TUGAS AKHIR
Disusun Oleh :
Nama : Feri Setiawan Adinata NIM : 09.41020.0077
Program : S1 (Strata Satu) Jurusan : Sistem Komputer
SEKOLAH TINGGI
MANAJEMEN INFORMATIKA & TEKNIK KOMPUTER SURABAYA
iv
Perkembangan yang cepat dari teknologi jaringan telah membuat aplikasi multimedia memasuki dunia internet. Skype, Yahoo Messenger, Facebook dan Line adalah beberapa contoh aplikasi yang menyediakan fitur multimedia seperti free call
(VoIP) dan video call (video conference) di dalamnya. Kebanyakan dari aplikasi tersebut biasanya menggunakan UDP daripada TCP sebagai protokol transportnya. Meningkatnya trafik UDP ini mengancam trafik TCP sehingga muncul persoalan
fairness antara kedua protokol tersebut..
Pada tahun 2006 IETF memperkenalkan protokol baru bernama Datagram Control Congestion Protocol (DCCP) CCID2 dan CCID3. Pada kenyataannya sudah hampir 8 tahun diperkenalkan ke publik, aplikasi tersebut belum menggunakan DCCP sebagai ganti UDP. Sehingga muncul pertanyaan persoalan unjuk kerja, fairness dan tingkat Quality of Service (QoS) layanan data multimedia antara UDP dengan DCCP.
Berdasarkan hasil pengujian terhadap protokol UDP dan DCCP yang telah dilakukan, didapatkan hasil perbandingan unjuk kerja berdasar parameter uji QoS dan fairness yang menunjukkan bahwa secara keseluruhan protokol DCCP CCID2 memiliki kinerja yang lebih baik pada sisi utilisasi bandwidth dan fairness
untuk data VoIP dan video conference serta packet loss untuk data VoIP, sedangkan DCCP CCID3 memiliki kinerja lebih baik pada sisi delay dan jitter
vii
Halaman
ABSTRAK ... iv
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
BAB I.PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 3
1.3. Batasan Masalah ... 3
1.4. Tujuan ... 3
1.5. Kontribusi ... 4
1.6. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II LANDASAN TEORI ... 6
2.1 User Datagram Protocol (UDP) ... 6
2.2 Datagram Congestion Control Protocol (DCCP) ... 8
2.2.1 CCID 2 ... 11
2.2.2 CCID 3 ... 11
2.3 Data Multimedia ... 12
2.3.1 VoIP ... 12
2.3.2 Video conference ... 13
viii
2.5.2 Packet Loss ... 16
2.5.3 Delay ... 17
2.5.4 Jitter ... 18
2.6 Fairness ... 18
2.7 Network Simulator2 (NS-2) ... 19
2.7.1 Konsep Dasar Network Simulator 2 ... 19
2.7.2 Cara Membuat dan Menjalankan Skrip di NS-2 ... 20
2.7.3 Output NS-2 ... 20
BAB III. METODE PENELITIAN... 24
3.1 Metode Penelitian ... 24
3.2 Prosedur Penelitian ... 25
3.2.1 Pengumpulan Data dan Parameter Penelitian ... 26
3.2.2 Desain dan Pembuatan Topologi ... 28
3.2.3 Pembuatan Skrip ... 28
3.2.4 Menjalankan Skrip di NS-2 ... 32
3.2.5 Pengolahan Data ... 32
3.2.6 Plotting ... 35
3.3 Perancangan Skrip Perl ... 35
3.3.1 Utilisasi Bandwidth ... 35
3.3.2 Packet Loss ... 38
3.3.3 Delay dan Jitter ... 40
ix
4.2. Hasil ... 46
4.2.1 Hasil Utilisasi Bandwidth ... 46
4.2.2 Hasil Packet Loss ... 49
4.2.3 Hasil Delay dan Jitter ... 51
4.2.4 Hasil Fairness ... 54
4.3. Pembahasan ... 56
4.3.1 Pembahasan Utilisasi Bandwidth ... 56
4.3.2 Pembahasan Packet Loss ... 57
4.3.3 Pembahasan Delay dan Jitter ... 58
4.3.4 Pembahasan Fairness ... 53
BAB V.PENUTUP ... 61
5.1. Kesimpulan ... 61
5.2. Saran ... 63
x
Halaman
Tabel 2.1 Beberapa Contoh Data codec ... 13
Tabel 4.1 Kebutuhan Perangkat Keras ... 45
Tabel 4.2 Kebutuhan Perangkat Lunak ... 45
Tabel 4.3 Data Simulasi ... 46
Tabel 4.4 Rata-rata Delay dan Jitter VoIP UDP dengan DCCP CCID2 Saat UDP Berjalan Lebih Dahulu ... 51
Tabel 4.5 Rata-rata Delay dan Jitter VoIP UDP dengan DCCP CCID3 Saat UDP Berjalan Lebih Dahulu ... 52
Tabel 4.6 Rata-rata Delay dan Jitter Video Conference UDP dengan DCCP CCID2 Saat UDP Berjalan Lebih Dahulu ... 52
Tabel 4.7 Rata-rata Delay dan Jitter Video Conference UDP dengan DCCP CCID3 Saat UDP Berjalan Lebih Dahulu ... 53
Tabel 4.8 Rata-rata Delay dan Jitter VoIP UDP dengan DCCP CCID2 Saat DCCP Berjalan Lebih Dahulu ... 53
Tabel 4.9 Rata-rata Delay dan Jitter VoIP UDP dengan DCCP CCID3 Saat DCCP Berjalan Lebih Dahulu ... 53
Tabel 4.10 Rata-rata Delay dan Jitter Video Conference UDP dengan DCCP CCID2 Saat DCCP Berjalan Lebih Dahulu ... 54
Tabel 4.11 Rata-rata Delay dan Jitter Video Conference UDP dengan DCCP CCID3 Saat DCCP Berjalan Lebih Dahulu ... 54
Tabel 4.12 Utilisasi Bandwidth UDP dengan DCCP CCID2 ... 56
Tabel 4.13 Utilisasi Bandwidth UDP dengan DCCP CCID3 ... 56
Tabel 4.14 Packet Loss UDP dengan DCCP CCID2 ... 58
Tabel 4.15 Packet Loss UDP dengan DCCP CCID3 ... 58
xi
xii
Halaman
Gambar 2.1 UDP User Datagram ... 6
Gambar 2.2 Format Header UDP ... 6
Gambar 2.3 Format Paket DCCP ... 9
Gambar 2.4 DCCP Generic Header... 10
Gambar 2.5 Setup Video conference ... 14
Gambar 2.6 Topologi Dumb-bell ... 14
Gambar 2.7 Network Animator (NAM) ... 21
Gambar 2.8 Contoh Isi dari Trace File ... 21
Gambar 2.9 Format Kolom Masing-Masing Baris TraceFile ... 22
Gambar 3.1 Blok Diagram Analisis Perbandingan Unjuk Kerja Protokol UDP dengan DCCP Menggunakan Trafik Data Multimedia... 24
Gambar 3.2 Prosedur Pelaksanaan Penelitian...26
Gambar 3.3 Topologi Dumb-bell dalam Sistem...28
Gambar 3.4 Trace File dari Program NS-2 ... 33
Gambar 3.5 Flowchart Program Utilisasi Bandwidth... 36
Gambar 3.6 Flowchart Program Packet Loss... 39
Gambar 3.7 Flowchart Seleksi Paket untuk Delay ... 40
Gambar 3.8 Flowchart Perhitungan Delay ... 42
Gambar 3.9 Flowchart Throughput untuk Parameter Fairness ... 43
Gambar 4.1 Utilisasi Bandwidth VoIP saat UDP Berjalan Lebih Dahulu ... 47
xiii
Dahulu ... 48 Gambar 4.5 PacketLoss Data VoIP Saat UDP Berjalan Lebih Dahulu ... 49 Gambar 4.6 PacketLoss Data Video Conference Saat UDP Berjalan Lebih
Dahulu ... 50 Gambar 4.7 Packet Loss Data VoIP Saat DCCP Berjalan Lebih Dahulu... 50 Gambar 4.8 Packet Loss Data Video Conference Saat DCCP Berjalan Lebih
xiv
Halaman
Lampiran 1. Program Tcl VoIP UDP dengan CCID2... 67
Lampiran 2. Program Tcl VoIP UDP dengan CCID3... 68
Lampiran 3. Program Tcl Video conference UDP dengan CCID2 ... 70
Lampiran 4. Program Tcl Video conference UDP dengan CCID3... .... 72
Lampiran 5. Skrip Perl Perhitungan Utilisasi Bandwidth VoIP ... 73
Lampiran 6. Skrip Perl Perhitungan Utilisasi BandwidthVideo conference ... 74
Lampiran 7. Skrip Perl Perhitungan PacketLoss... 75
Lampiran 8. Skrip Perl Perhitungan Prosentase PacketLoss ... 76
Lampiran 9. Skrip Perl Seleksi Waktu Kirim Perhitungan Delay ... 77
Lampiran 10. Skrip Perl Seleksi Waktu Terima Perhitungan Delay ... 77
1 1.1 Latar Belakang
Perkembangan yang cepat dari teknologi jaringan telah membuat aplikasi multimedia memasuki dunia internet. Telepon IP, video conference dan game online sudah menjamur di kalangan masyarakat saat ini. Kebanyakan dari aplikasi tersebut biasanya menggunakan User Datagram Protocol (UDP) daripada Transmission Control Protocol (TCP) sebagai protokol transportnya. Pertama, TCP menggunakan mekanisme mengirim ulang kembali paket yang hilang, tetapi mengirimkan data lama tidak diharapkan. Kedua, TCP mengurangi kecepatan pengiriman secara tiba-tiba ketika mendeteksi paket yang hilang, sehingga mengalami penurunan dalam Quality of Service (QoS) dari pengguna. Ketiga, karena TCP menjalankan mekanisme congestion-control yang menyebabkan penggunaan utilisasi bandwidth berkurang jika berjalan berdampingan dengan UDP (Lai, 2008).
