Teenuse Kvaliteet QoS (0)

Quality of Service
Arvutivõrkude inseneri sõna Quality of Service tähendab mitte saavutatud teenuse kvaliteeti, kuid viitab ressursside reserverimis kontrollmehhanismidele. QoS on võime pakkuda erinevat prioriteedi erinevatele rakendustele (applications), kasutajatele, või andmevoogule, või tagada teatud tasemel tulemuslikkust andmevoogule. QoS-i garantiid on olulised, kui võrgu läbilaskevõime on ebapiisav, eriti kui kasutatakse multimeedia rakendusi, mis kannavad üle kõnet või videot reaalajas nagu IP-kõne, online mängud ja IP-TV. Need tihti vajavad fikseeritud bitikiirust ja viivitus tundlikud.
Best -effort service
On olemas ka Best-effort võrgu teenus. Kus võrk ei anna garantiid, et andmed on kohale toimetatud või et kasutajale antakse tagatud teenuse kvaliteedi tase või teatud prioriteet . Best effort võrgustikus kõik kasutajad saavad parima teenuse, mis tähendab, et nad saavad määratlemata muutlik bitikiirus ja tarneaeg , sõltuvalt praeguse liikluskoormusest.
IP pakett ja Type of Service
Reeglina, saadetud võrgus paketid erinevad IP viie päisevälja baasil. IP paketi allika aadress, sihtpunkti aadress, IP protokolli väli, allika ja sihtpunkti pordid. Nemad kirjeldavad andmevoogu. Andmevoog koosneb pakettidest, genereeritud rakendusega, mis töötab allika arvuti peal ja on mõeldud saatmiseks rakendusele, mis töötab sihtpunkti arvuti peal. Ühe andmevoo pakettidel on kõik viis IP paketti päiseväljad samamoodi täidetud.
Teenuse kvaliteet ei ole kellelgi geniaalne idee, mis oli välja mõeldud hiljuti. Juba need inimesed kes asutasid Interneti nägid ette selle vajadust ja mõtlesid välja teenuse tüüpi baiti, ehk Type of Service (ToS) IP paketi päises. Järelikult, võimalus realiseerida teenuse kvaliteeti oli võimalik juba alguses kui oli välja mõeldud IP pakett.
Teenuse tüüpi bait kasutatakse selleks, et määrata missugust teenuse kvaliteeti tahetakse. ToS bait koosneb 8 bitist.
0
1
2
3
4
5
6
7
Precedence
(Prioriteet)
D
T
R
ECN

• 0-2 — IP segmenti prioriteet (precedence)
  
• 3 —aja viivituse nõudlus( delay ) IP segmenti saatmisel (0 — normaalne, 1 — madal viivitus)
  
• 4 —marsruuti läbilaskevõime nõudlus (throughput) mille järgi hakkab liikuma IP segment (0 — low, 1 — kõrge läbilaskevõime)
  
• 5 —segmenti ülekanne usaldusväärsuse nõudlus (reliability) (0 — normaalne, 1 — kõrge usaldusväärsus)
  
• 6-7 — ECN —(Explicit Congestion Notification) selgesõnaline ummikute teatamine (IP voogu juhtimine.)
  

Praktikas ToS välja kasutamine ei olnud laialdaselt rakendatud. IP rakendused ei täitnud ToSi välja ning ruuterid ignoreerisid seda IP paketti saatmise otsustamisel .
Võrguliikluse võtmeomadused
Kui vaadata pakett-vahetus võrgud, teenuse kvaliteet on mõjutatud erinevate tegurite poolt. Palju asju võib juhtuda pakettidega, kui nad liikuvad allikast sihtpunkti, mille tulemuseks on järgmised probleemid kui vaadata saatja ja vastuvõtja seisukohast :

• Madal läbilaskevõime (Low throughput)
  
• Mahaviisatud paketid (Dropped packets)
  
• Vead (Errors)
  
• Latentsus ( Latency )
  
• Võdin (Jitter)
  
• Rikkis tarne (Out-of- order delivery)
  

Madal läbilaskevõime võib seletada niimoodi – võrgu koormus muutub, kui mitu kasutajad jagavad sama võrgu ressursse ning ühe andmevoo bitikiirus (maksimaalne läbilaskevõime) võib olla liiga madal et kasutada reaalaja rakendusi. See võib juhtuda kui kõikidel andmevoogudel on sama prioriteet.
Mahaviisatud paketid – Ruuterid ei pruugi tarnida mõned paketid kui andmed on rikutud või nad saabuvad, kui nende puhvrid on juba täis. Vastuvõttev rakendus võib küsida, et see informatsioon saadetakse uuesti, mis võib põhjustada tõsiseid viivitusi üldises andmevoogus.
Vead – Bitide vead võivad alla põhjustatud müraga ja häiretega, eriti traadita sides ja kasutades pikkasid vask traate. Kui bit on vigane siis paket on rikutud ning vastuvõtja peab seda avastama ja tegutsema samamoodi kui see pakett oleks mahaviisatud, ehk paluda et informatsiooni saadetakse uuesti.
Latentsus – Iga paketi sihtpunkti jõudmine võib võta palju aega, sest paketi viivitakse pikkades järjekordades, või see võtab teist marsruuti, mis on pikem, et vältida ummikuid. See erineb läbilaskevõimest, kuna viivitus võib koguneda aja jooksul, isegi siis kui läbilaskevõime on peaaegu normaalne. Mõningatel juhtudel liigne latentsus võib muuta rakenduste nagu VoIP või online mängude kasutamiskõlbmatuks.
Võdin – Paketid allikast jõuavad sihtpunkti erineva hilinemisega. Paketi viivitus sõltub tema asukohast ruuterite järjekorras, mis on paketti liikumise teel allika ja sihtpunkti vahel ja see asukoht võib varieeruda ettearvamatult. See erinevus viivituses nimetatakse võdinaks ja võib tõsiselt mõjutada online audio ja/ või video kvaliteeti.
Rikkis tarne – Kui seotud pakettide kogumiku saadetakse läbi võrku, erinevad paketid võivad võta erinevaid teed, mille tulemuseks on erinev viivitus. Ning paketid jõuavad sihtpunkti teises järjekorras kui see järjekord millises neid saadeti. Selle probleemi lahendamiseks on vaja spetsiaalseid lisa protokolle mis panevad neid õigesse järjekorda kui nad jõuavad sihtpunkti. See on eriti oluline video ja VoIP andmevoogude jaoks, kus kvaliteet on dramaatiliselt mõjutatud nii latentsuse kui ka järjekorra puudumises.

