Rancang Bangun VoIP Server Berbasis Parallel Computing
Noval Yulyar Rachmad - 2208100506
Bidang Studi Telekomunikasi Multimedia
Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya-60111
e-mail : [email protected]
Abstrak – Voice over Internet Protocol(VoIP) adalah teknologi yang mampu melewatkan trafik suara, video dan data yang berbentuk paket melalui jaringan IP. Dalam jaringan VoIP ada masalah yang dihadapi yakni performa VoIP server dalam menangani panggilan client. Untuk mengatasinya dipergunakan Parallel Computing.
Parallel Computing adalah penggunaan lebih dari satu processor secara bersamaan untuk mengeksekusi sebuah
program.
Pada tugas akhir ini dirancang sebuah VoIP server berbasis Parallel Computing yang performanya akan dibandingkan dengan VoIP server tanpa Parallel
Computing dalam hal concurent call, delay, jitter, dan packet loss.
Berdasarkan hasil yang diperoleh setelah dilakukan pengujian dapat diketahui VoIP server Parallel
Computing bisa menangani 16 concurrent call dari 20
panggilan yang dilakukan, lebih banyak 3 panggilan daripada VoIP server tanpa Parallel Computing yang hanya mampu menangani 13 panggilan. Delay rata-rata VoIP server Parallel Computing sebesar 23.08 ms, sedangkan VoIP server tanpa Parallel Computing besarnya 22.13 ms, nilainya sesuai rekomendasi ITU yakni dibawah 100 ms. Jitter rata-rata VoIP server
Parallel Computing sebesar 2.03 ms, sedangkan VoIP
server tanpa Parallel Computing besarnya 1.92 ms, nilainya sesuai rekomendasi ITU yakni dibawah 50 ms.
Packet loss rata-rata VoIP server Parallel Computing dan
VoIP server tanpa Parallel Computing sebesar 0% hingga panggilan ke 10, namun setelah panggilan ke 10 nilainya melebihi standar ITU yang hanya memperbolehkan
packet loss sebesar 1%. Meskipun VoIP server Parallel Computing mampu menangani concurrent call lebih
banyak, namun tidak bisa memperbaiki performa QoS VoIP server.
Kata kunci: VoIP, Jaringan, Parallel Computing
I. PENDAHULUAN
Pada abad ke-21, perkembangan teknologi telekomunikasi mengarah ke teknologi berbasis IP yang berkembang sangat pesat. IP sangat baik dalam segi skalabilitas sehingga membuat teknologi internet menjadi cukup murah.
Seiring dengan hal itu, layanan multimedia mulai diterapkan dalam jaringan ini, salah satunya adalah layanan Voice over Internet Protocol (VoIP). Kualitas panggilan dan ketersediaan suatu layanan sangat penting dalam komunikasi. Dalam perancangan jaringan VoIP, masalah yang dihadapi adalah Jitter, Delay dan Packet
Loss. Jitter didefinisikan sebagai variasi dalam bentuk delay. Delay didefiniskan sebagai waktu yang dibutuhkan
untuk mengirimkan data dari sumber (pengirim) ke tujuan (penerima), sedangkan Packet Loss adalah banyaknya paket yang hilang selama proses transmisi ke tujuan. Untuk mengatasi masalah diatas dipergunakan Parallel
Computing. Yang diharapkan dapat meningkatkan
performa jaringan VoIP. Dalam merancang VoIP server digunakan Asterisk sebagai VoIP server, Linux sebagai
operating system-nya, serta KestrelHPC sebagai software
untuk Parallel Computing dikarenakan ketiganya free dan berbasis open source, sehingga dapat terus dikembangkan.
II. VOIP & PARALLEL COMPUTING 2.1. VoIP (Voice Over Internet Protocol
)
Voice over Internet Protocol (VoIP)[1] adalah
teknologi yang mampu melewatkan trafik suara, video dan data yang berbentuk paket melalui jaringan IP. Jaringan IP sendiri adalah merupakan jaringan komunikasi data yang berbasis packet-switch. Jadi dalam bertelepon menggunakan jaringan IP atau internet.