seperti TCP, CCID3 menggunakan TCP-Friendly Rate Control (TFRC) dan CCID4 dengan TCP-Friendly Rate Control for Small Packet (TFRC-SP) (IANA, 2012). Tugas akhir ini akan berfokus pada CCID2 dan CCID3 di dalam penerapan DCCP. CCID2 menggunakan algoritma additive increase, multiplicative decrease, cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kecepatan transfer data secepat mungkin. CCID3 mengimplementasikan TFRC, cocok untuk aplikasi
real-time yang membutuhkan throughput yang lebih lancar.
Saleem Bhatti dkk telah melakukan pengujian tingkat fairness CCID2 dengan beberapa varian TCP dan membuktikan CCID2 berjalan dengan baik bersama NewReno (Saleem Bhatti, 2008). Lalu bagaimana kinerja dan tingkat
fairness DCCP dan UDP saat berjalan bersama? Protokol DCCP menggunakan transmisi yang bersifat unreliable sehingga cocok untuk aplikasi streaming multimedia (Lai, 2008). Sifat yang unreliable juga dimiliki oleh UDP sehingga pengujian lebih lanjut dibutuhkan untuk mengukur tingkat fairness antara kedua protokol ini.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, dapat dirumuskan permasalahan yaitu: 1. Bagaimana mensimulasikan sistem dengan protokol UDP dan DCCP
menggunakan trafik data multimedia dengan menggunakan Network Simulator versi 2 (NS2).
2. Bagaimana melakukan analisis perbandingan unjuk kerja UDP dengan DCCP pada data multimedia dengan parameter uji packet loss, delay, jitter, utilisasi bandwidth dan fairness.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah dari sistem yang dibahas adalah sebagai berikut :
1. Protokol yang digunakan adalah UDP, DCCP CCID2 dan DCCP CCID3. 2. Menggunakan simulasi trafik data multimedia VoIP dan Video
Conference.
3. Perbandingan menggunakan parameter uji packet loss, delay, jitter,
utilisasi bandwidth dan fairness.
4. Topologi yang digunakan adalah Dumb-Bell Topology. 5. Menggunakan NS2.
1.4 Tujuan
Tujuan dari pembuatan sistem ini adalah:
1. Menghasilkan analisis perbandingan unjuk kerja UDP dengan DCCP menggunakan trafik data multimedia menggunakan NS2.
1.5 Kontribusi
Mengingat dunia multimedia sekarang ini telah banyak masuk dalam dunia internet dan digunakan oleh berbagai kalangan. Terutama layanan multimedia yang membutuhkan interaksi dua atau lebih pengguna seperti VoIP dan video conference. Tugas akhir ini diharapkan dapat menjadi pertimbangan dalam perkembangan protokol untuk layanan data multimedia tersebut.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan didalam memahami persoalan dan pembahasannya, maka penulisan laporan Tugas Akhir ini dibuat dengan sistematika sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini dikemukakan hal-hal yang menjadi latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, kontribusi, tujuan yang ingin dicapai serta sistematika penulisan laporan tugas akhir ini.
BAB II LANDASAN TEORI
Pada bab ini dibahas secara singkat teori-teori yang berhubungan dengan UDP, DCCP, data multimedia, Quality of Service, Fairness, Network Simulator 2.
BAB III METODE PENELITIAN
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada Bab ini akan melakukan simulasi, mengambil data, memplotting dan menganalisa berdasarkan parameter utilisasi bandwidth, packet loss, latency, jitter dan fairness.
BAB V PENUTUP
6 BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 User Datagram Protokol (UDP)
UDP merupakan protokol yang bersifat connectionless oriented. Artinya, saat melakukan pengiriman data tidak dilakukan proses handshaking, tidak ada
sequencing datagram, dan tidak ada garansi bahwa paket data (datagram) yang dikirim akan tiba dengan selamat. UDP juga tidak menyediakan fitur koreksi kesalahan. (Sofana, 2009)
UDP hanya menyediakan fasilitas multiplexing aplikasi (via nomor port) dan integritas verifikasi/deteksi kesalahan (via checksum) yang disediakan dalam header dan payload. Deteksi kesalahan dalam UDP hanya bersifat optional. Untuk menghasilkan data yang reliable, haruslah dibantu dan dilakukan ditingkat aplikasi. Tidak bisa dikerjakan ditingkat protokol UDP. Pengiriman paket dilakukan berdasarkan best effort basis.
Gambar 2.1 UDP User Datagram Sumber : FOROUZAN, 2010
Gambar 2.1 dan Gambar 2.2 merupakan format user datagram protokol UDP. User datagram merupakan sebutan paket dari protokol UDP. Berikut ini penjelasan dari user datagram dan format header UDP:
Source port number: Ini adalah nomor port yang digunakan dalam proses transmisi pada source host. Memiliki panjang 16 bit dimana jangkauan nomor port mulai dari 0 sampai 65,535. Jika source host adalah client
(client mengirim request), nomor port, pada kebanyakan kasus, adalah sebuah nomor port ephemeral yang diminta proses dan dipilih oleh software UDP yang berjalan di sourcehost. Jika sourcehost adalah server
(server mengirim balasan), nomor port, pada kebanyakan kasus, adalah nomor port well-known.
Destination port number: Ini adalah nomor port yang digunakan dalam proses transmisi pada destination host. Memiliki panjang 16 bit juga. Jika
destination host adalah server (client mengirim request), nomor port, pada kebanyakan kasus, adalah sebuah nomor port well-known. Jika destination host adalah client (server mengirim balasan), nomor port, pada kebanyakan kasus, adalah nomor port ephemeral. Pada kasus ini, server
menyalin nomor port ephemeral yang diterima dalam paket request.
dalam datagram IP. Terdapat field dalam datagram IP yang mendefinisikan panjang total. Ada field lain dalam datagram IP yang mendefinisikan panjang header. Jadi ketika kita mengurangi nilai field kedua dengan yang pertama, kita mendapatkan panjang datagram UDP yang dienkapsulasi di dalam datagram IP.
Checksum. Field ini digunakan untuk mendeteksi kesalahan keseluruhan user datagram (header ditambah data).
Overhead yang diperlukan untuk mengirimkan datagram atau paket UDP sangatlah kecil. Sehingga UDP cocok untuk digunakan pada aplikasi yang membutuhkan query dan response cepat. Contoh layanan yang cocok untuk UDP yaitu transmisi audio/video, seperti: VoIP, audio/video streaming. UDP kurang baik jika digunakan untuk mengirimkan paket berukuran besar. Karena dapat memperbesar peluang jumlah packet loss atau hilang/rusak. (Sofana, 2009)
2.2 Datagram Congestion Control Protocol
DCCP mempunyai dua tugas utama. Satu untuk menetapkan, memelihara dan mengakhiri koneksi unreliable serta yang lain digunakan untuk mekaninsme
congestion-control pada koneksi unreliable. Karakteristik utama DCCP adalah sebagai berikut:
1. Unreliable data transfer.
DCCP tidak mengirim ulang paket data yang hilang selama transmisi. 2. Penetapan koneksi yang dapat dipercayadan kemampuan bernegoisasi.
mengirim ulang paket kontrol sampai yang satu menerima balasan sisi yang lain.
3. Pilihan paket yang cukup. DCCP menawarkan banyak pilihan paket.
Pilihan ack vector misalnya, merekam receiving status penerima dan pilihan data dropped mencatat penyebab paket hilang.
4. Pilihan congestion control.
Sekarang ini DCCP menawarkan tiga mekanisme congestion control. Congestion control ID 2 (CCID 2) seperti TCP, CCID 3 menggunakan TCP Friendly Rate Control (TFRC) dan CCID 4 menggunakan TFRC-SP (TFRC for Small Packet). Suatu koneksi dapat memilih congestion control sesuai dengan permintaannya.
