i IMPLEMENTASI TRAFFIC SHAPING PRIORITY QUEUEING UNTUK
MENJAMIN QUALITY OF SERVICE PADA JARINGAN SD-WAN DENGAN TRAFFIC YANG BERAGAM
SKRIPSI
Sebagai Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Tenik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun oleh:
M.Cholid Din Nur Rahman 201510130311068
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang
2022
ii
iii LEMBAR PENGESAHAN
IMPLEMENTASI TRAFFIC SHAPING PRIORITY QUEUEING UNTUK MENJAMIN QUALITY OF SERVICE PADA JARINGAN SD-WAN
DENGAN TRAFFIC YANG BERAGAM
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Mempertoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
M. Cholid Din Nur Rahman 201510130311068
Tanggal Ujian : 22 Februari 2022 Tanggal Wisuda : -
Disetujui oleh:
1. Amrul Faruq, S.T., M.Eng NIDN: 0718028601
(Pembimbing I)
2. Dr., Hj. Lailis Syafa'ah, M.T.
NIDN: 0721106301
(Pembimbing II)
3. Machmud Effendy, ST, M.Eng.
NIDN: 0715067402
(Penguji I)
4. Ir. Muhammad Irfan, MT.
NIDN: 0705106601
(Penguji II)
iv
v ABSTRAK
Jaringan Software Defined Wide Area Network (SD-WAN) memungkinkan menggunakan link dengan harga yang lebih murah. Dengan harga yang lebih murah, kapasitas bandwidth yang diperoleh tentu saja terbatas dan beresiko terhadap buruknya Quality of Service (QoS) apalagi dengan karakteristik traffic dan Qos requirement yang bervariasi. Hal ini tentu saja sangat berpengaruh terutama pada traffic interaktif dimana delay dan paket loss ratio (PLR) yang tinggi akan mengganggu kenyamanan pengguna. Pada penelitian ini kami manawarkan algoritma Traffic Shaping Priority Queueing (TSPQ) yang merupakan salah satu algoritma Traffic Engineering dimana sumberdaya dapat dialokasikan dengan tepat kepada setiap traffic sesuai dengan QoS requirement-nya. Akan tetapi mengimplementasikan metode TE secara efisien pada SD-WAN dengan berbagai jenis traffic memiliki tantangan tersendiri terutama bagaimana mengelola penggunaan sumberdaya sesuai dengan QoS requirement setiap traffic yang beragam. Pada algoritma TSPQ, Traffic shaping berperan mengatur alokasi bandwidth sedangkan priority queueing merupakan mekanisme antrian berdasarkan prioritas ketika terjadi kepadatan pada jaringan. Hasil pengujian menunjukan penerapan TSPQ pada SD-WAN Edge dapat mengoptimalkan penggunaan sumberdaya untuk setiap traffic dengan QoS requirement yang bervariasi sesuai dengan standar ITU-T G.1010 dan ITU-T Y.1541. Untuk traffic dengan prioritas tinggi seperti traffic video conference, TSPQ dapat menjaga QoS nya dengan nilai delay hanya 3,79ms dan PLR hanya 0,11%.
vi ABSTRACT
Software Defined Wide Area Network (SD-WAN) networks make it possible to use links at a lower cost. With a cheaper price, the bandwidth capacity obtained is of course limited and at risk of poor Quality of Service (QoS), especially with varying traffic characteristics and Qos requirements. This of course is very influential, especially on interactive traffic where the delay and high packet loss ratio (PLR) will interfere with user comfort. In this study, we offer the Traffic Shaping Priority Queueing (TSPQ) algorithm which is one of the Traffic Engineering algorithms where resources can be allocated appropriately to each traffic according to its QoS requirements. However, implementing the TE method efficiently on SD-WAN with various types of traffic has its own challenges, especially how to manage resource use in accordance with the QoS requirements of each diverse traffic. in the TSPQ algorithm, Traffic shaping plays a role in managing bandwidth allocation, while priority queuing is a queuing mechanism based on priority when there is congestion on the network. The test results show that the application of TSPQ on SD-WAN Edge can optimize the use of resources for each traffic with varying QoS requirements according to the ITU-T G.1010 and ITU-T Y.1541 standards. For high priority traffic such as video conference traffic, TSPQ can maintain its QoS with a delay value of only 3.79ms and PLR only 0.11%.
Kata Kunci: SD-WAN, traffic engineering, traffic shaping, priority queueing and QoS
vii LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Allah SWT yang selalu memberi petunjuk, menguatkan, memberi kemudahan dalam setiap proses yang penulis lakukan untuk mengerjakan tugas akhir ini.
