Multimedia Networking
Quality of Service
• Isu:
– Aplikasi media adalah intensif-bandwith
– Membutuhkan delay dan jitter yang rendah
– Network harus menyediakan QoS untuk kinerja baik
• Internet tidak menyediakan QoS
• Perlu fitur “tambahan” untuk mendapatkan QoS:
– Packet classification, policing, scheduling, call admission
• Arsitektur QoS
– Integrated Services
Requirements untuk QoS
• Lihat model sederhana untuk melihat pengaruh
sharing dan congestion
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 QoS yang baik
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 QoS:
“Klasifikasi paket menfasilitasi router untuk
membedakan antar paket untuk membedakan
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
Isolasi dan Kebijakan
•
Prinsip 2 QoS:
“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
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 QoS 3:
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
Admisi Call
•
Tidak dapat menggunakan bandwith
lebih dari yang ada
•
Prinsip 4 QoS:
Mekanisme Scheduling dan Policing
• Scheduling:
– FIFO
– Priority Queuing
– Round Robin
– Weighted Fair Queuing
• Policing:
– Leaky Bucket
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)
Scheduling: Priority Queuing
• Antrian berbeda untuk class berbeda
– Kalsifikasi menentukan paket masuk antrian yg mana • Transmit paket dari class prioritas tertinggi dgn
non-empty queue
Contoh Antrian Prioritas
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
Scheduling: WFQ
• Weighted Fair Queuing
• Generalisasi abstraksi Round Robin
– Memberi weight wi untuk tiap class
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
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
Leaky Bucket
• Transmit jika token paket untuk paket tersedia
Leaky Bucket + WFQ
• Rate maksimum untuk interval t adalah rt+b • Burst maksimum adalah b
• Dengan WFQ: tiap flow is dikontrol oleh leaky bucket
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:
Arsitektur QoS
• Pendekatan 1: Integrated Services
– Penerapan QoS pada tiap hop dalam
network
• Pendekatan 2: Differentiated Services
Integrated Services
• Reservasi resource ditiap router pada path – Butuj per-flow state (=> “virtual circuit” J) – Butuh call setup
Call Setup (1)
• Session menyatakan requirement QoS-nya
– R- spec: spesifikasi QoS – 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
IntServ Traffic Classes
• Guaranteed QoS:
– Batas tetap queuing delay pada routers
– Untuk aplikasi hard real-time dengan
requirement delay sensitif
• Controlled Load:
– Pendekatan serupa QoS dari unloaded router
– Untuk aplikasi real-time yg bekerja baik pada
Differentiated Services
• Problem dengan IntServ:
– 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:
DiffServ 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
DiffServ Edge (2)
• Traffic Conditioning:
– Node edge mungkin mendelay dan membuang paket • Untuk beberapa classes, rate yang diberikan terbatas
DiffServ 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
Ringkasan Multimedia Networking
• Aplikasi
– Bandwidth-intense, delay-sensitive
• QoS perlu
– Harus ditambahkan pada Internet yang ada
• QoS:
– Classification – Policing
– Scheduling
