Merhaba arkadaşlar. Bu makale ile birlikte Quality of Service serimize başlıyoruz. Bu ilk bölümde genel olarak QoS Nedir?, Ne işe yarar?, Ne zaman kullanılır? gibi sorulara cevap bulmaya çalışıp QoS ile tanışacağız.

Öncelikle makale serimizin biraz uzun süreceğini tahmin ediyorum. Bu sebeple her bir makalede bir konu üzerinde yoğunlaşıp, fazla sıkmadan konuları irdeleyerek devam edeceğiz. Makaleler boyunca hem tanımlar ve kavramlar üzerinde durup hem de konfigürasyon örnekleri vererek konuların tam olarak anlanmasında sizlere yardımcı olmaya çalışacağım.


Makale serisi boyunca Cisco cihazlar üzerinde duracak olmama rağmen genel mantığının anlaşılmasından sonra diğer ürünlerede kolaylıkla uygulanabileceğini düşünüyorum.


QoS genel olarak ses ve görüntü gibi, gecikme ve paket kayıplarına tahammülü olmayan veri tipleri için ihtiyaç duyulan bir düzenleme olduğu içinde bende ağırlıklı olarak bu veri tipleri üzerinde duracağım. Fakat, şirketi için ses ya da görüntü kadar önemli olan başka bir veri tipine sahip olanlar aynı konfigürasyonları o veri tipi içinde uygulayabilirler.

Modern networkler artık ses trafiğininde network üzerinden taşındığı, PSTN’in artık sadece bir backup gibi kullanıldığı networkler haline gelmeye başladı. Her firmanın merkez ve şubeleri arasında zaten var olan network bağlantıları üzerinden ses transferinide gerçekleştirmek ekonomik açıdan firmalara büyük katkı sağlamaktadır. Şekilde ki gibi, Merkez ve şubeden oluşan bir networkte, Merkez Ofiste bulunan serverlara, dosya transfer etmek için veya data girmek için bağlanan kullanıcılar, aşırı olmamak kaydıyla gecikmelerden veya paket kayıplarından etkilenmezlerken, IP Telefonlarını kullanarak Merkez Şubeyi arayan birisi gecikmelerden ve paket kayıplarından son derece rahatsız olacaktır.

Bu şekilde bir networkü kurmak kolay ve bence önemli olan bu network kurulduktan sonra, kullanıcılara, PSTN dönemindeki kaliteyi sağlayabilmektir. Ben ev telefonumla ilgili hiç bir sorun yaşadığımı hatırlamıyorum. Hemen her telefonu kaldırdığımda, aramak istediğim kişi ile, paket kayıpları olmadan, farkedilir bir gecikme olmadan konuşabildim ve bugünden sonra VoIP hizmeti alacaksam aynı kalitenin sağlanmasını isterim. Bu kalitenin sağlanması ancak QoS ile mümkün olacaktır.

Bir telefon görüşmesinin aşağıdaki gibi olması gerçekten kabul edilir değildir;

Burada bazı paketlerin kaybolması sonucu kaynaktan çıkan ile hedefe ulaşan ses arasında bir kayıp sözkünudur. Muhtemeln bu görüşmeyi yapan iki kişi daha fazla devam etmeyecek ve görüşmeyi burada sonlandıracaktır. Görüşmenin amacına bağlı olarak belkide maddi kayıplar bile yaşanabilecektir.

Paket kayıpları kadar önemli olan bir diğer etkende Delay’dir. Delay kullanıcılara gerçekten rahatsızlık verir. Karşıdan cevap beklersiz, o anda onun bir şey söylemediğini düşünüp konuşmaya başlarsın, tam o sırada karşıdakinin sesi gelir vs. Televizyon izlerken Delay’in aslında ne kadar kötü olduğunu defalarca görmüşüzdür.

Ana haberi sunan kişi, herhangi bir noktadaki muhabirine bağlanır, “Evet sendeyiz” der, o sırada ekrana gelen muhabir sağa sola bakmaktadır, belki o anda küfür bile ediyor olabilir , ve nihayet ses ona ulaştıktan sonra konuşmaya başlar. ,

Daha bir çok örnek verilebilir. Hemen hepiniz özellikle maç izlerken bu tarz şeyler yaşamışsınızdır. Ben şifreli bir yayın kanalanın yayınladığı, benim internet üzerinden izlediğim bir maçı yaklaşık 2 dakikalık bir gecikme ile ekrana aldığımı biliyorum. Öyleki GSM operatörümün gol olguğuna dair gelen mesajından çok daha sonra golü görebilmiştim (Galatasatay:5 – Sion:1) Tabii ki sonucun böyle olduğu durumlarda gecikmeler önemsiz hale gelecektir. Ama genel olarak gecikmeler ve paket kayıpları ses – görüntü transferlerini kabul edilemeyecek derecede bozacaktır.

QoS ile bizim amacımız bahsi geçen bu kayıpları, gecikmeleri azaltmak hatta mümkünse tamamen ortadan kaldırmak olacaktır. Kaliteyi etkileyen etkenlerden her nekadar gecikme ve kayıplardan bahsetmiş olsakda, 4 ayrı başlık altında inceleyebiliriz.

Şekile baktığımız bir ve ikinci Routerlar arasındaki bant genişliğinin 256 kbps olması sebebiyle burada bir tıkanıklık yaşanacağını söyleyebiliriz. Her nekadar path üzerinde daha yüksek bant genişlikleri olsa da noktadan noktaya elverişli olan bandwithin aslında 256 kbps olduğunu söyleyebiliriz. Burada dolayısıyla bu bandwidth değeri üzerinden çalışmakta fayda olacaktır. Aslında bandwidth yetersizliğine bandwidth değerini artırmak dışında tam bir çözüm olmasa bile, paketleri sıkıştırarak göndermek az da olsa bize yardımcı olabilir. Tabi ki bununda zaman alacak bir process olduğunu düşünürsek delay süremizi etkileyecektir.