Gambar 1 Diagram Voip secara umum
Lingkup penggunaan VoIP sendiri bisa disederhanakan ke sebuah jaringan LAN (Local Area
Network), yang secara prinsip tidak jauh berbeda dengan
memanfaatkan jaringan internet, hanya mempunyai perbedaan lingkup area yang dicakup. Untuk melakukan suatu komunikasi dalam VoIP dibutuhkan protokol yang digunakan.
SIP merupakan standar protokol multimedia yang yang dikembangkan oleh Internet Engineering Task
Force (IETF) yang berfungsi untuk membangun,
memodifikasi dan mengakhiri suatu sesi multimedia. Sesi multimedia adalah pertukaran data antar pengguna yang meliputi suara, video, atau text. SIP tidak menyediakan layanan secara langsung, tetapi menyediakan fondasi yang dapat digunakan aplikasi lainnya. Misalnya dengan RTP(Real Time Transport Protocol) untuk transfer data secara real-time, dengan RTCP(Real Time Control
Protocol) yang digunakan untuk mengirim paket control
setiap terminal yang berpartisipasi pada percakapan yang digunakan sebagai informasi untuk kualitas transmisi pada jaringan.
Gambar 2 Arsitektur Sistem Berbasis SIP
Untuk membuat suatu VoIP server dibutuhkan
software. Asterisk merupakan software VoIP server
berbasis SIP yang populer digunakan saat ini, dikarenakan software ini bersifat gratis, open source, dan memiliki fitur yang beragam untuk menyediakan layanan VoIP pada jaringan.
2.2. Parallel Computing
Parallel Computing[2] didefinisikan sebagai
penggunaan lebih dari satu processor secara bersamaan untuk mengeksekusi sebuah program. Berbeda dengan
Serial Computing, pada Parallel Computing sebuah
persoalan dipecah menjadi beberapa bagian yang kemudian diproses pada saat yang bersamaan. Selanjutnya, setiap bagian dipecah menjadi instruksi-instruksi yang berurutan dan dikerjakan oleh prosesor yang berbeda.
Berikut ini beberapa macam tipe Parallel Computing: 1. Shared Memory Multiprocessor.
Merupakan sebuah computer dengan Multiprocessor (banyak processor)
Gambar 3 Shared Memory Multiprocessor 2. Distributed Memory Multicomputer.
Merupakan gabungan dari banyak komputer yang terhubung dalam suatu jaringan computer
Gambar 4 Distributed Memory Multicomputer III. PERENCANAAN DAN IMPLEMENTASI 3.1 Perencanaan Sistem
Pada tugas akhir ini, VoIP server yang akan dibangun menggunakan sebuah PC sebagai cluster server dan dua buah PC sebagai cluster node. PC cluster server berfungsi sebagai pengatur (frontend). Sedangkan PC
cluster node berfungsi sebagai pekerja. Cluster server
akan membagi tugas ke cluster node dan PC ini juga akan terhubung ke client VoIP. Berikut adalah topologi jaringan yang akan digunakan dalam tugas akhir ini.
Dari gambar diatas, ada empat bagian utama dalam topologi jaringan VoIP server berbasis Parallel
Computing yang digunakan dalam tugas akhir ini, yaitu cluster server, cluster node, switch,dan client. Desain dan
implementasi VoIP server pada tugas akhir ini dilakukan dengan metode dan sistematika sebagai berikut:
1. Persiapan hardware dan software yang diperlukan. 2. Melakukan desain jaringan VoIP server berbasis
Parallel Computing dengan menentukan spesifikasi
dan konfigurasi perangkat mulai dari VoIP server dan VoIP client.
3. Melakukan pengukuran performa berdasarkan standar ITU-T Y.1541 dan membandingkannya dengan VoIP server tanpa Parallel Computing.
Pada tugas akhir ini akan dibuat VoIP server berbasis Parallel Computing yang dilewatkan pada jaringan LAN Lab B301 Telekomunikasi Multimedia. Kebutuhan Software
Software yang digunakan meliputi Asterisk,
KestrelHPC, Softphone dan Wireshark. Asterisk
Merupakan software yang digunakan untuk membuat VoIP server. Asterisk merupakan VoIP server yang populer digunakan saat ini, dikarenakan software ini bersifat gratis, open source, dan memiliki fitur yang beragam untuk menyediakan layana VoIP.
