Analisis Perbandingan Performansi Server VoIP antara Asterisk dan FreePBX berbasis Parallel Processing JOANA SIBORO 2206100080
Dosen Pembimbing: Dr.Ir. Achmad Affandi, DEA NIP: 196510141990021001
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM • Gambar: Topologi Sistem Parallel Processing Sistem VoIP Cluster server
client
client
switch
switch
client
client Cluster node
Cluster node
Metodologi Penelitian Perancangan Sistem Server VoIP berbasis Parallel Processing
Melakukan Panggilan
Pengambilan data QoS Server VoIP
Asterisk
FreePBX
Pembebanan TCP
Pembebanan UDP
Tanpa Beban Pengumpulan dan Analisa Data
Kesimpulan
Batasan Masalah • Dalam pengerjaan tugas akhir, permasalahan di atas dibatasi dengan asumsi sebagai berikut : • Server VoIP yang akan diuji menggunakan sistem operasi Linux • Program server VoIP menggunakan Asterisk dan FreePBX • Uji performansi difokuskan pada voice delay, jitter, dan packet loss
Awal teknologi VoIP • Teknik dasar Voice over Internet Protocol atau yang biasa dikenal dengan sebutan VoIP adalah teknologi yang memungkinkan kemampuan melakukan percakapan telepon dengan menggunakan jalur komunikasi data pada suatu jaringan (networking) berbasis IP (internet protocol) untuk dijalankan diatas infrastruktur jaringan packet network.
Protokol-protokol penunjang jaringan VoIP 1. Protokol TCP/IP TCP/IP (Transfer Control Protocol/ Internet Protocol) merupakan sebuah protokol yang digunakan pada jaringan Internet. Protokol ini terdiri dari dua bagian besar, yaitu TCP dan IP.
Gambar Mekanisme protokol TCP/IP
• 1.1 Physical Layer Layer ini adalah layer terbawah dari layer TCP/IP fungsi protokol-protokol pada layer ini adalah: • Mendefinisikan bagaimana menggunakan jaringan untuk mengirimkan frame, yang merupakan unit data yang dilewatkan melalui media fisik • Protokol pada layer ini harus mampu menerjemahkan sinyal listrik menjadi data digital yang dimengerti oleh komputer, yang berasal dari peralatan sejenis.
• 1.2 Internet Layer • Layer ini bertanggung jawab atas routing yang ada pada jaringan. Protokol-protokol pada layer ini menyediakan sebuah datagram network service. Pada layer ini terdapat protokol IP (Internet Protocol) yang berfungsi untuk menyampaikan paket data ke alamat yang tepat.
• 1.3 Transport Layer Layer ini memiliki dua fungsi flow control,yang disediakan oleh slidding windows, dan reliability yang disediakan oleh sequence number dan acknoledgement. Pada layer ini ada 2 protokol.
• 1.3.1 TCP (Transfer Control Protocol) Protokol connection-oriented yang artinya menjaga reliabilitas hubungan komunikasi end-to-end. Prinsip kerja: mengirim dan menerima segment-segment informasi dengan panjang data bervariasi pada suatu datagram Internet.
• 1.3.2 UDP (User Datagram Protocol) Connectionless dan digunakan untuk situasi yang tidak mementingkan mekanisme Reliabilitas. (+)
1.4
kecepatannya karena UDP tidak menyediakan ack. Header UDP hanya berisi 4 field yaitu source port,destination port,length dan UDP checksum dimana fungsinya hampir sama dengan TCP,namun fasilitas pd UDP bersifat opsional
Application Layer Layer ini merupakan layer teratas pada TCP/IP. Layer ini menyediakan fungsi-fungsi bagi aplikasi pengguna. Pada layer ini terdapat beberapa protokol seperti TFTP, FTP, NFS untuk file transfer.
Parallel Processing • Pemrosesan paralel dalam sebuah komputer dapat didefinisikan sebagai pelaksanaan instruksi-instruksi secara bersamaan waktunya. • Hal ini dapat menyebabkan pelaksanaan kejadian-kejadian (1) dalam interval waktu yang sama, (2) dalam waktu yang bersamaan atau (3) dalam rentang waktu yang saling tumpang tindih.
