BAB III METODELOGI PENELITIAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai langkah-langkah perancangan dan implementasi dari tugas akhir ini yang meliputi skenario dan juga instalasi serta konfigurasi komponen-komponen jaringan IPTV. Secara umum implementasi yang dilakukan pada tugas akhir ini adalah membangun komponen sistem IPTV secara sederhana. Yaitu dengan membuat IPTV server khususnya layanan Video on Demand (VoD) beserta jaringan IPTV yang terdiri dari empat router yang tersambung kepada user yang menggunakan layanan VoD. Selanjutnya dilakuan proses routing baik routing statis maupun dinamis terhadap jaringan IPTV tersebut. Dari hasil routing itu dilakukan analisis QoS jaringan berupa delay, jitter dan packet loss serta proses signalling yang terjadi pada jaringan IPTV. Implementasi tugas akhir ini dilakukan dalam tiga skenario yang berbeda dengan tujuan untuk membandingkan kinerja jaringan dalam tiga situasi yang berbeda. Skenario pertama adalah menggunakan routing statis pada jaringan IPTV dengan melewati tiga buah router, dimana jalur ini merupakan jalur terpendek dari IPTV server menuju user. Skenario kedua adalah menggunakan routing statis pada jaringan IPTV dengan melewati empat buah router, dimana jalur kedua ini merupakan jalur terpanjang dari IPTV server menuju user. Sedangkan sekenario ketiga adalah menggunakan routing dinamis berbasis distance vector dengan protokol RIP terhadap jaringan IPTV yang telah dibangun.
43
44
Tujuan dilakukannya ketiga skenario tersebut adalah untuk menentukan apakah routing dinamis yang diimplementasikan pada jaringan IPTV dapat berjalan dengan baik atau tidak, dan apakah routing dinamis tersebut berpengaruh pada kinerja jaringan IPTV atau tidak yang pada akhirnya menentukan kualitas dari layanan IPTV yang diakses oleh user. Menurut dasar teori, routing dinamis bekerja dengan mencari lintasan terpendek yang bisa dilalui paket-paket dari server menuju user atau sebaliknya. Maka dari itu, dalam implementasi ini akan dianalisis apakan hal tersebut dapat terbukti atau tidak. Cara mengetahuinya adalah dengan membandingkan kinerja jaringan antara routing statis yang melalui jarak terpendek dan jarak terpanjang dengan routing dinamis. Sehingga menurut logika jika hipotesis tadi benar, maka kinerja jaringan yang menggunakan routing dinamis akan mempunyai kemiripan nilai kinerja dengan nilai kinerja dari routing statis yang melalui lintasan terpendek. Open Shortest Path First (OSPF) adalah sebuah protokol terbuka yg telah dimplementasikan oleh sejumlah vendor jaringan. Jika kita memiliki banyak router, dan tidak semuanya adalah cisco, maka kita tidak dapat menggunakan EIGRP, jadi pilihan kita tinggal RIP v1, RIP v2, atau OSPF. Jika itu adalah jaringan besar, maka pilihan kita satu-satunya hanya OSPF atau sesuatu yg disebut route redistribution-sebuah layanan penerjemah antar-routing protokol. Dengan alasan inilah digunakan protokol OSPF yang merupakan salah satu protokol yang dipakai pada link state untuk menguji kinerja jaringan IPTV.
45
3.1 Perancangan Jaringan IPTV 3.1.1 Topologi Jaringan
Gambar 3.1 Topologi Jaringan IPTV Gambar 3.1 di atas merupakan topologi jaringan yang dibangun. Topologi jaringan dibangun dalam sebuah private network berbasis Linux yang terdiri dari beberapa mesin, yaitu mesin-mesin yang bertindak sebagai router, mesin-mesin sebagai server, dan mesin-mesin sebagai client. 3.1.2 Skenario Perancangan Secara umum, implementasi yang dijalankan adalah sebagai berikut: 1. Topologi jaringan dibangun dalam sebuah jaringan berbasis Linux menggunakan PC router quagga yang terdiri dari beberapa komputer, yaitu komputer yang bertindak sebagai router, server, dan client. 2. Routing yang diuji adalah routing statis dan dinamis. Protokol routing dinamis yang digunakan adalah yang berbasis link-state, yaitu OSPF. 3. Layanan IPTV disediakan oleh salah satu komputer yang bertindak sebagai IPTV server. Layanan IPTV kemudian akan diterima oleh client. Client yang mengakses layanan IPTV tersebut berupa prangkat TV dengan prantara settop-box maupun komputer yang tersambung ke jaringan IPTV.
