Quality of Service dalam Data Komunikasi

Pengertian

QoS merupakan terminologi yang digunakan untuk mendefinisikan kemampuan suatu jaringan untuk menyediakan tingkat jaminan layanan yang berbeda-beda. Melalui Q0S, 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.

QoS merupakan peralatan-peralatan yang tersedia untuk menerapkan berbagai jaminan, dimana tingkat minimum layanan dapat disediakan. Banyak protokol dan aplikasi yang tidak begitu sensitif terhadap network congestion. File Transfer Protocol (FTP) contohnya, mempunyai toleransi yang besar untuk network delay dan terbatasnya bandwidth. Di sisi user, kejadian tersebut akan menyebabkan proses transfer file seperti download atau upload yang lambat, walaupun mengganggu user, namun kelambatan ini tidak akan menggagalkan operasi dari aplikasi tersebut. Lain halnya dengan aplikasi-aplikasi baru sepertiVoice dan Video, yang pada umumnya sensitif terhadap delay.

Jika paket dari voice mengalami proses yang lama untuk sampai ke tujuan, maka akan dapat merusak Voice yang didengarkan. Dalam hal ini QoS dapat digunakan untuk menyediakan jaminan layanan untuk aplikasi-aplikasi tersebut. SNA merupakan salah satu contoh protokol yang sangat sensitif dengan menggunakan protokol handshake dan biasanya akan melakukan terminasi dari session jika tidak memperoleh suatu acknowledgement, lain halnya dengan TCP/IP. Sehingga dalam kasus ini, memberikan prioritas pada trafik SNA di atas protokol lainnya akan memberikan QoS yang lebih baik.

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 trafik di jaringan. Point terakhir nampaknya terasa tidak penting, benarkah demikian? Naptser,

PointCast, World-Wide-Web adalah contoh aplikasi-aplikasi “self-deployed” yang dapat menyebabkan mimpi buruk bagi network administrator. Tidak seorang pun pernah merencanakan jalannya Web browsing seperti sekarang ini, hampir seluruh trafik di Internet membawa prefix “http”. Dengan adanya perubahan permintaan bandwidth, QoS dapat digunakan untuk menjamin kualitas layanan, jika beberapa user dalam suatu perusahaan sedang mendengarkan siaran radio lewat Internet, maka tidak akan memperlambat trafik penting yang ada ke perusahaan tersebut. Metode paling sederhana yang sering digunakan untuk memperoleh performansi yang lebih baik pada jaringan adalah dengan meminta lebih banyak bandwidth. Saat ini Gigabit Ethernet dan Optical Networking sudah tersedia.

Peningkatan bandwidth dapat menjadi solusi sementara untuk meningkatkan kualitas layanan, namun tidak akan dapat untuk menjamin kualitas layanan seterusnya. Aplikasi-aplikasi yang didukung oleh protokol-protokol yang ada akan terus meminta bandwidth lagi. Langkah tepat untuk kondisi demikian adalah menganalisa trafik yang lewat, mengidentifikasi urutan kepentingan dari protokol dan aplikasi di jaringan, dan menentukan strategi untuk memberikan prioritas untuk mengakses bandwidth yang tersedia.

QoS akan membuat seorang network administator mengawasi bandwidth, latency dan jitter, serta memiinimisasi paket yang hilang pada suatu newtwork, dengan memberikan prioritas pada protokol. Bandwidth adalah ukuran kapasitas pada suatu jaringan atau link. Latency adalah delay dari suatu paket untuk melewati jaringan. Jitter adalah perubahan latency pada suatu periode waktu. Melalui penerapan teknik-teknik QoS, maka akan dapat dilakukan pengaturan dari ketiga parameter di atas.

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.

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.
 
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.

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. Cisco Internetwork Operating System (IOS) mempunyai dua fitur untuk menyediakan layanan terintegrasi untuk mengawasi beban yang ditanggung di jaringan, yaitu Resource Reservation Protocol (RSVP) dan Intelligent Queuing. Saat ini RSVP sudah menjadi salah satu standard yang dikeluarkkan oleh salah satu working group dari Internet Engineering Task Force (IETF).

Intelligent queueing yang serting digunakan adalah Weighted fair queuing (WFQ) dan Weighted Random Early Detection (WRED). Penting untuk diketahui bahwa baik RSVP maupun Intelligent Queuing bukanlah merupakan routing protocol. RSVP akan bekerja sama dengan routing protocol untuk menentukan jalur yang terbaik di jaringan untuk dapat diberikan QoS.

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.

Congestion Management

Congestion management merupakan terminologi umum yang mencakup penggunaan strategi antrian untuk mengatur situasi di mana permintaan akan bandwidth lebih besar daripada bandwidth yang dapat disediakan oleh jaringan.

Beberapa teknik congestion management yang sering digunakan adalah: · First In First Out Queuing (FIFO) · Priority Queuing · Custom Queuing · Weighted Fair Queuing (WFQ) Priority Queuing dan Custom Queuing memerlukan perencanaan dasar untuk implementasi dan konfigurasi secara benar di router. Perencanaan yang salah bahkan dapat mengakibatkan terjadinya kongesti. Sedangkan FIFO dan WFQ memerlukan sedikit konfigurasi, Pada Cisco IOS, secara default WFQ berfungsi pada link dengan kecepatan E1 (2,048 Mbps) atau di bawahnya; dan secara default FIFO berfungsi pada link dengan kecepatan di atas kecepatan E1.

