A Quality of service (QoS) [ejtsd: ] [magyarul: szolgáltatás minősége] egy szolgáltatás, például egy telefon- vagy számítógépes hálózat vagy egy felhőalapú számítástechnikai szolgáltatás teljesítményének leírása vagy mérése, különös tekintettel a hálózat felhasználói által látott teljesítményre. A szolgáltatás minőségének kvantitatív mérésére gyakran a hálózati szolgáltatás kapcsolódó aspektusait veszik figyelembe, mint például a csomagveszteség, a bitráta, az átviteli sebesség, átviteli késleltetés, rendelkezésre állás, jitter stb.
A számítógépes hálózatok és más csomagkapcsolt telekommunikációs hálózatok területén a quality of service a forgalom priorizálására és az erőforrás-foglalás szabályozási mechanizmusaira utal, nem pedig az elért szolgáltatásminőségre. A quality of service a rendszernek az a képessége, mely lehetővé teszi, hogy eltérő alkalmazások, felhasználók vagy adatfolyamok eltérő prioritást kapjanak, vagy, hogy egy adatfolyam számára a rendszer adott teljesítményszintet tudjon biztosítani.
A quality of service különösen fontos a különleges igényekkel rendelkező forgalom szállítása során. Ilyen forgaloma Voice over IP, mely elérte, hogy a számítógépes hálózatok a telefonhálózatokhoz hasonló jelentőséggel bírjanak a hangátvitellel történő kommunikáció területén. E mellett továbbá új, még szigorúbb hálózati követelményeket támasztó alkalmazási területek térhódítását is lehetővé teszi.
Fogalmak A telefonszolgáltatás területén a quality of service fogalmát az ITU határozta meg 1994-ben. Updated September 2008 as Definitions of terms related to quality of service A quality of service a kapcsolat minden szempontjára vonatkozólag tartalmaz követelményeket, mint például a szolgáltatás válaszideje, az adatveszteség, a jel-zaj arány, az áthallás, a visszhang, a megszakítások, a frekvenciaátvitel, a hangossági szintek stb. A telefonszolgáltatási QoS egy részhalmazát képezik a grade of service (GoS – grade of service) követelményei, melyek a kapcsolat kapacitására és lefedettségére vonatkoznak, mint például a guaranteed maximum blocking probability (garantált maximális blokkolási valószínűség) és a kiesési valószínűség.Teletraffic Engineering Handbook ITU-T Study Group 2 (350 pages, 2.69 MB)(It uses abbreviation GoS instead of QoS)
A számítógépes hálózatok és más csomagkapcsolt telekommunikációs hálózatok területén a forgalomtervezés (teletraffic engineering) a forgalom priorizálására és az erőforrás-foglalási vezérlőmechanizmusokra utal, nem pedig az elért szolgáltatásminőségre. A quality of service a rendszernek az a képessége, mely lehetővé teszi, hogy eltérő alkalmazások, felhasználók vagy adatfolyamok eltérő prioritást kapjanak, vagy, hogy egy adatfolyam számára a rendszer adott teljesítményszintet tudjon biztosítani. Így például előírt bitráta, késleltetés, késleltetés-változás (delay variation), csomagvesztés vagy bithibaarány garantálható. A quality of service fontos a valósidejű streaming multimédiás alkalmazások, mint például az IP-alapú hangátvitel, a többszereplős online játékok és az IPTV esetében, hiszen ezek gyakran késleltetésérzékenyek és állandó bitrátát igényelnek. A quality of service különösen fontos azokban a hálózatokban, ahol a kapacitás korlátozott erőforrás, például a mobil adatkommunikációban.
Egy QoS-t támogató hálózat vagy protokoll forgalmi szerződést köthet az alkalmazásszoftverrel, és kapacitást foglalhat le a hálózati csomópontokban, például egy munkamenet-létesítési fázisban. A munkamenet során figyelheti az elért teljesítményszintet, például az adatsebességet és a késleltetést, és dinamikusan vezérelheti az ütemezési prioritásokat a hálózati csomópontokban. A lebontási fázis során felszabadíthatja a lefoglalt kapacitást.
Egy best-effort hálózat vagy szolgáltatás nem támogatja a quality of service protokollt. A komplex QoS-szabályozási mechanizmusok alternatívája, hogy kiváló minőségű kommunikációt biztosítanak egy best-effort (legnagyobb erőfeszítés) hálózaton keresztül a hálózati kapacitás túlméretezésével, úgy, hogy a kapacitás a csúcsforgalmi hálózati terhelés esetére is elegendő legyen. A hálózati torlódás hiánya miatt a QoS mechanizmusok szükségtelenné válnak, vagy számuk lecsökken.
