ANALISA PERBANDINGAN KINERJA LAYANAN VIDEO STREAMING PADA JARINGAN IP DAN JARINGAN MPLS

Hal 1 dari 5 

ANALISA PERBANDINGAN KINERJA LAYANAN VIDEO STREAMING PADA  JARINGAN IP DAN JARINGAN MPLS  Fiqi Rathomy  Jurusan Teknik Elektro­FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember  Kampus ITS, Keputih­Sukolilo, Surabaya­60111  Abstrak ­  Teknologi internet berbasis IP berkembang  sangat pesat dan telah menjadi standar defacto untuk  sistem komunikasi data secara global. IP sangat baik  dalam  segi  skalabilitas  sehingga  membuat  teknologi  internet  menjadi  cukup  murah.  Namun,  masalah  mungkin  terjadi  ketika  satu  rute  memiliki  bandwidth  lebih  banyak,  tetapi  dalam  rute  yang  lebih  panjang,  sedangkan  satu  rute  yang  lain  yang  lebih  pendek  dipilih  tetapi  memiliki  bandwidth  rendah  akibatnya  jaringan  padat  yang  kemungkinan  dapat  menyebabkan  collision.  MPLS  menjanjikan  banyak  harapan  untuk  peningkatan  performansi  jaringan  paket tanpa harus menjadi rumit seperti ATM. MPLS  mencoba  mengatasi  beberapa  dari  masalah  tranfer  data,  yaitu  tidak  adanya  jalur  yang  tetap,  cepat,  dan  terjamin keandalannya.  Kata  kunci  :  Transmisi  video,  TCP/IP,  MPLS, Video Streaming, performance.  I. PENDAHULUAN  Internet  Protocol  didesain  untuk  interkoneksi  sistem  komunikasi  komputer  pada  jaringan  paket  switched.  Tujuan  dari  TCP/IP  adalah  untuk  membangun  suatu  koneksi  antar  jaringan  (network),  dimana  biasa  disebut  internetwork,  atau intenet,  yang  menyediakan  pelayanan  komunikasi  antar  jaringan  yang  memiliki  bentuk  fisik  yang  beragam.  Tujuan  yang jelas adalah menghubungkan hosts pada jaringan  yang  berbeda,  atau  mungkin  terpisahkan  secara  geografis  pada  area  yang  luas.  Aspek  lain  yang  penting  dari  TCP/IP  adalah  membentuk  suatu  standarisasi dalam komunikasi.  IP  menghantarkan  paket  dengan  memeriksa  alamat  tujuan  di  header.  Jika  alamat  tujuan  masih  merupakan  bagian  dalam  sebuah  network,  paket  dihantarkan  langsung  ke  host  tujuan.  Jika  alamat  tujuan  bukan  merupakan  bagian  internal  network,  paket  dikirimkan  ke  network  lain  dengan  mekanisme  yang  disebut  routing.  Dalam  routing  IP  OSPF  dan  BGP memegang  menentukan rute dan lalu mengirim  paket.  IP melakukan pemilihan routing untuk setiap  paket.  Tidak  ada  pertukaran  informasi  kontrol  (handshake)  untuk  membentuk  hubungan  dari  ujung  ke  ujung  sebelum  transmisi  data.  Karenanya,  IP  disebut  protokol  tanpa  koneksi  (connectionless).  IP  mengandalkan  protokol  di  layer  lain  untuk  keperluan  itu,  dan  juga  keperluan  seperti  pemeriksaan  dan  perbaikan kesalahan.  Dalam  proses  routing  IP,  tidak  terdapat  mekanisme  pemeliharaan  QoS.  Protokol  yang  sering  Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI – ITS 