KestrelHPC
KestrelHPC adalah software berbasis Parallel
Computing yang memiliki kemudahan dalam proses
instalasi dan konfigurasi dalam membuat cluster komputer yang di-install pada cluster server berbasis Linux.
Softphone
Softphone merupakan aplikasi VoIP yang
di-install pada PC atau notebook client agardapat berfungsi
sebagai telepon VoIP. Pada tugas akhir ini akan di-install 10 macam Softphone yakni X-lite, Bria, EyeBeam, ZoiperFree, Zoipre Comm, Phoner, ExpressTalk, 3CXPhone, SJPhone dan Ekiga.
Wireshark
Merupakan software yang dapat meng-capture pada interface card yang terhubung ke ke VoIP server untuk mengetahui delay,jitter dan packet loss.
VoIP server merupakan sentral telepon yang bekerja berbasiskan sistem softswitching yang mana semua fungsi switching-nya dilakukan oleh software. Ada beberapa macam software untuk VoIP server namun yang paling populer adalah Asterisk. Pada tugas akhir ini dibangun VoIP server dengan spesifikasi sebagai berikut : • PC sebagai cluster server
- Processor Intel(R) Core(TM) 2 CPU, T5500@ 1.66GHz (2CPU)
- Memory 1022 MB RAM
- VGA ATI Mobility Radeon HD 2300 - Storage HDD SATA 160 GB
- Ethernet card eth0 Broadcom NetLink (TM) Gigabit Ethernet dan Ethernet card eth1 SMC EZconnect 2202USB/ETH 100BaseTX
• PC sebagai cluster node
- Processor Intel Core 2 Duo CPU E7400, 2.80 GHz
- Memory 1014 MB RAM - VGA Intel GMA 3100 256 MB - Storage HDD SATA 80 GB - Ethernet Card Realtek PCIe
VoIP server Asterisk di-install di cluster server yang menggunakan sistem operasi Linux Debian Lenny. Instalasi dan konfigurasi pada asterisk beserta library-nya, konfigurasi sip.conf, dan konfigurasi extension.conf
Instalasi dan konfigurasi dilakukan dengan
command – command yang berbasiskan text pada console.
Konfigurasi sip.conf merupakan konfigurasi untuk mendefinisikan account SIP di VoIP server. Konfigurasi extension.conf merupakan konfigurasi untuk mengatur alur panggilan atau biasa disebut dial plan pada perangkat sentral telepon. Selain dua jenis konfigurasi inti di atas, ada juga variabel general yang bersifat umum yang biasanya dibiarkan saja dalam keadaan default seperti
setting bawaan ketika pertama kali asterisk di-install.
Beberapa parameter yang harus di-setting pada VoIP client diantaranya seperti pada tabel 1.
Tabel 1. Parameter yang harus di – setting pada VoIP client Parameter yang
di-setting
Keterangan User ID Diisi nomor extension
user
User display name Diisi nama untuk tampilan pada display SIP authentication
user name
Diisi user_ id@domain
SIP authentication password
Diisi password yang digunakan user
SIP proxy server Diisi sesuai nama domain
Untuk mempersiapkan VoIP server berbasis
Parallel Computing,perlu di-install software KestrelHPC
yang memiliki kemudahan dalam proses intalasi pada
cluster server. Setelah proses instalasi selesai maka cluster node dapat ditambahkan dengan cara mem-booting PC cluster node melalui network, maka secara
Skenario Pengukuran
Setelah topologi dibangun, akan dilakukan pengukuran terhadap performa VoIP server tanpa Parallel
Computing dengan VoIP server berbasis Parallel Computing, yaitu banyaknya jumlah kapasitas user yang
bisa melakukan panggilan secara simultan kualitas layanan selama komunikasi berlangsung. Adapun parameter yang akan diukur berdasarkan rekomendasi ITU-T Y.1541[3] tentang performa jaringan berbasis IP, yaitu Delay, Jitter, Packet Loss yang di-capture dengan
software wireshark.