46
4. Untuk menguji performansi jaringan IPTV, akan dibuat traffic buatan menggunakan traffic generator. Traffic generator dihasilkan dari 2 buah komputer. Salah satu komputer bertindak sebagai traffic generator client, dan komputer lainnya bertindak sebagai traffic generator server. 5. Pengamatan terhadap performansi layanan dilakukan dengan cara menangkap paket-paket yang lewat di jaringan dan juga di client menggunakan protocol Analyzer. Selain ini dilakukan juga pengematan kualitatif mengenai kualitas layanan IPTV yang ditayangkan oleh TV/PC. 6. Analisis kemudian dilakukan untuk mengetahui bagaimana pengaruh penggunaan link-state routing protokol terhadap aliran paket-paket IPTV Video on Demand melalui jaringan yang didalamnya terdapat antrian 7. Pada akhirnya didapat hubungan antara perameter-parameter QoS dengan traffic yang datang untuk protokol yang digunakan. 3.1.2.1 Skenario 1
Gambar 3.2 Topologi Jaringan IPTV Skenario 1 Gambar 3.2 di atas merupakan topologi jaringan IPTV untuk skenario yang pertama. Routing statis diatur agar paket-paket dari IPTV Server melewati Router 3, Router 1, dan Router 4. Jalur ini merupakan jalur terpendek yang dapat dilalui oleh paket-paket IPTV untuk mencapai client.
47
3.1.2.2 Skenario 2
Gambar 3.3 Topologi Jaringan IPTV Skenario 2 Gambar 3.3 merupakan topologi jaringan IPTV untuk skenario yang kedua. Routing statis diatur agar paket-paket dari IPTV Server melewati Router 3, Router 1, Router 2 dan Router 4. 3.1.2.3 Skenario 3
Gambar 3.4 Topologi Jaringan IPTV Skenario 3 Skenario ke 3.4 adalah penggunaan protokol routing OSPF untuk mencari rute terpendek. 3.2 Implementasi IPTV 3.2.1 IPTV Server IPTV server dibuat dengan menggunakan Darwin streaming server. Darwin streaming server adalah aplikasi streaming server yang mampu mengirimkan
48
media dari server ke client melalui sebuah jaringan secara real time. Dengan menggunakan streaming server, kita tidak perlu mengunduh file ke harddisk client. Media yang sedang dikirimkan langsung dapat dimainkan oleh client saat itu juga. Fasilitas yang disediakan oleh Darwin streaming server antara lain adalah: 1. Broadcast event secara real time 2. Video on demand Streaming server mengirimkan video dan audio sesuai request dari client. Request tersebut kemudian ditangani menggunakan Real-time Streaming Protokol (RTSP), sebuah protokol yang mengendalikan aliran dari konten multimedia realtime. Aliran konten tersebut kemudian dikirimkan menggunakan Real-Time. Transport Protokol (RTP), sebuah protokol transport yang digunakan untuk mengirimkan konten multimedia real-time melalui sebuah jaringan. Darwin streaming server mendukung multicast dan unicast untuk mengirimkan streaming media. Pada multicast, sebuah aliran konten dibagi ke seluruh client. Teknik ini memerlukan sebuah jaringan yang memiliki akses ke multicast backbone.
Gambar 3.5 Multicast pada DSS
49
Pada unicast, setiap client menginisiasi alirannya sendiri. Hal ini menghasilkan banyak koneksi one-to-one antara client dan server. Banyaknya client yang terkoneksi melalui unicast pada sebuah jaringan lokal dapat menghasilkan traffic jaringan yang sangat tinggi.
