Pengertian QOS dan faktor yang mempengaruhi QOS

Dari segi networking, QoS mengacu kepada kemampuan memberikan pelayanan berbeda kepada lalulintas jaringan dengan kelas-kelas yang berbeda. Tujuan akhir dari QoS adalah memberikan network service yang lebih baik dan terencana dengan dedicated bandwith, jitter dan latency yang terkontrol dan meningkatkan loss karakteristik. QoS adalah kemampuan dalam menjamin pengiriman arus data penting atau dengan kata lain kumpulan dari berbagai kriteria performansi yang menentukan tingkat kepuasan penggunaan suatu layanan. QoS menawarkan kemampuan untuk mendefinisikan atribut-atribut layanan yang disediakan, baik secara kualitatif maupun kuantitatif .

Sebagai contoh, laju bit yang diperlukan, delay, jitter, probabilitas packet dropping atau bit error rate ( BER ) dapat dijamin. Jaminan QoS penting jika kapasitas jaringan tidak cukup, terutama untuk aplikasi streaming multimedia secara real-time seperti voice over IP, game online dan IP-TV, karena sering kali ini tetap memerlukan bit rate dan tidak diperbolehkan adanya delay, dan dalam jaringan di mana kapasitas resource yang terbatas, misalnya dalam komunikasi data selular. Dalam ketiadaan jaringan, mekanisme QoS tidak diperlukan. Sebuah jaringan atau protokol yang mendukung QoS dapat menyepakati sebuah kontrak traffic dengan software aplikasi dan kapasitas cadangan di node jaringan, misalnya saat sesi fase pembentukan.

Quality of Service (QoS) adalah kemampuan suatu jaringan untuk menyediakan layanan yang baik dengan menyediakan bandwith, mengatasi jitter dan delay. Parameter QoS adalah latency, jitter, packet loss, throughput, MOS, echo cancellation dan PDD. QoS sangat ditentukan oleh kualitas jaringan yang digunakan. Terdapat beberapa factor yang dapat menurunkan nilai QoS, seperti : Redaman, Distorsi, dan Noise.

2.  Pentingnya QoS

Ada beberapa alasan mengapa kita memerlukan QoS, yaitu:

1.       Untuk memberikan prioritas untuk aplikasi-aplikasi yang kritis pada jaringan.

2.        Untuk memaksimalkan penggunaan investasi jaringan yang sudah

       ada.

3.        Untuk meningkatkan performansi untuk aplikasi-aplikasi yang

       sensitif terhadap delay, seperti Voice dan Video.

4.        Untuk merespon terhadap adanya perubahan-perubahan pada aliran

traffic di jaringan.

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.

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.

3.   Parameter-Parameter Quality of Service (QoS)

Pada jaringan packet switched, kualitas layanan dipengaruhi oleh berbagai faktor,  yang dapat dibagi menjadi faktor "manusia" dan faktor "teknis". Faktor-faktor

manusia meliputi: stabilitas layanan, ketersediaan layanan, delay, dan informasi

pengguna. Faktor-faktor teknis meliputi: realibility, scalability, effectiveness,

maintainability, Grade of Service (GOS), dll. Terdapat banyak hal bisa terjadi pada

paket ketika mereka melakukan perjalanan dari asal ke tujuan, yang mengakibatkan

masalah-masalah berikut dilihat dari sudut pandang pengirim dan penerima,atau yang sering disebut sebagai parameter-parameter QoS.

            Kualitas layanan atau yang disebut dengan Quality Of Service (QoS) pada komunikasi Audio dan Video merupakan bagian terpenting dari sistem multimedia terdistribusi, karena dengan adanya parameter kualitas layanan tersebut, kita dapat menentukan nilai yang pantas dari suatu kualitas layanan yang standar tapi hal tersebut tidaklah mutlak selama interpresitasi manusia yang melihatnya, terlihat baik. Parameter yang ditekankan pada kualitas layanan dari komunikasi audio dan video adalah sebagai berikut diantaranya :

A.  Frame Loss

Frame Loss adalah parameter dari sistem multimedia streming yang dapat diukur, yaitu dengan cara mencari nilai selisih dari packet frame yang dikirim oleh transmitter dikurang dengan packet frame yang diterima oleh receiver . Sehingga hasil dari selisih tersebut didapatkan nilai frame loss.

Frame loss kemungkinan terjadi pada jaringan akibat dari kapasitas buffer yang terbatas dari node yang dilewati, serta bandwith yang rendah pada saat data multimedia tersebut melewati jaringan. Sehingga data tersebut mengalami drop tail dan discarding.

