Analisis unjuk kerja multimedia streaming pada jaringan
TCP/IP dan jaringan MPLS dengan redundancy link support
Budianto 1), M. Susantok, S.ST., M.T.2), M. Yanuar Hariyawan, S.T., M.T.3)
1) Jurusan Teknik Elektronika Telekomunikasi Politeknik Caltex Riau, Pekanbaru 28265, email : [email protected] 2) Jurusan Teknik Elektronika Telekomunikasi Politeknik Caltex Riau, Pekanbaru 28265, email : [email protected]
3) Jurusan Teknik Elektronika Telekomunikasi Politeknik Caltex Riau, Pekanbaru 28265, email : [email protected]
Abstrak
Multi Protocol Label Switching (MPLS) adalah salah satu metode yang dapat digunakan untuk
tunning jaringan agar lebih meningkatkan performa jaringan dengan menggunakan metode MPLS
kelemahan-kelemahan yang ada di jaringan IP tradisional akan ditutupi sehingga jaringan akan
lebih efisien bekerja. Pada MPLS terdapat mekanisme recovery untuk setiap jalur sehingga
mempengaruhi kecepatan dalam lalu lintas jaringan dan salah satu recovery MPLS yaitu fast
reroute dengan membentuk detour path. QoS (Quality of Services) pada MPLS juga lebih baik
dibandingkan jaringan TCP/IP, dimana teknologi MPLS mempersingkat proses-proses yang ada di
IP Routing Tradisional dengan mengandalkan sistem label switching. Dengan label switching
paket-paket data akan keluar masuk dengan kecepatan yang tinggi karena banyak sekali proses yang dapat
diringkas.
Kata Kunci : MPLS, Fast reroute, QoS, Switching
Abstract
Multi Protocol Label Switching (MPLS) is one method can be used for tuning the network to improve
further network performance. MPLS using weaknesses traditional IP will be covered so that would
be more efficient work. MPLS have mechanism recovery for every pathways so that affect the traffic
speed and one of recovery MPLS is fast reroute by forming detour path. QoS (Quality of Services) on
MPLS also better compared TCP / IP, where technology MPLS shorten the process IP Routing
Traditional with the rely system of label switching. With label switching the package of data will
come out entry by high speed because lot of once process which can be summarized
..
I.
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Beberapa penelitian dalam jaringan mungkin mengalami kegagalan. Untuk menyediakan high availibility network yang tepat, network provider harus memprediksi dan merencanakan kegagalan ini. Kegagalan saluran adalah penyebab umum gangguan layanan dalam jaringan computer. Ketika saluran pada jaringan gagal, semua komunikasi yang menggunakan saluran yang gagal tersebut, sementara akan disela. Telah dibangun teknik untuk mengurangi akibat kegagalan perangkat keras dalam jaringan dengan rerouting traffic dari saluran yang gagal ke saluran lainnya. Saat penanganan dilakukan oleh lapisan komunikasi tingkat rendah, rerouting dengan cepat dilakukan tapi mahal ketika diperlukan tambahan hardware. Pada sisi lain, dimungkinkan untuk melakukan trafik reroute pada layer yang lebih tinggi menggunakan mekanisme software, tapi hasilnya lambat.
MPLS adalah skema operasi yang digunakan untuk mempercepat arus lalu lintas pada jaringan dengan membuat lebih baik menggunakan jalur jaringan yang tersedia. Dorongan utama dari ide ini adalah untuk menentukan atau menetapkan jalur yang tepat untuk setiap fungsi sehingga kesempatan untuk kemacetan dalam jaringan diminimalkan.
II.
Dasar Teori
2.1
Peneliti Terdahulu
Dalam penelitian sebelumnya dengan penelitian yang dilakukan saat ini memiliki perbedaan yang dapat dilihat dari table 1.0 dibawah ini.
No Penelitian Sebelumnya Penelitian Sekarang
1 Menggunakan PC router pada implementasi. Menggunakan Mikrotik pada implementasi.
2 Analisa pada saat link normal.
Analisa pada saat link normal, link source putus, link mid putus, link destination putus.
3 Hanya 1 link untuk mengirim multimedia Menerapkan redundancy link
4 Tidak menggunakan mekanisme recovery Menggunakan mekanisme recovery fast reroute
Tabel 2.1. Perbandingan penelitian terdahulu dengan penelitian sekarang.