1 

digunakan  di  atas  IP,  yaitu  TCP,  memiliki  feature  yang  memungkinkan  jaminan  validitas  data.  Namun  TCP tidak bersifat universal, karena memiliki banyak  kelemahan  untuk  diaplikasikan  pada  paket  suara  atau  multimedia.  Dengan  mulai  digunakannya  IP  sebagai  infrastruktur informasi global, mulai digagas berbagai  cara untuk mewujudkan jaringan IP dengan QoS.  MPLS,  Multiprotocol  Label  Switching,  adalah  arsitektur  jaringan  yang  didefinisikan  oleh  Internet  Engineering  Task  Force  (IETF)  untuk  memadukan  mekanisme  label  swapping  dilayer  2  dengan  routing  dilayer  3  untuk  mempercepat  pengiriman paket. MPLS merupakan salah satu bentuk  konvergensi  vertical  dalam  topologi  jaringan.  MPLS  menjanjikan  banyak  harapan  untuk  peningkatan  performansi jaringan paket tanpa harus menjadi rumit  seperti  ATM.  MPLS  mencoba  mengatasi  beberapa  dari  masalah  tranfer  data,  yaitu  tidak  adanya  jalur  yang tetap, cepat, dan terjamin keandalannya.  MPLS  memperkenalkan  gambaran  baru  mengenai  mekanisme forwarding  yang  memiliki  sifat  connection oriented, dengan penggunaan label pendek  berukuran  tetap.  Konsep  dari  label  adalah  mirip  dengan  apa  yang  diterapkan  dalam  ATM  dan  frame  relay,  namun  tidak  persis  sama.  MPLS  memberikan  konsep  yang  berbeda  dari  mekanisme  yang  ada  pada  layer  2  dan  layer  3,  meskipun  sebenarnya  MPLS  menggabungkan  kedua  mekanisme  tersebut.  Posisi  MPLS  adalah  diantara  datalink  layer  dan  network  layer.  MPLS  mengenalkan  konsep  connection  oriented  untuk  diterapkan  pada  jaringan  berbasis  IP  yang pada dasarnya adalah connectionless.  Quality of Service (QoS) dari transmisi video  melalui  jaringan  MPLS  ini  perlu  diketahui  agar  para  pengguna  merasa  puas  dalam  menggunakannya.  Dengan  analisa  ini  diharapkan  para  pengguna  teknologi  transmisi  video  yang  ingin  menggunakan  jaringan  MPLS  mengetahui  kinerja  layanan  video  streaming melalui jaringan MPLS ini.  II. PERENCANAAN SISTEM  Jaringan  IP  memegang  semua  aliran  trafik  data  pada  level  yang  sama.  Maka,  semua  trafik  tidak  mempedulikan  karakteristik  tetapi  hanya  memegang  dalam  usaha  layanan  sebaik­baiknya.  Dalam  jaringan  IP,  sebelum  mengirim  paket,  OSPF  dan  BGP  memegang  menentukan rute dan lalu mengirim paket.  Namun,  masalah  mungkin  terjadi  ketika  satu  rute  memiliki  bandwidth  lebih  banyak,  tetapi  dalam  rute  yang  lebih  panjang,  sedangkan  satu  rute  yang  lain  yang  lebih  pendek  dipilih  tetapi  memiliki  bandwidth

Hal 2 dari 5 

rendah  akibatnya  jaringan  padat  yang  kemungkinan  dapat menyebabkan collision.  Pada  jaringan  MPLS,  program  yang  dilayani  internet  ditanya  untuk  QoS  yang  berbeda  dalam  hal  aplikasi. Sebagai contoh, dalam FTP, permintaan yang  tidak  memiliki  error  daripada  waktu  tunda  ketika  video streaming memilih rate transmisi data kecepatan  tinggi  dan  tidak  ada  delay.  Tujuan  FTP  adalah  tidak  memiliki  error,  jaringan  mengirim  kembali data  yang  tidak terjangkau, sehingga pada jaringan MPLS delay  sepertinya akan terjadi.  Untuk  mengetahui  kinerja  layanan  video  streaming  melalui  dua  protokol  jaringan  ini,  percobaan  harus  dilakukan  dalam  berbagai  skenario..  Topologi yang digunakan adalah sebagai berikut : 