Floss = FTx  - FRx 

Dimana

Floss = Frame loss

FTx   = Frame yang dikirim oleh transmitter

FRx  = Frame yang diterima oleh receiver

B. Error Rate

            Pada  error rate terdapat dua jenis kesalahan (error), yaitu :

1.     Bit error  adalah normal dari suatu komunikasi audio dan video dikarenakan akibat ganguan dan interferensi. Hal tersebut sangat rendah di dalam jaringan modem. Kehilangan paket data ( packet loss ) sebagian besar disebabkan oleh network switches yang memiliki kekurangan kapasitas buffer yang terbatas.

2.     Packet Loss, merupakan suatu parameter yang menggambarkan suatu kondisi yang menunjukkan jumlah total paket yang hilang, dapat terjadi karena collision dan congestion pada jaringan dan hal ini berpengaruh pada semua aplikasi karena retransmisi akan mengurangi efisiensi jaringan secara keseluruhan meskipun jumlah bandwidth cukup tersedia untuk aplikasi-aplikasi tersebut. Umumnya perangkat jaringan memiliki buffer untuk menampung data yang diterima. Jika terjadi kongesti yang cukup lama, buffer akan penuh, dan data baru tidak akan diterima.

Beberapa penyebab terjadinya paket loss yaitu:

1.     Congestion, disebabkan terjadinya antrian yang berlebihan dalam jaringan

2.     Node yang bekerja melebihi kapasitas buffer

3.     Memory yang terbatas pada node

4.     Policing atau kontrol terhadap jaringan untuk memastikan bahwa jumlah trafik yang mengalir sesuai dengan besarnya bandwidth. Jika besarnya trafik yang mengalir didalam jaringan melebihi dari kapasitas bandwidth yang ada maka policing control akan membuang kelebihan trafik yang ada.

KATEGORI DEGREDASI	PACKET LOSS
Sangat bagus	0
Bagus	3 %
Sedang	15 %
Jelek	25 %

C.  Troughput

Throughput, yaitu kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur dalam bps. Troughput merupakan jumlah total kedatangan paket yang sukses yang diamati pada destination selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi interval waktu tersebut.

Tabel beberapa contoh parameter kualitas layanan dengan level yan berbeda

Spesifikasi pengguna	Parameter dari aplikasi	Paremeter sistem
Kualitas suara telepon	Sample rate = 8 kHz Bit per sample  = 8	Bit rate = 64 Kbits/s ( tanpa kompresi Bit rate = 16 Kbits/s ( dengan kompresi End to end delay  tidak lebih dari 150 ms Jumlah paket data yang hilang tidak lebih dari 1 %
CD audio	Sample rate = 44,1 kHz Bit per sample  = 8 2 kanal	Bit rate = 1.41 Mbits/s ( tanpa kompresi Bit rate = 128 Kbits/s ( dengan kompresi End to end delay  tidak lebih dari 150 ms Jumlah paket data yang hilang tidak lebih dari 1 % Skew diantara 2 kanal audio ri tidak lebih dari 11 µs
NTSC Video	30 frame per detik resolusi 720 x 480	Bit rate = 200 Mbits/s (tanpa kompresi) Bit rate = 2 Mbits/s (dengan kompresi)
HDTV	30 frame per detik resolusi 720 x 480	Bit rate = 800 Mbits/s (tanpa kompresi) Bit rate = 10 Mbits/s (dengan kompresi)
Lip synchronization	Intermedia skew tidak lebih dari 400 ms	Delay jitter Jumlah Buffer standar

D. Kualitas Video

Parameter Kualitas suatu video tidak dapat ditetapkan secara pasti, dikarenakan presepsi antar user berbeda-beda .

Kualitas video banyak dipengaruhi oleh beberapa faktor  antara lain:     

·        Image  Quality

·        frame rate

·        Brightness

·        frame loss dan

·        warna.

Terkadang suatu variable frame rate yang sangat bagus 30 frame/s mendapatkan image quality yang tidak baik. Hal ini diperlihatkan pada kualitas video dengan encode H.261 dan H.263, Dimana dilakukan perbandingan antara frane rate dan image quality. Pada gambar terlihat bahwa kualitas frame akan semakin baik tetapi frame rate pada video tidak kurang baik, sebaliknya jika frame rate sangat baik maka kualitas gambar video semakin buruk, sehingga terdapat daerah yang dimana nilai kedua-duanya seimbang atau yang disebut dengan “ sweet spot “.

perbandingan kualitas image quality
dengan frame rate

Skala Kualitas Video berdasarkan Parameter Frame Rate

Frame Rate	Skala Kualitas
25­ – 30	Sempurna
19 – 24	Baik
13 - 18	Cukup
6 -12	Kurang
0 – 5	Buruk

4.Penyebab QoS yang buruk

            Terdapat beberapa fakor pengganggu dalam jaringan yang menyebabkan turunnya nilai QoS, yaitu :

·        Redaman, yaitu jatuhnya kuat sinyal karena pertambahan jarak pada media transmisi. Setiap media transmisi memiliki redaman yang berbeda-beda, tergantung dari bahan yang digunakan. Untuk mengatasi hal ini, perlu digunakan repeater sebagai penguat sinyal. Pada daerah frekuensi tinggi biasanya mengalami redaman lebih tinggi dibandingkan pada daerah frekuensi rendah.