Pada Tabel 2.1 ;
1. PC ROUTER dan Mikrotik
Penelitian sebelumnya menggunakan PC-ROUTER untuk mengimplementasi Jaringan MPLS dan penelitian ini gunakan adalah mikrotik dimana dengan mikrotik seorang networking lebih
memudahkan dalam implementasinya baik dalam segi waktu dan hambatan. 2. Analisa jalur trafik normal dan analisa beberapa jalur trafik
Pada penelitian akhir kali ini yang ini analisa adalah pada saat jalur normal, jalur dekat source putus, jalur dekat mid putus, jalur dekat destination putus sedangkan pada penelitian sebelumnya hanya menganalisa trafik jaringan saat jalur normal.
3. Redundancy link
Pada penelitian ini menerapkan banyak jalur dalam mentransmisi multimedia sehingga ini yang dinamakan redundancy link jadi saat salah satu jalur putus maka secara otomatis akan menggunakan mekanisme recovery fast reroute untuk meneruskan multimedia pada jalur alternatif.
4. Recovery fast reroute
Pada penelitian ini menerapkan mekanisme recovery fast reroute dimana setiap jalur dibentuk detour path untuk mengantisipasi jika salah satu jalur putus
.
2.2 MPLS (Multi Protocol Label Switching)
MPLS ( Multi Protokol Label Switching ) adalah salah satu protokol internet yang digunakan pada teknologi WAN (Wide Area Network) untuk menghubungkan paket data pada jaringan backbone dengan kecepatan tinggi dan MPLS bersifat packet switching dan protokol ini memperbaiki kinerja dari protokol ATM (Asynchronous Tranfer Mode) dan protokol IP (Internet Protocol) yang merupakan protokol internet saat ini dengan cara menggabungkan kelebihan dari kedua protokol tersebut.
2.3 Prinsip kerja MPLS
Prinsip dasar dari MPLS yaitu paket yang di switch akan membangkitkan router. Ketika paket masuk pada jaringan ISP dari pelanggan, IP tidak diberi label. Router pada bagian tepi dari jaringan (LER) ISP menerima paket yang masuk tanpa label dan kemudian paket diberi label. Sejak paket menerima label pada tepi dari jaringan oleh edge-LSR (LER) dan label ini digunakan oleh setiap LSR pada jaringan ISP untuk mengatur traffic. Paket yang diberi label akan diteruskan sepanjang LSP (Label Switched Path) melalui jaringan ISP dan label yang di switched tidak diteruskan. Ketika paket meninggalkan MPLS, jaringan ISP mengizinkannya, dan label pun berpindah dan kembali menjadi paket IP tanpa label. Label yaitu suatu tanda pengenal yang tetap pada protokol MPLS. Istilah ini dapat digunakan pada dua konteks yaitu pada label 20 bit dan label header dengan panjang 32 bit. Proses ini dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2. Terminologi Dasar MPLS
Sumber : http://itknowledgeexchange.techtarget.com/network-engineering-journey/how-mpls-works/
2.5 Format Enkapsulasi MPLS
Mode frame MPLS menggunakan 32 bit label stack dan berlokasi setelah header layer 2 dan sebelum
header IP layer 3 dari OSI layer sehingga disebut shim header.
Gambar 2.3. Format Label MPLS
Berikut ini isi area 32 bit label MPLS : 1. Label
Area ini adalah label itu sendiri, dengan panjang 20 bit. Dengan 20 bit, yang merupakan tempat untuk meletakkan lebih dari jutaan label.
2. Experimental (EXP)
Area experimental adalah dengan panjang 3 bit dan digunakan untuk CoS (Class of Service) MPLS dan ini dapat mempengaruhi antrian. karena exp ini berfungsi sebagai skala penentuan prioritas pengirimannya. Selain header pada mpls yang terbagi, terdapat pula komponen mpls yang mendukung performasi kerja proses pengiriman data itu sendiri.
3. Stack
Label MPLS yang berada di atas dari yang lain. S atau bit stack digunakan untuk mengindikasikan bagian terendah dari stack.
4. Time To Live (TTL)
Area TTL dari IP TTL (atau area terbatas hop IPV6) yaitu pengurangan 1 dan kemudian duplikasikan diri masuk ke label MPLS area TTL. Formalnya, nilai label MPLS diduplikasikan kembali ke area IP TTL. Jika area ini di set 0, paket akan di buang. Area TTL dengan panjang 8 bit.
2.6
Mekanisme Recovery Fast Reroute
Pada mekanisme recovery fast reroute yang merupakan bagian dari MPLS-Based recovery mekanisme, digunakan sebagai mekanisme perbaikan lokal yang menggunakan node atau jalur proteksi dan membangun sebuah recovery path yang menggunakan protection switching.
