เครือข่ายการสื่อสารซึ่งใช้รองรับการให้บริการประเภทต่างๆ ของผู้ใช้บริการจะทำงานได้ดีเมื่อเครือข่ายนั้นสามารถตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ บริการโดยรับประกันคุณภาพการบริการโดยมีความน่าเชื่อถือ ค่าเวลาหน่วงและคุณภาพการบริการได้ตามที่กำหนดและด้วยราคาเหมาะสมเนื่องด้วยการให้บริการต่างๆ ในเครือข่ายมีลักษณะข้อมูลเป็นแบบสื่อประสมหลายแบบซึ่งประกอบด้วยทั้งภาพและเสียงทำให้มีความต้องการกลไกในเครือข่ายการสื่อสารที่สามารถรองรับความต้องการ ดังกล่าวได้กลไกที่ใช้ในการจัดการกับแพกเกตข้อมูลในการประมวลผล และส่งต่อแพกเกตข้อมูล  เพื่อตอบสนองคุณภาพ
การบริการตามที่กำหนดนั้นเรียกว่า คุณภาพการบริการ (Quality of Service: QoS) คุณภาพการบริการดังกล่าวเป็นส่วนหนึ่งที่สำคัญสำหรับเครือข่ายการสื่อสารโดยมีวิธีการที่หลากหลาย ที่ใช้ในการจัดการคุณภาพการบริการซึ่งกล่าวถึงแบบจำลอง และมาตรฐานวิธีการเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง รวมทั้งแนวคิดและโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญของคุณภาพการบริการในเครือข่ายสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างระบบเปิดในเครือข่ายเอทีเอ็ม และเครือข่ายไอพี

        Many networks handling various types of services are demanded to provide their users guarantees on qualities of delivered services. Elements of those qualities include reliability, delay, and so on complying to their stated commitment to their users at reasonable prices. A typical portion of network traffic is multimedia that consists of audio and visual data. To serve such requirement, Quality of Service (QoS) mechanisms have been required to address and handle multimedia data packets during transmission and regarded as one of the most important features in communication networks. A general model and approaches to the existing standards and network technologies are important. Moreover, the fundamental concept and framework of QoS for OSI, QoS in ATM networks and QoS for IP networks are necessary to understand this QoS.

       การให้บริการที่หลากหลายผ่านระบบเครือข่าย ได้แก่ อินเทอร์เน็ต การให้บริการสนทนาผ่านเครือข่าย(voice over IP)บริการวีดิทัศน์ตามคำขอ (video on demand) บริการการแพทย์ทางไกล (telemedicine) ทำให้มีความต้องการใช้แบนด์วิดท์ในปริมาณที่มากขึ้น ระบบเครือข่ายจึงจำเป็นต้องรองรับการเข้าใช้งานที่หลากหลายของผู้ใช้บริการในเวลาเดียวกัน และมีการรับประกันคุณภาพ ของการให้บริการ คุณภาพการให้บริการ จึงเป็นปัจจัยที่สำคัญของเครือข่าย โดยคุณภาพการบริการจะกล่าวถึงความสามารถในการให้บริการที่มีประสิทธิภาพ และมีความคงเส้นคงวา อยู่ในระดับเดียวกันโดยวัดได้จากตัวแปรที่เกี่ยวข้องซึ่งใช้วัดคุณภาพเช่นในระบบโทรศัพท์ คุณภาพการบริการจะถูกวัดจากเวลาที่ใช้ในการสร้างการติดต่อเมื่อมีการต่อหรือเรียกใช้โทรศัพท์เพื่อทำการติดต่อและคุณภาพของเสียงรวมทั้งความเชื่อถือได้ของการเชื่อมต่อโดยไม่เกิดการขาดหายของสัญญาณ เป็นต้น สำหรับเครือข่ายอินเทอร์เน็ตซึ่งมีการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วและมีการพัฒนาการเพื่อให้สามารถรองรับความต้องการคุณภาพการบริการที่หลากหลาย ทำให้ผู้ให้บริการเครือข่ายต้องหาวิธีในการจัดการ  เพื่อยังคงให้เครือข่าย  สามารถรองรับปริมาณข้อมูลของผู้ใช้ที่เพิ่มขึ้นได้  และใช้เครือข่ายได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดโดยยังคง
สามารถตอบสนองคุณภาพการบริการตามที่กำหนดได้ดังนี้คือ มีการบริหารการใช้แบนด์วิดท์ให้กับผู้ใช้อย่างเสมอภาคและเหมาะสมโดยรับประกันปริมาณการจราจของข้อมูลหรือทราฟิก(Traffic) ข้อมูลของผู้ใช้จะไม่ส่งผลกระทบ ต่อคุณภาพการบริการของผู้ใช้รายอื่น นอกจากนี้เครือข่ายยังต้องสามารถรองรับรูปแบบโพรโทรคอลที่หลากหลายเพื่อเชื่อมต่อกับเครือข่ายอื่นและส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายไปยังปลายทางได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวมทั้งสามารถรองรับและทำงานร่วมกับอุปกรณ์ที่หลากหลายจากผู้ผลิตต่างรายได้ด้วย
 