Ada berbagai macam parallel processing: • Message Passing Interface (MPI) MPI (Message Passing Interface) adalah spesikasi standar untuk library fungsi dari messagepassing. • Parallel Virtual Machine (PVM) PVM (Parallel Virtual Machine) adalah perangkat lunak yang memungkinkan sekumpulan heterogen komputer Unix atau Windows yang terhubung jaringan untuk digunakan sebagai satu komputer paralel yang besar.
• Cluster Computer Cluster Computer adalah beberapa komputer yang terdiri dari head-node dan beberapa node eksekusi yang saling terkoneksi melalui jaringan lokal berkecepatan tinggi dan didesain untuk digunakan sebagai sumber daya komputasi yang terintegrasi. • Distributed Resource Management (DRM) Distributed Resource Management (DRM) adalah suatu sistem yang dapat mengatur pemanfaatan sumber daya terdistribusi untuk menjalankan suatu job.
Persiapan Software yang diperlukan • Ada beberapa software yang dibutuhkan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini yakni : 1.
2. 3.
Operating system yang digunakan dalam system VoIP ini, untuk server VoIP dengan platform Asterisk digunakan Linux. Alasan pemilihan Debian Linux sebagai OS adalah untuk memudahkan kinerja computer karena Linux merupakan minimal system, sehingga memungkinkan kinerjanya dikhususkan untuk berfungsi sebagai server saja Software Server VoIP adalah Asterisk dan FreePBX Software web base untuk Asterisk adalah FreePBX. Kedua software tersebut di install dalam 1 server.
4.
5.
Software softphone adalah X-lite. X-lite adalah jenis softphone yang dapat digunakan untuk layanan VoIP berbasis SIP Protocol. X-lite juga terdapat 2 versi yang berjalan pada windows dan linux Untuk pengukuran parameter QoS yakni untuk menghitung delay,jitter,bandwidth dan packet loss akan digunakan software Wire Shark.
Instalasi Hardware dan Software • Konfigurasi PC Client • Dalam Tugas Akhir ini menggunakan X-Lite versi 3.0 yang berbasis pada prookol SIP.
Skenario pengukuran •
Dalam tugas akhir ini digunakan 2 skenario pengukuran yaitu pengukuran dengan Asterisk dan yang sama pada FreePbx.
• Pengukuran Menggunakan Asterisk Untuk melihat performansi dari sebuah server maka dilakukan pengujian terhadap jaringan dengan mekanisme sebagai berikut: Dilakukan panggilan dari VoIP client ke VoIP client. Dilakukan panggilan dari VoIP client ke VoIP client sejumlah panggilan tersebut, dan pada saat yang bersamaan dilakukan juga pembebanan pada jaringan dengan memberikan beban TCP 10 Mbyte,20 Mbyte,30 Mbyte, juga diberikan beban UDP 10 Mbyte,20 mbyte dan 30Mbyte
Skenario tersebut dijalankan dengan beberapa perintah pada software yang digunakan, yaitu sebagai berikut: – Panggilan dari VoIP client ke VoIP client dilakukan dengan softphone X-Lite, dengan men-dial nomor tujuan. – Pembebanan dengan software iperf dilakukan dengan menggunakan perintah pada server dan station, perintah pada server adalah sebagai berikut :
Pembebanan dengan iperf • Untuk beban TCP : • C:\>iperf -s • Untuk beban UDP : C:\>iperf-su • Perintah pada station adalah sebagai berikut : • Untuk memberikan beban TCP: beban 10 M C:\>iperf-c 10.122.69.46 –n 10m beban 20 M C:\>iperf-c 10.122.69.46 -n 20m Beban 30 M C:\>iperf-c 10.122.69.46 -n 30m
Untuk memberikan beban UDP : Beban 10M C:\>iperf-c 10.122.69.46 –u –n 10m Beban 20M C:\>iperf-c 10.122.69.46 –u –n 20m Beban 30M C:\>iperf-c 10.122.69.46 –u –n 30m