2. Kedua orang tua saya, bapak Samidi dan mama Siti Khotijah atas segala doa dan kasih sayang yang tidak pernah putus kepada penulis sehingga penulis bisa menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Istri tercinta saya Fajrin Fajariyah atas segala bentuk dukungan yang tidak pernah putus.
4. Bapak dosen Ilham Pakaya, M.Tr.T, Muhammad Nasar, S.T., M.Sc., Amrul Faruq, S.T., M.Eng. Ibu dosen Nur Alif Mardiyah, Ir., MT. dan Ibu Merinda Lestandy, S.Kom, M.T atas segala dukungan dari masa perkuliahan sampai akhir skripsi ini.
5. Bapak dosen Khaeruddin yang telah membukakan jalan bagi penulis untuk menulis skripsi ini.
6. Ketua Jurusan Teknik Elektro Bapak Khusnul Hidayat, S.T., M.T. dan beserta seluruh stafnya.
7. Bapak Amrul Faruq, S.T., M.Eng.dan Ibu Dr., Hj. Lailis Syafa'ah, M.T.
yang telah membimbing dan meluangkan waktu untuk penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
8. Bapak Dr. Ir. Ermanu Azizul Hakim M.T., Mas Catur, Bapak Hari Setiawan dan teman-teman asisten Lab Elektro
9. Seluruh Civitas Akademika (dosen, asisten, dan karyawan) Universitas Muhammadiyah Malang yang telah membekali ilmu dan membantu penulis selama proses studi.
10. Adek penulis Dwi Nur Fajar yang telah membantu proses administrasi.
11. Sahabat karib sejak SMK dan teman memulai petualangan di malang Muhammad Andi Al-Rizki.
12. Reb, Arkan, Danial sahabat seperjuangan dari jaman jahiliah.
viii 13. Raju, ervando, Rafi, Mus, sahabat dalam berhijrah.
14. Teman-taman lain yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu.
Semoga Allah SWT memberikan rahmat dan hidayah-Nya atas segala kebaikan dan semoga kita semua selalu dalam lindungan serta tuntunan-Nya.
ix KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul:
“IMPLEMENTASI TRAFFIC SHAPING PRIORITY QUEUEING UNTUK MENJAMIN QUALITY OF SERVICE PADA JARINGAN SD- WAN DENGAN TRAFFIC YANG BERAGAM”
Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik di Universitas Muhammadiyah Malang, selain itu penulis berharap tugas akhir ini dapat memperluas pustaka dan pengetahuan utamanya dalam bidang telekomunikasi.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penelitian tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan ke depan.
Akhir kata semoga buku ini dapat bermanfaat di masa sekarang dan masa mendatang. Sebagai manusia yang tidak luput dari kesalahan, maka penulis mohon maaf apabila ada kekeliruan baik yang sengaja maupun yang tidak sengaja.
Malang, Juli 2022
Penulis
x DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
SURAT PERNYATAAN ... iv
ABSTRAK ... v
ABSTRACT ... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan ... 3
1.4 Batasan Masalah... 4
1.5 Manfaat Penulisan ... 4
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Software Defined Wide Area Network ... 6
2.2 Traffic Shaping Priority Queueing ... 9
2.2.1 Traffic Shapping... 9
2.2.2 Priority Queueing ... 10
xi
2.3 Fortinet ... 12
2.4 Vmware ESXI ... 16
BAB III PERAMCANGAN SYSTEM ... 17
3.1 Topologi Jaringan SD-WAN ... 17
3.2 Konfigurasi SD-WAN ... 18
3.3 Generate Traffic Dummy ... 21
3.4 Skenario Pengujian dan Implementasi Traffic Engineering ... 23
3.4.1 Pengujian Tanpa TE dan Tanpa Pembatasan bandwidth ... 23
3.4.2 Pengujian Tanpa TE dan Bandwidth Dibatasi 5 Mbps ... 24
3.4.3 Traffic Shaping... 24
3.4.4 Traffic Shaping Priority Queueing ... 25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 27
4.1 Hasil Pengujian Jaringan SD-WAN ... 27
