مقدمه:
Quality of Service به معنی بازده کلی شبکه های کامپیوتری و یا تلفنی است از دید کاربران آن. فاکتورهای لازم جهت اندازه گیری QoS در شبکه های مختلف از زوایای مختلف عملکرد شبکه را می سنجند ، برای مثال ، نرخ خطاها ، تاخیر در ارسال ، Throughput، Availability، Packet Lost و Jitter..
نکته: در بعضی از شبکه میزان تاخیر در ارسال و دریافت اطلاعات ، در زمان های مختلف عدد ثابتی نمی باشد . به این اختلال در شبکه Jitter گفته می شود.
Quality of Service در واقع استراتژی های مختلفی است که به منظور مدیریت پهنای باند در شبکه در نظر گرفته شده است. استراتژی که مشخص میکند کدام اطلاعات زودتر از بقیه به مقصد برسند و کدام اولویت کمتری دارند. به عبارت دیگر Quality Of Service ابزار و مکانیزمی است جهت تخصیص منابع مشخصی به نوع خاصی از اطلاعات از این رو اغلب مواقع زمانی QoS در یک شبکه پیاده سازی می شود که انواع مختلف اطلاعات (مانند اطلاعاتی که بین کامپیوترها در شبکه جا به جا میشوند ، اطلاعاتی که بین دوربین ها دستگاه ضبط تصویر در شبکه رد و بدل می شود و اطلاعاتی که بین تلفن های تحت شبکه و سرور در تردد هستند ) در یک شبکه در حال عبور و مرور هستند.
مزایای پیاده سازی QoS در شبکه عبارتند از :
1.امکان اولویت بندی بین انواع مختلف اطلاعات (ترافیک) موجود در شبکه
2.افزایش میزان اطمینان شبکه
از آنجایی که داده های ویدیو و صدا حساس به تاخیر هستند در صورت عدم مدیریت پهنای باند ، بسته ها از بین می روند و زمان تاخیر بالا می رود. این مسائل ممکن است باعث کاهش فریم ها، تخریب جریان ها، قطع دوربین و یا اثرات نامطلوب و غیر منتظره ی دیگری شود.
روش های پیاده سازی QoS :
1.Best Effort : در این حالت هیچ گونه مدیریتی بر روی پهنای باند موجود وجود ندارد.
2.Integrated Service: این روش پیاده سازی ، همانند در نظر گرفتن مسیر ویژه اختصاصی برای وسائل حمل و نقل عمومی مانند تاکسی ها و اتوبوس ها می باشد. بدین معنی که کل طول مسیر از ابتدا تا انتها پهنای باندی برای عبور ترافیک مورد نظر (ویدیو و صدا) رزرو شده است. عمل رزرو کردن توسط پروتکل Resource Reservation Protocol انجام میشود.
3. Differentiated Service: این روش پیاده سازی شبیه حرکت و مسیر یابی ماشین آمبولانس می باشد. هیج مسیر ویژه ای از قبل به آمبولانس اختصاص داده نشده است. بلکه صرفا افراد با تشخیص حضور آن از طریق صدای هشدار و نیز ظاهر خودرو به آمبولانس اجازه ی حرکت با سرعت بالاتر را می دهند. بنابراین در این روش باید داده های مهم به نحوی علامت گذاری و شناسایی شوند.
مکانیزم های کلی QoS:
1.Classification & Marking : در این مکانیزم اطلاعات پر اهمیت علامت گذاری شده و طبقه بندی می شوند. می توان اطلاعات در لایه 2 علامت گذاری کرد که در این صورت در شبکه های محلی ، سوییچ ها به محض دریافت بسته ای با علامت ویژه ، آن را سریع تر ارسال میکند . در واقع خارج از نوبت آن را از صف عبور می دهد. البته امکان علامت گذاری بسته ها در لایه 3 نیز وجود دارد که در این حالت روتر ها متوجه حضور بسته ای با علامت ویژه شده و آن را سریع تر عبور می دهند.
2. Congestion Management: زمانی که ورودی اطلاعات بیش از پهنای باند یک اینترفیس باشد ، صفی از داده هایی که در انتظار عبور هستند تشکیل می شوند. از نظر سخت افزاری ، از زمان ورود داده ها تا خروج آن ها ، داده ها در بافر اینترفیس قرار میگیرند. به صورت پیش فرض سوییچ ها یا روتر ها بر مبنای FIFO(First In First Out) کار می کنند. به این معنی که بسته ای که زودتر وارد شده زودتر هم ارسال می گردد. با استفاده از این مکانیزم سوییچ یا روتر درک میکند از بین برای مثال چهار صف تشکیل شده در بافر خود ، یک صف طول کمتر و سه صف طول بیشتری دارد، جهت افزایش سرعت ارسال اطلاعات ، داده را از صف های با طول بیشتر بر میدارد و در صف با طول کمتر می گذارد در نتیجه عبور کل اطلاعات روان تر خواهد شد. در این مکانیزم می توان پا را از این حد نیز فراتر نهاد و داخل صف ها گزینشی عمل کرد که کدام بسته ها زود تر و کدام دیرتر ارسال شوند.