5. Pencegahan dari serangan SYN flooding.
Selama proses penetapan koneksi, DCCP menggunakan cookies untuk mencegah serangan SYN flooding yang mana sering dialami TCP.
Gambar 2.3. Format Paket DCCP Sumber: Lai, 2008
Gambar 2.3 menunjukkan format paket DCCP. Bagian pertama adalah
header paket secara umum. Gambar 2.4 menunjukkan format header DCCP.
Gambar 2.4. DCCP Generic Header
Source dan destination port: memiliki panjang masing-masing sebesar 16 bit.
Field ini menunjukkan koneksi, serupa dengan field pada TCP dan UDP.
Source port menunjukkan port yang berkaitan dengan endpoint yang mengirim paket ini dan destination port menunjukkan port di sisi yang lain. Ketika menginisialisasi sebuah koneksi, client seharusnya memilih
source port secara acak untuk mengurangi kemungkinan serangan.
Data offset: menunjukkan lokasi offset dari awal header sampai awal data – ukuran header. Memiliki panjang 8 bit.
CCval: menunjukkan congestion control yang digunakan (CCID2, CCID3 atau CCID4). Panjang field sebesar 4 bit.
CsCov (Checksum Coverage) menentukan bagian paket yang dicakup oleh
checksum field. Memiliki panjang field sebesar 4 bit.
Checksum: 16 bit. Checksum internet header paket DCCP (termasuk options), pseudoheader network-layer dan tergantung pada cakupan checksum,
Reserved (Res): 3 bit. Pengirim harus mengisi field ini bernilai nol pada paket yang dibangkitkan dan penerima harus mengabaikan nilai tersebut.
Type: 4 bit. Field type menunjukkan jenis paket. Sekarang ini, DCCP memiliki sepuluh tipe paket: Request, Response, Data, DCCP-Ack, DCCP-DataDCCP-Ack, DCCP-CloseReq, DCCP-Close, DCCP-Reset, DCCP-Sync, DCCP-SynAck.
Extended Sequence Numbers (X) : 1 bit. Nilai satu menunjukkan penggunaan sebuah header tambahan dengan 48-bit nomor sequence dan
Sequence number: 48 atau 24 bit. Menunjukkan paket secara unik pada urutan (sequence) semua paket. Sequence number bertambah satu demi satu selama pengiriman paket, termasuk paket seperti DCCP-Ack yang tidak membawa data aplikasi.
2.2.1 CCID 2
CCID 2 menggunakan mekanisme congestion control additive increase/multiplicative decrease (AIMD) dimana pengirim menggunakan
congestion window untuk mengatur kecepatan transmisi. Pengirim melakukan penyesuaian nilai window menurut informasi yang tertanam pada
acknowledgments. CCID 2 menggunakan tiga variabel utama. cwnd (congestion window), nilai maksimum yang diijinkan pada paket yang beredar. ssthresh
(slow start threshold), permulaan dari cwnd yang memisahkan slow start dari
congestion avoidance. Pipe, jumlah rata-rata paket yang beredar. Tiga variabel ini hampir sama dengan variabel di dalam Selective Acknowledgement (SACK) TCP. (Lai, 2008)
2.2.2 CCID 3
CCID 3 menggunakan congestion control TFRC. Di dalam tahap awal,
slow start, nilai transmisi naik dua kali lipat kemudian setiap round-trip time
2. 3 Data Multimedia
Streaming adalah teknologi transmisi pengiriman data, video atau audio secara real time / pre-recorded dari sender pada receiver. Ide dari streaming
adalah membagi data, encoding, mengirimkan melalui jaringan dan saat bagian data tiba pada client maka dilakukan decoding serta membaca data (Abdul Syarif, 2008). Pada streaming seorang pengguna akhir dapat mulai melihat suatu file multimedia hampir bersaman ketika file tersebut mulai diterima.
Penggunaan cara ini mengharuskan pengiriman pengiriman suatu file multimedia ke user dilakukan secara konstan. Hal ini bertujuan agar seorang user
dapat menyaksikan video yang diterima secara langsung tanpa ada bagian yang hilang. Keuntungan utama dari penggunaan ini cara ini adalah seorang user tidak perlu menunggu hingga suatu file multimedia diterima secara lengkap. Dengan demikian, penggunaan cara ini memungkinkan pengiriman secara siaran langsung (live events) kepada user.
2.3.1 VOIP
VoIP (voice over internet protocol) adalah salah satu protokol komunikasi suara yang sedang hot di dunia internet. Teknologi VoIP memungkinkan Anda berkomunikasi suara menggunakan jaringan internet. Syarat utama untuk dapat melakukan komunikasi VoIP adalah komputer yang terhubung ke internet, serta mempunyai kartu suara yang dihubungkan dengan speaker dan mikrofon.
membayar biaya pulsa internet saja yang biasanya akan lebih murah daripada biaya pulsa telepon sambungan langsung jarak jauh (SLJJ) atau internasional (SLI). (Zaki, 2008)
Konversi bentuk gelombang analog ke bentuk digital dijalankan oleh
codec. Codec menghasilkan bentuk gelombang pada waktu tertentu dan membangkitkan sebuah nilai. (Network, 2005). Beberapa contoh data codec untuk VoIP ditunjukkan pada Tabel 2.1. Codec yang digunakan pada data VoIP penelitian ini adalah G.711.
Tabel 2.1. Beberapa Contoh Data Codec
Sumber: Network, 2005
2.3.2 Video conference
Video conference adalah telepon biasa dengan tambahan video sehingga
user dapat saling melihat satu sama lain pada saat yang bersamaan. Batasan waktu
bisa dilakukan dengan sebuah kamera, microphone, monitor / video display dan
speaker seperti yang terlihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Setup Video conference
Sumber: Simpson, 2008
Data video conference pada penelitian ini menggunakan codec H.264.
Codec H.264 memiliki 16 tingkat dengan performa yang berbeda. Mulai dari tingkat 1 (64 sampai 256 kbps) sampai tingkat 5.1 (240 sampai 960 Mbps). (Simpson, 2008). Pengujian ini menggunakan data video sebesar 1300 kB tiap paket dengan bit rate 256 kbps.
2.4 Topologi Dumb-Bell
Model topologi yang digunakan adalah topologi dumb-bell. Lihat Gambar 2.6.
Penggunaan model ini dikarenakan topologi dumb-bell mempunyai
single bottleneck link dengan jumlah lebih dari satu pengirim dan lebih dari satu penerima. Sama seperti desain jaringan di dunia nyata yang terdiri dari banyak pengguna yang mengakses internet sehingga pada suatu titik akan bertemu di jalur backbone.
2.5 Quality of Service(Qos)
Quality of Service (QoS) merupakan metode pengukuran tentang seberapa baik jaringan dan merupakan suatu usaha untuk mendefinisikan karakteristik dan sifat dari satu servis (Ferguson & Huston, 1998). Ada beberapa alasan mengapa perlu QoS, yaitu:
1. Untuk memberikan prioritas untuk aplikasi-aplikasi yang kritis pada jaringan.
2. Untuk memaksimalkan penggunaan investasi jaringan yang sudah ada. 3. Untuk meningkatkan performansi untuk aplikasi-aplikasi yan sensitif
terhadap delay, seperti Voice dan Video.
4. Untuk merespon terhadap adanya perubahan-perubahan pada aliran traffic di jaringan.
2.5.1 Utilisasi Bandwidth
Bandwidth, merupakan kapasitas atau daya tampung kabel Ethernet agar dapat dilewati trafik paket data dalam jumlah tertentu. Bandwidth juga biasa berarti jumlah konsumsi paket data per satuan waktu dinyatakan dengan satuan bit per second (bps) (Riadi & Wicaksono, 2011). Penggunaan bandwidth untuk
bandwidth tersedia. Faktor-faktor ini akan dianalisa dengan asumsi, utilisasi sumber daya atau sering disebut sebagai utilisasi. Utilisasi adalah ukuran seberapa sibuk sumber daya yang ada. Dalam teori antrian utilisasi direpresentasi sebagai waktu server melakukan layanan dan didefinisikan dengan persamaan 2.2 (Riadi & Wicaksono, 2011).
Perhitungan utilisasi bandwidth memerlukan nilai throughput. Rumus throughput ditunjukkan pada persamaan 2.1.
Throughput =
(2.1)
Utility =
x 100% (2.2)
Throughput = Jumlah paket yang berhasil melewati jalur dalam waktu tertentu.
Bandwidth = Jumlah besaran bandwidth yang tersedia (bps)
2.5.2 Packet loss
Packet loss adalah jumlah paket yang hilang saat pengiriman paket data ke tujuan, kualitas terbaik pada jaringan LAN/WAN jika jumlah losses paling kecil (Riadi & Wicaksono, 2011). Packet loss dianalisis berdasarkan berapa banyak paket yang hilang atau gagal mencapai tujuan pada waktu paket sedang berjalan. Kemudian perhitungan paket yang hilang dilakukan dengan persamaan 2.3 (Khalid, 2010) dalam satuan byte dan persamaan 2.4 (Riadi & Wicaksono, 2011) dalam bentuk prosentase.
