Analisa unjuk kerja manajemen antrian drop tail dan fair queueing pada router

(1)

ANALISA UNJUK KERJA MANAJEMEN ANTRIAN DROP TAIL

DAN FAIR QUEUEING PADA ROUTER

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Komputer

Program Studi Teknik Informatika

Disusun oleh :

VICTOR DIAN KURNIAWAN

085314052

JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

i

ANALISA UNJUK KERJA MANAJEMEN ANTRIAN DROP TAIL

DAN FAIR QUEUEING PADA ROUTER

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Komputer

Program Studi Teknik Informatika

Disusun oleh :

085314052

JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(3)

ii

PERFORMANCE ANALYSIS QUEUEING MANAGEMENT DROP

TAIL AND FAIR QUEUEING IN ROUTER

A THESIS

Presented as Partial Fulfillment of The Requirements to Obtain The Sarjana Komputer Degree

in Informatics Engineering Study Program

By :

085314052

INFORMATICS ENGINEERING STUDY PROGRAM

INFORMATICS ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

(4)

iii

SKRIPSI

ANALISA UNJUK KERJA MANAJEMEN ANTRIAN DROP TAIL

DAN FAIR QUEUEING PADA ROUTER

Dipersiapkan dan ditulis oleh :

Victor Dian Kurniawan

NIM : 085314052

Telah disetujui oleh :

(5)

(6)

v

MOTTO

Kemenangan yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnya yang boleh

(7)

vi

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sungguh-sungguh bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak

memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam

kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 20 Februari 2013

Penulis

(8)

vii

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:

Nama : Victor Dian Kurniawan

Nomor Mahasiswa : 085314052

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:

“ Analisa Unjuk Kerja Manajemen Antrian Drop Tail dan Fair Queueing pada

Router “

Beserta perangkat yang diperlukan (jika ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data,

mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain

untuk kepentingan akademis tanpa perlu ijin dari saya maupun memberikan royalti

kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian ini pernyataan yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal: 20 Februari 2013

Yang menyatakan

(9)

viii

ABSTRAK

Perkembangan yang pesat baik dalam segi penggunaan maupun ukuran dari

jaringan internet memicu minat baru dalam metode pengendalian kemacetan lalu

lintas internet (congestion control). Pada router kemacetan dapat dikendalikan

dengan manajemen antrian. Manajemen antrian mengendalikan urutan pengiriman

paket dan penggunaan ruang buffer sehingga dapat membantu pengendalian

kemacetan.Manajemen atrian yang sering digunakan adalah manajemen antrianDrop

Tail dan Fair Queueing. Pada tugas akhir ini akan diuji kinerja antara manajemen

antrian DT dan Fair FQ.

Penelitian menggunakan simulasi dengan bantuan Network Simulator 2

(NS-2). Pengambilan data didapat dari trace file hasil simulasi dan dihitung dengan

menggunakan program .awk. Pengujian berdasarkan ukuran buffer yang

berbeda-beda, ukuran paket maksimum dan minimum, dan protokol transport TCP dan UDP.

Pengujian kinerja antara manajemen antrian DT dan FQ berdasarkan parameter

Average delay router, packet loss router, dan throughput router.

Dari analisa yang diambil dari penelitian, maka secara keseluruhan dapat

diambil kesimpulan bahwa manajemen antrian DT lebih baik dari pada manajemen

antrian FQ pada parameter average delay router, paket loss router, dan throughput

router pada pengujian dengan ukuran buffer 10, 25, 50, 75, dan 100 menggunakan

paket TCP danUDP dengan ukuran paket maksimum dan minimum.

(10)

ix

ABSTRACT

Development both in use aspect and size aspect of internet network trigger

new interest in method of controlling internet congestion (congestion control). The

congestion could be controlled by queuing management. Queuing management

control the order of sending packet and the use of buffer space so that it helps

congestion control. Queuing management which are frequently used are algorithm

Drop Tail and Fair Queuing. In this paper, the performance between algorithm Drop

Tail and Fair Queuing would be tested.

The paper used simulation assisted with Network Simulator 2 (NS-2). The

data were obtained from trace file, result of simulation and counted using .awk.

Program. Testing based on different buffer measurement, maximum and minimum

packet measurement, and protocol transport TCP and UDP. The testing of

performance between algorithm DT and FQ based on parameter Average delay

router, packet loss router, and throughput router.

The analysis shows that algorithm DT is better than algorithm FQ in

parameter average delay router, packet loss router, and throughput router.to test with

buffer size 10, 25, 50, 75, and 100 using TCP danUDP packets with the minimum

and maximum packet size.

(11)

x

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah

melimpahkan berkat dan rahmatNya, sehingga penulis skripsi dengan judul “Analisa

Unjuk Kerja Manajemen Antrian Drop Tail dan Fair Queueing pada Router” ini dapat

diselesaikan dengan baik oleh penulis. Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar sarjana komputer di Program Studi Teknik Informatika,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Selama penulisan skripsi ini, banyak pihak yang telah membantu dan

membimbing penulis. Oleh sebab itu melalui kesempatan ini penulis mengucapkan

terima kasih atas selesainya penyusunan skripsi ini, kepada:

1. Tuhan Yesus dan Bunda Maria selaku “dosen pembimbing” dalam kehidupanku.

2. Kedua orang tuaku, pak Kris dan bu Giyarti, serta saudara dan keluargaku yang

telah memberi dukungan baik berupa doa, semangat, nasihat dan materi, sehingga

penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Damar Widjaja, S.T., M.T selaku dosen pembimbing yang telah bersedia

memberi saran, kritik, meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membimbing

dan mengarahkan penulis.

4. Ibu Ridowati Gunawan S.Kom., M.T. selakuKaprodi Teknik Informatika.

(12)

xi

6. Bapak dan Ibu dosen serta staf dan karyawan Teknik Informatika Universitas

Sanata Dharma.

7. Lenny Arinta Helena (tercinta) yang selalu menjadi bintang hidupku. Tak lupa

pak Sukandar dan ibu Iwik yang selalu memberi semangat dengan kata-katanya,

“mas Victor kapan lulus..?”.

8. Teman – teman TI angkatan 2008 yang meluangkan waktu untuk memberi saran

dalam penyusunan tugas akhir ini.

9. Adi kiting, Edward item, Yudi Simbah, Apin, Hendra, Dias, Colox, Shuit, Deti

dan teman-teman yang masih berjuang, “ayo gasssss pooollllll....!!!”.

10.Untuk pihak – pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis

mengucapkan terima kasih atas bantuannya sehingga penulis dapat menyelesaikan

karya ilmiah ini.

Akhir kata, penulis berharap karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi kemajuan

dan perkembangan ilmu pengetahuan.

Yogyakarta, 20 Februari 2013

(13)

xii

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ... v

PERNYATAAN KEASLIAN HASIL KARYA ... vi

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii

ABSTRAK ... viii

1.6 Metodologi Penelitian ... 3

1.7 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Antrian ... 6

2.2 Drop Tail ... 8

2.3 Fair Queueing ... 9

2.4 Quality of Service ... 10

2.4.1 Parameter-parameter QoS ... 13

2.4.1.1 Delay ... 14

2.4.1.2 Packet Loss ... 15

2.4.1.3 Throughput... 16

2.5 Simulasi Jaringan ... 17

(14)

xiii

2.5.2 Network Simulator 2 ... 18

2.5.2.1 Trace File ... 20

2.5.3 Transport Protocol ... 22

2.5.3.1 User Datagram Protocol ... 22

2.5.3.2 Transmission Control Protocol ... 23

2.6 Router ... 24

BAB III PERANCANGAN SIMULASI 3.1 Perancangan Simulasi ... 26

3.2 Topologi Jaringan ... 28

3.3 Konfigurasi Sistem ... 29

3.4 Pengukuran Parameter Kinerja ... 30

3.4.1 Menghitung packet loss router ... 31

3.4.2 Menghitung average delay router ... 32

3.4.3 Menghitung throughput ... 34

BAB IVPENGUJIAN DAN ANALISIS 4.1 Penjelasan Program dan Contoh Pengambilan Nilai dari Trace File.. 35