Gambar 3.6 Unicast pada DSS 3.2.2 PC Router Pada perancangan jaringan IPTV ini, kita akan menggunakan PC router dengan berbasis quagga. Quagga adalah sebuah software aplikasi yang digunakan untuk aplikasi routing protokol. Software ini adalah proyek sempalan dari proyek pendahulunya yaitu zebra. Proyek ini dimulai oleh Kunihiro Ishiguro dan Yoshinari Yoshikawa. Berbeda dengan pengembangan zebra sangat tersentral pada para developernya, quagga ingin melibatkan lebih jauh para penggunanya. Quagga mendukung protokol routing OSPFv2, OSPFv3, RIP v1 and v2, RIPng and BGP-4. Masing-masing protokol dilayani oleh sebuah modul yang sesuai dengan nama protokolnya masing-masing:
50
1. zebra, adalah layanan yang menjembatani komponen yang menjalankan protokol routing (disebut dengan Zserv client) dan table routing kernel. 2. ospfd, adalah layanan yang menjalankan protokol routing OSPFv2. 3. ripd, adalah daemon yang menjalankan protokol routing RIP versi 1 dan versi 2. 4. ospf6d, melayani protokol routing OSPF yang sudah mendukung IPv6, atau sering disebut dengan standar OSPFv3. 5. ripng, adalah program yang manjalankan protokol routing RIPng. 6. bgpd, untuk melayani protokol BGPv4+. Selain di sistem operasi GNU/Linux, quagga juga bisa berjalan di FreeBSD, NetBSD, dan Sun Solaris. Bagian dari Quagga seperti pada gambar di bawah ini:
Gambar 3.7 Arsitektur Quangga 3.2.3 Pengkabelan Topologi jaringan pada gambar dihubungkan dengan menggunakan kabel UTP (Unshielded Twisted Pair) yang tiap ujungnya dipasang konektor RJ-45. Konfigurasi susunan kabel UTP pada kedua ujung konektor RJ-45 diatur berdasarkan warna kabelnya.
51
Gambar 3.8 Kabel UTP dan Konektor RJ-45 Konfigurasi Straight-Trough digunakan untuk menhubungkan komputer dengan hub/switch dan konfigurasi Cross-Over digunakan untuk menghubungkan komputer dengan komputer atau switch dengan switch. Pada Straight-Through, susunan kabel antara ujung satu dengan ujung yang lainnya dibuat sama. Sedangkan pada Cross-Over, susunan kabel pada ujung-ujungnya adalah sebagai berikut: Tabel 3.1 Susunan Kabel Cross-Over
3.2.4 Hub/Switch Hub menghubungkan IPTV server dan traffic generator server dengan router yang terangkai menjadi sebuah jaringan. Selain itu juga mengubungkan laptop serta Set Top Box dengan router tersebut. Hal ini memungkinkan paket-paket yang datang dari IPTV server dan traffic generator dapat diterima juga oleh
52
laptop yang berperan sebagai penerima paket-paket dan wireshark yang berperan sebagai perangkat yang menganalisis paket-paket IPTV. Dalam pengkabelan, semua kabel yang terhubung dengan hub menggunakan konfigurasi straight over karena hub berfungsi sebagai repeater untuk tiap pin dari kabel UTP yang terhubung menggunakan RJ-45. 3.2.5 Set Top Box Set Top Box yang digunakan yakni STB IPTV buatan Hansun. Berikut ini adalah tampilan EPG yang ditampilkan pada televisi. Pada bagian software setting Set Top Box diisikan parameter seperti di bawah ini.