Pengukuran dilakukan dengan mekanisme sebagai berikut:
1. Dijalalankan wireshark
2. Dilakukan panggilan dari VoIP client ke VoIP
client
3. Dilakukan pengukuran perameter jaringan dengan meng-capture dengan menggunakan wireshark
IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Pada tugas akhir ini, analisa dilakukan dilakukan terhadap data yang diperoleh dari pengujian. Data yang diperoleh dibandingkan antara VoIP server tanpa Parallel
Computing dengan VoIP server berbasis Parallel Computing dengan satu client node. Dari perbandingan
tersebut maka dapat diketahui apakah ada perbedaan performa antara VoIP server tanpa Parallel Computing dengan VoIP server berbasis Parallel Computing. 4.1. Pengukuran Tingkat Kejenuhan Concurrent Call
Server
Pengukuran tingkat kejenuhan adalah pengukuran tingkat kejenuhan VoIP server dalam menangani panggilan yang dilakukan secara simultan atau
concurrent call atau sampai VoIP server tersebut tidak
mampu lagi menangani panggilan. Pada Tugas Akhir ini dilakukan uji coba melakukan panggilan sebanyak-banyaknya secara simultan untuk mengetahui jumlah
concurrent call yang mampu ditangani oleh VoIP server
tanpa Parallel Computing dengan VoIP server berbasis
Parallel Computing dengan satu client node.
Gambar 6. Perbandingan Concurrent Call antara VoIP Server tanpa Parallel Computing dengan VoIP Server Parallel
Computing
Dari gambar 6. bisa dilihat VoIP Server tanpa
Parallel Computing hanya mampu menangani concurrent call sebanyak 13 panggilan. Sedangkan pada VoIP Server Parallel Computing mampu menangani 16 concurrent call, lebih banyak 3 concurrent call jika dibandingkan
dengan server biasa. 4.2. Pengukuran Delay
Delay yang dimaksud di sini adalah delay
transmisi, yaitu waktu yang diperlukan data untuk sampai dari pengirim ke penerima.
Dari gambar 7. dapat dilihat delay pada VoIP server Parallel Computing lebih besar jika dibandingkan dengan VoIP server tanpa Parallel Computing. Tetapi masih jauh dibawah ambang batas yang direkomendasikan pada ITU-T Y.1541sebesar 100 ms.
Delay yang dibandingkan di sini adalah delay rata-rata
panggilan yang berhasil dilakukan.
Gambar 7. Perbandingan Delay antara VoIP Server tanpa
Parallel Computing dengan VoIP Server Parallel Computing
4.3. Pengukuran Jitter
Jitter merupakan variasi delay paket yang terjadi
pada pengiriman paket data.
Dari gambar 8. bisa dilihat bahwa Jitter pada VoIP server tanpa Parallel Computing lebih kecil daripada VoIP server Parallel Computing
Jitter yang dibandingkan disini adalah jitter
rata-rata dari server tanpa Parallel Computing dan Parallel
Computing. Walaupun jitter pada VoIP server Parallel Computing lebih besar daripada server biasa tapi masih
memenuhi kriteria yang direkomendasikan oleh ITU, yaitu di bawah 50 ms.
Gambar 8. Perbandingan Jitter antara VoIP Server tanpa
Parallel Computing dengan VoIP Server Parallel Computing
4.4. Packet Loss trend VoIP Server Tanpa Parallel
Computing dengan VoIP Server Parallel
Computing
Packet loss adalah kehilangan paket ketika
terjadi peak load dan congestion. Dari data yang diperoleh dari pengujian VoIP server tanpa Parallel Computing dengan VoIP server Parallel Computing diperoleh grafik
trend packet loss dari panggilan yang berhasil dilakukan
seperti pada gambar 9 dan gambar 10.