Packet loss=
x 100% (2.4)
dimana :
Pd = Jumlah paket yang mengalami drop (paket) Ps = Jumlah paket yang dikirim (paket)
Menurut Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks (TIPHON) paket loss dapat dikategorikan menjadi empat. Kategori sangat bagus dengan nilai packet loss 0%, kategori bagus dengan nilai packet loss
3%, kategori sedang dengan nilai packet loss 15% dan kategori jelek dengan nilai
packet loss 25%.
2.5.3 Delay
Delay atau Latency adalah apabila mengirimkan data sebesar 3 MB pada saat jaringan sepi waktunya 5 menit tetapi pada saat ramai sampai 15 menit, hal ini disebut latency. Latency pada saat jaringan sibuk berkisar 50-70 msec (Riadi & Wicaksono, 2011). Latency dianalisis berdasarkan berapa waktu tunda dari paket yang diterima sampai tujuan dari masing-masing protokol yang dibandingkan dengan data multimedia. Perhitungan delay menggunakan Persamaan 2.5 (Khalid, 2010) berikut:
Delay (t) = (Tr – Ts) detik (2.5) dimana:
2.5.4 Jitter
Jitter, merupakan variasi delay antar paket yang terjadi pada jaringan berbasis IP. Besarnya nilai jitter akan sangat dipengaruhi oleh variasi beban trafik dan besarnya tumbukan antar-paket (congestion) yang ada dalam jaringan tersebut. Semakin besar beban trafik di dalam jaringan akan menyebabkan semakin besar pula peluang terjadinya congestion, dengan demikian nilai jitter -nya akan semakin besar. Semakin besar nilai jitter akan mengakibatkan nilai QoS akan semakin turun. Perhitungan jitter menggunakan Persamaan 2.6 (Khalid, 2010)
Jitter = delay (A) –delay (B) (2.6) dimana:
delay (A) = waktu tunda paket sekarang
delay (B) = waktu tunda paket sebelumnya
2.6 Packet loss
Pengukuran packet loss digunakan pada jaringan komputer untuk menentukan apakah users atau aplikasi telah menerima sumber daya yang adil. Sebuah metric yang digunakan secara umum untuk menaksir fairness adalah
Jain’s Packet loss Index (JFI) dengan persamaan 2.7 (Saleem Bhatti, 2008):
(∑ )
∑
(2.7)
Dimana 1/n ≤ J ≤ 1, N adalah jumlah aliran, rn adalah nilai kelengkapan
keseimbangan atau kewajaran (fairness) pada semua aliran. J = 1/n menunjukkan tidak ada fairness.
2. 7 Network Simulator 2
Network simulator (NS) pertama kali dibangun sebagai varian dari REAL Network Simulator pada tahun 1989 di UCB (University of California Berkeley). Pada tahun 1995 pembangunan NS di sukung oleh DARPA (Defense Advance Research Project Agency) melalui VINT (Virtual Internet Testbed) Project, yaitu sebuah tim riset gabungan yang beranggotakan tenaga ahli dari LBNL (Lawrence Berkeley of National Laboratory), Xerox PARC, UCB dan USC/ISI (University of Southern California School of Engineering/Information Science Institute). Tim gabungan ini membangun sebuah perangkat lunak simulasi jaringan internet untuk kepentingan riset interaksi antar protokol dalam konteks pengembangan protokol internet pada saat ini dan masa yang akan datang. (Indarto, 2004)
2.7.1 Konsep Dasar Network Simulator 2
Network Simulator dibangun dengan menggunakan dua bahasa pemrograman, yaitu C++ dan Tcl/OTcl. C++ digunakan untuk library yang berisi
event scheduler, protokol dan network conmponent yang diimplementasikan pada simulasi oleh user. Tcl/OTcl digunakan pada script simulasi yang ditulis oleh NS user dan pada library sebagai simulator objek.
Bahasa Tcl memberikan respon runtime yang lebih lambat daripada C++, namun jika terdapat kesalahan, respon Tcl terhadap kesalahan syntax dan perubahan script berlangsung dengan cepat dan interaktif. User dapat mengetahui letak kesalahannya yang dijelaskan pada console, sehingga user dapat memperbaiki dengan cepat. Karena alasan itulah bahasa ini dipilih untuk digunakan pada skripsi simulasi.
2.7.2 Cara Membuat dan Menjalankan Skrip di NS
Membuat skrip simulasi NS sangat mudah. Skrip simulasi bisa Anda buat dengan menggunakan program teks editor yang ada pada linux Anda, dan disimpan dalam sebuah folder dengan ekstensi .tcl.
Contoh:
simulasi.tcl
Untuk menjalankan simulasi yang telah Anda buat, Anda tinggal masuk ke folder tersebut dan mengaktifkan NS serta nama file tcl simulasi yang Anda jalankan.
Contoh:
[root @ accessnet your_folder]# ns simulasi.tcl
2.7.3 Output NS-2
1. Network Animator (NAM)
NAM memiliki interface grafis yang mirip dengan CD player (play, rewind, fast forward, pause, dan lain-lain) dan juga memiliki kontroler kecepatan tampilan simulasi. Lihat Gambar 2.7.
Gambar 2.7. Network Animator (NAM)
2. Trace File
Trace file merupakan isi dari out.tr (Gambar 2.8.) Trace file berisi data numerik yang akan digunakan untuk analisa simulasi.
Gambar 2.8 Contoh Isi dari Trace File
Masing-masing baris pada trace file terdiri dari 12 kolom. Format umum masing-masing baris trace file ditunjukkan pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9 Format Kolom Masing-Masing Baris TraceFile
Sumber: Teerawat Issariyakul, 2011
1. Kolom pertama adalah type identifier/event. Kolom ini merupakan salah satu dari kemungkinan symbol yang berasosiasi dengan 4 macam event, yaitu: a. “r” merupakan simbol dari receive berarti bahwa paket telah sampai ke
bagian output dari sebuah link.
b. “+” merupakan simbol bahwa paket masuk ke proses antrian. c. “-” merupakan simbol bahwa paket keluar dari proses antrian. d. “d” merupakan simbol bahwa paket tersebut dibuang.
2. Kolom kedua menunjuk pada waktu saat sebuah event terjadi.
3. Kolom ketiga menunjuk pada node input dari sebuah link saat sebuah event terjadi.
4. Kolom keempat menunjuk pada node output dari sebuah link saat sebuah eventterjadi.
5. Kolom kelima menunjuk pada tipe dari paket 6. Kolom keenam menunjuk pada ukuran dari paket.
7. Kolom ketujuh menunjuk pada beberapa flag yang akan dijelaskan di belakang.
8. Kolom kedepalan adalah flow id.
24 3.1 Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan dalam pengerjaan tugas akhir ini adalah studi kepustakaan, percobaan dan analisis. Dengan ini penulis berusaha untuk
mengumpulkan data dan informasi-informasi serta materi yang bersifat teoritis yang sesuai dengan permasalahan. Hal tersebut diperoleh dari buku-buku, materi
perkualiahan serta literatur dari internet, jurnal dan percobaan dengan bantuan
Network Simulator 2.
Analisis perbandingan unjuk kerja protokol UDP dengan DCCP menggunakan data multimedia ini dapat dijelaskan dengan lebih baik melalui blok diagram seperti yang terlihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1. Blok Diagram Analisis Perbandingan Unjuk Kerja Protokol UDP dengan DCCP Menggunakan Trafik Data Multimedia
Pada Gambar 3.1 dapat dikelompokkan menjadi tiga bagian utama, yaitu
bagian input data, proses dan output yang berupa hasil analisis perbandingan. 1. Bagian Input Data
Data inputan yang digunakan dalam membandingkan kedua protokol didapat dengan melakukan pembangkitan paket data pada NS-2 dengan ukuran paket sesuai dengan data multimedia.
2. Proses
Data inputan dijalankan di atas protokol UDP dan DCCP menggunakan
pemrograman TCL. NS-2 memanggil program TCL sehingga didapatkan hasil
trace file dan simulasi pada NAM. Hasil trace file diolah berdasarkan
parameter uji utilisasi bandwidth, delay, jitter, packet loss dan JFI dengan pemrograman perl.
3. Output
Bagian output menunjukan analisis terhadap data yang dihasilkan berupa analisis perbandingan utilisasi bandwidth, analisis perbandingan delay, analisis
perbandingan packet loss, analisis perbandingan jitter dan analisis perbandingan fairness dari protokol UDP dengan DCCP. Analisis tersebut disajikan dalam bentuk pembahasan berdasarkan studi literatur dan simulasi
yang telah dilakukan pada bagian proses yang nantinya dapat dipaparkan melalui tampilan grafik.