4.2 Pengambilan nilai dari trace file ... 41

4.3 Penghitungan dan Analisis ... 45

4.3.1 Average Delay Router ... 45

4.3.2 Packet Loss Router ... 48

4.3.2 Throughput Router ... 51

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 54

5.2. Saran ... 55

DAFTAR PUSTAKA ... 56

(15)

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Antrian ... 6

Gambar 2.2 FIFO ... 8

Gambar 2.3 Drop Tail ... 8

Gambar 2.4 Fair Queueing –RR ... 9

Gambar 2.5 Tampilan NS-2 ... 18

Gambar 2.6 Contoh trace file ... 20

Gambar 3.1 Flowchart Perancangan Simulasi ... 25

Gambar 3.2 Topologi Jaringan ... 27

Gambar 3.3 Flowchat packet loss router ... 31

Gambar 3.4 Flowchataverage delay router... 32

Gambar 3.5 Flowchatthroughput... 33

Gambar 4.1 potongan trace file Average delay router ... 41

Gambar 4.2 potongan trace file Packet loss router ... 43

Gambar 4.3 potongan trace file Throughput router ... 44

Gambar 4.4 contoh output Average_delay_router.awk ... 46

Gambar 4.5 Grafik average delay router ... 46

Gambar 4.6 contoh output packetLossRouter.awk ... 49

Gambar 4.7 Grafik paket loss router ... 49

Gambar 4.8 contoh output throughput_router.awk ... 51

(16)

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Klasifilasi Delay ... 15

Tabel 2.2 Klasifikasi Packet Loss ... 16

Table 3.1 Skenario Simulasi ... 26

Tabel 3.2 Record Trace File ... 29

Tabel 3.2 (lanjutan) Record Trace File ... 30

Tabel 4.1 Average delay router (ms) ... 47

Tabel 4.2 Paket loss router (%) ... 49

(17)

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Perkembangan yang pesat baik dalam segi penggunaan maupun ukuran dari

jaringan internet memicu minat baru dalam metode pengendalian kemacetan lalu

lintas internet (congestion control) [1].Metode ini mempunyai dua point dalam

implementasinya.Pertama adalah pada sumber pengirim paket, dimana mempunyai

pengendalian aliran (flow control) yang bervariasi.Point yang kedua ada pada

gatewayataurouter, dimana kemacetan dapat dikendalikan dengan routing protocol

dan manajemen antrian.Routing protocol jika diimplementasikan dengan benar maka

akan mengurangi kemacetan. Begitu juga dengan manajemen antrian, manajemen

antrian mengendalikan urutan pengiriman paket dan penggunaan ruang buffer

sehingga dapat membantu pengendalian kemacetan.

Suatu jaringan internet mempunyaimanajemen antrian yang biasanya terdapat

pada router. Antrian tersebut dapat mempengaruhi besarnya delay pada suatu

jaringan [2]. Jika buffer pada router terlalu kecil sedangkan paket yang melewati dan

antri di router jauh lebih besar dari buffer, maka akanterjadidelay yang besar dan juga

akan terjadipacket loss pada antrian semakin besar.

Pada antrian, delay disebabkan karena waktu tunggu pemprosesan suatu paket

yang datang ke router sampai melewati router untuk dikirimkan ke router lain atau

komputer tujuan. Sedangkan packet loss disebabkan karena jumlah paket yang datang

melebihi dari kapasitas buffer.Selain itu, antrian juga mempengaruhi throughput yang

yang dapat ditentukan dengan tingkat rata-rata pengiriman pesan berhasil melalui

saluran komunikasi.

Ada beberapa manajemen antrian yang bisa diterapkan pada jaringan internet,

(18)

Queuing(FQ), Weighted Fair Queuing (WFQ), Random Early Detection

(RED), dan Explicit Congestion Notification (ECN) [3]. Masing-masing manajemen

antrian tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan.

Sudah banyak penelitian untuk menentukan manajemen antrian yang lebih

baik di antara manajemen antrian yang sudah ada.Salah satunya adalah

membandingkan manajemen antrian RED dengan FQ [4].Kesimpulan dari penelitian

tersebut adalah manajemen antrian FQ lebih baik dari pada manajemen antrian RED

berdasarkan analisa throughput, delay, dan packetloss.Throughput pada manajemen

antrian FQ lebih besar dari pada manajemen antrian RED setra delay dan packetloss

manajemen antrian FQ lebih kecil dibanding manajemen antrian RED.

Untuk menentukan manajemen antrian lainnya yang lebih handal, akan

dibandingkan manajemen antrianDT dan FQ dengan parameter delay, packet loss,

dan throughput. Pengujian tersebut akan disimulasikan dengan menggunakan

Network Simulator 2 (NS2). Pengujian juga dilakukan berdasarkan besarnya buffer

pada setiap manajemen antrian.

1.2 Rumusan Masalah

Perumusan masalah pada penelitian ini adalah :

1. Bagaimana merancang dan mensimulasikan manajemen antrianDT dan FQ

dengan menggunakan NS2?

2. Bagaimana mengolah data pada tracefile hasil simulasi manajemen antrianDT

dan FQ yang telah dibuat?

3. Bagaimana menguji kinerja manajemen antrianDT dan FQ yang telah dibuat?

Parameter apa saja yang akan diuji?

(19)

1.3 Batasan Masalah

Batasan Masalah tugas akhir yang dibuat adalah sebagai berikut :

1. Simulasi dibangun dengan perangkat lunak NS2.

2. Jenis antrian yang diterapkan pada simulasi adalah DT dan FQ.

3. JumlahNode yang dibuat adalah 6 buah, 4 node sebagai komputer sumber

(source), 1 node sebagai computer tujuan (destination), dan 1 node sebagai

router.

4. Transport protocol yang digunakan adalah TCP dan UDP.

5. Ukuran paket yang diuji adalah ukuran paket terkecil dan terbesar. Paket TCP

adalah 20 byte dan 65495 byte dan Paket UDP adalah 8 byte dan 65507 byte.

6. Ukuran bufferrouterpada setiap pengujian masing-masing manajemen antrian

adalah 10, 25, 50, 75, 100.

7. Parameter yang diukur adalah packet loss router, average delay router, dan

throughput router.

1.4 Tujuan

Tujuan tugas akhir yang dibuat adalah untuk menunjukkan hasil perbandingan unjuk kerja antara manajemen antrianDT dan FQ.

1.5 Manfaat Penelitian

Secara umum, hasil penelitian tugas akhir ini diharapkan dapat memberikan

referensi untuk penelitian lebih lanjut mengenaimanajemen antrian DT dan FQ.

1.6 Metodologi Penelitian

(20)

1. Studi Literatur

Pada tahap ini, penulis mengumpulkan referensi-referensi yang digunakan

untuk mendukung pengerjaan tugas akhir ini.

2. Perancangan

Pada tahap ini, penulis menentukan dan merancang simulasi yang akan

dibangun, seperti jumlahnode, tipe antrian, bandwidth, ukuran buffer, dan

lain – lain

3. Simulasi dan Pengumpulan data

Pada tahap ini, penulis membangun simulasi menggunakan NS-2 dan

membuat script berekstensi „.tcl‟. Setelah simulasi dijalankan diperoleh file berekstensi „.tr‟, file tersebut berisi data-data dari simulasi. Untuk menghitung parameter-parameter pengujian dibuat scriptberekstensi „.awk‟.

4. Analisa Data

Pada tahap ini, penulis melakukan analisa hasil pengujian yang diperoleh dari

script „.awk‟.Analisa dilakukan dengan melakukan pengamatan dari hasil

pengujian sehingga dapat ditarik kesimpulan tentang unjuk kerja manajemen

antrianDT dan FQ.