Számos alternatív meghatározásban a QoS-t minőségi mérőszámként használják, ahelyett, hogy az erőforrások lefoglalásának képességére utalnának vele. Ebben a meghatározásban a quality of service a szolgáltatásminőségre utal, pontosabban a szolgáltatás garantálható minőségére. Emiatt a QoS-t gyakran összetévesztik a magas hálózati teljesítményszinttel, például magas bitrátával, alacsony késleltetéssel és alacsony bithibaaránnyal.
A QoS-t néha használják alkalmazásrétegbeli szolgáltatásokban – például a telefonálásban és a streaming videóban – egy olyan metrika leírására, amely tükrözi vagy előrejelzi a felhasználó által tapasztalt szubjektív minőséget. Ebben az értelmezésben a QoS a rendszer tökéletlenségeinek az előfizető elégedettségére gyakorolt hatásainak összessége. Ehhez hasonló jelentéssel találunk más, eltérő fogalmakat is; ilyenek quality of experience(QoE), az átlagos véleménypontszám (MOS), a perceptual speech quality measure (PQSM) és a perceptual evaluation of video quality (PEVQ).
Történelem A múltban számos kísérlet vált népszerűvé a az OSI-szerinti második rétegben működő technológiák kifejlesztésére, amelyek QoS-címkékkel látták el az adatokat. Példák erre a frame relay, az Asynchronous Transfer Mode (ATM) és a Multiprotocol Label Switching (MPLS) (a 2. és 3. OSI réteg közötti technika). Annak ellenére, hogy ezek a hálózati technológiák ma is használatban vannak, az Ethernet hálózatok megjelenése után ezen hálózati topológiák népszerűsége jelentősen lecsökkent. Manapság az Ethernet messze a legnépszerűbb 2. rétegbeli technológia. A hagyományos internetes routerek és hálózati kapcsolók a best-effort elve alapján működnek. Ez a megoldás olcsóbb, kevésbé összetett és gyorsabb, így népszerűbb, mint a korábbi, QoS mechanizmusokat alkalmazó, összetettebb technológiák.
Az Ethernet a 802.1p szabványt használhatja a keret prioritásának jelölésére.
Eredetileg minden IP-csomag fejlécében négyféle szolgáltatásbit (type of service) és három elsőbbségbit (precedence) volt megadva, de ezeket általában nem vették figyelembe. Ezeket a biteket később Differentiated services code points-ként (DSCP) definiálták újra.
Az IPTV és az IP-telefonia megjelenésével a QoS mechanizmusok egyre elérhetőbbé váltak a végfelhasználók számára.
Tényezők A csomagkapcsolt hálózatokban a szolgáltatás minőségét számos tényező befolyásolja, amelyek jellegüket tekintve lehetnek emberi vagy technikai tényezők. Az emberi tényezők közé tartozik: a szolgáltatás minőségi stabilitása, a szolgáltatás elérhetősége, a várakozási idők és a felhasználói információk. A technikai tényezők közé tartozik a megbízhatóság, a skálázhatóság, a hatékonyság, a karbantarthatóság és a hálózati torlódás.
Sok minden történhet a csomagokkal, míg azok a kiindulási pontjukból a célállomásig eljutnak, ami a következő problémákat eredményezheti a feladó és a címzett szempontjából:
Goodput Az egymással összeférhetetlen felhasználók által keltett változó terhelés miatt az egy adott adatfolyam számára biztosítható átviteli sebesség túl alacsony lehet a valósidejű multimédiás szolgáltatások számára.
Csomagvesztés Előfordulhat, hogy a hálózat a hálózati torlódás miatt nem tud kézbesíteni (eldob) bizonyos csomagokat. A fogadó alkalmazás kérheti az információ újbóli elküldését, ami az átvitelben elfogadhatatlan mértékű késleltetésekhez vagy torlódás okozta rendszerösszeomláshoz vezethet.
Hibák Előfordul, hogy a csomagok a zaj és interferencia okozta bithibák miatt megsérülnek, különösen vezeték nélküli kommunikáció és hosszú rézvezetékek esetén. A vevőnek ezt észlelnie kell, és – mintha a csomagot eldobták volna – kérheti az információ újbóli elküldését.