• Untuk beban TCP : • C:\>iperf -s • Untuk beban UDP : C:\>iperf-su Perintah pada station adalah sebagai berikut : • Untuk memberikan beban TCP: beban 10 M C:\>iperf-c 10.122.69.46 –n 10m beban 20 M C:\>iperf-c 10.122.69.46 -n 20m Beban 30 M C:\>iperf-c 10.122.69.46 -n 30m
Untuk memberikan beban UDP : Beban 10M C:\>iperf-c 10.122.69.46 –u –n 10m Beban 20M C:\>iperf-c 10.122.69.46 –u –n 20m Beban 30M C:\>iperf-c 10.122.69.46 –u –n 30m
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN • Bab ini membahas tentang analisa terhadap performansi penggunaan software yang telah dibuat. Yaitu dengan menggunakan Asterisk dan FreePBX, Kemudian dari hasil pengambilan data tersebut nantinya ditarik kesimpulan. Pengukuran Delay: Delay yang diukur pada pengukuran ini merupakan selisih waktu saat paket mulai dikirimkan client hingga diterima oleh client lainnya. Besarnya delay maksimum yang direkomendasikan oleh ITU Y.1541 untuk aplikasi suara berbasis IP adalah 100 ms.
Pengukuran Delay
• Pengukuran Delay Skenario pengukuran delay ini dilakukan dengan kondisi tanpa beban,pembebanan dengan paket TCP dan pembebanan dengan paket UDP. Pengukuran Delay Dengan Pembebanan Paket TCP Pengukuran dilakukan dengan kondisi tanpa beban, pembebanan ditambah 10 Mbyte,20 Mbyte, dan 30 Mbyte. Pengukuran ini dilakukan di platform Asterisk dan FreePBX.
Delay TCP FreePBX 3
delay TCP tanpa beban
2.5
Delay (ms)
2
delay TCP dengan beban 10 Mbyte 1.5
delay TCP dengan beban 20 Mbyte
1
0.5
delay TCP dengan beban 30 Mbyte
0 1
2
3
4
5
6
Panggilan
7
8
9
10
Delay UDP Asterisk 3.5
3
delay tanpa beban
Delay (ms)
2.5
delay UDP dengan beban 10 Mbyte
2
1.5
delay UDP dengan beban 20 Mbyte
1
delay UDP dengan beban 30 Mbyte
0.5
0 1
2
3
4
5
6
Panggilan
7
8
9
10
Pengukuran Jitter • Jitter adalah variasi delay yang terjadi karena delay yang terjadi selama proses koneksi VoIP tidak konstan melainkan bervariasi. Jitter yang diukur pada pengukuran ini merupakan variasi delay total dari komunikasi VoIP, jadi bukan hanya variasi delay dari pengiriman paket. • Pengukuran Jitter Dengan Pembebanan Paket TCP Pengukuran dilakukan dengan kondisi tanpa beban, pembebanan ditambah 10 Mbyte, 20 Mbyte, dan 30 Mbyte. Pengukuran ini dilakukan di platform Asterisk dan FreePBX.
Jitter TCP Asterisk 8
7
Jitter tanpa beban 6
jitter (ms)
5
Jitter TCP dengan beban 10 Mbyte
4
3
Jitter TCP dengan beban 20 Mbyte
2
1
Jitter TCP dengan beban 30 Mbyte
0 1
2
3
4
5
6
Panggilan
7
8
9
10
Jitter UDP FreePBX 10
9
Jitter tanpa beban
8
7
Jitter (ms)
6
Jitter UDP dengan beban 10 Mbyte
5
4
Jitter UDP dengan beban 20 Mbyte
3
2
1
Jitter UDP dengan beban 30 Mbyte
0 1
2
3
4
5
6
Panggilan
7
8
9
10
Pengukuran Packet Loss • Packet loss adalah banyaknya paket yang hilang selama proses transmisi ke tujuan. • Packet loss (kehilangan paket) terjadi peak load dan congestion (kemacetan transmisi paket akibat padatnya traffic yang harus dilayani) dalam batas waktu tertentu, maka frame (gabungan data payload dan header yang ditransmisikan) suara akan dibuang sebagaimana perlakuan terhadap frame data lainnya pada jaringan berbasis IP. • Pengukuran Packet Loss Dengan Pembebanan Paket TCP Pengukuran dilakukan dengan kondisi tanpa beban, pembebanan ditambah 10 Mbyte,20 Mbyte, dan 30 Mbyte. Pengukuran ini dilakukan di platform Asterisk dan FreePBX.