2.7 Sistematika Penulisan

I. PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang penulisan tugas akhir, rumusan masalah,

tujuan penulisan, manfaat penulisan batasan masalah, metodologi

penelitian, dan sistematika penulisan

II. LANDASAN TEORI

Bab ini menjelaskan mengenai teori yang berkaitan dengan

(21)

III. PERANCANGAN SIMULASI DROP TAIL & FAIR QUEUEING

Bab ini berisi perencanaan simulasi manajemen antrianDrop Tail dan

Fair Queueing yang akan dibuat.

IV. IMPLEMENTASI DAN ANALISIS SIMULASI DROP TAIL &

FAIR QUEUEING

Bab ini berisi pelaksanaan simulasi dan hasil analisis data simulasi

manajemen antrianDrop Tail dan Fair Queueing.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

(22)

6

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 ANTRIAN

Antrian adalah salah satu fungsi router yang menyimpan sementara

paket-paket sebelum ditransmisikan. Jika paket-paket datang pada antrian paling

akhir dari sebuah queue, maka paket-paket tersebut akan mengalami

keterlambatan [5]. Secara umum skema antrian dapat diterangkan seperti pada

Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Antrian [6].

Paket yang akan dikirimkan oleh suatu node akan masuk ke dalam

antrian (queue). Saat link kosong, paket yang berada di antrian terdepanakan

ditransmisikan melalui link tersebut. Di sini seolah-olah link berperan sebagai

Server / Pelayan [6].

Manajemen antrian umumnya dianggap sebagai sebuah cabang dari riset

operasi karena sering digunakan ketika membuat keputusan yang dibutuhkan

untuk menyediakan layanan.Manajemen antrian menentukan bagaimana paket

ditampung pada buffer, paket mana yang ditandai (marked) atau dibuang

(dropped), paket mana yang ditransmisikan (Scheduler), dan secara tidak

(23)

Secara teoritis ada beberapa mekanisme penjadwalan pada antrian paket

[6]:

a) First In First Out

Manajemen antrianyang juga disebutDT ini adalah manajemen antrian

yang paling sederhana. Prinsip dari manajemen antrian ini adalah seperti prinsip

antrian (antrian tak berprioritas), paket yang masuk lebih dulu akan keluar lebih

dulu juga.

b) Fair Queuing

Manajemen antrian FQ mengelompokkan paket ke dalam class-class

yang kemudian akan memproses sebuah paket pada tiap class secara bergiliran

dengan adil.

c) Weighted Fair Queuing

Weighted Fair Queuing (WFQ) merupakan bentuk yang lebih umum

dari FQ. Pada WFQ, masing-masing class mendapat bobot service yang berbeda

pada tiap siklusnya sehingga jumlah paket yang ditransmisikan akan

berbeda-beda pada setiap siklus sesuai dengan bobot tiap class.

d) Priority Queuing

Priority Queuing (PQ) memberikan prioritas kepada paket dan

mengirimkan paket tersebut sesuai prioritasnya. Paket yang memiliki prioritas

tertinggi akan didahulukan. Priority Queuing pada dasarnya akan memilih class

dengan prioritas tertinggi sampai antrian milik class tersebut kosong, baru diikuti

(24)

2.2 DROP TAIL

Manajemen antrian DT merupakan bagian dari penjadwalan FIFO. Pada

FIFO paket yang pertama masuk antrian akan keluar terlebih dahulu [2]. Paket

dikirimkan dengan urutan yang sesuai dengan urutan kedatangan.Model antrian

FIFO dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 FIFO [7]

Gambar 2.2 menunjukkan kedatangan beberapa paket data yang berbeda

waktu, paket pertama yang tiba lebih awal dikeluarkan ke port terlebih dahulu

oleh antrian FIFO.Teknik antrian FIFO sangat cocok untuk jaringan dengan

bandwidth menengah 64kbps tetapi cukup menghabiskan sumber daya prosessor

dan memori [2].

Manajemen antrian DT adalah manajemen antrian sederhana yang

digunakan oleh router untuk memutuskan kapan untuk

menjatuhkan paket . Dalam DT semua lalu lintas tidak dibedakan, setiap paket

diperlakukan secara identik [2].Manajemen antrian DT dapat diilustrasikan pada

Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Drop Tail [6]

1 2

3 4

5 6 7

(25)

Manajemen antrian ini menggunakan struktur data stack. Apabila tidak

ada buffer kosong saat terjadi antrian penuh, maka paket yang dibuang

adalah paket yang berada di antrian paling akhir, yaitu paket yang terakhir

masuk buffer.

2.3 F AIR QUEUEING

FQ diusulkan oleh John Nagle pada tahun 1985 [8].FQ adalah

manajemen antrian yang digunakan dalam jaringan komputer dan

telekomunikasi. Manajemen antrian FQ mengelompokkan paket ke dalam

class-class yang kemudian akan bergiliran memproses sebuah paket pada tiap class

dengan adil. Pada manajemen antrian FQ, tidak ada class yang mendapat

prioritas yang lebih tinggi dari class lainnya [2].Manajemen antrian FQ dengan

implementasi Round-Robin (RR) diilustrasikan pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Fair Queueing –RR[2]

Manajemen antrian FQ biasa digunakan pada router dan switch yang

meneruskan paket dari sebuah buffer. Buffer bekerja sebagai sistem antrian.Paket

data disimpan sementara sampai bisa ditransmisikan.Ruang buffer dibagi

(26)

dari satu aliran, yang didefinisikan misalnya dengan alamat IP sumber dan

tujuan.

FQ dapat mengontrol congestion dengan memonitoring aliran dan

memungkinkan aliran paket ganda untuk berbagi kapasitas link.Fair queueing

biasanya menggunakan RR sebagai implementasinya [9].

Bentuk RR paling sederhana terdiri atas 2 class. Di sini paket dari classA

akan ditransmisikan diikuti paket dari class B, diikuti paket dari class A lagi,

diikuti paket dari class B lagi dan seterusnya.

2.4 QUALITY OF SERVICE

Quality of Service (QoS) didefinisikan sebagai suatu pengukuran

tentang seberapa baik jaringan dan merupakan suatu usaha untuk mendefinisikan

karakteristik dan sifat suatu layanan. QoS mengacu pada kemampuan suatu

jaringan untuk menyediakan layanan yang baik dengan menyediakan bandwith,

mengatasi jitterdan delay[10]. QoS sangat ditentukan oleh kualitas jaringan yang

digunakan.

Qos dibutuhkan untuk meminimalkan packet loss, delay, latency dan

delay variation (jitter), mengukur Performance, mencampur paket data dan suara

pada jaringan yang padat, dan dapat mengoptimalkan antrianuntuk

memproritaskan layanan. Layanan yang diprioritaskan misalnya traffic voice,

traffic shaping / buffering pada jaringan WAN. Layanan tersebut menjadi

tambahan treatment untuk pengaturan paket data, memungkinkan membuat alur

aggregate, memungkinkan traffic jaringan smooth pada alur jaringan dan

mengkonfigurasi prioritas traffic melewati jaringan

QoS didesain untuk membantu end user (client) menjadi lebih produktif

dengan memastikan bahwa user mendapatkan performansi yang handal dari

(27)

untuk menyediakan layanan yang lebih baik pada traffic jaringan tertentu melalui

teknologi yang berbeda-beda.QoS merupakan suatu tantangan yang besar dalam

jaringan berbasis IP dan internet secara keseluruhan. Tujuan dari QoS adalah

untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan layanan yang berbeda, yang

menggunakan infrastruktur yang sama. QoS menawarkan kemampuan untuk

mendefinisikan atribut-atribut layanan yang disediakan, baik secara kualitatif

maupun kuantitatif.

Dalam usaha menjaga dan meningkatkan nilai QoS, dibutuhkan teknik

untuk menyediakan utilitas jaringan, yaitu dengan mengklasifikasikan dan

memprioritaskan setiap informasi sesuai dengan karakteristiknya

masing-masing.Contohnya, terdapat paket data yang bersifat sensitif terhadap delay

tetapi tidak sensitif terhadap packet loss seperti VoIP, ada juga paket yang

bersifat sensitif terhadap packet loss tetapi tidak sensitif terhadap delay seperti

transfer data.Untuk itu perlu dilakukan klasifikasi paket dan pengurutan prioritas

paket dari yang paling tinggi sampai terendah.