3.2 Prosedur Penelitian
Gambar 3.2. Prosedur Pelaksanaan Penelitian
3.2.1 Pengumpulan Data dan Parameter Penelitian
Dalam tahap ini dilakukan pengumpulan data yang akan digunakan untuk
melakukan pengujian. Ada beberapa data yang dibutuhkan meliputi data multimedia yang akan digunakan berupa VOIP dan Video conference. Protokol
yang akan digunakan adalah UDP, DCCP CCID2 dan DCCP CCID3. Waktu percobaan yang akan dipakai selama 30 detik. Penentuan nilai ukuran paket,
bandwidth dan bit rate yang bervariasi untuk memberikan efek dalam membandingkan protokol berdasarkan kondisi-kondisi yang telah ditentukan.
Karakteristik antrian yang digunakan yaitu drop tail dimana data terakhir yang
datang akan dibuang apabila kapasitas dari memori telah penuh (The VINT
Mengolah data hasil perl pada libre office calculator dan melanjutkan perhitungan delay, jitter dan fairness
Parameter pembanding yang digunakan untuk analisis masing-masing
protokol dalam pengujian ini yaitu utilisasi bandwidth, latency, packet loss, jitter
dan fairness.
1. Analisis perbandingan utilisasi bandwidth.
Utilisasi bandwidth dianalisis berdasarkan seberapa besar prosentase
bandwidth suatu link yang menghubungkan antara kedua sisi yaitu sisi
pengirim dan sisi penerima.
2. Analisis perbandingan packet loss.
Packet loss dianalisis berdasarkan berapa banyak paket yang hilang atau gagal mencapai tujuan pada waktu paket sedang berjalan. Paket hilang kurang
dari 3% termasuk dalam kategori bagus. Kurang dari 15% termasuk dalam kategori sedang.
3. Analisis perbandingan delay.
Delay dianalisis berdasarkan berapa waktu tunda dari paket yang diterima sampai tujuan dari masing-masing protokol yang dibandingkan
dengan data multimedia. Nilai delay yang bagus untuk data VoIP dan Video conference tidak boleh lebih dari 450 ms.
4. Analisis perbandingan jitter.
Jitter merupakan variasi dari delay, jitter dianalisis berdasarkan keterlambatan transmisi data dari pengirim dan penerima dalam rentang waktu
5. Analisis Fairness.
Output simulasi dianalisis menggunakan rumus fairness dan didapatkan kesimpulan apakah kedua protokol membagi sumberdaya dengan adil.
3.2.2 Desain dan Pembuatan Topologi
Topologi pengujian menggunakan delapan node seperti pada Gambar 3.3. Pengujian dengan topologi ini menggunakan algoritma data multimedia
dan protokolyang berbeda.
Gambar 3.3. Topologi Dumb-bell Dalam Sistem
Kedelapan node masing-masing yaitu n0, n1, n2, n3, n4, n5, n6 dan n7.
Node n0, n1 dan n2 adalah pengirim, sedangkan node n5, n6 dan n7 merupakan penerima sedangkan single bottleneck link terdapat pada jalur node n3-n4.
Gambar 3.4. Aliran data multimedia mengalir dari satu pengirim menuju ke satu penerima. Data multimedia dari n0 menuju ke n5 berjalan di atas protokol
DCCP-ID2, n1 menuju ke n6 dengan protokol UDP dan n2 menuju ke n7 dengan protokol DCCP-ID3. Simulasi dilakukan dengan cara bergantian antara UDP dengan DCCP-ID2 dan UDP dengan DCCP-ID3.
3.2.3 Pembuatan Skrip
Pembuatan skrip adalah pembuatan skrip .tcl yang disesuaikan dengan
inisialisasi, pembuatan node dan link, penggabungan aplikasi pada UDP dan
DCCP serta mengatur waktu jalannya skrip.
1. Inisialisasi
Simulasi dengan NS-2 selalu dimulai dengan mendefinisikan sebuah variabel atau object sebagai instance dari kelas Simulator dengan cara sebagai berikut:
set ns [new Simulator]
Untuk menyimpan data keluaran hasil dari simulasi (trace files) dan juga sebuah file lagi untuk kebutuhan simulasi (nam files) akan dibuat dua buah file
dengan perintah “open” seperti berikut:
set tracefile1 [open out.tr w] $ns trace-all $tracefile1
set namfile [open out.nam w] $ns namtrace-all $namfile
Skrip di atas akan membuat trace file dengan nama out.tr yang akan digunakan untuk menyimpan data hasil simulasi dan file out.nam untuk
menyimpan data hasil visualisasi. Deklarasi „w‟ pada bagian akhir dari perintah
open adalah perintah write.
Selanjutnya cara mendeklarasikan prosedur “finish” seperti di bawah ini:
proc finish {} {
Perhatikan bahwa prosedur tersebut menggunakan variabel global ns,
tracefile1 dan namfile. Perintah flush-trace digunakan untuk menyimpan semua data hasil simulasi ke dalam tracefile1 dan namfile. Perintah exit akan mengakhiri
aplikasi dan mengembalikan status dengan angka 0 ke sistem. Perintah exit 0 adalah perintah default untuk membersihkan memori dari sistem, nilai yang lain dapat digunakan misalnya untuk memberikan status gagal.
Pada bagian akhir dari program, prosedur „finish‟ harus dipanggil dengan indikasi waktu (dalam detik) terminasi dari program, misalnya:
$ns at 29.5 finish
Selanjutnya untuk memulai simulasi atau menjalankan program dapat dilakukan dengan menggunakan perintah:
Selanjutnya untuk menggunakan node n0 dilakukan dengan cara memanggil variabel $n0. Demikian pula node yang lain dapat dibuat dengan cara yang sama dengan kebutuhan dalam simulasi.
Setelah node terbuat, maka langkah selanjutnya adalah membuat link yang akan membuat hubungan antar node. Sebuah link untuk menghubungkan node
akibat propagasi sebesar 5 ms dapat dibuat dengan cara seperti di bawah ini,
begitu pula pada link antar node lainnya.
$ns duplex-link $n0 $n3 3Mb 5ms DropTail $ns duplex-link $n1 $n3 3Mb 5ms DropTail $ns duplex-link $n2 $n3 3Mb 5ms DropTail $ns simplex-link $n3 $n4 100Kb 10ms DropTail $ns simplex-link $n4 $n3 100Kb 10ms DropTail $ns duplex-link $n4 $n5 3Mb 5ms DropTail $ns duplex-link $n4 $n6 3Mb 5ms DropTail $ns duplex-link $n4 $n7 3Mb 5ms DropTail
Pada NS-2, antrian keluaran dari sebuah node didefinisikan sebagai bagian
dari sebuah link. Opsi “DropTail” berarti bahwa data terakhir yang datang akan
dibuang apabila kapasitas dari memori telah penuh. 3. Menggabungkan Aplikasi
Untuk mendefinisikan jenis protokol yang akan digunakan NS-2 menggunakan perintah
set udp [new Agent/UDP] #menjalankan udp set cbr1 [new Application/Traffic/CBR]
set dccp0 [new Agent/DCCP/TCPlike]# menjalankan dccp-id2
#untuk menjalankan dccp-id3 perintah “TCPlike” diganti dengan “TFRC”
Set cbr0 [new Application/Traffic/CBR]
Selanjutnya untuk menggabungkan protokol ini pada sebuah node dari sumber yaitu n0 ke tujuan yaitu n5 dan dari n1 ke n6, menggunakan perintah di
Langkah terakhir adalah menentukan jenis aplikasi dan menggabungkan dengan protokol UDP dan DCCP yang telah didefinisikan sebagai berikut:
4. Mengatur jadwal eksekusi pada skrip
Karena NS merupakan simulator kejadian diskrit, maka skrip yang telah dibuat dengan Tcl perlu mendefinisikan waktu eksekusi dari setiap kejadian.
Setiap kejadian pada skrip Tcl dapat didefinisikan dengan perintah: $ns at “waktu kejadian”
Sehingga untuk menentukan kapan aplikasi cbr pada masing-masing protokol saat mulai mengirimkan data dan kapan selesai mengirimkan data
digunakan perintah berikut:
$ns at 0.5 "$cbr1 start" $ns at 5.0 "$cbr0 start" $ns at 29.5 "$cbr1 stop" $ns at 29.5 "$cbr0 stop"
3.2.4 Menjalankan Skrip di NS-2
Setelah pembuatan skrip .tcl selesai, skrip dijalankan diatas aplikasi NS-2 dengan cara mengetik ns nama_file.tcl pada terminal. Apabila hasil yang
ditampilkan berupa gambar visualisasi NAM maka skrip yang dibuat sudah benar dan sesuai dengan konfigurasi.
Hasil output skrip .tcl adalah file out.tr dan out.nam. file out.tr adalah
tempat untuk menyimpan data hasil simulasi sedangkan file out.nam adalah tempat untuk menyimpan hasil visualisasi.