Konsep Antrian

Konsep antrian diterapkan di router dan akan menahan paket di dalam router, sampai dengan sumber daya yang ada mencukupi untuk mengirimkan paket tersebut. Jika tidak terdapat kongesti pada router, maka paket akan segera dikirimkan. Antrian di jaringan dapat dianalogikan dengan sistem pengantrian pembelian karcis film di bioskop, jika tidak ada orang yang sedang mengantri untuk membeli tiket, maka kita dapat langsung ke depan untuk membeli tiket tersebut tanpa harus mengantri, hal ini berarti tidak terjadi kongesti di jaringan.

Pada router yang mempunyai FastEthernet LAN dan E1 WAN sangat memungkinkan pada suatu waktu untuk terjadi antrian, hal ini disebabkan karena kecepatan interface FastEthernet LAN dengan E1 WAN tidak sama, sering dikenal dengan istilah speed-match. Speed-match ini bukanlah sesuatu yang mutlak untuk dihindari pada kondisi ini, kita harus melihat frekuensi dan potensi speed-match yang menyebabkan terjadinya kongesti pada router. Namun demikian, pada teknologi switch di data link layer, sedapat mungkin kita memang menghindari adanya speed-match. 

Leaky Bucket

Leaky bucket atau ember yang bocor adalah konsep dasar untuk dapat mengetahui mengenai teori antrian. Kucuran air yang menetes atau mengalir ke ember secara acak dapat dianalogikan sebagai trafik kedatangan yang random. Sedangkan tetesan air dari ember yang bocor dapat dianalogikan dengan trafik yang keluar. Jika kucuran air ke dalam ember sangat deras, maka ember akan tergenang air dianalogikan dengan antrian yang ada.

Bagaimana jika kucuran air yang ke ember jauh lebih besar daripada tetesan air yang keluar dari ember? Tentu saja ember akan terisi oleh air. Lantas, apa yang terjadi jika ember penuh dengan air dan air terus mengucur ke ember? Tentu saja air akan melimpah. Hal ini juga terjadi di komunikasi data, jika antrian paket sudah tidak dapat ditangani lagi oleh memori di router, sedangkan kedatangan paket yang ada masih tetap tinggi, maka akan ada paket yang ‘melimpah’, karena tidak tertangani.

Network administrator dapat melakukan konfigurasi dari besarnya antrian yang dibutuhkan. Pada Cisco IOS, sudah terdapat suatu default untuk besar antrian tersebut. Jika paket yang datang lebih besar daripada kapasitas yang dapat ditangani oleh router, maka router akan melakukan drop pada paket yang sudah tidak dapat ditanganinya lagi.

Protokol-protokol yang berada di layer atas mendukung pemberitahuan dan proses re-transmisi untuk mengidentifikasi adanya paket yang drop lalu melakukan retransmisi. Drop tidak selalu berarti adanya kesalahan pada jaringan.Sebagai contoh, pada interface FastEthernet dengan kecepatan 100 Mbps yang akan mengirmkan banyak informasi secara cepat ke interface E1 dengan kecepatan 2,048 Mbps. Drop dari paket-paket yang mungkin terjadi dapat digunakan oleh protokol-protokol yang berada di layer atas untuk mengurangi kecepatan pengiriman ke router. Beberapa mekanisme QoS seperti Random Early Detection (RED) dan Weighted Random Early Detection (WRED) mengunakan prinsip-prinsip tersebut untuk mengontrol tingkat kongesti yang terjadi di jaringan.

Drop paket berarti menuntut adanya retransmisi, dan ini akan menimbulkan suatu fenomena baru yang dikenal dengan global synchronization. Global synchronization terjadi, karena interaksi dari mekanisme di layer atas dari TCP/IP, yang disebut dengan sliding window. Jika blok-blok data berhasil dikirimkan tanpa adanya error, maka window atau jendela akan maju ke blok berikutnya, untuk kemudian mengirimkan blok data selanjutnya, sehingga hal ini dinamakan sliding window. Jika error terjadi saat pengiriman, maka window akan bergerak mundur untuk mengirimkan kembali blok yang mengalami error. Komunikasi ini akan menggunakan semua bandwidth yang tersedia, di mana dapat menyebabkan antrian paket menjadi drop.

Paket-paket yang mengalami drop diintepretasikan sebagai transmission error, yang secara simultan akan menyebabkan berkurangnya ukuran window untuk pengiriman paket selanjutnya pada setiap interval. Global synchronization ini menyebabkan fluktuasi pada penggunaan jaringan, seperti dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Penutup 

Implementasi QoS sebenarnya merupakan suatu hal yang sederhana pada jaringan komunikasi data, namun pada kenyataanya QoS merupakan salah satu hal yang paling tidak diperhatikan. Permasalahan kongesti seringkali dianalogikan kepada permasalahan bandwidth, dan dijawab dengan peningkatan bandwidth. Dengan penerapan QoS, maka akan dapat diberikan jaminan layanan kepada aplikasi yang dijalankan oleh end user. Melalui QoS ini, nantinya juga dapat dilakukan kontrol dan fungsi manajemen pada jaringan.