Terdapat 3 tingkat QoS yang umum dipakai, yaitu best-effortservice,

integrated service, dan differentiated service [11].

1) Best-Effort Service

Best-effort service digunakan untuk melakukan semua usaha agar dapat

mengirimkan sebuah paket ke suatu tujuan. Penggunakan best-effortservice tidak

akan memberikan jaminan agar paket dapat sampai ke tujuan yang dikehendaki.

Sebuah aplikasi dapat mengirimkan data dengan besar yang bebas kapan saja

tanpa harus meminta ijin atau mengirimkan pemberitahuan ke jaringan.

Beberapa aplikasi dapat menggunakan best-effort service, sebagai

contohnya FTP dan HTTP yang dapat mendukung best-effort service tanpa

mengalami permasalahan.Untuk aplikas-iaplikasi yang sensitif terhadap network

(28)

service bukanlah suatu tindakan yang bijaksana. Contohnya aplikasi telephony

pada jaringan yang membutuhkan besar bandwidth yang tetap, agar berfungsi

dengan baik; dalam hal ini penerapan best-effort akan mengakibatkan panggilan

telepon gagal atau terputus.

2) Integrated Service

Model integrated service menyediakan aplikasi dengan tingkat jaminan

layanan melalui negosiasi parameter-parameter jaringan secara end-to-end.

Aplikasi-aplikasi akan meminta tingkat layanan yang dibutuhkan untuk dapat

beroperasi dan bergantung pada mekanisme QoS untuk menyediakan sumber

daya jaringan yang dimulai sejak permulaan transmisi dari aplikasi-aplikasi

tersebut. Aplikasi tidak akan mengirimkan traffic, sebelum menerima tanda

bahwa jaringan mampu menerima beban yang akan dikirimkan aplikasi dan juga

mampu menyediakan QoS yang diminta secara end-to-end. Untuk itulah suatu

jaringan akan melakukan suatu proses yang disebut admission control.

Admission control adalah suatu mekanisme yang mencegah jaringan

mengalami over-loaded. Jika QoS yang diminta tidak dapat disediakan, maka

jaringan tidak akan mengirimkan tanda ke aplikasi agar dapat memulai untuk

mengirimkan data. Jika aplikasi telah memulai pengiriman data, maka sumber

daya pada jaringan yang sudah dipesan aplikasi tersebut akan terus dikelola

secara end-to-end sampai aplikasi tersebut selesai.

3) Differentiated Service

Model terakhir dari QoS adalah model differentiated service.

Differentiated service menyediakan suatu set perangkat klasifikasi dan

mekanisme antrian terhadap protokolprotokol atau aplikasi-aplikasi dengan

prioritas tertentu di atas jaringan yang berbeda. Differentiated service bergantung

pada kemampuan edge router untuk memberikan klasifikasi dari paket-paket

yang berbeda tipenya yang melewati jaringan.Traffic jaringan dapat

(29)

atau klasifikasi lainnya selama masih didukung oleh standard atau extended

access.

2.4.1PARAMETER-PARAMETER QoS

Performansi mengacu ke tingkat kecepatan dan keandalan penyampaian

berbagai jenis beban data di dalam suatu komunikasi. Performansi merupakan

kumpulan dari beberapa parameter besaran teknis, yaitu [10] :

1)Delay

Delay adalah waktu tunda suatu paket yang diakibatkan oleh proses

transmisi dari satu titik ke titik lain yang menjadi tujuannya.

2) Jitter

Jitter dapat didefinisikan sebagai variasi delay antara blok-blok yang

berurutan. Besarnya nilai jitterakan sangat dipengaruhi oleh variasi beban traffic

dan besarnya tumbukan antar paket (congestion) yang ada dalam jaringan.

3) Packet Loss

Packet loss didefinisikan sebagai kegagalan transmisi paket data

mencapai tujuannya.

4) Noise

Noise merupakan sinyal gangguan yang tidak diinginkan, gangguan ini

yang menyebabkan proses penyampaian pesan tidak berjalan sebagaimana

mestinya sinyal asli yang dikirim.

5) Bandwitdh

Bandwitdh merupakan ukuran kecepatan aliran data yang menyatakan

banyaknya informasi yang dapat mengalir dari suatu tempat ke tempat lain

dalam suatu waktu tertentu.

(30)

Throughput merupakan besaran yang menunjukkan laju bit informasi

data sebenarnya dari laju bit pada suatu jaringan telekomunikasi.

Parameter QoS yang dipakai pada tugas akhir ini adalah delay,

packetloss, dan throughput.

2.4.1.1DELAY

Delay adalah waktu tunda suatu paket yang diakibatkan oleh proses

transmisi dari satu titik ke titik lain yang menjadi tujuannya. Delay dapat

dipengaruhi oleh jarak, media fisik, kongesti, atau juga waktu proses yang lama

[12].

Delay di dalam jaringan dapat digolongkan sebagai berikut :

1)Packetisasi delay

Delayyang disebabkan oleh waktu yang diperlukan untuk proses

pembentukan paket IP dari informasi user. Delayini hanya terjadi sekali saja,

yaitu di sourceinformasi.

2)Queuing delay

Delayini disebabkan oleh waktu proses yang diperlukan oleh routerdi

dalam menangani transmisi paket di sepanjang jaringan. Umumnya delayini

sangat kecil.

3)Delay propagasi

Proses perjalanan informasi selama di dalam media transmisi, misalnya

SDH, coaxatau tembaga, menyebabkan delayyang disebut dengan

delaypropagasi.

(31)

Tabel 2.1 Klasifilasi Delay [12].

Kategori Besar Delay

Sangat bagus < 150 ms

Bagus 150 s/d 300 ms

Jelek 300 s/d 450 ms

Tidak dapat diterima > 450 ms

Rumus untuk menghitung averagequeueingdelay(rata-rata delay antrian)

adalah [13]:

(2.1)

Dengan t1 adalahwaktu kedatangan packet di router dan t2 adalahwaktu

packet keluar/ dikirim dari router.

2.4.1.2PACKET LOSS

Packet loss didefinisikan sebagai kegagalan transmisi paket IPmencapai

tujuannya. Kegagalan paket tersebut mencapai tujuan, dapat disebabkan oleh

beberapa kemungkinkan, diantaranya yaitu [12]:

1) Terjadinya overload traffic didalam jaringan,

2) Tabrakan (congestion) dalam jaringan,

3) Error yang terjadi pada media fisik,

4) Kegagalan yang terjadi pada sisi penerima antara lain bisa disebabkan

karena overflow yang terjadi pada buffer.

Di dalam implementasi jaringan IP, nilai packet loss ini diharapkan

(32)

penurunan performansi jaringan berdasarkan nilai packet loss sesuai dengan

[12], yaitu seperti tampak pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Klasifikasi Packet Loss [12].

Kategori Persentase Packet Loss

Sangat bagus 0 %

Bagus 3 %

Sedang 15 %

Jelek 25 %

Rumus untuk menghitung packet loss router adalah [13]:

(2.2)

Denagan Pd adalah jumlah packet yang mengalami dropdi routerdan Ps

adalah jumlah packet yang diterima .

2.4.1.3THROUGHPUT

Throughput, yaitu kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur

dalam bps. Troughput merupakan jumlah total kedatangan paket yang sukses

yang diamati pada destination selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi

interval waktu tersebut.

Aspek utama throughput yaitu berkisar pada ketersediaan bandwidth

yang cukup untuk suatu aplikasi.Hal ini menentukan besarnya traffic yang dapat

(33)

(pada umumnya berhubungan dengan link error rate) dan losses (pada

umumnya berhubungan dengan kapasitas buffer) [12].