III. HASIL UJICOBA DAN ANALISA  Pada  bagian  ini  akan  dilakukan  analisa  terhadap performansi transmisi video pada jaringan IP  dan  MPLS,  analisa  ini  dilakukan    dengan  membandingkan  antara  tanpa  beban,  dan  berbeban  200 kb, 1 Mb, 2 Mb . Parameter yang diukur meliputi  paket loss, throughput, delay, jitter .  3.1 Pengukuran packet loss  Pada percobaan satu, pengukuran packet loss  untuk  transmisi  video  satu  arah  pada  jaringan  IP  didapat grafik sebagai berikut:  Paket Loss Transmisi Video Jaringan IP  1 7.5  1 5  %  Los s 

1 2.5  1 0  7.5 

TC P 

5 

U D P 

2.5  0  Ta n p a  Be b a n 

Be b a n  20 0  kb 

Be b a n  1  Mb 

Be b a n  2 Mb 

B eban 

Gambar 1 Topologi sistem yang akan dirancang 

Gambar 4 Grafik packet loss video streaming pada  jaringan IP 

Pada  percobaan  ini  terdapat  enam  komputer  dimana  ada  satu  server  video  MCU  dan  dua  client  yang  menggunakan  OS  Windows  XP,  tiga  PC  router  menggunakan  OS  Linux  Debian,  dan  satu  switch,  peralatan  tambahannya  berupa  dua  webcam  dan  Headphone. Dan pengujian dilakukan di laboratorium  jaringan telekomunikasi elektro ITS.  Pada paper ini akan dilakukan beberapa tahap  ujicoba  dengan  tujuan  untuk  mendapatkan  beberapa  perbandingan  data  hasil  pengukuran,  adapun  tahap  ujicoba yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :  1.  Melakukan  ujicoba  pengukuran  kinerja  jaringan  IP  pada  transmisi  video  satu  arah.  Dengan  tanpa  beban,  dan  terbebani  oleh  paket  TCP  dan  UDP  sebesar  200  kb,  1  Mb,  dan 2 Mb.  2.  Melakukan  ujicoba  pengukuran  kinerja  jaringan  MPLS  pada  transmisi  video  satu  arah. Dengan tanpa beban, dan terbebani oleh  paket  TCP  dan  UDP  sebesar  200  kb,  1  Mb,  dan 2 Mb.  Selanjutnya  pada  bab  berikutnya  akan  dilakukan  analisa  data,  untuk  bisa  mengetahui  paket  loss,  delay,  jitter  dan  throughput  yang  dibutuhkan  pada  jaringan  yang  akan  digunakan  untuk  aplikasi  transmisi  video,  serta  kualitas  videonya.  Berikut  ini  akan  dijelaskan  langkah­langkah  dalam  menjalankan  ujicoba tersebut : 

Gambar  diatas  menunjukkan  nilai  rata­rata  packet  loss  yang  terjadi  pada  packet  video,  Pembebanan  UDP  dilakukan  dengan  variabel  nilai  yang  sama  dengan  beban  TCP,  hal  ini  dimaksudkan  agar didapatkan hasil perbandingan antara beban TCP  dan  UDP  terhadap  packet  loss  payload  H.261,  pembebanan  dibangkitkan  dari  client  10.10.10.3  menuju  server  10.10.10.1,  dari  grafik  di  atas  terlihat  bahwa  packet  loss  pada  UDP  lebih  besar  daripada  pada  pembebanan  TCP,  hal  ini  dikarenakan  pada  paket  video  menggunakan  RTP  (Realtime    Transport  Protocol  ),  dimana  RTP  menggunakan  protocol  transport  UDP  untuk  mengirimkan  packet  voice  dan  video,  berdasarkan  pengamatan  pada  saat  ujicoba  streaming  video  dan  voice  banyak  yang  hilang  pada  pembebanan paket UDP sebesar 2 Mb. 