4.2 Hasil Pengujian Traffic Dummy ... 28
4.3 Hasil Pengujian Traffic Engineering ... 28
4.3.1 Pengujian Tanpa TE dan Pembatasan Bandwidth ... 28
4.3.2 Pengujian Tanpa TE dan Bandwidth Dibatasi 5 Mbps ... 29
4.3.3 Pengujian Dengan Traffic Shaping ... 29
4.3.4 Pengujian Dengan Traffic Shaping Priority Queueing ... 30
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 34
5.1 Kesimpulan. ... 34
5.2 Saran-saran ... 34
DAFTAR PUSTAKA ... 35
xii DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Komponen Cisco SD-WAN ... 6
Gambar 2.2 Komponen FortiNet SD-WAN... 7
Gambar 2.3 Penggunaan bandwidth dengan dan tanpa traffic shaping ... 10
Gambar 2.4 Priority Queue ... 11
Gambar 2.5 Komponen Fortinet Secure SD-WAN Architecture... 12
Gambar 2.6 Fortinet Secure SD-WAN Controllerless Architecture ... 13
Gambar 2.7 Flowchart Metode TSPQ ... 15
Gambar 3.1 Diagram tahapan penelitian ... 17
Gambar 3.2 Topologi Jaringan SD-WAN ... 18
Gambar 3.3 SD-WAN Zone dan member pada HeadQuarter... 19
Gambar 3.4 SD-WAN Zone dan member pada Branch 1 ... 19
Gambar 3.5 SD-WAN Zone dan member pada Branch 2 ... 19
Gambar 3.6 SD-WAN Default Static Routing pada HeadQuarter ... 20
Gambar 3.7 SD-WAN Default Static Routing pada Branch 1 ... 20
Gambar 3.8 SD-WAN Default Static Routing pada Branch 2 ... 20
Gambar 3.9 Firewall Policy pada HeadQuarter ... 20
Gambar 3.10 Firewall Policy pada Branch 1 ... 20
Gambar 3.11 Firewall Policy pada Branch 2 ... 21
Gambar 3.12 Real Traffic zoom ... 21
Gambar 3.13 Real Traffic Upload ... 22
Gambar 3.14 Real Traffic Browsing ... 22
Gambar 3.15 Membatasi traffic masuk menjadi 5Mbps ... 24
xiii
Gambar 3.16 Traffic Shaper ... 24
Gambar 3.17 Traffic Shaping Policy untuk menerapkan Traffic Shaper... 25
Gambar 3.18 Traffic Shaping Policy memberikan class ID pada traffic ... 25
Gambar 3.19 Konfigurasi Traffic Shaping Profile ... 26
Gambar 3.20 Implementasi Traffic Shaping Profile pada Interface ... 26
Gambar 4.1 Ping dari HeadQuarter ke Branch 1 dan Branch 2 ... 27
Gambar 4.2 Ping dari Branch 1 ke HeadQuarter dan Branch 2 ... 27
Gambar 4.3 Ping dari Branch 2 ke HeadQuarter dan Branch 1 ... 28
Gambar 4.4 Perbandingan algoritma TS dan TSPQ ... 31
xiv DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Traffic Dummy ... 28
Tabel 4.2 Hasil pengujian tanpa TE dan limitasi bandwidth ... 29
Tabel 4.3 Hasil pengujian tanpa TE dan bandwidth dibatasi 5 Mbps ... 29
Tabel 4.3 Hasil pengujian Traffic Shaping ... 30
Tabel 4.4 Hasil pengujian Traffic Shaping Priority Queueing ... 30
Tabel 4.5 Hasil pengujian traffic upload tanpa traffic web dan video conference 32 Tabel 4.6 Standar ITU.T G.1010, Y.1541 dan hasil pengujian TSPQ ... 32
35 DAFTAR PUSTAKA
[1] S. Troia, L. M. M. Zorello, A. J. Maralit, and G. Maier, “SD-WAN: An open- source implementation for enterprise networking services,” Int. Conf.
Transparent Opt. Networks, vol. 2020-July, pp. 2–5, 2020, doi:
10.1109/ICTON51198.2020.9203058.
[2] S. Troia, F. Sapienza, L. Vare, and G. Maier, “On Deep Reinforcement Learning for Traffic Engineering in SD-WAN,” IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 8716, no. c, pp. 1–15, 2020, doi:
10.1109/JSAC.2020.3041385.
[3] S. Andromeda and D. Gunawan, “Techno-economic Analysis from Implementing SD-WAN with 4G/LTE, A Case Study in XYZ Company,”
Proc. - 2020 Int. Semin. Intell. Technol. Its Appl. Humanification Reliab.
Intell. Syst. ISITIA 2020, pp. 345–351, 2020, doi:
10.1109/ISITIA49792.2020.9163762.
