کیفیت خدمات به هر تکنولوژی که در مدیریت ترافیک شبکه مورداستفاده قرار می‌گیرد و موجب کاهش تعداد packet loss، زمان تأخیر و میزان جیتر در شبکه می‌شود اطلاق می‌گردد. QoS منابع شبکه را با تعیین اولویت‌ها برای نوع خاصی از داده‌ها تنظیم و کنترل می‌کند. شبکه‌های سازمانی نیاز دارند تا خدماتی قابل پیش‌بینی و اندازه‌گیری برای برخی از سرویس ها ارائه دهند- مانند صدا و تصویر در بستر IP

سازمان‌ها از سرویس کیفیت خدمات برای برطرف کردن نیازهای ترافیکی برنامه‌های حساس مانند تماس‌های زنده صوتی و تصویری استفاده می‌کنند. همچنین به کمک QoS از کاهش کیفیت ناشی از Packet Loss، تأخیر و جیتر جلوگیری می‌کنند. به‌عنوان‌مثال در صورت وجود QoS در بستر شبکه یک سازمان، اگر کارکنان از طریق شبکه اقدام به ارسال فایل های حجیم برای یکدیگر کنند یا اجرای برنامه از طریق سرور و استفاده از اینترنت، نباید خللی در استفاده آن‌ها از سیستم تلفن VOIP یا استفاده از تماس‌های تصویری با نرم‌افزارهای متداول تحت شبکه اتفاق بیافتد.

سازمان‌ها می‌توانند با استفاده از ابزار و تکنیک‌های خاصی نظیر تغییر میزان بافر و Traffic Shaping به‌نوعی QoS را اجرا کنند. در بسیاری از سازمان‌ها بهره‌مندی از QoS در توافقنامه آن‌ها با خدمات دهنده سرویس شبکه آن‌ها گنجانده‌شده است تا سطح مشخصی از کیفیت خدمات را تضمین کند.

پارامترهای موثر در QoS

سازمان‌ها می‌توانند کیفیت خدمات را ازلحاظ کمی با استفاده از چندین پارامتر ازجمله موارد زیر اندازه‌گیری کنند:

Packet Loss: از دست دادن بسته‌های داده زمانی اتفاق می‌افتد که پهنای باند لینک‌ها کاملاً اشغال‌شده باشند و روتر ها و سوییچ‌ها شروع به Drop کردن بسته‌ها نمایند. وقتی‌که در یک ارتباط زنده – مانند تماس‌های صوتی و تصویری – Packet Loss اتفاق میافتد موجب می‌شود که در این تماس‌ها وقفه و خلل ایجاد شود.

Jitter: جیتر نتیجه تراکم شبکه و تغییر مسیرهاست. وقوع بیش‌ازحد آن می‌تواند موجب کاهش کیفیت ارتباط‌های صوتی و تصویری شود.

Latency: منظور از تأخیر مدت‌زمانی است که طول می‌کشد یک بسته از مبدأ به مقصد برسد. این زمان باید تا حد ممکن به صفر نزدیک باشد. اگر در تماس‌های تلفنی در بستر IP این زمان زیاد باشد می‌تواند موجب اکو صدا و یا ایجاد همپوشانی شود.

Bandwidth: پهنای باند ظرفیت یک لینک ارتباطی در شبکه است که میزان اطلاعاتی است که می‌تواند در یک بازه زمانی مشخص از نقطه‌ای به نقطه‌ی دیگر انتقال دهد. QoS شبکه را با مدیریت پهنای باند و تنظیم اولویت برای برنامه‌هایی که نیاز به منابع بیشتری نسبت به دیگران دارند، بهینه‌سازی می‌کند.

MOS: یک متریک برای ارزیابی کیفیت صدا است که از یک مقیاس 5 گانه استفاده می‌کند.

پیاده‌سازی QoS:

سه مدل برای پیاده‌سازی QoS وجود دارد: بهترین نتیجه، خدمات یکپارچه و خدمات متمایز.

Best Effort: یک مدل از QoS است که در آن‌همه بسته‌ها یک اولویت یکسان دریافت می‌کنند و هیچ تضمینی برای به مقصد رسیدن بسته‌ها وجود ندارد. این شیوه وقتی مورداستفاده قرار می‌گیرد که در شبکه برای QoS هیچ سیاست‌گذاری خاصی صورت نگرفته است و یا زمانی که زیرساخت‌ها از QoS پشتیبانی نمی‌کند.

Integrated Services: خدمات یکپارچه (IntServ) یک مدل از QoS است که پهنای باند را برای یک برنامه خاص در شبکه رزرو می‌کند. برنامه‌ها از شبکه درخواست رزرو منابع را می‌کنند و تجهیزات موجود در شبکه جریان شبکه را بررسی می‌کنند و منابع درخواست شده را تخصیص می‌دهند. پیاده‌سازی IntServ نیاز به روترهایی دارد که از این ویژگی و همچنین پروتکل رزرو (RSVP) پشتیبانی می‌کنند. IntServ دارای مقیاس‌پذیری محدود و مصرف بالای منابع شبکه است.