Rumus untuk menghitung throughput adalah [13] :

(2.3)

2.5 SIMULASI JARINGAN

Simulasi jaringan adalah teknik pemodelan perilaku jaringan dengan

menghitung interaksi antar entitas jaringan yang berbeda (host / router , data

link , paket , dll) dengan menggunakan rumus matematika guna mengamati

perilaku jaringan tersebut. Perilaku jaringan dan berbagai aplikasi serta layanan

yang mendukung akan diamati dengan simulasi. Berbagai atribut lingkungan

juga dapat dimodifikasi dengan cara yang terkontrol untuk menilai bagaimana

jaringan akan berperilaku dalam kondisi yang berbeda [14].

2.5.1NETWORK SIMULATOR

Sebuah network simulator adalah bagian dari perangkat lunak atau

perangkat keras yang memprediksi perilaku suatu jaringan dan meniru kinerja

dari jaringan yang nyata tanpa menghadirkan jaringan yang nyata tersebut.

Dalam simulator, jaringan komputer biasanya dimodelkan dengan perangkat,

lalu lintas dan aplikasi.Biasanya pengguna menyesuaikan simulatornya dengan

spesifikasi yang mereka butuhkan.network simulatormenyediakan dukungan

besar untuk simulasi TCP,routing, dan multicastprotocol baik dalam sebuah

jaringan berkabel ataupunjaringan nirkabel, seperti satelit misalnya. Selain TCP,

kita juga bisa membangunsebuah skenario jaringan dengan menggunaka STCP,

(34)

Berbagai jenis teknologi seperti UDP, TCP, ATM, IP serta topologi

seperti Local Area Network (LAN), Ethernet , Wide Area Network (WAN), dan

lain-lain dapat disimulasikan dengan simulator dan pengguna dapat menguji,

menganalisa berbagai standar hasil selain merancang beberapa protokol baru

atau strategi untuk routing.

2.5.2NETWORK SIMULATOR 2

Network Simulator (NS) pertama kali dibangun sebagai varian dari

REAL NS pada tahun 1989 di University of California Berkeley (UCB). Pada

tahun 1995, pembangunan NS didukung oleh Defense Advance Research

Project Agency (DARPA) melalui Virtual Internet Testbed (VINT) Project,

yaitu sebuah tim riset gabungan yang beranggotakan tenaga ahli dari Lawrence

Berkeley of National Laboratory (LBNL) Xerox PARC, UCB dan University of

Southern California School of Engineering/Information Science Institute

(USC/ISI) [6]. Tim gabungan ini membangun sebuah perangkat lunak simulasi

jaringan internet untuk kepentingan riset. Tampilan NS-2 dapat dilihat pada

Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Tampilan NS-2 [6].

Interaksi antar protokol dalam konteks pengembangan protokol internet

(35)

menggunakan NS sebagai perangkat lunak simulasi pembantu analisis dalam

riset atau sewaktu mengerjakan tugas perkuliahan, di antaranya [15]:

1. NS dilengkapi dengan tool validasi. Tool validasi digunakan untuk

menguji validitas pemodelan yang ada pada NS. Secara default, semua

pemodelan pada NS akan dapat melewati proses validasi ini.

2. Pembuatan simulasi dengan menggunakan NS jauh lebih mudah daripada

menggunakan software developer seperti Delphi atau C++. Pengguna

hanya tinggal membuat topologi dan skenario simulasi sesuai dengan riset.

Pemodelan media, protokol dan network component lengkap dengan

perilaku jaringan sudah tersedia pada library NS.

3. NS bersifat open source di bawah Gnu Public License (GPL), sehingga

NS dapat di Download dan digunakan gratis melalui web site NS

http://www.isi.edu/nsnam/dist. Sifat open source juga mengakibatkan

pengembangan NS menjadi lebih dinamis. Pemodelan media, protokol,

network component dan perilaku traffic cukup lengkap bila dibandingkan

dengan software sejenis lain. Ini disebabkan pengembangan NS dilakukan

oleh banyak periset dunia.

NS2 mensimulasikan jaringan berbasis TCP/IP dengan berbagai macam

medianya. Protokol jaringan yang dapat disimulasikan [15], diantaranya

TCP/UDP/RTP, Traffic behaviour (FTP, Telnet, CBR, dll), Queue management

(RED, FIFO, CBQ), Algoritma routing unicast (Distance vector, Link state) dan

multicast, PIM SM, PIM DM, DVMRP, Shared Tree dan Bi directional Shared

Tree, Aplikasi multimedia yang berupa layered video, danQoS video-audio dan

transconding. NS2 juga mengimplementasikan MAC (IEEE 802.3, 802.11),

Media jaringan kabel (LAN, WAN, point to point), dan Nirkabel (Mobile IP,

Wireless LAN).

(36)

Data hasil simulasi yaitu data berbentuk file trace. File trace digunakan untuk

proses analisis numerik. Contoh tampilan file trace dapat dilihat pada Gambar

2.6.

Gambar 2.6 Contoh trace file.

Trace file tersebut terdiri dari kolom-kolom hasil record yang dapat

dijelaskan berikut.

1. Event

Kejadian yang dicatat oleh Ns, yaitu :

r: receive (paket diterima oleh To Node)

+: enqueue (paket keluar dari From Node dan masuk ke dalam antrian )

–: dequeue (paket keluar dari antrian) d: drop (paket dibuang dari antrian )

2. Time

Event Time From

Node To Node

Packet Type

Packet

Size Flags

Flow id

Source Address

Dest. Address

Sequence Number

(37)

Mengindikasikan waktu terjadinya suatu event, dalam hitungan detik setelah

start.

3. From NodedanTo Node

From node dan to node menyatakan keberadaan paket.Saat suatu kejadian

dicatat, paket sedang berada pada link di antara From Node dan To Node

4. Packet Type

Menginformasikan tipe paket yang dikirim.Seperti udp, tcp, ack, atau cbr.

5. Packet Type

Ukuran paket dalam byte.

6. Flag

Flag digunakan sebagai penanda. Pada data diatas flag tidak digunakan.

Macam-macam flag yang digunakan antara yaitu:

E untuk mengindikasikan terjadinya kongesti (Congestion Experienced

(CE)).

N untuk mengindikasikan ECN-Capable-Transport pada header IP.

C untuk mengindikasikan ECN-Echo.

Auntuk mengindikasikan pengurangan window kongesti pada header

TCP.

P untuk mengindikasikan prioritas.

F untuk mengindikasikan TCP fast start.

7. Flow id

Memberi nomor unik untuk mengidentifikasikan tiap aliran data.

8. Source Address

Alamat asal paket dengan format node.port.Misalnya 2.0 berarti node ke 2

port 0.

(38)

Alamat tujuan paket dengan format node.port. contoh 0.1 berarti node ke 0

port 1.

10.Sequence Number

Nomor urut paket.

11.Packet id

Nomor unik untuk tiap paket.

2.5.3TRANSPORT PROTOCOL

Dalam arsitektur jaringan komputer, terdapat suatu lapisan-lapisan

(layer) yang memiliki tugas spesifik serta memiliki protokol

tersendiri.International Standard Organization (ISO) telah mengeluarkan suatu

standard untuk arsitektur jaringan komputer yang dikenal dengan namaOpen

System Interconnection (OSI). Standard ini terdiri dari 7 lapisan protokol yang

menjalankan fungsi komunikasi antara 2 komputer.Dalam TCP/IP hanya

terdapat 5 lapisan.User Datagram Protocol (UDP) dan Transmission Control

Protocol (TCP) berada pada transport layer yang berada pada arsitek TCP/IP

[16].

2.5.3.1User Datagram Protocol

User Datagram Protocol (UDP) adalah salah satu lapisan

protocol transport TCP/IP yang mendukung komunikasi yang tidak andal

(unreliable) karena pesan-pesan UDP akan dikirimkan sebagai datagram tanpa

adanya nomor urut atau pesan acknowledgment. Karakteristik UDP lainnya

adalah tanpa koneksi (connectionless) karena pesan-pesan UDP akan dikirimkan

tanpa harus dilakukan proses negosiasi koneksi antara dua host yang hendak

(39)

16-bitterhadap keseluruhan pesan UDP.Pesan UDP dapat memiliki besar maksimum

65507 byte[17].