%  Lo ss

Paket Lo ss Transm isi Video Jaringan MPLS  22.5  20  17.5  15  12.5  10  7.5  5  2.5  0 

TCP  UDP 

Tanpa  Beban 

Beban 200  kb 

Beban 1 Mb 

Beban 2 Mb 

B eban 

Gambar 5 Grafik packet loss video streaming pada  jaringan MPLS 

Proses  pengambilan  data  pada  pembebanan  packet  TCP  dilakukan  sebelum  client  melakukan  streaming  menggunakan  netmeeting,  hal  ini  dimaksudkan  supaya  protokol  RTP  yang  membawa  payload  H.261  /  paket  video  tampak.  Dari  gambar 

Gambar 2 Petunjuk ujicoba pengukuran kualitas  jaringan 

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI – ITS 

2 

Hal 3 dari 5 

grafik di atas terlihat bahwa semakin besar paket TCP  yang  dibebankan  pada  server  MCU  semakin  besar  pula  packet  loss  untuk  payload  H.261,  hal  ini  dapat  disebabkan  oleh  kongesti  dalam  jaringan  serta  keterbatasan buffer pada MCU. 

Dari  gambar  diatas,  terlihat  bahwa  besarnya  throughput  bervariasi  antara  164,83  kbps  sampai  178,31 kbps untuk paket video pada berbagai kondisi,  hal  ini  disebabkan  pengaturan  panjang  paket  yang  berbeda­beda  oleh  layer  aplikasi  neetmeeting  akibat  adanya pembebanan. Dari hasil pengamatan pada saat  ujicoba,  pembebanan  TCP  tidak  terlalu  berpengaruh  pada  kualitas  video.  pada  pembebanan  paket  UDP  throughput  rata­rata    video  sebesar  164.83  kbps  sampai  178.17  kbps,  penurunan  throughput  tersebut  diakibatkan  karena  besar  noise  lebih  besar  daripada  streaming  video  sehingga  bandwidth  lebih  banyak  digunakan oleh beban. 

3.2 Pengukuran Throughput  Pada  percobaan  pengukuran  throughput  untuk  transmisi  video  untuk  jaringan  IP  ini  didapat  grafik sebagai berikut: 

Throuhput (kbps) 

Throughput Video pada Jaringan IP 

3.3 Pengukuran Delay 

180  170 

Delay  yang  diukur  pada  pengukuran  ini  merupakan  rata­rata  selisih  waktu  saat  paket  mulai  dikirimkan  client  hingga  diterima  oleh  server.  Perhitungan delay ini diperoleh dari hasil penjumlahan  delay  propagasi  dan  paketisasi  yang  direkam  oleh  software  wireshark.  Berikut  ini  grafik  yang  didapat  dari percobaan yang telah dilakukan : 

IP 

160  150  140  130  Tanpa Beban  Beban 200  Beban 1 Mb  Beban 2 Mb  kb  Beban 

Gambar  6  Grafik  throughput  transmisi  video  pada  Jaringan IP 

Delay Video Streaming  120  Delay (ms) 

Dari  gambar  diatas,  terlihat  bahwa  pada  gambar grafik di atas terlihat bahwa besar  throughput  untuk  paket  video  berada  pada  range  149,81  kbps  sampai  177.16  kbps.  Variasi  nilai  throughput  untuk  video  disebabkan  oleh  panjang  paket  H.261  yang  berbeda­beda  pada  saat  pengiriman  akibat  adanya  pembebanan, berdasarkan hasil pengamatan pada saat  ujicoba,  kualitas  video  saat  pembebanan  dengan  pembebanan TCP dengan nilai yang kecil tidak terlalu  jauh berbeda dengan kualitas video pada kondisi tanpa  beban  sehingga  komunikasi  video  berjalan  dengan  lancar,  tetapi  pada  saat  beban  TCP  dinaikkan  mencapai  nilai  2  Mb  informasi  video  menjadi  terputus­putus  akibat  throughput  mengecil.  Pembebanan  UDP  dimaksudkan  untuk  mengetahui  pengaruh  RTP  antara  kondisi  tanpa  beban  dan  terbebani,  yang  mana  RTP  ini  digunakan  untuk  mengirimkan  paket  video  pada  protokol  H.323  yang  menggunakan UDP sebagai transportnya. 

