QoS چیست

در این مقاله می خواهیم در مورد اینکه QoS چیست و چه مفهومی دارد صحبت کنیم

و در ادامه به روش های پیاده سازی و عوامل تأثیر گذار بر QoS اشاره کنیم .

QoS یا Quality of Service به معنی کیفیت خدمات است .

در جریان انتقال بسته های داده از مبدأ به مقصد ممکن است بسته ها خارج از ترتیب

و با تأخیرهای متفاوتی به مقصد برسند و یا میزان تاخیر هر بسته با دیگری اختلاف چشمگیر داشته باشد

و یا برخی از بسته ها به دلیل بروز ازدحام در یک نقطه از مسیر هیچگاه به مقصد نرسند

و در بین مسیر حذف شوند و یا برخی از بسته ها به دلیل مسیریابی پویا به صورت خودکار در مسیری قرار بگیرند

که پهنای باند کم دارد و در این مسیر تأخیر ذاتی بالایی است .

این وقایق برای برخی بسته های مربوط به سرویس های خاص ممکن است اتفاق بیفتد

در حالی که سازمان ها نسبت به یکسری سرویس ها حساس هستند و نباید اتفاقاتی که ذکر شد

برای بسته های این سرویس ها بیفتد . در واقع این سرویس ها از اولویت بالاتری

نسبت به دیگر سرویس های داخل شبکه برخوردار هستند و برایشان مهم است

که در هر شرایطی اختلالی برای این سرویس ها پیش نیاید .

QoS یکی از فناوری های خوبی ست که در صورت بروز ترافیک در شبکه این سرویس ها دچار تأخیر یا Loss و ... نمی شوند .

در واقع به کمک QoS میتوان پهنای باند خود را کنترل و بهبود ببخشیم .

QoS تکنولوژی ست که به وسیله آن بسته های داده را برای ارسال بر اساس نوع سرویسی که می دهند اولویت بندی می کند .

طریقه عملکرد QoS

فناوری Qos برای اولویت بندی از سه روش استفاده می کند که با مثالی این سه روش را توضیح می دهیم .

سازمانی در نظر بگیرید که سرویس های مختلفی مثل  VoIP,FTP,Webو ویدئو کنفرانس و ... در شبکه شان ارائه می شود .

و برای این سازمان به ترتیب سرویس VoIP  سپس ویدئو کنفرانس سپس FTP سپس Web در اولویت اند.

اگر تمام کاربران همزمان شروع ب ارسال فایل های پر حجم بکنند شبکه دچار بار ترافیکی زیادی می شود

و ممکن است اختلالاتی در به موقع رسیدن دیگر سرویس ها پیش بیاید .

1)در روش اول که به Integrated Services معروف است منابع را برای سرویس و برنامه های مورد نظر

رزرو می کند و پهنای  باند مشخصی در هرشرایطی به صورت ثابت به سرویس مورد نظر اختصاص می دهد .

برای مثال پهنای باند 4مگابایت برای سرویس VoIP و برای سرویس ویدئو کنفرانس پهنای باند 150مگابایت رزرو می کنیم .

داده های مربوط به هر سرویس از کانال مخصوص به خود که رزرو شده ارسال می شود

و حق تخصیص دادن این پهنای باند به سرویس های دیگر وجود نخواهد داشت .

به طبع برای پیاده سازی این روش از QoS نیاز به روتر هایی است که از RSVP(پروتکل رزرو )پشتیبانی کنند .

این روش باعث مصرف بی رویه منابع و جلوگیری از مصرف بهینه از منابع و مقیاس پذیری محدود می شود .

2)در روش دوم که به Differentiated Services معروف است سرویس ها رتبه بندی می شوند

که کدام یک بر دیگر اولویت دارد و در هر دستگاه بسته های داده ای که اولویت بیشتری دارند

در اول صف پردازش قرار می دهند .

به اینصورت که در شبکه هر دستگاهی مثل سوئیچ یا روتر یا مودم های اینترنتی و...

وقتی بسته های داده Voip که در اولویت است به دستشان رسید در اول صف قرار می دهند

و بررسی های لازم  روی این بسته های داده انجام می دهند تا سریع تر به مقصد برسند .

3)در روش سوم که به Best Effor معروف است هیچ زیر ساختی برا QoS  در نظر گرفته نشده

و QoS برای این سازمان اهمیت خاصی ندارد .