·        Distorsi, yaitu fenomena yang disebabkan bervariasinya kecepatan propagasi karena perbedaan bandwidth. Untuk itu, dalam komunikasi dibutuhkan bandwidth transmisi yang memadai dalam mengakomodasi adanya spektrum sinyal. Dianjurkan digunakan pemakaian bandwidth yang seragam, sehingga distorsi dapat dikurangi.

Ilustrasi pengaruh bandwith terhadap distorsi

Analogi Bandwidth

è Noise

ini sangat berbahaya, karena jika terlalu besar akan dapat mengubah data asli yang dikirimkan.

Jenis-jenis noise dalam jaringan :

a.      Thermal noise

ü Terjadi pada media transmisi bila suhunya diatas suhu mutlak (0ºK)

ü Akibat pergerakan elektron secara random dan memiliki karakteristik energi terdistribusi seragam

ü Menjadi faktor yang menentukan batas bawah sensitifitas sistem penerima

b.     Intermodulation noise

ü Terjadi karena ketidak-linieran komponen transmitter dan receiver

ü Sinyal output merupakan penjumlahan dan perbedaan dari sinyal input

ü Sistem diharapkan linear sehingga sinyal output = sinyal input

c.      Impulse noise

ü Pulsa-pulsa iregular atau spikes

ü Durasi pendek

ü Amplituda tinggi

ü Pengaruh kecil pada komunikasi telepon analog

ü Pengaruh besar pada komunikasi data

d.     Crosstalk

ü Gandengan yang tidak diinginkan antar lintasan sinyal → media metal (twisted pair & koaksial)

ü Penyebab:

4 Gandengan elektris

4 Pengendalian respon frekuensi yang buruk

ü Contoh : ketika bertelepon, kita mendengarkan percakapan lain

e.      Echo

ü Terjadi ketika sinyal yang dikirim oleh transmitter kembali (feedback) kepadanya.

—  18. Hai orang-orang yang beriman, bertakwalah kepada Allah dan hendaklah Setiap diri memperhatikan apa yang telah diperbuatnya untuk hari esok (akhirat); dan bertakwalah kepada Allah, Sesungguhnya Allah Maha mengetahui apa yang kamu kerjakan.

Qos Didefifinisikan melalui dua sudut pandang :

1. Qos berdasarkan pada sudutpandang end user

2. Qos berdasarkan sudut pandang jaringan

Qos dari sudutpandang end user : kualitas dari service yang diberikan oleh network provider untuk service atau aplikasi tertentu

yang di subscribe oleh end user mis voice,video,dan data

Qos dari prespektif network adalah kemapuan network dalam memenuhi kebutuhan Qos end user. dua jenis kemampuan network yang dibutuhkan

untuk menyajikan Qos dalam packet network :

1. untuk menyajian Qos, packet network harus dapat membedakan kelas-kelas dari traffic sehingga end user dapat diberlakuan satu atau lebih

   kelas traffic yang membedakan dari yang lain

2. jaringan harus dapat membedakan kelas-kelas traffic, sehingga dapat memisahkan kelas2 dengan menniapkan jaminan akan resource, dan

 perbedaan service dalam network.

presepsi end user mengenai kualitas dapat di dilihat dari hasil subjective test untuk fungsi2 dari jaringan akan munculnya :

jitter,delay,packet loss, dan blocking probability. jumlah dari fakta-fakta yang didapat tergantung dari Qos yang di implementasikan dalam network

Metode Pengukuran Kualitas Layanan (QoS) dalam Jaringan dengan Mean Opinion Score (MOS)

1. Estimasi MOS standart
Metode ini merupakan metode yang digunakan untuk menentukan kualitas audio dan video dalam jaringan IP berdasar pada standart ITU-T P.800. Metode ini bersifat subjektif, karena berdasarkan pendapat orang-perorangan. Untuk menentukan nilai MOS terdapat dua cara pengetesan yaitu, conversation opinion test dan listening test. Rekomendasi nilai ITU-T P.800 untuk nilai MOS adalah sebagai berikut :

1.     Nilai MOS 5, artinya opini sangat baik

2.     Nilai MOS 4, artinya opini baik

3.     Nilai MOS 3, artinya opini cukup baik

4.     Nilai MOS 2, artinya opini tidak baik

5.     Nilai MOS 1, artinya opini buruk

Metode MOS dirasakan kurang efektif untuk mengestimasi kualitas layanan suara untuk VoIP, hal ini dikarenakan :

1.     Tidak tedapatnya nilai yang pasti terhadap parameter yang mempengaruhi kualitas layanan suara dalam VoIP .

2.     Setiap orang memiliki standar yang berbeda-beda terhadap suara yang mereka dengar dengan hanya melalui percakapan.