        การส่งข้อมูลจากผู้ส่งไปยังผู้รับปลายทางในเครือข่ายการสื่อสาร ข้อมูลจะถูกส่งจากอุปกรณ์ต้นทาง ผ่านสถานีเชื่อมต่อหรือโนดในเครือข่ายเดียวกันหรือการเชื่อมต่อผ่านสถานีเชื่อมต่อของเครือข่ายอื่น เพื่อส่งผ่านข้อมูลจากผู้ส่งไปยังอุปกรณ์ที่ผู้รับปลายทาง ดังรูปที่ ๔.๑ ในการส่งข้อมูลไปยังสถานีถัดไปนั้นจะต้องรอให้สถานีถัดไปพร้อมที่จะรับข้อมูลดังกล่าวก่อนจึงจะทำการส่งซึ่งทำให้เกิดเวลาหน่วงขึ้น นอกจากนี้ ยังมีปัญหาเรื่องของความหนาแน่นของปริมาณข้อมูลที่ส่งผ่านระหว่างสถานีของผู้ใช้บริการต่างๆ ในระบบ และปัญหาการสูญหายหรือเกิดความผิดพลาดของข้อมูลที่ส่งระหว่างการส่งข้อมูล ซึ่งผลกระทบต่างๆ ดังกล่าวจะส่งผลต่อคุณภาพของการให้บริการ

        การจัดการคุณภาพการบริการในเครือข่ายเอทีเอ็ม (QoS in ATM Network) เพื่อให้ใช้แบนด์วิดท์ของเครือข่ายได้อย่างมีประสิทธิภาพและสามารถรับประกันคุณภาพการบริการในระดับต่างๆที่แตกต่างกันวิธีหนึ่งนั้นทำได้โดยใช้เทคนิคการจัดการการจราจรหรือทราฟิกด้วยวิธีการมัลติเพล็กซ์ทางเวลาหรือทีดีเอ็ม(Time Division Multiplexing:TDM) เพื่อให้สามารถใช้แบนด์วิดท์ได้สูงและมีความยืดหยุ่นและสามารถปรับเปลี่ยนให้ตอบสนองกับความต้องการคุณภาพการบริการที่แตกต่างกันได้ ของข้อมูลประเภทต่างๆ อย่างไรก็ตามความซับซ้อนจะเพิ่มขึ้น ขึ้นอยู่กับทราฟิก และประเภทหรือชนิดของบริการ    การจัดการทราฟิก ของระบบเอทีเอ็ม สามารถแบ่งเป็นชั้นตามฟังก์ชันและขั้นตอน ดังรูปที่ ๖.๑

