Multimedia Networking Quality of Service Quality of Service

Multimedia Networking Quality of Service

Quality of Service • Isu: – Aplikasi media adalah intensif-bandwith – Membutuhkan delay dan jitter yang rendah – Network harus menyediakan Qo. S untuk kinerja baik • Internet tidak menyediakan Qo. S • Perlu fitur “tambahan” untuk mendapatkan Qo. S: – Packet classification, policing, scheduling, call admission • Arsitektur Qo. S – Integrated Services – Differentiated Services

Requirements untuk Qo. S • Lihat model sederhana untuk melihat pengaruh sharing dan congestion – Dua “flows” sharing link antara R 1 dan R 2 – Output queue dari R 1 yang diperhatikan

Skenario 1 • Aplikasi audio dan FTP share link – Audio: 1 Mbps (membutuhkan delay rendah) – FTP: sebanyak mungkin (tidak ada time constraint) • Priority scheduling: – Selalu forward paket audio sebelum FTP – Menjamin audio mendapatkan Qo. S yang baik • Packet marking: menandai paket audiosebagai prioritas tinggi

Klasifikasi Paket • Lebih general dibanding menandai satu class paket adalah klasifikasi paket – Klasifikasi berdasarkan pada siapa yang mengirim jenis paket • IP source, IP destination, source port, destination port, protocol type, … – Kebijakan menentukan service paket apa yang didapat • Misal: “all packets from 128. 252. *. * low priority” • Prinsip 1 Qo. S: “Klasifikasi paket menfasilitasi router untuk membedakan antar paket untuk membedakan classes of traffic. ”

Skenario 2 • Jika audio memiliki prioritas lebih tinggi dari FTP, dapat menyebabkan kesulitan FTP dengan mengirim 1. 5 Mbps – Mungkin karena malicious atau erroneous • Flows harus diisolasi satu sama lain – Malicious flow tidak dapat menurunkan service lainnya

Isolasi dan Kebijakan • Prinsip 2 Qo. S: “Memungkinkan menerapkan derajat isolasi antar traffic flows, maka satu flow tidak dirugikan oleh misbehavinf flow lainnya. ” • Kebijakan dapat mengontrol traffic – Klasifikasi mengenali suatu paket termasuk pada flow tertentu – Jika paket tidak memenuhi spesifikasi flow tertentu, paket didelay atau didrop – Mekanisme kontrol rate: leaky bucket (dibahas kemudian)

Skenario 3 • Alokasi ketat sumber daya untuk flow – Tidak membolehkan penggunakan bandwith yang tidak terpakai – Jika audio dipause, FTP tidak dapat menggunakan bandwidth • Prinsip 3 Qo. S 3: “Selain melakukan isolasi antar flow, dapat mengatur penggunaan resources (bandwidth) seefisien mungkin. ”

Skenario 4 • Bagaimana jika dua aplikasi dengan prioritas yang sama overload kapasitas link? – Misal, dua aplikasi audio membutuhkan 2 Mbps • Keduanya masih dapat berbagi link meskipun dengan 0. 75 Mbps – Kinerja buruk untuk keduanya

Admisi Call • Tidak dapat menggunakan bandwith lebih dari yang ada • Prinsip 4 Qo. S: “Proses admisi call dibutuhkan dimana flow menyatakan requirement Qo. S-nya dan kemudian diakui network (pada Qo. S yang disyaratkan) atau diblok dari network (jika Qo. S tidak dapat dipenuhi)”

Qo. S Requirements

Mekanisme Scheduling dan Policing • Scheduling: – FIFO – Priority Queuing – Round Robin – Weighted Fair Queuing • Policing: – Leaky Bucket • Delay maksimum

Scheduling: FIFO • First-In-First-Out – Packets diforward sesuai urutan kedatangan • Discard policy (when buffer is full and packet arrives): – Buang paket yang datang (tipikal) – Buang paket yg datang atau salah satu yg ada di buffer tergantung policy (kapan ini digunakan? )

Scheduling: Priority Queuing • Antrian berbeda untuk class berbeda – Kalsifikasi menentukan paket masuk antrian yg mana • Transmit paket dari class prioritas tertinggi dgn nonempty queue • Preemptive dan non- preemptive

Contoh Antrian Prioritas • Non- preemptive

Round Robin • Tidak seperti antrian prioritas, perlakuan equal untuk tiap class yang berbeda • Transmit class 1, kemudian class 2, kemudian class 1, … • Tetap berjalan, dengan cepat ke class berikutnya jika salah satu class kosong

Scheduling: WFQ • Weighted Fair Queuing • Generalisasi abstraksi Round Robin – Memberi weight wi untuk tiap class – Tiap class mendapat R * wi / (Ówk) throughput (rata-rata)