Fast reroute
akan dilakukan full protection pada setiap jalur dan node yang terdapat pada LSP dan membentuk suatu detour sebagai jalur recovery sehingga waktu penanganan terhadap link failure yang terjadi dapat dilakukan secara cepat dengan menitikberatkan keputusan pengalihan laju trafik ke backup path pada LSR yang mendeteksi kerusakan tersebut.Gambar 2.4. Mekanisme Recovery Fast Reroute mengunakan one-to-one backup Sumber : http://yanuar.150m.com/
2.7 Mikrotik
Mikrotik dibuat oleh MikroTikls sebuah perusahaan di kota Riga, Latvia. Latvia adalah
sebuah negara yang merupakan “pecahan” dari negara Uni Soviet dulunya atau Rusia sekarang
ini. Dengan nama merek dagang Mikrotik mulai didirikan tahun 1995 yang pada awalnya
ditujukan Internet Service Provider (ISP) yang melayani pelanggannya menggunakan teknologi
nirkabel atau wireless.
III.
Perancangan sistem
3.1 Topologi jaringan
Topologi jaringan tcp/ip dan jaringan mpls yang digunakan untuk pengambilan data pada
penelitian dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar 3.1. Perancangan MPLS.
Pada gambar 3.1 di atas adalah perancangan penelitian ini terdiri dari jaringan MPLS dimana jaringan MPLS ini terdiri dari empat routerboard-800 mikrotik sebagai LSR dan dua routerboard-800 mikrotik sebagai LER dengan menggunakan implementasi MPLS-Mikrotik dimana masing – masing LER 1 dan LER 2 memiliki 3 buah ethernet yaitu eth1, eth2, dan eth3 begitu juga pada tiap LSR. Server dengan sebuah ethernet yaitu eth3 pada LER 1 dan client dengan sebuah ethernet pula yaitu eth3 pada LER 2. Pada jaringan MPLS ini akan digunakan sistem operasi Windows 7 pada server dan client menggunakan sistem operasi Windows Xp.
3.2 Design Sistem
Berikut adalah flowchart pada system MPLS yang akan di bangun :
Gambar 3.2. Flowchart sistem penelitian MPLS.
3.2.1 Keterangan Design Sistem
1
Start merupakan memulai melakukan penelitian dari awal yaitu mempersiapkan semua peralatan seperti RouterBoard-800, kabel straight dan cross, dan lain lain yang mendukung penelitian ini. 2 Network Modelling yaitu memahami model jaringan yang digunakan.3 OS Installation yaitu melakukan installasi operating sistem pada PC yang akan digunakan, pada penelitian ini menginstall operating sistem Windows 7 dan Windows Xp.
4 Hardware Installation yaitu memasang perangkat dan menghubungkan antar routerboard menjadi redundant link.
5 MPLS Setup yaitu mengkonfirgurasi atau menerapkan jaringan MPLS pada LER, LSR.
6 Multimedia Streaming Installation yaitu menerapkan beberapa aplikasi multimedia pada Server dan Client
7 Network Test yaitu melakukan peneltian pada jaringan MPLS yang berbasis redundancy link support.
8 END atau selesai.
3.2.2 Skenario pengujian dilakukan seperti gambar dibawah ini :
Kondisi 1. jalur normal pada mpls dan ospf ;
Gambar 3.3. Pengujian 1
Kondisi 2. saat jalur dekat source putus pada mpls dan ospf ;
Gambar 3.4. Pengujian 2
Kondisi 3. saat jalur dekat Mid putus pada mpls dan ospf ;
Kondisi 4. saat jalur dekat Destianation putus pada mpls dan ospf ;
Gambar 3.6. Pengujian 4
IV. Hasil Pengujian
4.1 Saat Jalur Normal ;
Gambar 4.1. Grafik perbandingan QoS jaringan ip dan jaringan mpls (video).