          ฟังก์ชันการจัดการทราฟิกของระบบเอทีเอ็มเริ่มจากงานประยุกต์จะติดต่อกับเครือข่าย เพื่อทำข้อตกลงของทราฟิก (traffic contract) โดยข้อตกลงของทราฟิกจะกล่าวถึงรายละเอียดลักษณะของทราฟิกข้อมูลแต่ละประเภทและระดับการให้บริการของการเชื่อมต่อที่เหมาะสม ตามประเภทข้อมูลที่แบ่งไว้ การแบ่งระดับของการให้บริการเป็นหมวดหมู่จะบอกถึงคุณภาพการบริการ ที่ต้องการและลักษณะ ของทราฟิกของบริการนั้น ในระบบเอทีเอ็มจะใช้การแบ่งระดับของบริการเป็นหมวดหมู่นี้ในการสร้างการเชื่อมต่อที่เหมาะสม หลังจากที่ได้ทำการสร้างข้อตกลงทราฟิก สำหรับการเชื่อมต่อแล้วเครือข่ายจะประยุกต์ใช้การควบคุมการอนุญาตการเชื่อมต่อ เพื่อประเมินว่าจะอนุญาต ให้สร้างการเชื่อมต่อหรือไม่ โดยดูว่า หากทำการสร้างการเชื่อมต่อ แล้วจะได้คุณภาพการบริการที่คาดไว้และไม่กระทบกับคุณภาพการบริการซึ่งเชื่อมต่อไว้ก่อนหน้า และเพื่อให้เกิดการรับประกันคุณภาพ ทั้งการเชื่อมต่อเดิมและใหม่ เครือข่ายจึงต้องเฝ้าติดตามควบคุมให้การใช้งานในการส่งข้อมูลนั้นเป็นไปตามข้อตกลงทราฟิกเพื่อไม่ให้กระทบกับคุณภาพการบริการของผู้ใช้รายอื่น
        กราฟิกจะถูกส่งเข้าเครือข่ายและถูกมัลติเพล็กซ์ที่เวลาต่างๆ โดยมีการพักและเข้าคิว เพื่อจัดลำดับก่อนหลังตามชนิด  การเชื่อมต่อและระดับคุณภาพการบริการ ก่อนที่จะถูกส่งไปยังเส้นทางเชื่อมโยงต่างๆ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงที่สุด อย่างไรก็ตามความคับคั่งของทราฟิก อาจจะเกิดขึ้นได้เนื่องจากการขนาดที่พักชั่วคราวของข้อมูลในแต่ละสถานีรองรับทราฟิกข้อมูลไม่ทัน จึงต้องมีการควบคุม จัดการความคับคั่งของทราฟิก (congestion control) ที่เข้ามาที่แต่ละสถานีเชื่อมต่อซึ่งทำได้โดยมีการเลือกหรือคัดออก (Drop precedence) ที่เข้ามาและจัดลำดับข้อมูลออกอย่างเหมาะสมตามลำดับความสำคัญเพื่อให้ยังคงสามารถรับประกันคุณภาพการบริการได้ สำหรับเครือข่ายบางระบบ อาจมีขั้นตอนในการจัดการและควบคุมการไหลของข้อมูล (Flow control)  เพิ่มเข้ามาเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดภาวะความคับคั่งของทราฟิกด้วย