Throughput (kbps) 

MPLS 

40 

TCP  Tanpa  Beban 

UDP 

TCP 

Beban 200 kb 

UDP 

Beban 1 Mb 

TCP 

UDP 

Beban 2 Mb 

Pembebanan 

Gambar 10 Grafik delay transmisi video pada Jaringan  IP dan Jaringan MPLS 

Dari grafik pada gambar diatas terlihat bahwa  Pada  kondisi  tanpa  beban  transmisi  video  memiliki  delay  yang  sama  pada  kedua  jaringan,  pada  kondisi  terbebani 200 kb transmisi video pada jaringan MPLS  memiliki  nilai  lebih  besar  daripada  delay  pada  jaringan  IP,  namun  pada  kondisi  terbebani  2  Mb  kondisi delay untuk kedua jaringan hampir sama.  3.4 Pengukuran Jitter  Pada  saat  ujicoba  jitter  yang  diukur  merupakan  jitter  rata­rata  dari  jitter  beberapa  packet  video  yang  tercapture  pada  wireshark,  pada  pengukuran jitter juga dilakukan empat skenario yang  sama  dengan  pengukuran  delay.  Berikut  ini  grafik  yang didapat dari percobaan :

175  MPLS 

165  160  155  Beban 200  Beban 1 Mb  Beban 2 Mb  kb  Beban 

Gambar  8  Grafik  throughput  transmisi  video  pada  jaringan MPLS 

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI – ITS 

IP 

60 

0 

180 

Tanpa  Beban 

80 

20 

Throughput Video pada Jaringan MPLS 

170 

100 

3 

Hal 4 dari 5 

jitter (ms) 

Jitter Paket Video pada Jaringan IP 

— 

120  100  80  60  40  20  0 

TCP  UDP 

Tanpa  Beban 

Beban 200  Beban 1 Mb  Beban 2 Mb  kb  Beban 

— 

Gambar 12 Grafik jitter transmisi video  Jaringan IP 

Dari  gambar  grafik  di  atas  terlihat  bahwa  Pembebanan  UDP  mengakibatkan  jitter  untuk  paket  video menjadi lebih besar daripada pembebanan TCP.  Dari grafik juga dapat dilihat bahwa paket video lebih  rentan terhadap jitter.  — 

jitter(ms) 

Jitter Paket Video pada jaringan MPLS  70  60  50  40  30  20  10  0 

TCP  UDP 

Tanpa  Beban 

— 

Beban 200  Beban 1 Mb  Beban 2 Mb  kb  Beban 

Gambar 13 Grafik jitter transmisi video dua arah 

Dari  gambar  grafik  di  atas  terlihat  bahwa  pada  pembebanan  paket  UDP  didapatkan  hasil  yang  sama dengan sistem videostreaming jaringan IP bahwa  semakin  besar  beban  TCP  dan  UDP,  besar  jitter  semakin  meningkat,  hal  tersebut  disebabkan  karena  besar  packet  loss  meningkat  dan  salah  satu  efek  daripada packet loss adalah jitter. 

V. DAFTAR PUSTAKA  1.  Luthfi,  Adnan  Basalamah.  Standar  H.323  untuk  networking  aplikasi  multimedia,  Computer  Network Research Group (CNRG) ITB, 1999.  2.  Thomas,Tom.  Boson  CCNA  640­801,  Boson  Press, 2000.  3.  Video  and  media  streaming  servers,http://www.mediacollege.com/video/strea  ming/  4.  MPLS Linux, http://mpls.sourceforge.com/  5.  Austerberry,  David.  The  technology  of  video  &  audio streaming, Focal Press, June 2004  6.  Wibisono,  kuncoro,  Pengantar  MPLS,  www.ilmukomputer.com, 2003  7.  Wastuwibowo,  Kuncoro  Next  Generation  Network, www.telkom.info, Desember 2003  8.  Hwan­kwak, Kyoung, astudy on the performance  enhancement of video streaming service in MPLS  Network, Konkuk University Seoul Korea, 2001.