Paketisasi • Problem dalam algoritma scheduling? • Bagaimana flow mengeksploitasi scheduling dan mendapatkan bandwidth lebih banyak dari flow lain yang memiliki prioritas yang sama? • Kirim paket dengan ukuran sangat besar – Penentuan scheduling dilakukan berdasarkan per-paket selain per-bit • Algoritma yang lebih kompleks menyertakan mekanisme ini

Policing • Bagaimana menentukan rate dimana flow diperbolehkan dikirim? – Average rate: interval penting • 100 pkts/sec = 6000 pkts/sec ? ? – Peak rate: maximum rate untuk short time – Burst rate: maximum packets in an instant • Mekanisme Leaky Bucket dapat melaksanakan average dan burst

Leaky Bucket • Transmit jika token paket untuk paket tersedia • Rate r menentukan average, bucket size b membatasi burst

Leaky Bucket + WFQ • Rate maksimum untuk interval t adalah rt+b • Burst maksimum adalah b • Dengan WFQ: tiap flow is dikontrol oleh leaky bucket dengan ri dan bi

Delay Bound • Delay maksimum untuk paket dalam flow i: – Diteruskan lewat leaky bucket • Tidak ada delay jika dikirim pada rate yang ditentukan – b packets didepannya (packet adalah burst terakhir) – Flow mendapatkan R * wi / (Ówk ) bandwidth • Delay maksimum terbatas pada: • Delay yang terjamin sangat penting pada Qo. S

Arsitektur Qo. S • Pendekatan 1: Integrated Services – Penerapan Qo. S pada tiap hop dalam network • Pendekatan 2: Differentiated Services – Melaksanakan pada network edge – Menyederhanakan network core

Integrated Services • Reservasi resource ditiap router pada path – Butuj per-flow state (=> “virtual circuit” J) – Butuh call setup – Setiap router menerapkan spesifikasi Qo. S

Call Setup (1) • Session menyatakan requirement Qo. S-nya – R- spec: spesifikasi Qo. S – T- spec: spesifikasi traffic • Protokol signaling membawa R- spec dan T- spec melalui network • Router mempertimbangkan apakah admit call – Check resource yang teralokasi – Check jikaf R- spec dan T-spec masih “fit” didalamnya • RSVP (Re. Ser. Vation Protocol) digunakan untuk task ini

Call Setup (2)

Int. Serv Traffic Classes • Guaranteed Qo. S: – Batas tetap queuing delay pada routers – Untuk aplikasi hard real-time dengan requirement delay sensitif • Controlled Load: – Pendekatan serupa Qo. S dari unloaded router – Untuk aplikasi real-time yg bekerja baik pada unloaded Internet (mis. , audio, video, …)

Differentiated Services • Problem dengan Int. Serv: – Skalabilitas: membutuhkan per-flow state ditiap router – Service classes sedikit: tidak ada prioritas eksplisit • Differentiated Services: – Membedakan antara edge routers dan core routers – Leaf routers (edge router): • Klasifikasi paket (dalam “behavior aggregates” yg berbeda) • Traffic conditioning – Core routers: • Forward paket berdasarkan marking • Supports sedikit “per-hop behaviors” – Fungsi sederhana pada core, kompleks pada edge

Diff. Serv Network

Diff. Serv Edge (1) • Fungsi edge pada router-DS “pertama” dalam path (atau pada host) – Klasifikasi – Traffic Conditioning • Klasifikasi: – Node edge menandai paket tergantung dari aturan klasifikasi – Menggunakan fiels tipe service IP dalam header IP • Field tipe service: – 6 bits untuk DS Code Point (DSCP) • Menyatakan per-hop behavior dalam core – 2 bits tidak digunakan

Diff. Serv Edge (2) • Traffic Conditioning: – Node edge mungkin mendelay dan membuang paket • Untuk beberapa classes, rate yang diberikan terbatas – Traffic dimonitor dan ditentukan jika tidak disyaratkan

Diff. Serv Core (1) • Per-Hop Behavior: – Kinerja berbeda, dapat diukur – PHB tidak menentukan mekanisme • Contoh: – Class A mendapat x% outgoing bandwidth pada interval t – Paket class A pergi lebih dulu dari paket class B • Yang sekarang dinyatakan: – Expedited (memperlancar) Forwarding: • Rate kedatangan class paling tidak pada rate tertentu – Assured (kepastian) Forwarding: • 4 classes dengan buffering dan bandwith minimum • Masing-masing dgn tiga partisi utama drop

Ringkasan Multimedia Networking • Aplikasi – Bandwidth-intense, delay-sensitive • Qo. S perlu – Harus ditambahkan pada Internet yang ada • Qo. S: – Classification – Policing – Scheduling • Arsitektur Qo. S: – Int. Serv – Diff. Serv