3.2.5 Pengolahan Data
Setelah didapatkan hasil dari file out.tr seperti Gambar 3.4, langkah selanjutnya adalah melakukan pemrosesan file dengan menggunakan bahasa
Gambar 3.4. Trace File dari Program NS-2
Skrip perl yang dibuat terdiri dari lima bagian. Bagian pertama dan kedua skrip sama untuk kelima parameter karena pengecekan dan pembacaan perkolom
sama. Berikut lima bagian skrip yang digunakan. 1. Pengecekan file input:
Open (DATA, “<$infile”),
|| die “cannot open $infile $!”;
2. Pembacaan perkolom dari file input menggunakan perintah:
while(<(DATA)>){ @x = split(„ „);
#digunakan pemisah dengan menggunakan spasi
3. Proses seleksi untuk perhitungan nilai dan parameter: if ($x[1]-$clock <= $granularity)
{
Proses seleksi di atas merupakan proses seleksi untuk perhitungan nilai
dan parameter throughput. Keempat parameter lainnya akan dijelaskan pada bagian selanjutnya dalam bab ini beserta dengan flowchart kelima parameter.
4. Perhitungan nilai dari parameter unjuk kerja. {
$throughput1=$sum1/$granularity; $throughput2=$sum2/$granularity; }
Perhitungan pada masing-masing skrip disesuaikan dengan kebutuhan parameter yang dihitung. Contoh di atas adalah skrip perhitungan nilai
throughput. Variabel $granularity adalah lama waktu pengamatan. Keempat parameter lainnya akan dijelaskan pada bagian selanjutnya dalam bab ini beserta dengan flowchart kelima parameter.
5. Menampilkan output dari hasil perhitungan dengan perintah:
Print STDOUT “$x[1] $throughput1 $throughput2\n”
Skrip di atas merupakan skrip untuk menampilkan nilai throughput UDP dan DCCP. Keempat parameter lainnya akan dijelaskan pada bagian selanjutnya
dalam bab ini beserta dengan flowchart kelima parameter.
Perhitungan delay, jitter dan fairness dilakukan secara khusus. Skrip Perl
delay hanya melakukan seleksi pengambilan data yang diperlukan untuk
keperluan perhitungan selanjutnya menggunakan LibreOffice Calc sedangkan untuk perhitungan fairness dilakukan pada LibreOffice Calc dengan inputan hasil
3.2.6 Plotting
Setelah mendapatkan nilai utilisasi bandwidth, delay, jitter, packet loss
dan fairness selanjutnya adalah menggambarkan ke dalam grafik menggunakan
LibreOffice Calc untuk memudahkan dalam melakukan perbandingan.
3.3 Perancangan Skrip Perl
Bagian ini adalah perancangan skrip perl kelima parameter. Bagian
pertama dan kedua skrip telah dijelaskan pada sub-bab sebelumnya. Berikut ini adalah langkah-langkah selanjutnya masing-masing parameter disertai dengan
flowchart.
3.3.1 Utilisasi Bandwidth
Flowchart utilisasi bandwidth ini berisi proses seleksi, perhitungan nilai
Gambar 3.5 Flowchart Program Utilisasi Bandwidth
Granularity (waktu pengamatan) yang dimasukkan adalah satu sehingga
setiap detik terdapat hasil utilisasi bandwidth yang ditampilkan. Di dalam rumus perhitungan parameter tertulis angka 12500. Nilai tersebut digunakan untuk
menghitung utilisasi bandwidth data multimedia VoIP sedangkan untuk Video conference nilai dalam skrip diganti dengan nilai 48000 sesuai dengan kapasitas
bandwidth pada bottleneck link.
Berikut ini adalah penjelasan tentang cara kerja flowchart utilisasi
1. Mulai.
2. Inisialisasi variabel udp, dccp dan clock menjadi 0.
3. Pengecekan data. Jika masih ada data pada baris selanjutnya maka menuju
nomor 4 jika tidak ada ke nomor 12.
4. Pengecekan kolom waktu yaitu x[1] dengan nilai granularitas yang dimasukkan. Jika bernilai benar lanjutkan ke nomor 5 dan jika salah ke
nomor 9.
5. Pengecekan kolom kejadian yaitu x[0] (kolom ke-0), kolom sumber yaitu
x[2] dan kolom tujuan yaitu x[3]. Jika ketiga kondisi sesuai maka kondisi bernilai benar, lanjut ke nomor 6 dan jika ketiga kondisi atau salah satu
kondisi tidak terpenuhi maka kondisi bernilai salah, kembali ke nomor 3. 6. Pengecekan kolom aplikasi yang digunakan yaitu x[4]. Jika kolom sama
dengan „cbr‟ (UDP) maka lanjut ke nomor 7 dan jika salah ke nomor 8.
7. Menjumlahkan data UDP dan menyimpan hasilnya sementara dalam variabel udp. Kembali ke nomor 3.
8. Menjumlahkan data DCCP dan menyimpan hasilnya sementara dalam variabel dccp. Kembali ke nomor 3.
9. Perhitungan dengan menggunakan rumus utilisasi bandwidth. Lanjut ke
nomor 10.
10. Cetak hasil perhitungan nomor 9 dan lanjut ke nomor 11.
12. Perhitungan dengan menggunakan rumus utilisasi bandwidth. Lanjut ke
nomor 13.
13. Cetak hasil perhitungan nomor 12 dan lanjut ke nomor 14.
14. Selesai
3.3.2 Packet loss
Flowchart packet loss ini berisi proses seleksi, perhitungan nilai dari
parameter dan menampilkan output hasil olah data trace file. Gambar 3.6 merupakan flowchart keseluruhan dari skrip perl packet loss.
Sama seperti utilisasi bandwidth, granularity yang dimasukkan adalah satu sehingga program akan menampilkan hasil packet loss setiap detik. Hasil
ini tidak bersifat kumulatif sehingga pembacaan paket hilang setiap waktu lebih mudah.
Berikut ini adalah penjelasan tentang cara kerja flowchart packet loss
pada Gambar 3.6: 1. Mulai.
2. Inisialisasi variabel udp, dccp dan clock menjadi 0.
3. Pengecekan data. Jika masih ada data pada baris selanjutnya maka menuju nomor 4 jika tidak ada ke nomor 11.
4. Pengecekan kolom waktu yaitu x[1] dengan nilai granularitas yang dimasukkan. Jika bernilai benar lanjutkan ke nomor 5 dan jika salah ke
nomor 9.
bernilai benar, lanjut ke nomor 6 dan jika ketiga kondisi atau salah satu
kondisi tidak terpenuhi maka kondisi bernilai salah, kembali ke nomor 3.
Gambar 3.6. Flowchart Program Packet Loss
6. Pengecekan kolom aplikasi yang digunakan yaitu x[4]. Jika kolom sama
dengan „cbr‟ (UDP) maka lanjut ke nomor 7 dan jika salah ke nomor 8. 7. Menjumlahkan data UDP yang hilang dan menyimpan hasilnya sementara
8. Menjumlahkan data DCCP yang hilang dan menyimpan hasilnya
sementara dalam variabel dccp. Kembali ke nomor 3. 9. Cetak hasil variabel udp dan dccp dan lanjut ke nomor 10
10. Variabel clock ditambah dengan granularitas dan disimpan pada variabel clock. Nilai variabel udp dan dccp dikembalikan menjadi 0. Selanjutnya menuju ke nomor 3.
11. Cetak hasil variabel udp dan dccp dan lanjut ke nomor 12. 12. Selesai
3.3.3 Delay dan Jitter
Flowchart delay ini berisi proses seleksi parameter dan menampilkan
output hasil olah data trace file. Hasil output program ini dilanjutkan dengan bantuan aplikasi LibreOffice Calc. Gambar 3.7 merupakan flowchart seleksi paket kirim dari skrip perl delay.
Berikut ini adalah penjelasan tentang cara kerja flowchart seleksi paket
pada Gambar 3.7: 1. Mulai.
2. Pengecekan data. Jika masih ada data pada baris selanjutnya maka menuju nomor 3 jika tidak ada ke nomor 6.
3. Pengecekan kolom waktu yaitu x[1]. Jika waktu bernilai kurang dari 30
maka bernilai benar lanjutkan ke nomor 4 dan jika salah ke nomor 2. 4. Pengecekan kolom kejadian yaitu x[0] (kolom ke-0), kolom sumber yaitu
x[2] dan kolom aplikasi yaitu x[4]. Jika ketiga kondisi sesuai maka kondisi bernilai benar, lanjut ke nomor 5 dan jika ketiga kondisi atau salah satu
kondisi tidak terpenuhi maka kondisi bernilai salah, kembali ke nomor 2. 5. Cetak kolom waktu yaitu x[5] dan id unik paket yaitu x[11]. Lanjut ke
nomor 2.
6. Selesai.
Seleksi paket terima dilakukan sama seperti proses seleksi paket kirim.
Hanya saja pada langkah ke-4 dalam proses seleksi kolom sumber diganti
dengan kolom tujuan menjadi $x[3]=$tonode.