         ๖.๑ ประเภทของบริการเอทีเอ็ม

         ระบบเอทีเอ็มมีการนิยามและกำหนดเกี่ยวกับคุณภาพการบริการด้วยวิธีที่ค่อนข้างซับซ้อน อย่างไรก็ตามเพื่อให้สะดวกกับผู้ใช้ทั่วไป คณะทำงานเอทีเอ็ม ได้ออกข้อกำหนด สำหรับการจัดการทราฟิก (ATM Forum Traffic Management 4.0 specification:TM 4.0) จะกล่าวถึงรายละเอียด ในเรื่องประเภท  ของบริการเอทีเอ็ม (ATM-Oriented Service Categories) ซึ่งสัมพันธ์กับอัตราการส่งข้อมูล และคุณภาพการบริการอย่างชัดเจน โดยบริการแต่ละประเภทจะประกอบด้วย ข้อตกลงทราฟิก และคุณลักษณะของคุณภาพการบริการ ดังนี้
        ก) บริการแบบอัตราเร็วที่คงที่หรือ ซีบีอาร์ (Constant Bit Rate service: CBR) สำหรับงานประยุกต์ในลักษณะที่มีความต้องการข้อมูลทันทีและต่อเนื่อง ต้องสามารถส่งปริมาณข้อมูล ให้ได้ตามที่ต้องการ ภายในเวลาที่กำหนดรวมทั้งมีค่าเวลาหน่วงที่เกิดขึ้นไม่เกินที่กำหนด เช่น การส่งสัญญาณเสียง สัญญาณวิดีโอ
        ข) บริการแบบอัตราเร็วแปรผันได้เวลาเสมือนจริง(Real-time Variable Bit Rate service: rt-VBR) ใช้สำหรับรองรับงานประยุกต์ที่เวลาหน่วงในการส่งข้อมูลเป็นเรื่องสำคัญมีการกำหนดพารามิเตอร์ของรูปแบบประเภทของทราฟิกและหาค่าเวลาหน่วงที่อาจเกิดขึ้นในกรณีที่แย่ที่สุดซึ่งเครือข่ายยังสามารถรับประกันคุณภาพการบริการตามที่กำหนดไว้ดังตัวอย่าง การถ่ายทอดโทรทัศน์ผ่านอินเทอร์เน็ต (Internet Protocal Television: IPTV)
        ค) บริการแบบอัตราเร็วแปรผันไม่ได้เวลาไม่เสมือนจริง (Non-real-time Variable Bit Rate service: nrt-VBR) ใช้สำหรับรองรับงานประยุกต์ที่ไม่มีเงื่อนไขด้านเวลาหน่วงแต่ยังคงใช้อัตราเร็วข้อมูลซึ่งสามารถแปรผันได้ ตัวอย่าง การส่งข้อมูลแบบแพกเกตซึ่งนิยมใช้ในอินเทอร์เน็ต
        ง) อัตราเร็วบิตพร้อมใช้หรือ เอบีอาร์ (Available Bit Rate service: ABR) บริการจะทำงานร่วมกันกับแหล่งข้อมูลต้นทางในการปรับเปลี่ยนอัตราการส่งข้อมูลเพื่อตอบสนองกับเครือข่ายแบบแปรผันอัตราการส่งข้อมูลได้โดยใช้การป้อนกลับของการควบคุมป้อนกลับแบบปิด เป้าหมายของบริการชนิดนี้เพื่อให้ผู้ใช้สามารถปรับอัตราการส่งข้อมูลให้สอดคล้องกับทราฟิกข้อมูลในเครือข่ายขณะนั้นทำให้โอกาสการสูญเสียข้อมูลในเครือข่ายต่ำวิธีการนี้งานประยุกต์
จะกำหนดอัตราการส่งข้อมูลสูงสุด และอัตราการถูกเรียกโดยเซลล์ข้อมูลเอทีเอ็มต่ำสุด บริการชนิดนี้ไม่ได้บอกถึงขอบเขตเวลาหน่วงที่เกิดขึ้น ดังนั้นจึงไม่เหมาะกับงานประยุกต์แบบเวลาเสมือนจริง ตัวอย่างบริการที่เหมาะกับรูปแบบนี้ ได้แก่ การโอนย้ายไฟล์ในเครือข่าย การเชื่อมต่อในระบบเครือข่ายท้องถิ่น (local area network: LAN) งานที่มีติดต่อกับฐานข้อมูล
        จ) บริการแบบอัตราเร็วบิตไม่ระบุหรือ ยูบีอาร์ (Unspecified Bit Rate service: UBR) บริการชนิดนี้ไม่มีข้อกำหนดทั้งเงื่อนไขเวลาหน่วงและการไม่คงที่ของเวลาหน่วง โดยในความเป็นจริงแล้วบริการดังกล่าวนี้ ไม่มีทั้งข้อกำหนดในเรื่องของคุณภาพการบริการ และการรับประกันอัตราการส่งผ่านของปริมาณข้อมูล ตัวอย่างบริการชนิดนี้ ได้แก่ อินเทอร์เน็ต และเครือข่ายท้องถิ่น (Local Area Network: LAN)
        จากประเภทบริการของเอทีเอ็มดังกล่าว สามารถแสดงความสัมพันธ์ของประเภทของบริการกับเปอร์เซ็นต์ของความจุเครือข่ายได้ดังรูปที่ ๖.๒

        คุณภาพการบริการในเครือข่ายไอพี เป็นการนำแต่ละคุณภาพการบริการ ของการเชื่อมต่อแบบปลายถึงปลาย(End-to-End QoS) มาเชื่อมต่อกัน  ทำให้คุณภาพการบริการขึ้นอยู่กับคุณภาพการบริการในแต่ละการเชื่อมต่อแบบปลายถึงปลายที่นำมาเชื่อมเข้าด้วยกันจนเป็นเครือข่ายไอพี
 

[๑] ISO/IEC 13236 Information technology – Quality of Service: Framework, 1998.

[๒] Natalie Giroux and Sudhakar Ganti. Quality of Service in ATM networks: State-of-the-Art Traffic management, Prentice Hall, 1999.

[๓] Grenville Armitage. Quality of Service in IP Networks: Foundations for a Multi-Service Internet, Macmillan Technical Publishing, 2000.

[๔] David McDysan. QoS & Traffic Management in IP & ATM Networks, McGraw-Hill, 2000,

[๕] Jens Burkhard Schmitt. Heterogeneous Network Quality of Service, Kluwer Academic Publisher, 2001.

[๖] ITU standard: ITU-T Recommendation E.800: Terms and definitions related to quality of service and network performance including dependability

[๗] ITU standard: ITU-T Recommendation X.641: Information Technology - Quality of Service: Framework