya waktu yang diperlukan sebuah paket utkmelakukan perjalanan dr sumber ke tujuan. Penggunabiasanya bisa merasakan delay dari 150 ms atau lebih.

Jitter

mrp variasi delay yg diakibatkan oleh panjang queue dalamsuatu pengolahan data & reassemble paket-paket data diakhir

pengiriman akibat kegagalan sebelumnya. Jitter diantaratitikawal & akhir komunikasi hrs <150 ms. Utk wireless <5ms

33



34

Jenis Delay Keterangan

Algorithmic delay Delay ini disebabkan oleh standar codec yang digunakan.

Contohnya, Algorithmic delay untuk G.723.1 adalah 7.5 ms

Packetization delay Delay yang disebabkan oleh peng-akumulasian bit voice

sample ke frame. Seperti contohnya, standar G.711 untuk payload 160 bytes memakan waktu 20 ms.

Serialization delay Delay ini terjadi karena adanya waktu yang dibutuhkan

untuk pentransmisian paket IP dari sisi originating

(pengirim).

Propagation delay Delay ini terjadi karena perambatan atau perjalanan. PaketIP di media transmisi ke alamat tujuan. Seperti contohnya

delay propagasi di dalam kabel akan memakan waktu 4

sampai 6 s per kilometernya.

Component Delay. Delay ini disebabkan oleh banyaknya komponen yang

digunakan di dalam sistem transmisi.



Packet loss dapat disebabkan oleh kemacetan jaringan, yang menghasilkan paket drop. Penyebab kerugianlainnya adalah adanya saluran komunikasi yang buruk,

terutama di saluran nirkabel.1. Congestion

2. Node yg bekerja melebihi kapasitas buffer

3. Memory yg terbatas pada node

MMB 2010

Packet Loss



Teknik Recovery Loss Ada beberapa teknik untuk recoverery dari packet loss

seperti :

1. Pengiriman ulang paket pada transport layer,

2. Koreksi kesalahan pada physical layer,

3. Penggunaan codec di application layer.

36



Standar Packet Loss

Kategori Degredasi Packet Loss

sangat bagus 0%

bagus 3%

sedang 15%

jelek 25% 37

Kategori Degredasi Peak Jitter

sangat bagus 0 ms

bagus 75 ms

sedang 125 ms

jelek 225 ms



Lanjutan... (3) Throughput

mrp total waktu yg diguanakan mengirim packet dgsukses per satuan waktu tertentu. Analisa throughput :

Jumlah paket sukses x waktu transmisi paketS =

Lama pengamatan

Waktu transmisi paket (t trans) terdiri dari dua

komponen yaitu waktu paket (t paket) & delaypropagasi (t prop).

t transmisi = t paket + t prop

39



Pengukuran Kualitas VoIP

MOS (Mean Opinion Score) mrp metode ygdigunakan untuk menentukan kualitas suara dlm jaringan IP berdasarkan standar ITU-T P.800

Metode ini bersifat subjektif krn berdasarkanpendapat orang-perorangan

Untuk menentukan nilai ada 2 cara yaitu : Conversation opinion

Listening test

40



Lanjutan...(1) Melakukan komunikasi dengan end user melewati jaringan yang

diamati

Melakukan capture packet

43



Lanjutan...(2)

44



Lanjutan...(3)

Menghitung throughput

Throughput dalam packet/second

45

Throughput dalam packet/second



Lanjutan...(4)

Menghitung rata-rata delay pengiriman packet satuarah (one way delay), jitter dan packet loss

Menghitung MOS dari parameter yang telahdiperoleh

46



Pengukuran menggunakan

Command PromptPING

Ping digunakan untuk memeriksa suatu serverbekerja, dengan cara mengirimkan beberapa byte data

dan menerima pantulannya.

Jika pantulan diterima berarti komputer tujuanmemberi respon, dan menunjukkan bahwa komputer

tujuan sedang beroperasi

47



Lanjutan...(1) Pengukuran ini sering digunakan untuk menentukan :

Byte data yg dikirim

Waktu yg dikirim

TTL (Time to Live) Banyaknya paket yang dikirim

Banyaknya paket yang diterima

Average

48



Lanjutan...(2)

49



Pengukuran TraceRoute

Mekanisme traceroute digunakan untuk mendapatkaninformasi tentang jalur yang dilaluinya berdasarkanTTL (Time to Live)

Traceroute dilakukan untuk pengukuran performansi jaringan berdasarkan parameter bandwidth, latensidan rugi-rugi data

50



Pengukuran Speed Test

Pada saat melakukan request untuk Speed Test, makadikirimkan sejumlah data (yang besarnya sesuaipilihan) ke browser, dan menghitung kapan data

tersebut mulai dan selesai ditransfer. Denganperhitungan sederhana, sehingga dapat menentukanberapa besar koneksi yang terjadi pada saat datatersebut di transfer

51



Lanjutan... Perhitungan yang dapat dilakukan setelah data

ditransfer pada browser, maka beberapa hal yang perludicatat yaitu :

Besar File yang dikirim dalam Byte

Waktu mulai Transfer

Waktu Selesai Transfer

Dari data yg didapat, dilakukan perhitungan sbb Waktu Transfer = Waktu Selesai - Waktu Mulai