Gambar 3.9 Tampilan Pertama EPG pada Televisi
Gambar 3.10 Pemilihan Jenis Koneksi pada EPG
53
Gambar 3.11 Penentuan Alamat IP Set Top Box Setelah konfigurasi IP address selesai, maka STB akan terhubung dengan VoD server dan akan menampilkan EPG untuk layanan IPTV yang terdapat pada IPTV server. Namun pada tugas akhir ini web server yang berfungsi untuk menampilakan EPG belum dibangun. Sehingga EPG yang seharusnya ditampilkan pada televisi belum bisa ditampilkan. Dalam tugas akhir ini, video pada layanan VoD belum bisa ditampilkan melalui televisi. Hal itu disebabkan karena belum tersedianya middleware yang berfungsi untuk mengubah format video ke dalam format video lain yang bisa ditampilkan oleh set top box. Sehingga video hanya bisa ditampilkan menggunakan software VLC dan Quicktime Player pada laptop. 3.2.6 Implementasi Pembebanan Traffic pada Jaringan Tujuan dari diciptakannya background traffic adalah untuk mensimulasikan keadaan jaringan yang penuh dengan aliran paket-paket sehingga terdapat antrian
seperti jaringan internet yang sebenarnya. Untuk membangkitkan background traffic ini digunakan software D-ITGGUI. D-ITGGUI merupakan graphical
54
user interface yang mengontrol Distributed Internet Traffic Generator berbasis bahasa pemrograman JAVA. Pada tugas akhir ini, karena TG server dan TG client-nya berbasis windows, maka D-ITGGUI yang digunkan adalah juga berbasis windows. Traffic yang dibangkitkan oleh software ini berupa paket-paket UDP yang dapat diatur
packet rate-nya, ukuran paketnya, dan jenis kedatangan paketnya.
Software ini juga sekaligus akan menghitung paremeter-parameetr QoS untuk jaringan yaitu delay, jitter, dan packet loss.
Gambar 3.12 Tampilan D-ITG GUI Gambar 3.12 merupakan contoh tampilan dari software ITGGUI. Traffic yang diciptakan dari software ini diatur menyerupai model traffic telephony. Model traffic telephony mempunyai pola kedatangan poisson dan waktu
55
pendudukannya (holding time-nya) mempunyai distribusi eksponensial. Sehingga waktu kedatangan paketnya diatur agar memiliki distribusi poisson dan ukuran paketnya random dengan distribusi eksponensial. Durasipengiriman paket untuk setiap kali percobaan di set selama 30 detik. Agar menghasilkan beban traffic yang berubah-ubah (makin lama makin meningkat untuk percobaan berikutnya) maka ukuran paket rata-ratanya diubah-ubah sehingga bandwidth dari background traffic ini bisa menjadi variable bebas yang bisa kita atur.
3.2.7 Protocol Analyzer Protocol analyzer berungsi untuk memonitor atau menangkap paket yang berada pada sebuah jaringan secara real time.Salah satu software yang berperan sebagai protocol analyzer adalah Wireshark. Wireshark merupakan alat jaringan fundamental
untuk
mendiagnosis
masalah dan melakukan pengamatan untuk
pemahaman jaringan. Dengan wireshark
protokol-protokol yang digunakan dalam transfer sebuah
informasi dalam jaringan dapat dilihat dan dianalisis lebih detail. Wireshark ini memiliki tampilan Graphical User Interface (GUI) sehingga dalam pemakaiannya lebih
mudah dan detail seperti yang terlihat pada gambar berikut ini.
56
Gambar 3.13 Tampilan Wireshark Network Protocol Analyzer Gambar 3.13 di atas adalah contoh tampilan Wireshark Network Protocol Analyzer 3.3 Data Paket IPTV Pada analisis data paket yang terlibat dalam komunikasi IPTV, digunaka software yang berfungsi untuk melakukan penangkapan paket dalam jaringan yaitu Wireshark. Ketika terjadi aliran paket IPTV dari server ke client, telah terjadi pengiriman beberapa paket data yaitu RTSP (Real Time Streaming Protocol), RTP (Real Time Protocol), RTCP (Real Time Transport Protocol), UDP (User Datagram Protocol). Gambar 6.1 merupakan hasil capture dari wireshark yang
menampilkan paket-paket data tertentu. Paket-paket tersebut berjalan ketika client sedang menggunakan layanan VoD.