Langkah selanjutnya adalah mengolah paket dikirim dan diterima pada LibreOffice Calc dengan rumus delay. Gambar 3.8 merupakan flowchart
perhitungan delay paket data. Kolom B[2] adalah ID unik dari paket data. Setelah data delay didapat, dilakukan perhitungan jitter dengan cara delay
Gambar 3.8 Flowchart Perhitungan Delay
3.3.4 Fairness
Fairness dihitung dari nilai throughput. Flowchart throughput ini berisi proses seleksi, perhitungan nilai throughput dan menampilkan output hasil olah
data trace file. Gambar 3.9 merupakan flowchart dari skrip perl throughput. Granularity yang dimasukkan adalah satu sehingga setiap detik throughput
Gambar 3.9. Flowchart Throughput Untuk Parameter Fairness
Berikut ini adalah penjelasan tentang cara kerja flowchartthroughput pada Gambar 3.9.
1. Mulai.
2. Inisialisasi variabel udp, dccp dan clock menjadi 0.
3. Pengecekan data. Jika masih ada data pada baris selanjutnya maka menuju
4. Pengecekan kolom waktu yaitu x[1] dengan nilai granularitas yang
dimasukkan. Jika bernilai benar lanjutkan ke nomor 5 dan jika salah ke nomor 9.
5. Pengecekan kolom kejadian yaitu x[0] (kolom ke-0), kolom sumber yaitu x[2] dan kolom tujuan yaitu x[3]. Jika ketiga kondisi sesuai maka kondisi bernilai benar, lanjut ke nomor 6 dan jika ketiga kondisi atau salah satu
kondisi tidak terpenuhi maka kondisi bernilai salah, kembali ke nomor 3. 6. Pengecekan kolom aplikasi yang digunakan yaitu x[4]. Jika kolom sama
dengan „cbr‟ (UDP) maka lanjut ke nomor 7 dan jika salah ke nomor 8. 7. Menjumlahkan data UDP dan menyimpan hasilnya sementara dalam
variabel udp. Kembali ke nomor 3.
8. Menjumlahkan data DCCP dan menyimpan hasilnya sementara dalam variabel dccp. Kembali ke nomor 3.
9. Perhitungan dengan menggunakan rumus throughput. Lanjut ke nomor 10.
10. Cetak hasil perhitungan nomor 9 dan lanjut ke nomor 11.
11. Variabel clock ditambah dengan granularitas dan disimpan pada variabel clock. Nilai variabel udp dan dccp dikembalikan menjadi 0. Selanjutnya
menuju ke nomor 3.
12. Perhitungan dengan menggunakan rumus throughput. Lanjut ke nomor 13.
45 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Kebutuhan Sistem
Sebelum melakukan simulasi dan analisis perbandingan unjuk kerja protokol UDP dan DCCP dengan menggunakan data multimedia, dibutuhkan perangkat keras dan perangkat lunak dengan kondisi tertentu agar simulasi dapat berjalan dengan baik. Adapun kebutuhan perangkat keras dan perangkat lunak yang digunakan dalam pengerjaan tugas akhir ini ditinjukkan pada Tabel 4.1 dan Tabel 4.2.
Tabel 4.1 Kebutuhan Perangkat Keras Perangkat Keras Spesifikasi Processor Intel Core Duo T2450
Memori 2.50 GB
Sistem Operasi Ubuntu 12.04
Tabel 4.2 Kebutuhan Perangkat Lunak
Perangkat Lunak Uraian
Network Simulator 2 Aplikasi yang digunakan untuk menjalankan proses simulasi
Perl Aplikasi yang digunakan untuk mengolah file .tr yang merupakan data output dari simulasi.
LibreOffice Calc Aplikasi yang digunakan untuk mengolah hasil dari perl dan membuat grafik dari data hasil simulasi.
Tabel 4.3 Data Simulasi
Percobaan Data Multimedia Ukuran Paket Bit rate Bottlenecklink
1 VoIP 160 kB 64 kb 100 kb
2 Video conference 1300 kB 256 kb 384 kb
Bit rate dan ukuran paket data menggunakan standar codec G.711 (Newport Networks, 2005) untuk data VoIP dan standar codec H.264 (Simpson, 2008) untuk data video conference.
4.2 Hasil
Pengujian pada percobaan 1 dan 2 (Tabel 4.3) dilakukan sebanyak dua kali. Pengujian pertama, protokol UDP dijalankan mulai detik ke-0.5 kemudian pada detik ke-5 protokol DCCP dijalankan. Sebaliknya pada pengujian kedua, protokol DCCP dijalankan terlebih dahulu mulai detik ke-0.5 kemudian disusul protokol UDP pada detik ke-5. Pengujian ini dilakukan untuk mencari tahu adakah perbedaan hasil uji coba antara kedua protokol jika salah satu protokol berjalan lebih dahulu daripada protokol yang lain..
4.2.1 Hasil Utilisasi Bandwidth
Gambar 4.1 Utilisasi Bandwidth VoIP Saat UDP Berjalan Lebih Dahulu
Gambar 4.2 Utilisasi BandwidthVideo conference Saat UDP Berjalan Lebih Dahulu
Gambar 4.1 dan Gambar 4.2 adalah grafik utilisasi bandwidth dimana protokol UDP berjalan lebih dahulu sedangkan Gambar 4.3 dan Gambar 4.4 adalah grafik utilisasi bandwidth dimana protokol DCCP berjalan lebih dahulu.
Gambar 4.3 Utilisasi Bandwidth VoIP Saat DCCP Berjalan Lebih Dahulu
Gambar 4.4 Utilisasi BandwidthVideo conference Saat DCCP Berjalan Lebih Dahulu
Grafik pada Gambar 4.1 - Gambar 4.4 memiliki pola yang saling terkait antara kedua protokol yaitu membentuk pola yang berlawanan. Grafik utilisasi
Misalnya pada detik ke-13 di Gambar 4.4 grafik UDP dengan DCCP-ID2, utilisasi
bandwidth UDP berangsur naik sampai detik ke-15 kemudian menurun pada detik ke-16 sampai detik ke-19 dan pada saat yang bersamaan utilisasi bandwidth
protokol UDP pada saat berjalan bersama dengan DCCP CCID3.
Gambar 4.6 Packet loss Data Video conference Saat UDP Berjalan Lebih Dahulu
Pada Gambar 4.5, packet loss CCID2 tinggi hingga mencapai angka 5000 bytes pada detik ke-6 kemudian berangsur menurun hingga detik ke-12. Packet loss UDP menunjukkan packet loss kurang dari 500 bytes pada detik ke-9 hingga detik ke-11, lebih kecil daripada CCID2.
Gambar 4.7 Packet loss Data VoIP Saat DCCP Berjalan Lebih Dahulu
Gambar 4.8 Packet loss Data Video conference Saat DCCP Berjalan Lebih Dahulu
4.2.3 Delay dan Jitter
Pada uji coba ini, delay dan jitter data VoIP ditunjukkan pada Tabel 4.4- 4.5 (UDP berjalan lebih dahulu) dan Tabel 4.8-4.9 (DCCP berjalan lebih dahulu). Sedangkan delay dan jitter data video conference ditunjukkan pada Tabel 4.6-4.7 (UDP berjalan lebih dahulu) dan Tabel 4.10-4.11 (DCCP berjalan lebih dahulu).
Tabel 4.4 Rata-rata Delay dan Jitter VoIP UDP dengan DCCP CCID2 Saat UDP Berjalan Lebih Dahulu
Waktu (s) UDP DCCP CCID-2
Delay(s) Jitter(s) Delay(s) Jitter(s)
Tabel 4.5 Rata-rata Delay dan Jitter VoIP UDP dengan DCCP CCID3 Saat UDP Berjalan Lebih Dahulu
Waktu (s) UDP DCCP CCID-3
Delay(s) Jitter(s) Delay(s) Jitter(s)
1 – 5 0.0282 0.0282 0.0000 0.0000
Rata-rata hasil delay menunjukkan bahwa adanya peningkatan selama proses simulasi. Misal pada Tabel 4.4, detik ke 1-5 delay UDP bernilai 0.0282 detik, pada detik ke 6-10 meningkat menjadi 0.5508 detik dan seterusnya. Sama halnya dengan delay CCID2 yang meningkat selama proses simulasi. Hal ini dikarenakan paket mengalami proses menunggu dalam buffer dan pada gilirannya akan dikirim jika jalur bisa digunakan atau paket akan dibuang jika kapasitas buffer penuh (The VINT Project, 2011).