Gambar 4.2. Grafik perbandingan QoS jaringan ip dan jaringan mpls (audio). 0.8 0.9 1 1.1 5.278 KB 19.847 KB 95.225 KB MPLS VIDEO (Mb/s) OSPF VIDEO (Mb/s) Throughput 9 10 11 12 13 5.278 KB 19.847 KB 95.225 KB MPLS VIDEO (ms) OSPF VIDEO (ms) Delay 0.00% 0.20% 0.40% 0.60% 5.278 KB 19.847 KB 95.225 KB MPLS VIDEO (%) OSPF VIDEO (%) Packetloss 0 10 20 5.278 KB 19.847 KB 95.225 KB MPLS VIDEO (ms) OSPF VIDEO (ms) Jitter 0.12 0.125 0.13 0.135 1.763 KB 6.103 KB MPLS AUDIO (Mb/s) OSPF AUDIO (Mb/s) Throughput 72 74 76 78 80 1.763 KB 6.103 KB MPLS AUDIO (ms) OSPF AUDIO (ms) Delay 0.00% 1.00% 2.00% 3.00% 1.763 KB 6.103 KB MPLS AUDIO (%) OSPF AUDIO (%) Packetloss 0 2 4 6 1.763 KB 6.103 KB MPLS AUDIO (ms) OSPF AUDIO (ms) Jitter
Pada gambar 4.1 dan gambar 4.2 grafik perbandingan nilai QoS pada jaringan tcp/ip dan jaringan mpls (video dan audio)
1. Troughput yang dihasilkan oleh jaringan MPLS lebih baik dari pada jaringan IP (OSPF). Pada saat pengukuran paket video dan audio dihasilkan througput yang lebih besar dibandingkan pada jaringan IP (OSPF). Seperti pada teori, semakin besar nilai throughput maka delay yang dihasilkan semakin kecil. Dengan demikian MPLS mendukung performansi yang lebih baik dibandingkan jaringan IP (OSPF).
2. Pengukuran didapatkan bahwa untuk jaringan yang menerapkan MPLS pada backbonenya didapatkan nilai delay yang lebih baik dari pada jaringan yang tidak memakai MPLS. Karena pada jaringan MPLS, MPLS men-switch (fungsi layer 2) dan paket IP (datagram layer 3) secara cepat, tanpa melalui routing tradisional yang lambat, yang didasarkan pada pengalamatan IP. Generasi baru dari Label Switch Router (LSR) ini menggunakan MPLS untuk menambahkan sebuah label pada paket IP, yang akan menginstruksikan router pada network IP untuk melewatkan paket tanpa memeriksanya terlebih dahulu seperti yang dilakukan oleh ospf.
3. Packetloss merupakan banyaknya paket yang gagal untuk mencapai tempat tujuan pada saat paket tersebut dikirim. Ketika packet loss besar maka dapat diketahui bahwa jaringan sedang sibuk atau terjadi overload. Packet Loss pada jaringan MPLS lebih kecil daripada packetloss jaringan IP karena saat jalur putus MPLS lebih cepat melakukan recovery.
4. Jaringan MPLS mempunyai jitter yang lebih sedikit dari pada jaringan IP, hal ini terjadi karena pada jaringan MPLS memperpendek proses routing dalam pengiriman paketnya. Dimana proses yang diperlukan dalam peroutingan pada jaringan MPLS tidak terlalu lama, maka paket akan cepat sampai ke tujuan yang diinginkan. Sehingga akan dihasilkan selisih delay pertama dan kedua yang lebih kecil dibandingkan dengan menggunakan jaringan IP (OSPF).
Gambar 4.3. Grafik perbandingan QoS saat jaringan mpls tidak normal (video). 0.8 0.9 1 1.1 5.278 KB 19.847 KB 95.225 KB MPLS VIDEO SOURCE (Mb/s) MPLS VIDEO MID (Mb/s) MPLS VIDEO DESTINATION (Mb/s) Throughput 9 10 11 12 13 5.278 KB 19.847 KB 95.225 KB MPLS VIDEO SOURCE (ms) MPLS VIDEO MID (ms) MPLS VIDEO DESTINATION (ms) Delay 0.00% 0.20% 0.40% 0.60% 5.278 KB 19.847 KB 95.225 KB MPLS VIDEO SOURCE (%) MPLS VIDEO MID (%) MPLS VIDEO DESTINATION (%) Pcketloss 0 5 10 15 20 5.278 KB 19.847 KB 95.225 KB MPLS VIDEO SOURCE (ms) MPLS VIDEO MID (ms) MPLS VIDEO DESTINATION (ms) Jitter 0.1325 0.133 0.1335 0.134 0.1345 1.763 KB 6.103 KB MPLS AUDIO SOURCE (Mb/s) MPLS AUDIO MID (Mb/s) MPLS AUDIO DESTINATION (Mb/s) Throughput 72 74 76 78 80 1.763 KB 6.103 KB MPLS AUDIO SOURCE (ms) MPLS AUDIO MID (ms) MPLS AUDIO DESTINATION (ms) Delay
Gambar 4.4. Grafik perbandingan QoS saat jaringan mpls tidak normal (Audio).