3.     Dibutuhkan pendapat banyak orang untuk mengestimasi nilai MOS tersebut.

2. Estimasi MOS dengan Metode E-Model (ITU-T G.107)
E-Model adalah pendekatan matematis yang digunakan untuk mementukan kualitas suara berdasarkan penyebab menurunnya kualitas suara diantaranya delay dan packet loss, dalam jaringan VoIP. Nilai akhir estimasi E-Model ini disebut dengan R faktor. R faktor didefinisikan sebagai faktor kualitas transmisi yang dipengaruhi oleh beberapa parameter seperti signal to noise ratio, codec dan decodec, packet loss, dan delay. R faktor didefinisikan sebagai berikut:

Keterangan:
Id : Faktor penurunan kualitas yang disebabkan oleh
     pengaruh delay
If : Faktor penurunan kualitas yang disebabkan oleh
     teknik kompresi dan packet loss yang terjadi

Untuk mencari nilai Id ditentukan oleh persamaan berikut:

Sedangkan untuk mencari nilai If ditentukan oleh persamaan dibawah ini:

Maka secara umum persamaan nilai estimasi R faktor menjadi:

Keterangan:
R = faktor kualitas transmisi
d = delay (milli second)
H = fungsi tangga; dengan ketentuan
    H(x) = 0 , jika x < 0 H(x) = 1 , jika x = 0
e = presentasi besarnya paket loss yang terjadi
    (dalam bentuk desimal)

Untuk mengubah estimasi dari nilai R faktor kedalam MOS (ITU-T P.800) terdapat ketentuan sebagai berikut: :

1.     Untuk R < 0 maka MOS = 1

2.     Kondisi ini menerangkan apabila delay total yang dihasilakan sangat besar dan hal tersebut membuat buruk pada kualitas VoIP dan tidak diperkenankan untuk diaplikasikan bahkan mulai R < 50 Untuk R > 100 maka MOS = 4.5

3.     Persamaan ini untuk menerangkan kualitas yang paling bagus dari VoIP itu sendiri karena prinsipnya nilai R maksimum hanya 94.2. Untuk realitasnya yang dipakai adalah untuk persamaan seperti di bawah ini. Untuk 0 < R < 100 maka MOS = 1 + 0.035R + 7x10-6 R(R-60)(100-R)

Estimasi Pengukuran MOS Berdasar Pengujian Jaringan
Estimasi Pengukuran Packet loss terhadap Kualitas Video (Gambar)
Untuk menentukan nilai kualitas menggunakan MPQM (Moving PictureQuality Metric) ini erdasarkan riset yang dilakukan di Universitas California LosAngeles (UCLA). Dimana dengan perhitungan antara 5 (sangat bagus) sampai 1 (jelek) untuk mengekspresikan kualitas dari gambra video yang dibroadcast. Metode ini sama dengan R-model yang biasa digunakan untuk mengukur estimasi kualitas VOIP. Rumusan dari MPQM sebagai berikut :

Dimana: 
Qr  : Nilai kualitas image video ,
      range 0(unusable) s/d 5(best)
Qe  : Kualitas dari codec yang digunakan,
      harga berkisar antara 3-5
R   : Parameter kalibrasi yang digunakan
      sebagai expresi kompleksitas dari codec untuk video & bitrate,
      berkisar R(high)=3 R(low)=2
PLR : Packet loss Rate

Pengantar Quality of Service (QoS)

QoS (Quality of Service) : “the collective effect of service performance which determines the degree of satisfaction of a user of the service”. International Telecommunication Union (ITU).

Beberapa jenis trafik dalam telekomunikasi

QoS didesain untuk membantu end user (client) menjadi lebih produktif  dengan memastikan bahwa user mendapatkan performansi yang handal dari aplikasi-aplikasi berbasis jaringan. QoS mengacu pada kemampuan jaringan untuk menyediakan layanan yang lebih baik pada trafik jaringan tertentu melalui teknologi yang berbeda-beda. QoS merupakan suatu tantangan yang besar dalam jaringan berbasis IP dan internet secara keseluruhan. Tujuan dari QoS adalah untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan layanan yang berbeda, yang menggunakan infrastruktur yang sama. QoS menawarkan kemampuan untuk mendefinisikan atribut-atribut layanan yang disediakan, baik secara kualitatif maupun kuantitatif.

Tujuan dari QoS adalah untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan layanan yang berbeda, yang menggunakan infrastruktur yang sama. QoS menawarkan kemampuan untuk mendefinisikan atribut-atribut layanan yang disediakan, baik secara kualitatif maupun kuantitatif