End-to-end Delay aslında 4 farklı delay sebebinden oluşur.

Processing Delay: Routerın bir paketi input interface’inden aldıktan sonra gerekli işlemleri yapması, örneğin bir ACL varsa onunla ilgili kontrollerin yapılması gibi, routing table’a bakılarak hangi interface’den gönderileceğinin belirlenmesi gibi ve akabinde ilgili output interface’e göndermesi sırasında geçen süredir. CPU hızına, Routerın donanımsal yapısına, Router üzerinde kullanılan switching yapısına bağlı olarak değişkenlik gösterebilir.

 

Queuing Delay: Routerlar paketleri alırlar ve gönderilecek interface bant genişliği yönünden uygunsa hemen göndirler. Ama paketler geldikten sonra hala gönderilmeyi bekleyen paketler var ise, yeni gelen paketler kuyrukta beklerler. Queuing Delay kısaca paketlerin Router üzerinde bekleme süresidir diyebiliriz. Interface’in mevcut bant genişliğine, kullanılan Queuing metoduna bağlı olarak değişkenlik gösterir.

Serialization Delay: Framelerin interface’den çıkarak kablo üzerinde bitler halinde yer almasına kadar geçen süredir.

Propagation Delay: Bir paketin, kablo üzerinden bir noktadan diğer noktaya kadar transfer edilmesi sırasında geçen süredir.

Delay süresini azaltmak için kullanabilceğimiz bazı yöntemler şöyledir;

1. Bant genişliği değerini artırmak. En pahalı çözümdür diyebiliriz.

2. Bizim için önemli bazı paketleri önceliklendirerek, önce onların gönderilmesini sağlamak. Bu durumda bazı paketler için delay artacak olsa da, önemli paketler için, örneğin ses paketleri için azalacaktır.

3. Layer 2 payload’u sıkıştırmak. Sıkıştırılmış paketler daha küçük boyutta olacağı için link kapasitesinin sanal olarak olda artırıldığını söyleyebiliriz. Tabi ki burada sıkıştırma için geçecek süre unutulmamalıdır.

4. Özellikle ses paketlerinde kullanabileceğimiz headerların sıkıştırılması. (RTP Header Compression)

Ses kalitesini etkileyen faktörlerden bir taneside Jitter’dir. Jitter kısaca noktadan noktaya Delay süresinin değişken olması demektir. Örneğin ses paketleri transfer ediyorsunuz ve sırasıyla paketler şu delay süresi ile hedefe ulaşıyor;110 ms, 110 ms, 80 ms, 150 ms.. Bu gecikmeler ile gelen ses paketlerinin, biraz hayal gücümüzü kullanırsak ne kadar kalitesiz bir görüşme sağlayacağını anlayabiliriz. Delay süresinin mümkün olduğu kadar sabit kalmasını sağlamak kalite yönünden önemli bir çalışma olacaktır.

Makalenin başında bahsettiğimiz paket kayıplarınında sebeplerinden bahsederek bu giriş makalemizi sonlandırmak istiyorum.

Routerın output Queue’sinde artık yer kalmadığı durumlarda Router’a gelen bütün paketler, paketi tip ayırt etmeksizin drop edilecektir. Bu duruma Tail Drop denir. Tail Drop yaşandığı anda, ses paketleride, data paketleride drop edilebilir. Data paketlerinin telafisi olabilir ama ses trafiği UDP üzerine kurulu olduğu için talafisi olmayacaktır ve kalitesiz ses görüşmelerine sebep olacaktır.

Queue’nin dolması dışında başka sebeplerden de droplar yaşanabilir. Örneğin CPU yeni gelen paketleri işleme alamayacak durumdaysa paketler yine drop edilecektir.

Paket kayıplarının önlenmesi bant genişliğini artırarak mümkün olabilir. Lakin bant genişliği aynı kalmak şartıyla, en azından bizim için önemli olan paketlerin, yani ses paketlerinin drop edilmesini engellemek mümkündür. Bunu engellemek için, daha sonraki bölümlerimizde detaylı olarak bahsedeceğimiz WRED (Weighted Random Early Detection) kullanılabilir. WRED kısaca, buffer dolmadan önce, yani tail drop olmadan, bizim belirlediğimiz, HTTP gibi, yada P2P uygulamaları gibi paketlerin bizim kontrolümüzde drop edilmesidir diyebiliriz.

Bir başka yöntemde, paket kayıplarına duyarlı olan trafik tiplerine ihtiyacı olan bantgenişliğini garanti etmektir. Yine ileride detaylı bahsedeceğimiz LLQ (Low Latency Queuing) bu konuda en çok kullanılan ve en yeni yöntemdir.

Evet arkadaşlar bu makale ile QoS ne zaman, ne amaçla kullanılır gibi soruların cevapları hakkında biraz da olsa bilgi sahibi olduk. Belki bir çoğumuz, örneklerini de verdiğimiz kalitesiz ses transferleri, görüntü transferlerinden dolayı bazı sıkıntılar yaşamışızdır. Makale serisi boyunca QoS ile bütün bu sıkıntıların çözümlerini araştırıp paylaşmaya devam edeceğiz.

Herkese iyi çalışmalar.

Hayrullah Kolukısaoğlu