Differentiated Services: خدمات متمایز (DiffServ) یک مدل از QoS است که در آن تجهیزات شبکه مانند روترها و سوئیچ‌ها برای سرویس‌دهی در چندین کلاس از ترافیک با اولویت‌های مختلف پیکربندی‌شده‌اند. ترافیک شبکه باید بر اساس الزامات شرکت به سطوح مختلف تقسیم‌بندی شود.

به‌عنوان‌مثال: ترافیک صوتی می‌تواند در اولویت بالاتری نسبت به بقیه ترافیک‌ها قرار بگیرد. اولویت بسته‌ها با توجه به DSCP تخصیص داده‌شده مشخص می‌شود. DiffServ همچنین از شیوه‌های per-hop مانند صف‌بندی و اولویت‌بندی بسته‌ها برای اعمال تکنیک‌های QoS استفاده می‌کند.

معماری شبکه نیز بر چگونگی اجرای QoS سازمان تأثیر می‌گذارد. در شبکه‌های MPLS که یک لینک خصوصی بین دو نقطه برقرار است، end-to-end QoS بر روی لینک اعمال می‌شود. در قراردادهای MPLS میزان پهنای باند، QoS، میزان زمان تأخیر و مدت‌زمان آپ بودن لینک مشخص می‌شود. البته استفاده از لینک‌های MPLS برای سازمان‌ها هزینه‌بر خواهد بود.

یکی از مهم‌ترین شاخصه‌های یک SD-WAN، توانایی مدیریت چندین نوع کانکشن از MPLS و شبکه‌های Broadband تا LTE است. به کمک تکنولوژی SD-WAN می‌توانید بر وضعیت فعلی لینک‌ها و وضعیت عملکردی آن‌ها نظارت داشته باشید. اگر تعداد Packet Loss روی یک لینک از تعداد مشخصی فراتر برود، SD-WAN به دنبال برقراری یک لینک جایگزین خواهد بود.

مکانیسم QoS

برخی از مکانیسم‌های QoS می‌توانند کیفیت ترافیک اطلاعات را مدیریت کنند. بر اساس نقش‌هایی که QoS در شبکه ایفا می‌کند می‌توان این مکانیسم‌ها را تحت دسته‌بندی‌های خاصی تقسیم کرد.

• ابزار طبقه‌بندی و علامت‌گذاری بین برنامه تمایز قائل شده و بسته‌های اطلاعاتی را در گروه‌بندی‌های مختلف ترافیکی طبقه‌بندی می‌کند. علامت‌گذاری (Marking) هر بسته را به‌عنوان عضوی از یک گروه ترافیکی نشانه‌گذاری خواهد کرد که این امکان را برای تجهیزات شبکه فراهم می‌کند تا گروهی را که بسته متعلق به آن است شناسایی کنند. طبقه‌بندی و علامت‌گذاری (classification و Marking) به‌صورت پیش‌فرض روی تجهیزات شبکه مانند روترها، سوییچ‌ها و اکسس پوینت‌ها اجراشده است. درصورتی‌که بسته‌ای از اهمیت بالاتری برخوردار باشد خارج از صف آن را عبور می‌دهند.
• ابزار مدیریت بارگیری با استفاده از طبقه‌بندی و علامت‌گذاری پکت ها تعیین می‌کنند که بسته‌های داده در کدام صف قرار بگیرد. این ابزار دارای صف‌هایی بر اساس اولویت، first-in, first-out; و زمان تأخیر کم هستند.
• ابزار جلوگیری از ایجاد ازدحام ترافیک شبکه برای مانیتور می‌کند. درصورتی‌که پهنای باند لینک پر شود این ابزار بسته‌هایی که دارای اهمیت کمتری هستند را Drop می‌کنند. در این حالت می‌توانیم تا حدود زیادی مطمئن باشیم که بسته‌های موجود در صف پراهمیت به‌موقع به مقصد خواهند رسید.
• ابزار شکل‌دهی ترافیک، ترافیک ورودی را تغییر می‌دهد و نرم‌افزارهایی که به‌صورت زنده اجرا می‌شوند را در اولویت بالاتری نسبت به برنامه‌هایی که حساسیت زمانی ندارند مانند ایمیل‌ها قرار می‌دهد. ابرازهای شکل‌دهی ترافیک عبارت‌اند از buffers, Generic Traffic Shaping و Frame Relay Traffic Shaping. ابزارهای کنترل ترافیک نیز مانند ابزارهای Shaping روی تراکم ترافیکی تمرکز می‌کنند و در صورت نیاز بسته‌ها را Drop می‌کنند.
• ابزار بهره‌وری لینک میزان استفاده از پهنای باند لینک را به حداکثر رسانده و زمان تاخیر را به حداقل کاهش می دهند. هر چند این ابزار انحصاری QoS نیستند اما در کنار دیگر ابزارهای QoS مورد استفاده قرار می گیرند. ای ابزار شامل Real-Time Transport Protocol header compression، Transmission Control Protocol header compression و فشرده سازی لینک می شود.