در این حالت  تمام بسته های داده دارای اولویت یکسانی هستند و هیچ یک مهم تر از دیگری نیست

و هیچ تضمینی در رسیدن بسته های داده به مقصد وجود ندارد .

از قابلیت های QoS  که می توان نام برد کمک به کاهش و جلوگیری از Packet Loss , Jitter , Delay می کند

و برنامه ها را برای اجرا در حالتی که ظرفیت شبکه پایین یا ترافیک زیاد باشد قابل اعتماد می کند .

 عوامل تاثیر گذار بر QoS

Packet loss : میانگین از بین رفتن بسته های متعلق به یک "جریان واحد"

که به دلایل متعدد در زیر ساخت شبکه اتفاق می افتد و به نرخ اتلاف بسته هم معروف است .

Jitter : لرزش یا انحراف معیار متغیر تصادفی تأخیر .

لرزش را می توان نرخ اختلاف در زمان رسیدن بسته ها به مقصد تعبیر کرد .

این اختلاف حول مقدار میانگین تأخیر سنجیده می شود . به بیانی دیگر پارامتر لرزش مشخص می کند که

میزان تأخیر بسته های مختلف نسبت به مقدار متوسط تأخیر در چه محدوده ای تغییر دارد یا به اصطلاح می لرزد .

کاربرد های صدا و تصویر شدیدا نسبت به لرزش حساسند .

Delay : میانگین کل زمانی است که طول می کشد تا یک بسته پس از تولید در مبدأ به گیرنده نهایی تحویل داده شود .

در تأخیر عواملی مثل Propagation Delay تأخیر انتشار خط , Queuing Delay تأخیر صف بندی ,

Hops تعداد گام های مسیر , Switching Latency تأخیر سوئیچینگ دخیل هستند .

Bandwidth : نرخ متوسط تولید داده های یک جریان بر حسب بیت بر ثانیه

به عبارتی دیگر نرخ داده های تولید شده توسط یک پروسه در واحد زمان پهنای باند مورد نیاز آن تلقی می شود .

در ادامه به بررسی 8 مثال از سرویس ها پرداخته ایم و نیازهای QoS آنها را بررسی کردیم .

E-mail : پست الکترونیک را عموما ارتباط Offline تصور می کنیم که نه بهDelay و نه به Jitter حساس است

و نیاز به پهنای باند کمی دارد ولی باید Packet Loss نداشته باشد و صفر باشد .

FTP : به Delay , Jitter حساس نبوده  ولی نیاز به پهنای باند متوسط رو به بالا و Packet Loss صفر دارد .

Web Surfing : به Jitter حساس نبوده ولی برای جلب رضایت کاربر نباید تأخیر زیادی داشته باشد و

نیاز به پهنای باند متوسط و Packet Loss صفر دارد .

Remote Login  : نیاز به پهنای باند کم دارد و میتواند تأخیر و لرزش متوسطی داشته باشد  ولی اتلاف بسته ها باید صفر باشد .

Audio On Demand : به تأخیر با مقدار ثابت چندان حساس نیست چراکه اجرای یک فایل صوتی با 5 ثانیه تاخیر

نسبت به مبدأ زمان ایرادی ندارد ولی به لرزش حساس بوده  چرا که بسته های حاوی صدا

دیرتر از زمان پیش بینی شده برسند صدای دریافتی قطع و وصل خواهد شد

پس در نتیجه نیاز به پهنای باند متوسط هم هست و تا حدی میتوان اتلاف احتمالی بسته ها را تحمل کرد

چرا که یک یا چند بیت خرابی داده منجرب به ایجاد اندکی نویز در صدا می شود .

Video On Demand : دقیقا مانند مورد بالا بوده با این تفاوت که نیاز به پهنای باند بیشتری است .

VoIP : چون این سرویس ارتباط بین افراد به صورت آنی را برقرار می کند بنابراین کاربرد بی درنگ محسوب می شود

پس به لرزش به شدت حساس بوده ولی پهنای باند کمی نیاز دارد و به Packet Loss چندان حساس نیست .

ویدئو کنفرانس : این سرویس هم مثل مورد بالا بی درنگ  محسوب می شود پس به لرزش و تاخیر حساس بوده

و چون حجم ارسال  تصاویر بالا بوده نیاز به پهنای باند زیادی دارد ولی به Packet Loss حساسیت زیادی ندارد .