UDP sering digunakan dalam berbagai tugas, antara lain protokol yang

ringan (lightweight) untuk menghemat sumber daya memory dan processor,

protokol yang tidak membutuhkan keandalan, dan transmisi broadcast

karena UDP merupakan protokol yang tidak perlu membuat koneksi terlebih

dahulu dengan sebuah host tertentu [17].

Koneksi dengan menggunakan UDP pada NS dilakukan dengan

menggunakan agent UDP sebagai pengirim dan agentnull sebagai penerima.

Aplikasi yang dipakai pada transport protocol UDP adalah Constant Bit Rate

(CBR) yang biasanya sering digunakan untuk menggambarkan aplikasi yang

sifatnya real time atau memiliki tingkat sensitivitas terhadap delay yang cukup

tinggi. Fungsi CBR ini membangkitkan data secara kontinu dengan bit rate yang

konstan [6].

2.5.3.2Transmission Control Protocol

Transmission Control Protocol (TCP) adalah suatu protokol yang berada

di lapisan transport (baik itu dalam tujuh lapis model OSI atau model DARPA)

yang berorientasi sambungan (connection-oriented) karena sebelum data dapat

ditransmisikan antara dua host, dua proses yang berjalan pada lapisan aplikasi

harus melakukan negosiasi untuk membuat sesi koneksi terlebih dahulu. TCP

dapat diandalkan (reliable) karena data yang dikirimkan ke sebuah koneksi TCP

akan diurutkan dengan sebuah nomor urut paket dan akan mengharapkan

paket positive acknowledgment dari penerima. Sebuah segmen TCP dapat

berukuran hingga 65495 byte [18].

Karakteristik dari TCP adalah memiliki layanan flow control untuk

mencegah data terlalu banyak dikirimkan pada satu waktu, yang akhirnya

(40)

dimiliki oleh pihak pengirim yang secara terus menerus memantau dan

membatasi jumlah data yang dikirimkan pada satu waktu. Karakteristik lainnya

adalah full-duplex, untuk setiap host TCP, koneksi yang terjadi antara dua host

terdiri atas dua buah jalur, yakni jalur keluar dan jalur masuk. Dengan

menggunakan teknologi lapisan yang lebih rendah yang mendukung full-duplex,

data pun dapat secara simultan diterima dan dikirim [18].

Simulasi koneksi pada one way TCP dilakukan dengan menggunakan 2

agents yang berpasangan, yaitu TCP sender dan TCP sink. TCP sender berfungsi

sebagai pengirim dan TCP sink bertugas mengirim ACK per paket yang diterima

pada TCP sender pasangannya. Aplikasi yang dipakai pada TCP adalah File

Transfer Protocol (FTP) yang biasanya sering digunakan untuk mengambarkan

aplikasi yang sifatnya connection oriented yaitu dengan mengirim ulang paket

yang hilang dan adanya flow control [6].

2.6ROUTER

Router adalah peralatan yang bekerja pada layer 3 Open System

Interconnection (OSI) dan sering digunakan untuk menyambungkan jaringan luas

Wide Area Network (WAN) atau untuk melakukan segmentasi layer 3 di LAN

[19]. WAN seperti halnya LAN juga beroperasi di layer 1, 2 dan 3 OSI sehingga

router yang digunakan untuk menyambungkan LAN dan WAN harus mampu

mendukung.

Router memiliki kemampuan melewatkan paket IP dari satu jaringan ke

jaringan lain yang mungkin memiliki banyak jalur diantara keduanya.

Router-router yang saling terhubung dalam jaringan internet turut serta dalam sebuah

algoritma routing terdistribusi untuk menentukan jalur terbaik yang dilalui paket

IP dari system ke sistem lain. Proses routing dilakukan secara hop by hop. IP

(41)

menyediakan IP address dari router berikutnya yang menurutnya lebih dekat ke

host tujuan.

Menghubungkan komputer dengan komputer lain dapat dilakukan

dengan cara langsung menggunakan kabel jaringan ataupun dengan peralatan

tambahan. Jika ingin menyambungkan beberapa komputer di dalam satu ruangan

sudah pasti memerlukan peralatan penyambung seperti hub atau switch.

Hub ataupun switch mempunyai kemampuan untuk menyambungkan

pada jarak yang berdekatan berkapasitas bandwith mulai dari 10Mbps sampai

1000Mbps. Namun sayang kecepatan tinggi tersebut hanya dapat dinikmati di

dalam satu ruangan saja Local Areal Network (LAN) .Untuk menyambungkan

jaringan dalam satu ruangan ke jaringan yang lebih luas memerlukan peralatan

yang disebut router.

Berhubungan dengan jaringan yang lebih luas atau internet berarti akan

menghadapi internetworking yang memiliki prinsip dasar sebgai berikut:

a. Pengalamatan secara konsisten

b. Memiliki topologi jaringan mewakili pengalamatan.

c. Pemilihan jalur pengiriman data (terestial, gelombang mikro, satelit, fiber

optic dan lainnya).

d. Penggunaan router statik maupun dinamik.

e. Menyambungkan berbagai tempat secara online tanpa keterbatasan waktu

(42)

26

BAB III

PERANCANGAN SIMULASI

3.1PERANCANGAN SIMULASI

Perancangan simulasi manajemen antrian Drop Tail dan Fair Queueing ini

memerlukan perencanaan yang baik agar hasil yang didapat sesuai dengan teori yang

ada. Tahap – tahap dalam perancangan simulasi ini akan dijelaskan dengan flow chat

pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Flowchart Perancangan Simulasi

Simulasi menggunakan Network Simulator 2 versi 2.30 yang diinstal pada

sistem operasi Windows XP dengan aplikasi Cygwin.Pada perancangan simulasi ini

antrian DT dan FQ dibuat pada router dengan besar buffer yang berbeda pada

(43)

Sistem yang akan dibuat terdiri dari 2 skenario. Skenario pertama

menunjukkan simulasi menggunakan antrian DT pada router dan skenario kedua

menggunakan antrian FQ pada router. Rancangan sistem yang akan dibuat dijelaskan

pada Table 3.1.

Table 3.1 Skenario Simulasi

Kondisi Skenario 1 Skenario 2

Jumlah Node 6 6

Router Antrian : Drop Tail

(44)

3.2TOPOLOGI JARINGAN

Topologi sistem yang akan dibuat dapat dimodelkan seperti Gambar 3.2.

` `

`

router

komputer 5

komputer 3 komputer 2

`

` komputer 1

komputer 4

Gambar 3.2 Topologi Jaringan

Gambar 3.2 menjelaskan bahwa dalam sistem tersebut terdapar 5 buah

komputer dan 1 buah router. Komputer 1, 2, 3, dan 4 akan mengirimkan paket TCP

maupun UDP ke komputer 5 sebagai tujuan. Router bertugas sebagai perantara

pengiriman paket sehingga dapat sampai tujuan.Pada router terdapat buffer atau besar

antrian yang digunakan untuk menampung paket yang datang sebelum diteruskan ke

(45)

3.3Konfigurasi Sistem

Pada sistem yang akan dibuat terdapat 6 node, 5 node sebagai komputer atau 1

node sebagai router dan 5 link sebagai media transmisi data. Node dan link tersebut

akan dikonfigurasi sebagai berikut :

Link antara komputer 1 dan router memiliki besar bandwidth1 Mbps dan delay

sebesar 1 ms. Dengan sistem antrian DT pada pengujian pertama dan FQ pada

pengujian kedua.

Dalam mendesain sistem ini, ada beberapa asumsi yang akandigunakan dalam

melakukan simulasi. Berikut ini adalah asumsi-asumsi yangdipakai dalam

perancangan sistem :

Ukuran buffer pada routersetiap pengujian masing-masing manajemen antrian

adalah 10, 25, 50, 75, 100 yang ditempatkan pada link antara router dan komputer

(46)

Paket yang dikirimkan oleh komputer 1 ,2 , 3 , dan 4 adalah paket TCP pada

pengujian pertama dan paket UDP pada pengujian kedua.