Gambar 9. Packet Loss trend VoIP Server Tanpa Parallel Computing
Gambar 10. Packet Loss trend VoIP Server Parallel Computing
Pada VoIP server tanpa Parallel Computing didapatkan nilai packet loss yang diperoleh hingga panggilan ke 10 masih sesuai dengan rekomendasi ITU yakni sebesar 0%. Namun nilai packet loss meningkat setelah panggilan ke 10 melebihi standar yang direkomendasikan ITU. Pada VoIP Server Parallel
Computing juga mengalami hal yang sama yakni
melampaui standar ITU yang hanya memperbolehkan
packet loss sebesar 1%. Hal ini merupakan keterbatasan
dari VoIP server tanpa Parallel Computing dan VoIP server Parallel Computing dalam menangani panggilan, karena server mengalami congestion (kemacetan transmisi paket akibat padatnya traffic yang harus dilayani). Meskipun VoIP Server Parallel Computing mampu menangani 3 panggilan lebih banyak daripada VoIP Server tanpa Parallel Computing namun tidak bisa memperbaiki performa QoS karena nilai packet loss yang melebihi rekomendasi ITU.
V. KESIMPULAN
Dari hasil pengujian dan analisa performa yang dilakukan terhadap masing-masing VoIP server maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Dari 20 concurrent call yang dilakukan, VoIP server
berbasis Parallel Computing mampu menangani 80% panggilan, namun VoIP server tanpa Parallel
Computing hanya 65 % panggilan.
2. Nilai delay rata-rata VoIP server berbasis Parallel
Computing sebesar 23.08 ms, sedangkan VoIP server
tanpa Parallel Computing besarnya 22.13 ms. Nilai
delay rata-rata pada masing-masing VoIP server
masih jauh diambang batas rekomendasi ITU-T Y.1541 yakni dibawah 100 ms.
3. Nilai jitter rata-rata VoIP server berbasis Parallel
Computing sebesar 2.03 ms, untuk VoIP server tanpa Parallel Computing besarnya 1.92 ms. Nilai jitter
rata-rata pada masing-masing VoIP server masih jauh diambang batas rekomendasi ITU-T Y.1541 yakni dibawah 50 ms.
4. Nilai packet loss rata-rata VoIP server berbasis
Parallel Computing dan VoIP server tanpa Parallel Computing sebesar 0% hingga panggilan ke 10. Nilai packet loss rata-rata pada masing-masing VoIP server
masih jauh diambang batas rekomendasi ITU-T Y.1541 yakni dibawah 1%.
5. Naiknya nilai packet loss rata-rata pada masing-masing VoIP server setelah panggilan ke 10 melebihi standar ITU-T Y.1541 yang hanya memperbolehkan
packet loss sebesar 1%, dikarenakan server
mengalami congestion (kemacetan transmisi paket akibat padatnya traffic yang harus dilayani).
6. Meskipun VoIP server berbasis Parallel Computing memiliki persentasi concurrent call lebih besar, namun tidak bisa memperbaiki performa QoS VoIP server karena nilai packet loss rata-rata yang melebihi rekomendasi ITU-T Y.1541.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Harahap, M. I., “Pengantar Jaringan VoIP”, <URL:
http://ilmukomputer.org/2008/11/25/pengantar-jaringan-voip>, 2008
[2] Wilkinson, B.,” Parallel Programming : Techniques and Applications Using Networked Workstations and Parallel Computers”, <URL:http://www.cfd-online
.com/Wiki/Special:BookSources/0136717101,> 1999
[3] ITU - T Recommendation Y. 1541., “Network
Performance Objectives for IP-based services”,
International Telecommunication Union, 2006
BIODATA PENULIS
Noval Yulyar Rachmad, lahir di Surabaya tanggal 6 Juli 1983, merupakan putra pertama pasangan H. Moch. Alfan dan Hj. Siti Hamidah. Menempuh pendidikan di SDN Wonokusumo II, SLTPN 2, SMUN 7 semuanya terletak di Surabaya. Lulus SMU tahun 2001 dan melanjutkan studi di PENS-ITS jurusan Teknik Elektronika, kemudian pada tahun 2008 melanjutkan studi Lintas Jalur di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Memiliki minat yang besar pada VOIP dan jaringan komputer yang merupakan salah satu bahasan pada program studi Telekomunikasi Multimedia yang ditempuh sekarang.