IP Integrated Services (IntServ) ja Differentiated Services (DiffServ)

IP Integrated Services.

IntServ on teenus mis garanteerib teenuse kvaliteeti (QoS) võrkudes. Ja seda teenust võib kasutada näiteks selleks, et võimalda videole ja helile jõuda vastuvõtjani katkestusteta.
IntServ kasutab RSVP-d ( Resource Reservation Protokoll ), ehk Allika Reserverimis Protokoll. Kõik masinad, mille kaudu saab saata QoSi andmed, saadavad PATH sõnumi iga 30 sekundi järel, mis levib läbi võrkude. Need, kes tahavad kuulata, saadavad vastu RESV(lühend Reserve ) sõnumi, mis liigub tagasi saatjale. RESV sõnum sisaldab andmevoogu spetsifikatsioonid. Ruuterid, mis asuvad saatja ja kuulaja vahel peavad otsustama, kas nad saavad toetada reserveeritud andmevoogu või mitte, kui nad ei saa, nad saadavad sõnumit, et nad ei saa andmevoogu toetada, kuulajale. Aga kui nad on nõus reserveeritud andmevoogu toetama siis nad peavad seda tegema.
Ruuterid säilitavad andmevoogu olemust ja kontrollivad seda. Seda tehakse pehmes seisundis, ja kui mingi aja pärast midagi ei ole kuulda, lugeja lõpetab tööd ja reserveeringut tühistatakse. See lahendab probleemi kui saatja või vastuvõtja kokku varisevad(Crash) või lõpetatakse tööd ebakorrektselt(Shut Down) enne kui reserveering oli tühistatud.
Probleemid
IntServ-i probleem on selles, et igas ruuteris tuleb säilitada palju seisundeid. Selle tulemusena IntServ on hea väikese ulatusega võrkudele, aga kui rääkida suurtest võrkudest nagu Internet , siis on raske jälgida kõike reserveeringud. Mille tulemuseks, IntServ ei ole väga populaarne .
IP Differentiated Services.
Differentiated services annab võimalust erinevate andmevoogude klasside kooskõlastatud töötlemiseks. Vastavalt sellele mudelile, mis oli arendanud IETF (Internet Ingineering Task Force) DiffServ gruppi poolt, ToS baitist sai DS bait, ning DiffServ kasutab 6 tema biti. Igale koodi väärtusele vastab oma saatmise klass PHB (Per-Hop Behavior Forwarding Class ), mis määrab oodatud teenuse taset. Iga klaasi raamides paketid töödeldakse vastavalt nõuetele, määratud teenuse kvaliteediga. Traafik jagatakse piiratud klasside arvule või „käitumise gruppideks“ (behavior), mis annab võimalust teenuste diferentseerimiseks.
DiffServ mudeli plussid on selles, et see tagab ühist arusaamist kuidas peab traafikut töödelda. Ning see jagab traafikut suhteliselt väikeseks klasside arvuks, selle asemel, et eraldi analüüsida iga andmevoogu eraldi. Iga ruuteri võrk on konfigureeritud eristada traafikut vastavalt tema klassile. Iga traafiku klassi saab juhtida erinevalt, tagades sooduskohtlemist kõrgema prioriteediga traafikule võrgus.
DiffServ-i mudel ei sisalda ette tehtud otsuseid, missugust traafikut tuleb eelistada, see on võrgu operaatori töö. DiffServ lihtsalt annab raamistiku , et traafikut oleks võimalik klassifitseerida ja diferentseerida. Aga DiffServ soovitab standardiseerida traafiku klassid selleks, et muuta koostalitlusvõime erinevate võrkude ja erinevate müüjate varustuse vahel lihtsamaks.
Praeguseks on tuvastatud kaks traafiku klassi DiffServ raamides:
Kiirtarne (Expedited Forwarding PHB Group)
Garanteeritud tarne (Assured Forwarding PHB Group).
IP Differentiated Services plussid
Üks DiffServ eelis on selles, et traafiku kontrollimine ja klassifitseerimine on tehtud piiride peal DiffServ-i pilvede vahel. See tähendab, et Interneti tuuma ruuterid saavad teha oma tööd ja mitte hoolida makse kogumise keerukusest või lepingute jõustumisega. DiffServ ei nõua eelnevalt kokkuleppimist, mingeid reservatsioone, ja eaganõudvat ühest otsast teise ühenduse läbirääkimist iga andmevoo jaoks nagu integreeritud teenustega . See tähendab, et DiffServ on suhteliselt kerge rakendada.