57
Gambar 3.14 Tampilan Capture Paket dengan Wireshark 3.3.1 Proses Komunikasi Dasar VoD
Untuk berkomunikasi, layanan VoD memiliki beberapa mekanisme yaitu pembukaan koneksi, transfer data, dan penutupan koneksi. Untuk melakukan hal tersebut digunakan beberap protokol yaitu HTTP, RTSP, RTCP dan RTP. 3.3.1.1 Pembukaan Koneksi Proses komunikasi diawali dengan pembukaan koneksi. Pada saat client menyalakan PC atau STB, terjadi pembukaan koneksi yang disampaikan ke server dengan menggunakan protokol mengirimkan paket
HTTP. Sebagai
HTTP lainnya
balasannya, server akan
yang akan ditampilkan sebagai user
interface atau Electronic Program Guide (EPG) pada client. Untuk dapat menikmati layanan VoD, client akan mengirimkan
request video yang
ingin
58
ditonton ke web server. Kemudian web server akan membalas request dengan mengirimkan session description. Setelah client menerima session description, client
akan mengirimkan perintah setup
dengan menggunakan protokol
RTSP.
Perintah setup tersebut digunakan untuk mendeskripsikan bagaimana video yang di-request oleh user dikirimkan. Untuk mulai memutar video yang diinginkan, client kemudian mengirimkan perintah play kepada VoD server. Sama seperti perintah setup, perintah play juga dikirimkan dengan menggunakan protokol RTSP. Setelah perintah play
diterima
oleh VoD server, VoD server akan
mengirimkan jawaban tertentu dan selanjutnya mengirimkan video yang diminta oleh user secara realtime. Proses pembentukan koneksi VoD ini dapat dilihat pada gambar 3.15.
Gambar 3.15 Tampilan Capture Pada Saat Pembentukan Koneksi Layanan VoD
59
Gambar 3.15 di atas adalah hasil capture pada saat pembentukan koneksi VoD. Dari gambar 3.15 dapat dilihat 3 buah perintah yang
digunakan untuk
pembentukan koneksi, yaitu describe, setup, dan play. Ketiga perintah tersebut dikirimkan
dari
client
(192.168.1.42)
ke
VoD
server
(192.168.1.1)
dengan
menggunakan protokol RTSP. Dari gambar di atas juga dapat dilihat bahwa waktu yang diperlukan untuk pembukaan koneksi layanan VoD adalah 0,343773 ms. 3.3.1.2 Transfer Data Untuk mengendalikan jalannya straming media, VoD menggunakan protokol
RTSP
(Real
Time
Streaming
Protocol).
Sedangkan untuk
jalannya
streaming media itu sendiri, VoD menggunakan protokol RTP (Real-time Transport
Protocol). Selain menggunakan RTP sebagai protokol transport. Layanan VoD juga menggunakan protokol RTCP. Fungsi utama dari RTCP adalah untuk memperoleh feedback dari streaming session user. Encoder dan streaming server dapat menganalisa informasi
feedback
tersebut untuk melakukan perubahan data
stream yang dikirimkan. RTCP digunakan bersama dengan protokol RTP untuk memperoleh feedback kualitas transfer data dan untuk menambahkan identifikasi dan fungsi kontrol. Gambar 3.16 merupakan capture wireshark yang menampilkan transfer video menggunakan RTP
yang digunakan untuk kontrol QoS.
dengan diselingi oleh RTCP
60
Gambar 3.16 Tampilan Capture Saat Transfer Video Pada Layanan VoD
Dari gambar 3.16 di atas merupakan hasil capture pada saat streaming media berlangsung. Dapat dilihat dari gambar 3.16 bahwa VoD menggunakan protokol RTP
untuk melakukan pengiriman data. Protokol RTP digunakan karena dapat menyediakan jaringan transport end-to-end yang berfungsi sangat baik untuk aplikasi pengiriman data real-time, seperti video atau audio baik dengan cara multicast atau jaringan unicast. RTP memberikan jenis identifikasi, jumlah urutan nomer data, waktu penandaan dan pemberian monitoring kepada paket IP agar menyediakan end-toend untuk transport real-time data. Bagian pengontrolan paket data pada RTP disebut
dengan RTCP (Real time Control Protocol). Dari gambar 3.16, dapat dilihat bahwa setiap periode tertentu, RTCP akan
61
muncul di sela pengiriman paket RTP untuk melakukan pengontrolan paket data. 3.3.1.3 Penutupan Koneksi Untuk mengakhiri
layanan VoD, digunakan perintah teardown. Perintah
teardown adalah perintah yang memerintahkan server untuk memutuskan koneksi dan membebas tugaskan sumber daya yang sebelumnya telah digunakan. Proses penutupan koneksi layanan VoD ini dapat dilihat pada gambar 3.17.