Ukuran paket TCP pada pengujian adalah dengan ukuran paket terkecil yaitu 20

byte dan ukuran paket terbesar yaitu 65495 byte. Interval pengiriman paket adalah

0.05s.Sedangkan ukuran paket UDP pada pengujian adalah dengan ukuran paket

terkecil yaitu 8 byte dan ukuran paket terbesar yaitu 65507 byte. Interval

pengiriman paket adalah 0.05s.

Aplikasi yang dipakai pada transport protocol UDP adalah Constant Bit Rate

(CBR) yang biasanya sering digunakan untuk menggambarkan aplikasi yang

sifatnya real time atau memiliki tingkat sensitivitas terhadap delay yang cukup

tinggi.Sedangkan aplikasi yang dipakai pada transport protocol TCP adalah File

Transfer Protocol (FTP) yang biasanya sering digunakan untuk mengambarkan

aplikasi yang sifatnya connection oriented yaitu dengan mengirim ulang paket

yang hilang dan adanya flow control.

3.4Pengukuran Parameter Kinerja

Setelah menjalankan simulasi yang telah dibuat, maka maka akan muncul

trace file. Trace fileberisi kronologis kejadian dalam simulasi yang dibuat.Trace

filerecord dari simulasi yang dibuat tersusun dalam format yang sudah ditentukan

seperti Table 3.2.

Tabel 3.2 Record Trace File

FORMAT KETERANGAN

$1 Event

(47)

Data - data trace file yang telah didapat digunakan untuk menghitung dan

menganalisa throughput, average delay,dan packet lossdengan bantuan program awk.

Program awk merupakan command line utility yang dikembangkan Unix dan Linux.

Dari analisa tersebut, nilai throughput, average delay router,dan packet loss

routerakan dibandingkan pada manajemen antrian DT dan FQ, sehingga akan didapat

manajemen antrian mana yang lebih baik.

Tabel 3.2 (lanjutan) Record Trace File

FORMAT KETERANGAN

$3 From

$4 To

$5 Packet Type

$6 Packet Size

$7 Flags

$8 Flow Id

$9 Source Address

$10 Destination Address

$11 Seq Num

(48)

3.4.1 Menghitung packet loss router

Packet loss router didapat dengan menghitung jumlah paket yang di-drop di

router dibagi jumlah paket yang diterima oleh router dikali 100%.Satuan packet

lossrouter adalah %. Penghitungan packet loss router menggunakan program .awk

yang akan dibuat. Flowchatpacket loss router dapat dilihat pada gambar 3.3.

start

(49)

3.4.2 Menghitung average delay router

Average delay router didapat dengan menghitung total delay antrian di router

dibagi jumlah paket yang diterima oleh router. Satuan average delay routeradalah

ms. Penghitungan average delay router menggunakan program .awk yang akan

dibuat. Flowchataverage delay router dapat dilihat pada gambar 3.4.

start

(50)

3.4.3 Menghitung throughput

Throughput didapat dengan menghitung total paket yang keluar dari router

dibagi delay rata-rata yang terjadi pada antrian router. Satuan throughput adalah

packet per second (p/s).penghitunganthroughputmenggunakan program .awk yang

akan dibuat. Flowchatthroughputdapat dilihat pada gambar 3.5.

start

break no no end_time[packet_id] = -1;

(51)

35

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISIS

Skenario simulasi jaringan dilakukan untuk pengujian unjuk kerja

manajemenantrian DT dan FQ.Setelah menjalankan simulasi dari setiap skenario,

trace filedidapat.Trace file tersebut diproses dengan fileawk untuk mendapat data

parameter kinerja.

Potongan listingprogram dibawah ini menunjukkan parameter yang diatur

pada setiap simulasi, diantaranya adalah jumlah node, jenis link, besar bandwidth,

delay, jenis antrian, dan posisi. Pengujian tersebut akan menghasilkan data yang

disajikan dalam bentuk grafik dan tabel.

4.1Penjelasan Program dan Contoh Pengambilan Nilai dari Trace F ile

Program yang digunakkan dalam penelitian ini yaitu progam .awk yang

berfungsi untuk mengambil data-data dari trace fileyang dibutuhkan untuk mengukur

kinerja manajemen antrian yang diuji. Listing program .awk adalah sebagai berikut : set n0 [$ns node]

set n1 [$ns node] set n2 [$ns node] set n3 [$ns node] set n4 [$ns node] set n5 [$ns node]

$ns duplex-link $n0 $n4 1Mb 1ms DropTail / FQ $ns duplex-link $n1 $n4 1Mb 1ms DropTail / FQ $ns duplex-link $n2 $n4 1Mb 1ms DropTail / FQ $ns duplex-link $n3 $n4 1Mb 1ms DropTail / FQ $ns duplex-link $n4 $n5 2Mb 1ms DropTail / FQ

$ns duplex-link-op $n0 $n4 orient down

$ns duplex-link-op $n1 $n4 orient right-down $ns duplex-link-op $n2 $n4 orient right-up $ns duplex-link-op $n3 $n4 orient up

(52)

1. Average Delay Router

if ( packet_id > highest_packet_id ) highest_packet_id = packet_id;

# mendapatkan waktu paket masuk ke antrian node 4 (router)

if ( start_time[packet_id] == 0 && action == "+" && node_2=="4"){ start_time[packet_id] = time;

}

# mendapatkan waktu ketika paket keluar dari antrian node 4 (router) # dan mengitung jumlah paket yang berhasil keluar dari node 4 tanpa drop.

if ( action != "d" || action != "r") {

if ( action == "-" && node_1=="4" && node_2=="5") { num_out = num_out + 1;

# menghitung delay tiap paket dan total delay

# dan menampilkan paket id, start time, end time, delay untuk setiap paket. for ( packet_id = 0; packet_id <= highest_packet_id; packet_id++ ) {

start = start_time[packet_id]; end = end_time[packet_id]; packet_duration = end - start; if ( start < end ) {

total_duration = total_duration + packet_duration; }

(53)

Penjelasan dari listingprogram diatas adalah:

1) Untuk mengetahui start time paket ketika masuk ke antrian router yaitu

dengan melihat pada trace file dengan ketentuan start_time[packet_id] == 0,

action == "+", dan node_2=="4".

2) Untuk mengetahui jumlah paket dan end time paket ketika keluar dari router

yaitu dengan melihat pada trace file dengan ketentuan action != "d" || action

!= "r", action == "-", node_1=="4", node_2=="5".

3) Untuk menghitung delay adalah dengan end time – start time untuk setiap

paket. Untuk menghitung total delay adalah dengan total_duration =

total_duration + packet_duration.

4) Menghitung total delay dalam ms yaitu dengan total_duration*1000 ms.

5) Menghitung average delay router dalam ms yaitu dengan

(total_duration*1000 ms)/num_out.

printf("\n--- \n");

# Menghitung dan menampilkan total delay, total paket keluar dari R, dan rata2 delay

printf("Total Delay = %.6f \n", (total_duration*1000)); printf("Total Packet out R = %f \n\n", num_out);

printf("AVERAGE DELAY = %.6f ms \n", (total_duration*1000)/num_out);

(54)

2. Packet Loss Router

1) Untuk menghitung jumlah paket drop pada antrian router yaitu dengan

melihat pada trace file dengan ketentuan action =="d", node_1 == "4",

node_2 == "5", dan menghitung denganjml_drop = jml_drop + 1.

BEGIN {

# menghitung jumlah paket drop yang ada di antrian node 4 (router) if (action =="d" && node_1 == "4" && node_2 == "5") {

jml_drop = jml_drop + 1; }

# menghitung jumlah paket; kecuali ack yang diterima oleh node 4 (router) if ( action != "d") {

if (action == "r" && node_2 == "4" && src != "ack") { jml_terima = jml_terima + 1;

} }

}

END {

# menghitung paket loss pada router dalam satuan %

# dan menampilkan total paket drop, paket diterima, paket loss di router. printf("\n--- \n"); printf("Total Paket Drop di Router = %f ", jml_drop);

printf("\n");

printf("Total Paket Diterima Router = %f ", jml_terima); printf("\n\n");

printf("PAKET LOSS ANTRIAN = %f %", jml_drop/jml_terima*100); printf("\n");

(55)

2) Untuk menghitung jumlah paket yang diterima router kecuali ack yaitu

dengan melihat pada trace file dengan ketentuan action != "d", action == "r",

node_2 == "4", src != "ack", dan menghitung dengan jml_terima = jml_terima

+ 1.