Packet Loss TCP Asterisk 0.45
0.4
Packet Loss tanpa beban 0.35
Packet Loss (%)
0.3
Packet Loss TCP dengan beban 10 Mbyte
0.25
0.2
Packet Loss TCP dengan beban 20 Mbyte
0.15
0.1
Packet Loss TCP dengan beban 30 Mbyte
0.05
0 1
2
3
4
5
6
Panggilan
7
8
9
10
Pengukuran MOS • MOS menunjukkan nilai kualitas dari suatu media yang diterima setelah ditransmisikan dan dikompres dengan menggunakan codec. MOS direpresentasikan dalam satu satuan angka, diawali 1 sampai dengan 5, dengan nilai 1 adalah kualias terburuk dan 5 adalah yang terbaik. MOS diperoleh dengan melakukan polling terhadap 10 orang responden, untuk dimintai pendapat secara langsung tenang perbandingn kualitas suara.
• Pengukuran MOS Dengan Pembebanan Paket TCP Pengukuran dilakukan dengan kondisi tanpa beban, pembebanan ditambah 10 Mbyte,20 Mbyte, dan 30 Mbyte. Pengukuran ini dilakukan di platform Asterisk dan FreePBX.
MOS TCP FreePBX 6
5
MOS tanpa beban
MOS
4
MOS dengan beban TCP 10 Mbyte
3
MOS dengan beban TCP 20 Mbyte
2
1
MOS dengan beban TCP 30 Mbyte 0 1
2
3
4
5
6
Panggilan
7
8
9
10
Delay Untuk Beban TCP Dengan Asterisk dan FreePBX Asterisk FreePBX
delay delay TCP delay TCP TCP dengan dengan tanpa beban 10 beban 20 client beban Mbyte Mbyte 1 0.5 0.3 2 0.7 0.5 3 0.74 0.6 4 0.82 0.68 5 0.86 0.72 6 0.94 0.85 7 0.97 0.9 8 1.1 1.2 9 1.2 1.4 10 1.3 1.5
delay TCP dengan beban 30 Mbyte 0.5 0.8 1.1 1.3 1.4 1.8 1.9 2.2 2.4 2.6
0.6 0.9 1.2 1.3 1.5 2.2 2.4 2.6 2.9 3
delay delay TCP delay TCP TCP dengan dengan tanpa beban 10 beban 20 client beban Mbyte Mbyte 1 0.5 0.3 2 0.7 0.5 3 0.74 0.6 4 0.82 0.68 5 0.86 0.72 6 0.94 0.85 7 0.97 0.9 8 1.1 1.2 9 1.2 1.4 10 1.3 1.5
delay TCP dengan beban 30 Mbyte 0.5 0.8 1.1 1.3 1.4 1.8 1.9 2.2 2.4 2.6
0.6 0.9 1.2 1.3 1.5 2.2 2.4 2.6 2.9 3
Delay Untuk Beban UDP Dengan Asterisk dan FreePBX Asterisk
FreePBX
client 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
delay tanpa beban 0.5 0.7 0.74 0.82 0.86 0.94 0.97 1.1 1.2 1.3
delay UDP dengan beban 10 Mbyte 0.6 0.8 0.9 1.1 1.3 1.4 1.6 1.9 2.1 2.2
delay UDP dengan beban 20 Mbyte 0.9 1.2 1.3 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6
delay UDP delay UDP dengan delay dengan beban 30 tanpa beban 10 Mbyte client beban Mbyte 1.1 1 0.5 0.6 1.3 2 0.7 0.8 1.5 3 0.74 0.9 1.6 4 0.82 1.1 1.8 5 0.86 1.3 2.2 6 0.94 1.4 2.4 7 0.97 1.6 2.6 8 1.1 1.9 3.1 9 1.2 2.1 3.3 10 1.3 2.2
delay UDP dengan beban 20 Mbyte 0.9 1.2 1.3 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6
delay UDP dengan beban 30 Mbyte 1.1 1.3 1.5 1.6 1.8 2.2 2.4 2.6 3.1 3.3
Jitter Untuk Beban TCP Dengan Asterisk dan FreePBX Asterisk
FreePBX