Tabel 4.6 Rata-rata Delay dan JitterVideo conference UDP dengan DCCP CCID2 Saat UDP Berjalan Lebih Dahulu
Waktu (s) UDP DCCP CCID-2
Delay(s) Jitter(s) Delay(s) Jitter(s)
Tabel 4.7 Rata-rata Delay dan JitterVideo conference UDP dengan DCCP CCID3 Saat UDP Berjalan Lebih Dahulu
Waktu (s) UDP DCCP CCID-3
Delay(s) Jitter(s) Delay(s) Jitter(s)
1 – 5 0.0403 0.0403 0.0000 0.0000
Tabel 4.8 Rata-rata Delay dan Jitter VoIP UDP dengan DCCP CCID2 Saat DCCP Berjalan Lebih Dahulu
Waktu (s) UDP DCCP CCID-2
Delay(s) Jitter(s) Delay(s) Jitter(s) 1 – 5 0.0000 0.0000 0.0325 0.0325
Rata-rata 0.4827 0.1134 0.4819 0.1136
Hasil rata-rata jitter menunjukkan nilai yang selalu berubah dari detik ke1-5 sampai detik ke 26-30 karena nilai delay berubah setiap waktu. Hasil rata-rata
jitter UDP dan CCID2 pada Tabel 4.8 misalnya, termasuk dalam kategori sedang karena bernilai kurang dari 0.125 detik.
Tabel 4.9 Rata-rata Delay dan Jitter VoIP UDP dengan DCCP CCID3 Saat DCCP Berjalan Lebih Dahulu
Waktu (s) UDP DCCP CCID-3
Delay(s) Jitter(s) Delay(s) Jitter(s) 1 – 5 0.0000 0.0000 0.0312 0.0312
Tabel 4.10 Rata-rata Delay dan JitterVideo conference UDP dengan DCCP CCID2 Saat DCCP Berjalan Lebih Dahulu
Waktu (s) UDP DCCP CCID-2
Delay(s) Jitter(s) Delay(s) Jitter(s) 1 – 5 0.0403 0.0403 0.000 0.000
Tabel 4.11 Rata-rata Delay dan JitterVideo conference UDP dengan DCCP CCID3 Saat DCCP Berjalan Lebih Dahulu
Waktu (s) UDP DCCP CCID-3
Delay(s) Jitter(s) Delay(s) Jitter(s) 1 – 5 0.0000 0.0000 0.0403 0.0403
Rata-rata 0.0267 0.0055 0.5760 0.1489
4.2.5 Fairness
Grafik fairness untuk data multimedia pada saat UDP berjalan lebih dahulu seperti ditunjukkan pada Gambar 4.9. Sedangkan grafik fairness untuk data multimedia pada saat DCCP berjalan lebih dahulu, Gambar 4.10.
Gambar 4.9 Grafik Fairness Saat UDP Berjalan Lebih Dahulu
Gambar 4.9 menunjukkan nilai Fairness (JFI) selama proses transmisi berlangsung. Nilai JFI rata-rata paling kecil dimiliki oleh protokol UDP dengan CCID-3 menggunakan data VoIP yaitu sekitar 0.835 sedangkan nilai JFI protokol UDP dengan CCID-3 menggunakan data video conference yaitu sekitar 0.912. Hal ini dikarenakan data VoIP yang kecil berjalan dengan mekanisme TFRC sehingga
throughput berjalan lebih smooth.
Gambar 4.10 menunjukkan nilai JFI ketika DCCP berjalan lebih dahulu. Nilai JFI yang ditunjukkan pada Gambar 4.9 dan 4.10 di atas memiliki nilai yang tidak jauh berbeda.
4.3 Pembahasan
Setelah mengetahui hasil dari masing-masing percobaan maka didapatkan hasil secara keseluruhan yang akan dijelaskan pada masing-masing parameter uji pada pembahasan berikut ini.
4.3.1 Pembahasan Utilisasi Bandwidth
Berdasarkan pengujian yang dilakukan, keseluruhan utilisasi bandwidth
seperti yang ditampilkan pada Gambar 4.1 – Gambar 4.4 dalam waktu 25 detik (dimulai dari detik kelima) ditunjukkan pada Tabel 4.12 dan Tabel 4.13.
Tabel 4.12 Utilisasi Bandwidth UDP dengan DCCP CCID2
Utilisasi Bandwidth UDP CCID2
VoIP UDP1st 61.80% 37.12%
DCCP1st 61.39% 37.50%
Vconf UDP1st 62.78% 35.66%
DCCP1st 62.63% 35.88%
Tabel 4.13 Utilisasi Bandwidth UDP dengan DCCP CCID3
Utilisasi Bandwidth UDP CCID3
VoIP UDP1st 62.72% 24.03%
DCCP1st 62.77% 24.18%
Vconf UDP1st 63.23% 35.37%
DCCP1st 63.28% 35.59%
Utilisasi bandwidth UDP dengan CCID3 memliki nilai yang lebih tinggi pada data
video conference karena besaran paket yang lebih besar daripada data VoIP. Grafik pada Gambar 4.1 - Gambar 4.4 memiliki pola yang saling terkait antara kedua protokol yaitu membentuk pola yang berlawanan. Grafik utilisasi
bandwidth UDP naik ketika utilisasi bandwidth DCCP menurun dan sebaliknya. Misalnya pada detik ke-13 di Gambar 4.4 grafik UDP dengan DCCP-ID2, utilisasi
bandwidth UDP berangsur naik sampai detik ke-15 kemudian menurun pada detik ke-16 sampai detik ke-19 dan pada saat yang bersamaan utilisasi bandwidth
DCCP-ID2 berangsur turun sampai detik ke-15 kemudian naik pada detik ke-16 sampai detik ke-19. Secara keseluruhan utilisasi bandwidth UDP lebih besar karena protokol DCCP memiliki congestion control yang tidak dimiliki oleh protokol UDP sehingga DCCP menyesuaikan penggunaan bandwidth yang tersedia pada jalur tersebut.
4.3.2 Pembahasan Packet loss
Pada Gambar 4.5 misalnya, packet loss CCID2 tinggi pada detik ke-6 kemudian berangsur menurun karena CCID2 memiliki mekanisme congestion control untuk menghitung congestionwindow sehingga seiring berjalannya waktu, CCID2 bisa mengurangi paket yang hilang seminimal mungkin. Sedangkan
Ringkasan hasil packet loss kedua data multimedia dalam bentuk prosentase ditunjukkan pada Tabel 4.14 untuk packet loss UDP dengan DCCP CCID2 dan Tabel 4.15 untuk packet loss UDP dengan DCCP CCID3.
Tabel 4.14 Packet loss UDP dengan DCCP CCID2 Packet loss UDP CCID2
VoIP 0.34 % 8.89 %
Video conference 1.32 % 10.69 %
Tabel 4.15 Packet loss UDP dengan DCCP CCID3 Packet loss UDP CCID3
VoIP 0.65 % 10.25 %
Video conference 2.17 % 10.50 %
Berdasarkan data VoIP dan video conference pada Tabel 4.14, packet loss
UDP mengalami peningkatan sebesar 0.98 % sedangkan CCID2 sebesar 1.8 %. Peningkatan ini akibat dari lebih besarnya ukuran paket dan bit rate data video conference daripada data VoIP. Pada Tabel 4.15, kenaikan packet loss UDP sebesar 1.52 % sedangkan CCID3 sebesar 0.25 %. Peningkatan packet loss
CCID3 jauh lebih kecil daripada protokol lainnya karena mekanisme TFRC-nya.
4.3.3 Pembahasan Delay dan Jitter
Peningkatan Delay Hal ini dikarenakan paket mengalami proses menunggu dalam buffer dan pada gilirannya akan dikirim jika jalur bisa digunakan atau paket akan dibuang jika kapasitas buffer penuh (The VINT Project, 2011).
DCCP CCID3 memiliki nilai delay dan jitter yang lebih bagus daripada UDP dan DCCP CCID2 pada data VoIP dan Video conference. Lihat ringkasan Tabel 4.16 dan Tabel 4.17.
Tabel 4.16 Rekapitulasi Delay dan Jitter UDP dengan CCID2 Data
Multimedia
UDP DCCP CCID-2
Delay(s) Jitter(s) Delay(s) Jitter(s)
VoIP 0.581 0.125 0.573 0.125
Vconf 0.912 0.201 0.918 0.211
Tabel 4.17 Rekapitulasi Delay dan Jitter UDP dengan CCID3 Data
Multimedia
UDP DCCP CCID-3
Delay(s) Jitter(s) Delay(s) Jitter(s)
VoIP 0.032 0.004 0.035 0.004
Vconf 0.316 0.101 0.638 0.179
4.3.4 Pembahasan Fairness
Nilai fairness yang paling buruk adalah 0.5 dan nilai yang paling baik adalah 1. Nilai 0.5 menandakan bahwa hanya satu protokol saja yang menggunakan link tersebut sehingga protokol yang lain tidak bisa menggunakan
link untuk proses transmisi atau paket datang dari protokol lain banyak yang dibuang. Nilai 1 maka protokol tersebut menggunakan link dengan fair dengan protokol lainnya.
Berikut nilai JFI yang telah disederhanakan melalui Tabel 4.18 dan Tabel 4.19 antara protokol UDP dengan DCCP secara keseluruhan.
Tabel 4.18 Tingkat Fairness VoIP Protokol UDP dengan DCCP
Fairness VoIP
UDP dan CCID2 UDP dan CCID3
UDP Lebih Dahulu 0.928 0.835