3.Congestion Avoidance:در این مکانیزم اولویت دهی میکنیم که در بین صفوف ، کدام صف اهمیت کمتری دارد. ضمنا به طول صفوف نیز توجه می کنیم. بدین معنی که اگر سوییچ یا روتر متوجه شود که طول صف از میزان ماکزیمم تعریف شده بیشتر شده است شروع به Drop کردن بسته ها از صف با کمترین اولویت میکند. در این حالت میتوانیم تا حدود زیادی مطمئن باشیم که بسته های موجود در صف پر اهمیت به موقع به مقصد خواهند رسید.
4.Shaping & Policing : احتمالا نام این مکانیزم ها را از زبان ISP ها شنیده اید. در Policing اگر میزان پهنای باند از آستانه تعریف شده بیشتر شود سوییچ یا روتر از ارسال اطلاعات افزون شده خودداری میکند و به عبارتی بسته های اضافی را Drop میکند.
اما در Shaping سوییچ یا روتر هنگام دریافت ترافیک بیش از حد ظرفیت خود ، به روش دیگری عمل میکند. سوییچ یا روتر این موضوع را در نظر می گیرد که ترافیک اضافی دائمی نخواهد بود. برای مدت زمانی ترافیک ورودی بیش از حد ظرفیت بوده و در مدت زمانی دیگر ترافیک ورودی کمتر از حد ظرفیت خواهد بود. بنابراین بسته های اضافی را Drop نمی کند بلکه آن ها را نگه داشته تا در سیکل بعدی (زمانی که ترافیک ورودی کمتر از حد ظرفیت است) آن ها را ارسال نماید.
5.LFI & Compression: در این مکانیزم از الگوریتم های فشرده سازی جهت فشرده کردن داده ها و نیز تکه تکه کردن داده ها و سپس به هم چسباندن آن ها در مورد بسته های خیلی بزرگ استفاده می شود.
از نقطه نظر اجرایی سه الگو برای اعمال QoS وجود دارد:
·نرم افزار: تنظیم QoS با استفاده از نرم افزار شاید رایج ترین روش باشد. این روش طبقه بندی و تخصیص پهنای باند براساس نوع برنامه یا پروتکل است. معمولا صدا اولویت اول را دارد به دنبال آن ویدیو است سپس انتقال فایل، اینترنت داده و موارد دیگر است. تنزل و تخریب شدن صدا برای کابران بسیار قابل توجه است در حالی که ویدیو ممکن است با کمی تاخیر به کار گرفته شود.در روش اجرایی QoS با استفاده از نرم افزار نیاز است که همه ی اجزا (دوربین ها، سوییچ ها، سرورها و …)، QoS را پشتیبانی کنند. در این روش اجرایی از مکانیزم Differentiated Service بهره برده می شود که در بالا به توضیح آن پرداخته ایم.
· VLAN : Vlan، مخفف Virtual Lan است. به صورت پیش فرض سوییچ، تمامی پورت های سوییچ داخل Vlan1 قرار دارند و در صورتی که رنج آدرس IP دستگاه هایی که به آن وصل می شوند یکسان باشند همه دستگاه هایی می توانند با یکدیگر ارتباط داشته باشند. حال در صورتی که سوییچ مدیریتی باشد(Managed Switch) شما امکان تعریف چندین Vlan بر روی سوییچ را خواهید داشت.به عنوان مثال اگر دو Vlan به نام های Vlan1 و Vlan2 تعریف کرده باشید، می تواند دو رنج متفاوت در آدرسIP داشته باشید و ترافیک هر Vlan به Vlan دیگر وارد نمی شود.
در پیاده سازی QoS با تمایز بین Vlan ها می توان تعریف کرد که اولویت یک Vlan بیشتر از دیگری باشد در اینصورت دوربین ها، سرورها و کلاینت ها می توانند پهنای باند بیشتری دریافت کنند. تنظیم QoS با Vlan نیازمند این است که همه ی سوییچ های وجود در یک شبکه Vlan Tagging را پشتیبانی کنند. از آنجایی که Vlan فقط روی سوییچ تنظیم می شود به تنظیمات اضافه تری بر روی دستگاه های دیگر مانند دوربین ها و دستگاه های NVR نیاز نیست.
در این حالت تمامی پورت های متصل به تجهیزات صدا (تلفن آی پی ) در یک Vlan ، تمامی پورت مربوط به تجهیزات ویدیو (دوربین) در یک Vlanو تمامی پورت های متصل به سیستم اشتراک گذاری فایل ها (کامپیوترهای اداری) در یک Vlan دیگر قرار داده می شوند. سپس برای سوییچ ها تعریف می شود که اولویت هر Vlan چیست. سوییچ نیز با توجه به اولویت های تعریف شده به ارسال داده ها می پردازد.
نکته : برای داشتن QoS در شبکه تان نیاز به سوییچ مدیریتی دارید.
نکته : می توانید با تنظیم جریان های دوربین، کیفیت سرویس را ارتقا کرد. برای انجام این کار استفاده از VBR یا CBR می توان سربار شبکه را محدود کرد.
با استفاده از CBR ، بیت های ارسالی با یک پهنای باند ثابتی ارسال می شود که اجازه می دهد، تخمین ساده تری از گذردهی شبکه به دست بیاید، در حالی که کیفیت سرویس برای کم کردن تاخیر و از دست دادن بسته ها، ترافیک را الویت بندی می کند.