client 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Jitter tanpa beban 0.06 1.4 2.84 3.74 4.5 4.27 4.5 4.76 4.49 5.57
Jitter TCP dengan beban 10 Mbyte 1.2 1.4 2.9 3.6 4.6 4.8 5.3 5.8 6.3 6.6
Jitter TCP dengan beban 20 Mbyte 1.5 1.8 2.98 3.8 4.7 5.4 5.9 6.4 6.8 6.9
Jitter TCP dengan beban 30 Mbyte 1.7 1.9 3.2 3.6 3.9 4.6 5.4 5.89 6.9 7.2
client 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Jitter tanpa beban 0.06 1.4 2.84 3.74 4.5 4.27 4.5 4.76 4.49 5.57
Jitter TCP dengan beban 10 Mbyte 1.2 1.4 2.9 3.6 4.6 4.8 5.3 5.8 6.3 6.6
Jitter TCP dengan beban 20 Mbyte 1.5 1.8 2.98 3.8 4.7 5.4 5.9 6.4 6.8 6.9
Jitter TCP dengan beban 30 Mbyte 1.7 1.9 3.2 3.6 3.9 4.6 5.4 5.89 6.9 7.2
Jitter Untuk Beban UDP Dengan Asterisk dan FreePBX Asterisk FreePBX
client
Jitter UDP Jitter dengan tanpa beban 10 beban Mbyte
Jitter UDP dengan beban 20 Mbyte
Jitter UDP dengan beban 30 Mbyte
client
Jitter UDP Jitter dengan tanpa beban 10 beban Mbyte
Jitter UDP dengan beban 20 Mbyte
Jitter UDP dengan beban 30 Mbyte
1
0.8
1.3
1.6
1.7
1
0.8
1.3
1.6
1.7
2
1.6
1.5
1.9
2.2
2
1.6
1.5
1.9
2.2
3
2.9
2.9
2.99
3.6
3
2.9
2.9
2.99
3.6
4
3.8
3.8
3.2
4.5
4
3.8
3.8
3.2
4.5
5
4.6
4.7
3.8
5.8
5
4.6
4.7
3.8
5.8
6
4.79
4.9
4.9
6.4
6
4.79
4.9
4.9
6.4
7
4.9
5.5
5.5
7.6
7
4.9
5.5
5.5
7.6
8
5.2
5.9
6.8
8.77
8
5.2
5.9
6.8
8.77
9
5.4
6.5
7.5
8.9
9
5.4
6.5
7.5
8.9
10
5.6
6.8
7.8
9.4
10
5.6
6.8
7.8
9.4
Packet Loss Untuk Beban TCP Dengan Asterisk dan FreePBX Asterisk FreePBX
client 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Packet Loss tanpa beban 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Packet Packet Loss TCP Loss TCP dengan dengan beban 10 beban 20 Mbyte Mbyte 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1 0 0.1 0 0.2 0.1 0.2 0.1 0.3
Packet Loss TCP dengan beban 30 Mbyte 0 0 0 0.1 0.1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4
client 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Packet Loss tanpa beban 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Packet Packet Loss TCP Loss TCP dengan dengan beban 10 beban 20 Mbyte Mbyte 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1 0 0.1 0 0.2 0.1 0.2 0.1 0.3
Packet Loss TCP dengan beban 30 Mbyte 0 0 0 0.1 0.1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4
Packet Loss Untuk Beban UDP Dengan Asterisk dan FreePBX Asterisk FreePBX Packet Packet Loss UDP Loss dengan tanpa beban 10 client beban Mbyte 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0.1 6 0 0.1 7 0 0.1 8 0 0.1 9 0 0.1 10 0 0.2
Packet Loss UDP dengan beban 20 Mbyte 0 0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4