3) Untuk menghitung paket loss antrian router yaitu dengan

jml_drop/jml_terima*100 %.

if ( packet_id > highest_packet_id ) highest_packet_id = packet_id;

# mendapatkan waktu paket masuk ke antrian node 4 (router)

if ( start_time[packet_id] == 0 && action == "+" && node_2=="4"){ start_time[packet_id] = time;

}

# mendapatkan waktu ketika paket keluar dari antrian node 4 (router) # dan mengitung jumlah paket yang berhasil keluar dari node 4 tanpa drop.

if ( action != "d" || action != "r") { #ketika aktion d dan r tidak di hitung

(56)

1) Untuk mengetahui start time paket ketika masuk ke antrian router yaitu

dengan melihat pada trace file dengan ketentuan start_time[packet_id] == 0,

action == "+", dan node_2=="4".

2) Untuk mengetahui jumlah paket dan end time paket ketika keluar dari router

yaitu dengan melihat pada trace file dengan ketentuan action != "d" || action

!= "r", action == "-", node_1=="4", node_2=="5".

3) Untuk menghitung delay adalah dengan end time – start time untuk setiap

paket. Dan untuk menghitung totaldelay adalah dengan total_duration =

total_duration + packet_duration.

4) Menghitung average delay router dalam ms yaitu dengan

total_duration*/num_out.

5) Untuk menghitung throughput yaitu dengan

num_out/(total_duration/num_out). END {

# Menghitung paket durasi / delay untuk setiap paket dan menghitung total delay for ( packet_id = 0; packet_id <= highest_packet_id; packet_id++ ) {

start = start_time[packet_id]; end = end_time[packet_id]; packet_duration = end - start; if ( start < end ) {

total_duration = total_duration + packet_duration; }

}

printf("\n--- \n");

# Menghitung dan menampilkan delay rata2 R, total paket keluar dari R dan throughput

printf("Average Delay R = %.6f s\n", total_duration/num_out); printf("Total Packet out R = %f \n\n", num_out);

printf("THROUGHPUT = %.6f p/s \n", num_out/(total_duration/num_out));

(57)

4.2 Pengambilan nilai dari trace file

Dari simulasi yang dijalankan, akan menghasilkan trace file. Trace file

tersebut berisi pencatatan seluruh kejadian dari simulasi yang dibangun. Dari trace

file tersebut dapat dijadikan acuan pengambilan nilai. Berikut adalah cara

pengambilan nilai dari parameter-parameter yang diuji.

1. Average delay router

Potongan trace file pada Gambar 4.1 menampilkan contoh pengambilan nilai

average delay router dari trace file.

Gambar 4.1 potongan trace file Average delay router

a) Mengambil start time paket masuk ke antrian router.

Dengan ketentuan start_time[packet_id] == 0 && action == "+" &&

node_2=="4"

(58)

b) Mengambil end time paket yang keluar dari antrian router.

Dengan ketentuan action != "d" || action != "r", action == "-" &&

node_1=="4" && node_2=="5".

Maka didapat end time untuk paket dengan paket_id 1944 adalah 4.76388.

c) Menghitung delay setiap paket yaitu dengan rumus end time - start time. Pada

contoh diatas delay untuk paket_id 0 adalah 0.20132 - 0.2 = 0.00132 s

Dan delay untuk paket_id 1944 adalah 4.76388 - 4.75456 = 0.00932 s

d) Menghitung total delay yaitu dengan menjumlahkan semua delay setiap paket.

Pada contoh diatas total delay adalah 0.00132 + 0.00932 = 0.01064 s.

e) Menghitung total paket yang keluar dari router.

node_1=="4" && node_2=="5".

Sebagai contoh pada potongan trace file paket yang keluar dari router

berjumlah 2 yaitu paket dengan id 0 dan 1944.

Dengan rumus average delay router = ( total delay *1000 ms) / paket keluar

dari router, maka dari potongan trace file tersebut dapat dihitung :

average delay router = 0.01064 s * 1000 ms / 2

= 10.64ms / 2

= 5.32 ms

2. Packet loss router

(59)

Gambar 4.2 potongan trace file Packet loss router

a) Menghitung jumlah paket drop pada antrian router.

Dengan ketentuan action =="d" && node_1 == "4" && node_2 == "5".

Dari contoh di atas didapat jumlah paket dropdi router adalah 2 untuk paket

dengan paket_id 64 dan 69.

b) Menghitung jumlah paket yang diterima oleh router.

Dengan ketentuan action != "d", action == "r" && node_2 == "4" && src !=

"ack".

Dari contoh di atas didapat jumlah paket yang diterima oleh router adalah 3

untuk paket dengan paket_id 64, 69, dan 1944.

Dengan rumus packet loss router = jml_drop / jml_terima * 100, maka dari

potongan trace file tersebut dapat dihitung :

(60)

3. Throughput router

throughput router dari trace file.

Gambar 4.3 potongan trace file Throughput router

a) Mengambil start time paket masuk ke antrian router.

Dengan ketentuan start_time[packet_id] == 0 && action == "+" &&

node_2=="4".

Maka didapat start time untuk paket dengan paket_id 1944 adalah 4.75456.

b) Mengambil end time paket yang keluar dari antrian router.

node_1=="4" && node_2=="5".

Maka didapat end time untuk paket dengan paket_id 1944 adalah 4.76388.

c) Menghitung delay setiap paket yaitu dengan rumus end time - start time. Pada

(61)

d) Menghitung total delay yaitu dengan menjumlahkan semua delay setiap paket.

Pada contoh diatas total delay adalah 0.00132 + 0.00932 = 0.01064 s.

e) Menghitung total paket yang keluar dari router.

node_1=="4" && node_2=="5".

Sebagai contoh pada potongan trace file paket yang keluar dari router

berjumlah 2 yaitu paket dengan id 0 dan 1944.

Dengan rumus throughput router = num_out / (total_duration / num_out),

maka dari potongan trace file tersebut dapat dihitung :

packet loss router = 2 / ( 0.01064 / 2 )

= 2 / 0.00532

= 375.9398 p/s

4.3 Penghitungan dan Analisis

Penghitungan dilakukan untuk mengukuraverage delay router, packet loss

router, dan throughput routerdalam jaringan menggunakan manajemen antrian DT

dan FQ. Dari hasil pengitungan tersebut selanjutnya peneliti akan melakukan analisis.

4.3.1 Average Delay Router

Average delay router adalah hasil rata-rata dari waktu paket dikirim oleh

router dikurangi waktu paket diterimaoleh router untuk setiap paket id dan dibagi

jumlah paket yang dikirim / diproses oleh router. Kinerja manajemen antrian pada

routerakan lebih baik jika nilai delay antrian semakin kecil.

Hasil perhitungan average delay router didapat dari trace file setiap

percobaan dan dihitung dengan program .awk. Dari program awk tersebut dapat

diketahui start time dan end time semua paket di dalam antrian router, delay antrian

(62)

router. Contoh output dari program delay_antrian.awk pada FQ-TCP-paket

MAX-buffer 10 dapat dilihat pada Gambar 4.4 berikut.

Gambar 4.4 contoh output Average_delay_router.awk

Hasil dari penghitungan average delay router dapat ditampilkan dalam

bentuk tabel dan grafik. Tabel dan grafik tersebut memperlihatkan pengaruh ukuran

buffer, jenis paket, ukuran paket terhadap kinerja dari manajemen antrian DT dan

FQ.Hasil dari average delay router ditampilkan dalam bentuk grafik pada Gambar

4.5 dan tabel dapat dilihat pada Tabel 4.1.