Kecepatan dalam Bit/s = Besar File / Waktu Transfer

Kecepatan dalam Bytes/s = Kecepatan dalam Bit / 8

52



53



Definisi BMS

mengatur link fisik (main link) dengan caramemecah 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.

main

link

A

HTTP A

SMTP

B



Tipe Pengaturan Bandwidth Best Effort

kondisi tanpa pengaturan sama sekali

Traffic Shaping

pengaturan bersifat statis tidak ada peminjaman link yg idle

BMSPengaturan bersifat dinamis link yg idle dapat

digunakan oleh user lain



Mengapa perlu BMS ?1. bandwidth WAN/Internet mahal

2. optimalisasi penggunaan link

3. alokasi jenis aplikasi4. prioritas penggunaan link

5. memperketat keamanan



Apa yg bisa dilakukan BMS ?1. klasifikasi trafik

berdasarkan destination/source IP ataudestination/source port

2. Mengatur alokasi bandwidth untuk suatu trafikberdasarkan jenis aplikasi dan user

3. Memetakan suatu trafik kedalam kelas yang sesuai

berdasarkan prioritas kelas

4. Manajemen resource, meminjamkan link yang idleke 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)

input

interfaces

Ingress

PointInput

Demultiplexing Forwarding

Egress

PointOutput

Interfaces

Upper Layer (TCP,UDP,...)

Traffic Control

PC Gateway



Class-based Queuing (CBQ)

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

2. General Scheduler, membagikan bandwidth sesuai

dengan alokasinya masing-masing kelas3. Link-sharing Scheduler, membagikan bandwidth“yang tak terpakai” sesuai dengan alokasinya masing-masing

4. Estimator, bagian blok umpan balik CBQ

Classifier General

Scheduler

Link-sharing

Scheduler Estimator

Input Link Output Link



CBQ - ClassifierMemilah paket yang datang untuk ditempatkanpada kelasnya masing-masing, berdasarkan :1. destination atau source port

2. destination atau source IP3. TOS byte4. protocol



CBQ –

General SchedulerMenggunakan mekanisme Weighted Round Robin (WRR)

Pembobotan (weight) diperoleh melalui perhitungan class

Setiap paket yang terkirim, class akan dikurangi dengan

panjang paket yang terkirim tersebutSuatu kelas dapat mengirim paket jika class 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 danallotmentnya 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 menghindarinyaperlu interaksi dengan Link sharing scheduler



CBQ – Link Sharing Scheduler

Mendistribusikan bandwidth berlebih yang tak dipakaioleh kelas yang tidak memiliki backlog

Berinteraksi dengan General Scheduler untukmemaksakan “penangguhan” pada suatu kelas yangoverlimit

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 jikamemenuhi 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 yangmenentukan kelayakan suatu kelas bisa mengirimkan

paket

HTB –

General Scheduler



Jika suatu kelas memiliki ukuran paket <= Quantum

maka diperbolehkan mengirim paket dengan aturan :

DeficitCounter j+1 = | ukuran paket – (Quantum+DeficitCounter j) |

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 kedua

A mengirim paket, DeficitCounter = | 1500 – (1000+1000) | = 500

C 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 yang

menampung token

Sebuah Token

ditambahkan ke

ember setiap DT

Jaringan Jaringan

Sebelum mengirimkan

paket

Setelah mengirimkan

paket



Scheduling

Apa itu Scheduling? metode/algoritma untuk mengatur lalu lintas paket

yang keluar masuk sebuah node

Mengapa perlu scheduling?

Resource terbatas

Perbedaan karakteristik layanan

Karakteristik media transmisi



Klasifikasi Paket Scheduler

Klasifikasi umum: Work-Conserving Scheduler

Non-work Conserving Scheduler

Klasifikasi Arsitektur Internal: Priority Based

Frame Based



Algoritma Scheduling Round-Robin/First In First Out

Keuntungan:

Sederhana

Waktu jeda antar paket ditentukan oleh banyaknya paket

saja Aliran konstan selama antrian pendek

Kerugian:

Tidak ada pembedaan jenis trafik/layanan

Delay/Congestion pada paket akan mempengaruhi paketlain



FIRST IN FIRST OUT



Algoritma Scheduling

Priority Queuing Kelebihan:

Tidak butuh komputasi rumit

Dimungkinkan untuk memberikan prioritas layanan

Kekurangan:

Jika trafik prioritas tinggi padat, trafik prioritas rendahakan mengalami delay

Jika buffer penuh, maka trafik prioritas rendah bisa di-drop



PRIORITY QUEUING




Simple Fair Queuing Keuntungan:

Paket masuk diproses secara “adil”

Kerugian:

Tidak dapat digunakan untuk layanan diffserv

Semakin banyak trafik, membutuhkan buffer yang besar

Bila traffik kecil, maka dapat dianggap sebagai FIFO




Random Early Detection Dipakai untuk mencegah burst packet dari seorang

user.

Mencegah drop paket karena antrian penuh

Bukan untuk DiffServ




Hierarchial Token Bucket Keuntungan:

Adanya garansi bandwidth untuk tiap user/layanan

Tidak ada bandwidth yang terbuang

Konfigurasi sederhana

Kekurangan:

Perlu Komputasi yang lebih rumit

Perlu buffer yang cukup besar



Hierarchial Token Bucket

chapter 12 quality of service

Documents