Packet Loss UDP dengan beban 30 Mbyte 0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.4 0.4 0.4 0.5
clien t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Packe t Loss tanpa beban 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Packet Loss UDP dengan beban 10 Mbyte 0 0 0 0 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2
Packet Loss UDP dengan beban 20 Mbyte 0 0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4
Packet Loss UDP dengan beban 30 Mbyte 0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.4 0.4 0.4 0.5
MOS Untuk Beban TCP Dengan Asterisk dan FreePBX Asterisk
FreePBX
MOS tanpa client beban 1 5 2 5 3 5 4 5 5 5 6 5 7 5 8 5 9 5 10 5
MOS TCP dengan beban 10 Mbyte
MOS TCP dengan beban 20 Mbyte
MOS TCP dengan beban 30 Mbyte
5
4.8
4.5
5
4.6
4.4
4.9
4.6
4.2
4.9
4.5
4
4.8
4.5
4
4.8
4.4
3.8
4.8
4.2
3.8
4.7
4
3.6
4.6
4
3.4
4.6
4
3.2
MOS TCP MOS TCP MOS dengan dengan tanpa beban 10 beban 20 client beban Mbyte Mbyte 1 5 5 4.8 2 5 5 4.6 3 5 4.9 4.6 4 5 4.9 4.5 5 5 4.8 4.5 6 5 4.8 4.4 7 5 4.8 4.2 8 5 4.7 4 9 5 4.6 4 10 5 4.6 4
MOS TCP dengan beban 30 Mbyte 4.5 4.4 4.2 4
4 3.8 3.8 3.6 3.4
3.2
MOS Untuk Beban TCP Dengan Asterisk dan FreePBX Asterisk FreePBX
MOS tanpa client beban 1 5 2 5 3 5 4 5 5 5 6 5 7 5 8 5 9 5 10 5
MOS UDP dengan beban 10 Mbyte
MOS UDP dengan beban 20 Mbyte
MOS UDP dengan beban 30 Mbyte
5
4.8
4.6
5
4.6
4.4
4.9
4.5
4.2
4.9
4.5
4
4.8
4.3
3.8
4.6
4.2
3.5
4.6
4
3.4
4.4
4
3.2
4.2
3.8
3
4
3.8
3
MOS MOS UDP UDP MOS UDP MOS dengan dengan dengan tanpa beban 10 beban 20 beban 30 client beban Mbyte Mbyte Mbyte 1 5 5 4.8 4.6 2 5 5 4.6 4.4 3 5 4.9 4.5 4.2 4 5 4.9 4.4 4 5 5 4.8 4.3 3.8 6 5 4.6 4 3.5 7 5 4.5 3.6 3.3 8 5 4.4 3.5 3.1 9 5 4.2 3.4 3 10 5 4 3.1 2.9
Kesimpulan • Pengukuran yang dilakukan server voip berbasis parallel processing terhadap 2 platform,yakni platform Asterisk dan FreePBX. Plaform Asterisk memiliki nilai rata-rata delay, jitter dan packet loss yang sama dengan FreePBX.
• Setelah dilakukan percobaan nilai delay, jitter dan packet loss pada pembebanan paket TCP dan paket UDP lebih besar nilainya dibanding dengan pengukuran tanpa beban.
• Pada FreePBX lebih mudah digunakan dibandingkan dengan menggunakan Asterisk dari segi penggunannya. • Dari setiap pengukuran yang dilakukan baik delay, jitter masih memenuhi atau dalam zona aman standard ITU-T Y.1541. Untuk Packet loss tidak semua memenuhi syarat.
Saran • Pengukuran yang dilakukan pada Tugas Akhir ini sangatlah terbatas dengan kapasitas LAN yang ada. Untuk selanjutnya di area LAN yang lebih luas lagi. • Untuk mengetahui lebih teliti lagi, dilakukan penelitian dengan komputer yang lebih banyak lagi.