Késleltetés Sokáig tarthat, mire minden csomag eléri a célállomását, mert hosszú sorokban várakoznak, vagy a torlódás elkerülése érdekében nem a közvetlen elérési úton át haladnak. Az olyan alkalmazásokat, mint a VoIP vagy az online játékok bizonyos esetekben a túlzott késleltetés használhatatlanná teheti.
Változó csomagkésleltetés A forrástól érkező csomagok eltérő késleltetéssel érkeznek meg a célállomásra. Egy csomag késleltetése függ a forrás és a cél közötti útvonal mentén található forgalomirányítók által felállított sorokban elfoglalt pozíciójától, mely pozíció kiszámíthatatlanul változhat. A késleltetési változásokat a vevő elnyelheti, de ezzel megnöveli az adatfolyam teljes késleltetését.
Sorrendbontó kézbesítés Amikor egymáshoz kapcsolódó csomagok halmazát egy hálózaton keresztül irányítják, a különböző csomagok különböző útvonalakat választhatnak, amik mind eltérő késleltetést eredményezhetnek. Ez azt eredményezi, hogy a csomagok más sorrendben érkeznek meg, mint ahogyan elküldték őket. A sorrenden kívüli csomagok átrendezéséhez további különleges protokollok alkalmazása szükséges. Az átrendezési folyamat további pufferelést igényel a vevőnél, és a változó csomagkésleltetéshez hasonlóan növeli az adatfolyam teljes késleltetését.
Alkalmazások Bizonyos típusú hálózati forgalmak esetében a quality of service meghatározása szükséges vagy elvárás lehet. Ilyenek például:
Streamelt média, kifejezetten Internet Protocol television (IPTV) Audio over Ethernet Audio over IP VoIP (Voice over IP) Videotelefónia Telepresence Tárolási alkalmazások, mint például az iSCSI és a Fibre Channel over Ethernet Áramkör-emulációs szolgáltatás Biztonságkritikus alkalmazások, például távoli sebészet, ahol a rendelkezésre állási problémák veszélyesek lehetnek Hálózati üzemeltetést támogató rendszerek, akár magára a hálózatra, akár az ügyfelek üzleti kritikus igényeire vonatkozóan Online játékok, ahol a valós idejű késleltetés tényező lehet Ipari vezérlőrendszerek protokolljai, mint például az EtherNet/IP, amelyeket gépek valós idejű vezérlésére használnak
Az ilyen típusú szolgáltatásokat rugalmatlannak nevezik, ami azt jelenti, hogy megfelelő működésüket csak egy bizonyos minimális bitráta és egy bizonyos maximális késleltetés mellett lehet biztosítani. Ezzel szemben a rugalmas alkalmazások a rendelkezésre álló sávszélesség nagyságától függően képesek kihasználni azt. A TCP-re támaszkodó tömeges fájlátviteli alkalmazások általában rugalmasak.
Mechanizmusok Az áramkörkapcsolt hálózatok, különösen a hangátvitelre szántak, mint például az ATM vagy a GSM, a QoS-t az alapprotokollban tartalmazzák, a hívás számára – amint az létrejön – az erőforrás-lefoglalás minden hálózati lépés során megtörténik, így nincs szükség további eljárásokra a kívánt teljesítmény eléréséhez. A rövidebb adategységek és a beépített QoS voltak az ATM értékesítési szempontból egyedi tulajdonságai olyan alkalmazásokban, mint a video on demand.
Amikor a QoS-t biztosító mechanizmusok költsége indokolt, a hálózati ügyfelek és a szolgáltatók szerződéses megállapodást köthetnek, amelyet szolgáltatási szintű megállapodásnak (SLA) neveznek, és amely garanciákat határoz meg a kapcsolat azon képességére, hogy garantált teljesítményt nyújtson átviteli sebesség vagy késleltetés tekintetében, kölcsönösen elfogadott mérések alapján.
Túlméretezés A komplex QoS-szabályozási mechanizmusok alternatívája, hogy a hálózati paraméterek eltúlzásával kínálnak kiváló minőségű kommunikációt, így a hálózati kapacitás becsléseit a csúcsforgalmi terhelésre alapozzák. Ez a megközelítés egyszerű azon hálózatok esetében, melyeknél a csúcsterhelés mértéke előre látható, megjósolható. A becslés során a számításnak figyelembe kell vennie az nagy igényű alkalmazásokat, amelyek nagy vételi pufferekkel kompenzálják a sávszélességben és késleltetésben fellépő változásokat, ami például video streaming esetén gyakran előfordul.