Gambar 4.5. Grafik perbandingan QoS saat jaringan OSPF tidak normal (video).
Gambar 4.6. Grafik perbandingan QoS saat jaringan OSPF tidak normal (audio).
Pada gambar 4.3 , 4.4, 4.5, dan gambar 4.6 grafik perbandingan QoS saat jaringan MPLS dan jaringan IP saat tidak normal (video dan audio) ;
0.00% 1.00% 2.00% 3.00% 1.763 KB 6.103 KB MPLS AUDIO SOURCE (%) MPLS AUDIO MID (%) MPLS AUDIO DESTINATION (%) Packetloss 0 2 4 6 1.763 KB 6.103 KB MPLS AUDIO SOURCE (ms) MPLS AUDIO MID (ms) MPLS AUDIO DESTINATION (ms) Delay 0.8 0.9 1 1.1 5.278 KB 19.847 KB 95.225 KB
OSPF VIDEO SOURCE (Mb/s)
OSPF VIDEO MID (Mb/s)
OSPF VIDEO DESTINATION (Mb/s) Throughput 9 10 11 12 13 5.278 KB 19.847 KB 95.225 KB
OSPF VIDEO SOURCE (ms)
OSPF VIDEO MID (ms)
OSPF VIDEO DESTINATION (ms) Delay 0.00% 0.50% 1.00% 1.50% 5.278 KB 19.847 KB 95.225 KB
OSPF VIDEO SOURCE (%)
OSPF VIDEO MID (%)
OSPF VIDEO DESTINATION (%) Packetloss 0 5 10 15 20 5.278 KB 19.847 KB 95.225 KB
OSPF VIDEO SOURCE (ms)
OSPF VIDEO MID (ms)
OSPF VIDEO DESTINATION (ms) Jitter 0.1315 0.132 0.1325 0.133 0.1335 1.763 KB 6.103 KB
OSPF AUDIO SOURCE (Mb/s)
OSPF AUDIO MID (Mb/s) OSPF AUDIO DESTINATION (Mb/s) Throughput 74 76 78 80 1.763 KB 6.103 KB OSPF AUDIO SOURCE (ms) OSPF AUDIO MID (ms) OSPF AUDIO DESTINATION (ms) Delay 0.00% 1.00% 2.00% 3.00% 1.763 KB 6.103 KB
OSPF AUDIO SOURCE (%)
OSPF AUDIO MID (%)
OSPF AUDIO DESTINATION (%) Packetloss 0 2 4 6 1.763 KB 6.103 KB
OSPF AUDIO SOURCE (ms)
OSPF AUDIO MID (ms)
OSPF AUDIO DESTINATION (ms)
1. Throughput pada saat destination lebih besar dibandingkan saat di source dan mid ini karena jauh dari sumber.
2. Delay merupakan waktu yang dibutuhkan untuk sebuah paket untuk mencapai tujuan, pada data diatas terlihat bahwa saat di source lebih kecil delaynya walaupun kapasitas ukuran video maupun audio sama dalam setiap jalur. Maka jalur di source lebih bagus dibandingkan saat jalur putus didekat mid dan destination. Karena waktu recovery mpls lebih cepat saat jalur putus di source dibandingkan saat di mid dan destination.
3. Packetloss merupakan banyaknya paket yang gagal untuk mencapai tempat tujuan pada saat paket tersebut dikirim. Ketika packet loss besar maka dapat diketahui bahwa jaringan sedang sibuk atau terjadi overload. Packet Loss pada jaringan MPLS lebih kecil daripada packetloss jaringan IP karena saat jalur putus MPLS lebih cepat melakukan recovery.
4. Jitter merupakan variasi delay yang terjadi akibat adanya selisih waktu atau interval antar kedatangan paket di penerima. Perbandingan jitter antara ketiga jalur terlihat saat jalur di source tidak sebesar nilai jitter pada saat jalur putus di mid dan destination, ini dikarena variasi dari nilai delay yang dihasilkan.
V. Kesimpulan
1. Waktu recovery jaringan MPLS adalah 53 detik dan waktu recovery jaringan IP (OSPF) adalah 63 detik.
2. Mekanisme Recovery fast reroute MPLS lebih cepat dibandingkan OSPF rerouting.
3. Hello Packet yang digunakan jaringan MPLS lebih cepat tanggap dalam menjaga antar router tetangga dibandingkan hello packet jaringan IP (OSPF).