IV. KESIMPULAN  Setelah  dilakukan  percobaan  ini  didapatkan  kesimpulan :  —  Dari  hasil  pengujian  videostreaming  jaringan  IP  terdapat  packet  loss  tanpa  beban  sebesar  0.15%,  sedangkan  pada  sistem  videostreaming  jaringan  MPLS  terdapat  packet  loss  sebesar  0.76  %.  Hal  ini  dikarenakan  terdapat  delay  yang  lebih  besar  yang  disebabkan  packetization  delay  dan  propagation delay. tetapi hal tersebut masih dapat  ditoleransi,  karena  batas  maksimum  packet  loss  sebesar 1%,  —  Pada  pengukuran  delay,  transmisi  video  pada  jaringan  MPLS  memiliki  delay  lebih  besar  daripada  jaringan.  Hal  ini  disebabkan  sebelum  paket  dikirimkan  pada  LSR  terjadi  pertukaran  informasi  asal  dan  tujuan  paket  kemudian  paket  di­engkapsulasi  terlebih  dahulu  dengan  label 

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI – ITS 

untuk  memberi  informasi  kemana  paket  diteruskan,  Pada  pengukuran  throuhput,  besar  throuhput  tanpa  beban  jaringan  MPLS  hampir  sama namun  ketika  dibebani  dengan  2  Mb,  throughput  MPLS  lebih  besar  daripada  jaringan  IP.  Hal  ini  dikarenakan  ketika  jaringan  IP  dibebani  2  Mb  banyak  paket  video  yang  hilang  lebih  besar  daripada MPLS,  Pada  paket  data  yang  besar,  pengiriman  melalui  jaringan MPLS dapat lebih cepat dari pengiriman  melalui  jaringan  IP  karena  besar  jitter  jaringan  MPLS  lebih  kecil  dari  jaringan  IP.  Hal  ini  disebabkan  teknologi  MPLS  memadukan  mekanisme  label  swapping  di  layer  2  dengan  routing di layer 3 untuk mempercepat pengiriman  paket.  Dan  juga  throughputnya  bisa  lebih  baik  dikarenakan  besar  paket  loss  lebih  sedikit  dibandingkan jaringan IP,  Jaringan  MPLS  baik  bila  di­implementasikan  pada  perusahaan  yang  membutuhkan  pengiriman  paket data yang besar pada jaringan komputernya,  hal  ini  disebabkan  pada  pengiriman  paket  data  yang besar MPLS bisa lebih cepat dan lebih aman  karena  setiap  paket  akan  di­engkapsulasi  dengan  label.  Munculnya teknologi MPLS mendorong teknolgi  lain  yang  hampir  sama  yaitu  IP  VPN.  Dengan  alasan  skalabilitas  pula  IP  VPN  dapat  menjadi  pilihan  lain  dan  mudah  di­implementasikan  pada  jaringan  besar  seperti  internet  selain  MPLS  karena  VPN  meng­enkripsi  paket  data  sehingga  hanya  orang  yang  memiliki  kunci  paket  data  tersebut yang bisa membaca isi paket. 

4 

Hal 5 dari 5 

DAFTAR RIWAYAT HIDUP 

Fiqi  Rathomy  dilahirkan  di  kota  Gresik  pada  tanggal  7  Juni  1985  sebagai  anak  kedua  dari  tujuh  bersaudara.  Memulai  pendidikan  di  MI  Ma’arif  Sidomukti  Giri  Gresik  pada  tahun  1991,  SMP  NU  2  Gresik  pada  tahun  1997,  dan  SMAN  1  Gresik  pada  tahun 2000. mengikuti Seleksi Penerimaan Mahasiswa  Baru  (SPMB)  dan  diterima  di  Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember  pada  tahun  2003  di  Jurusan  Teknik  Elektro  ITS,  Bidang  Studi  Telekomunikasi  Multimedia.  Selama menjadi mahasiswa  penulis aktif  di  organisasi  kemahasiwaan  seperti  divisi  KALAM  HIMATEKTRO,  anggota  Resimen  Mahasiswa  802  ITS,  anggota  HMI  Sepuluh  Nopember  komisariat  elektro,  dan    asisten  praktikum  PST  di  Laboratorium  Jaringan  Telekomunikasi.  Saat  ini  penulis  sedang  menyelesaikan Tugas Akhir.

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI – ITS 

5