[4] D. Zad Tootaghaj, F. Ahmed, P. Sharma, and M. Yannakakis, “Homa: An Efficient Topology and Route Management Approach in SD-WAN Overlays,” Proc. - IEEE INFOCOM, vol. 2020-July, pp. 2351–2360, 2020, doi: 10.1109/INFOCOM41043.2020.9155503.
[5] X. Dong, N. Wei, X. Zhou, L. Zhao, and K. Li, “QIMS: QoE-centric information-agnostic mix-flows scheduling in SD-WAN,” Proc. - 21st IEEE Int. Conf. High Perform. Comput. Commun. 17th IEEE Int. Conf. Smart City 5th IEEE Int. Conf. Data Sci. Syst. HPCC/SmartCity/DSS 2019, pp. 1274–
1281, 2019, doi: 10.1109/HPCC/SmartCity/DSS.2019.00178.
[6] W. Guo, V. Mahendran, and S. Radhakrishnan, “Improved video throughput and reduced gaming delay in WLAN through seamless SDN-based traffic steering,” 2017 14th IEEE Annu. Consum. Commun. Netw. Conf. CCNC 2017, vol. 2017-Janua, pp. 1–4, 2017, doi: 10.1109/CCNC.2017.8016293.
[7] K. Basu, A. Hamdullah, and F. Ball, “Architecture of Cloud-based Fault- Tolerant Control Platform for improving the QoS of Sosial Multimedia Application on SD-WAN,” pp. 495–500, 2020.
[8] K. Golani, K. Goswami, K. Bhatt, and Y. Park, “Fault Tolerant Traffic Engineering in Software-defined WAN,” Proc. - IEEE Symp. Comput.
Commun., vol. 2018-June, pp. 1205–1210, 2018, doi:
10.1109/ISCC.2018.8538606.
[9] A. M. Aladwani, A. Gawanmeh, and S. Nicolas, “A demand side management traffic shaping and scheduling algorithm,” Proc. - 6th Asia Int.
Conf. Math. Model. Comput. Simulation, AMS 2012, pp. 205–210, 2012, doi:
10.1109/AMS.2012.39.
[10] A. Proskochylo, M. Zriakhov, and A. Akulynichev, “The Effects of Queueing Algorithms on QoS for Real-Time Traffic in Process of Load Balancing,” 2018 Int. Sci. Conf. Probl. Infocommunications Sci. Technol.
36 PIC S T 2018 - Proc., pp. 575–580, 2019, doi:
10.1109/INFOCOMMST.2018.8632161.
[11] International Telecommunication Union, “ITU-T Recommendation I.371:
Traffic control and congestion control in B-ISDN,” Int. Telecommun. Union, 2004.
[12] Fortinet, Administration Guide, no. November. 2021.
[13] Fortinet, FortiOS Cookbook, vol. 6.2.9. 2019.
[14] International Telecommunication Union, “ITU-T Recommendation G.1010:
End-user multimedia QoS categories,” Int. Telecommun. Union, 2001.
[15] International Telecommunication Union, “ITU-T Recommendation Y. 1541:
Network Performance Objectives for IP-based Services (QoS and Network Performance),” Int. Telecommun. Union, 2006.
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO & D3 TEKNIK ELEKTRONIKA
Jl. Raya Tlogomas 246 Malang 65144 Telp. 0341 - 464318 Ext. 129, Fax. 0341 - 460782
FORM CEK PLAGIASI LAPORAN TUGAS AKHIR
Nama Mahasiswa : M. Cholid Din Nur Rahman
NIM : 201510130311068
Judul TA : Implementasi Traffic Shaping Priority Queueing Untuk Menjamin Quality of Service Pada Jaringan SD-WAN Dengan Traffic Yang Beragam
Hasil Cek Plagiarisme dengan Turnitin
No. Komponen Pengecekan Nilai Maksimal
Plagiasi (%)
Hasil Cek Plagiasi (%) *
1. Bab 1 – Pendahuluan 10 % 9 %
2. Bab 2 – Studi Pustaka 25 % 10 %
3. Bab 3 – Metodelogi Penelitian 35 % 4 %
4. Bab 4 – Pengujian dan Analisis 15 % 5 %
5. Bab 5 – Kesimpulan dan Saran 5 % 5 %
6. Publikasi Tugas Akhir 20 % 9 %
Mengetahui,
Dosen Pembimbing I, Dosen Pembimbing II,
Amrul Faruq, S.T., M.Eng Dr., Hj. Lailis Syafa'ah, M.T.