Gambar 3.17 Capture Pada Saat Penutupan Koneksi Layanan VoD
Gambar 3.17 di atas adalah hasil capture pada saat penutupan koneksi layanan VoD. Dapat dilihat pada gambar di atas, perintah teardown dikirimkan oleh client
(192.168.1.42) kepada
server (192.168.1.1) menggunakan protokol RTSP.
Setelah perintah teardown diterima oleh server, maka server akan mengirimkan balasan kepada client
sebelum
layanan VoD benar-benar dihentikan. Dari
62
gambar 3.17 di atas, waktu yang dibutuhkan dari perintah teardown diberikan sampai layanan benar-benar berhenti adalah 0,236933 ms. 3.3.2 Proses Komunikasi VoD, Routing dan Traffic Bagian sebelumnya dibahas mengenai proses dasar komunikasi VoD yang
melibatkan beberapa protokol. Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai proses komunikasi VoD jika ditambahakan proses routing dinamis dan traffic background
tertentu, sehingga paket-paket yang terdapat pada jaringan tidak hanya protokol yang digunakan dalam layanan VoD tetapi juga ditambah dengan protokol lainnya yang terlibat dalam proses routing. Penambahan protokol routing dan traffic background dalam layanan VoD berpengaruh terhadap QoS IPTV. Pengaruh tersebut akan dibahas pada bagian selanjutnya. Pada bagian ini akan dibahas analisis paket-paket atau protokol apa saja yang terdapat pada jaringan jika routing dinamis dan traffic background diaktifkan.
Dari hasil capture wireshark pada gambar 3.18 di bawah ini,
dapat dilihat bahwa terdapat beberapa protokol lain selain protokol yang digunakan dalam VoD yaitu OSPF dan UDP.
63
Gambar 3.18 Capture Ketika Routing Dinamis dan Traffic Generator Aktif Protokol OSPF tersebut digunakan untuk proses routing dinamis yang diimplementasikan pada jaringan IPTV. OSPF mempunyai sebuah mekanisme untuk dapat menemukan router tetangganya dan dapat membuka hubungan. Mekanisme tersebut disebut dengan istilah hello protocol. Dalam
membentuk
hubungan dengan
tetangganya,
router
OSPF
akanmengirimkan sebuah paket berukuran kecil secara periodik ke dalam jaringan atau ke sebuah perangkat yang terhubung langsung dengannya. Paket kecil tersebut
dinamai dengan istilah Hello packet. Pada
kondisi standar,
Hello packet
dikirimkan berkala setiap 10 detik sekali
(dalam
media
broadcast multiaccess) dan 30 detik sekali dalam media Point-to-Point. Hello packet berisikan informasi seputar pernak-pernik yang ada pada
64
router pengirim.
Hello packet
pada
umumnya dikirim
dengan
menggunakan
multicast address untuk menuju ke semua router yang menjalankan OSPF
(IP
multicast 224.0.0.5). Semua router yang menjalankan OSPF pasti akan mendengarkan protokol hello ini dan juga akan mengirimkan hello packetnya secara berkala. Selain protokol OSPF, protokol UDP juga terdeteksi dalam jaringan. Hal ini deisebabkan karena pada saat
dilakukan percobaan, digunakan traffic
generator untuk membentuk background
traffic
tertentu. Traffic
generator
tersebut membanjiri jaringan dengan paket-paket tertentu yaitu paket UDP. Paket UDP tersebut adalah parameter yang digunakan untuk menentukan ukuran traffic yang dilalui oleh paket IPTV. Sehingga QoS IPTV dapat diukur berdasarkan banyaknya paket UDP yang terdapat dalam jaringan.
