SIMULASI KUALITAS LAYANAN VOIP MENGGUNAKAN METODE ANTRIAN PAKET CBQ DENGAN MEKANISME LINK SHARING

JETri, Volume 7, Nomor 1, Agustus 2007, Halaman 41-64, ISSN 1412-0372

SIMULASI KUALITAS LAYANAN VOIP MENGGUNAKAN METODE ANTRIAN PAKET CBQ DENGAN MEKANISME LINK SHARING

Suhartati Agoes & Adi Putranto* Dosen Jurusan Teknik Elektro-FTI, Universitas Trisakti Abstract Main problem faced by Voice over IP service is the level of delay and packet loss yielded. Queue delay that happened when packet enter router interface have a big effect in real-time communications like Voice over Internet Protocol (VoIP). First In First Out (FIFO) Queue System does not own arrangement to traffic passing through it, all packets assumed equal. If VOIP packets queue up together with data packet at this system hence the delay yielded will be very big. A correct queue method needed to improve network delay characteristic and improve Quality of Service (QOS) of VoIP. One QOS management method on VoIP which can be used is CBQ (Class Based Queuing) queue method. CBQ represent scheduling mechanism providing link-sharing among classes using same physical link. This is the method enable division of bandwidth allocation from router output port as according to traffic type and priority. In the event of congestion, traffic with high priority will accept minimum bandwidth allocations as which have previous reservation. At the simulated scenario and network topology, CBQ queue method able to meet the requirement of maximum delay according to ITU recommendation G.114. Based on calculation conversion R factor value to MOS by using E-Model, CBQ can assign MOS value more than 4 (four), meaning its value is good. So that VoIP service is competent to be implemented. Keyword: Bandwidth, CBQ, FIFO, link-sharing, MOS

1. Pendahuluan Voice over Internet Protocol (VoIP) adalah teknologi yang mampu melewatkan traffic suara yang berbentuk paket melalui jaringan IP. Saat ini terdapat banyak hal yang menghambat perkembangan VoIP, terutama disebabkan teknologi ini menghasilkan delay di luar batas kewajaran, dan adanya packet loss yang menyebabkan kualitas suara yang dihasilkan kurang bisa diterima dengan baik. Hal ini tidak terlepas dari carrier yang membawa paket-paket suara tersebut, yaitu jaringan internet. Jaringan internet yang terkenal dengan sebutan jaringan “best effort” memang tidak akan pernah menjamin bahwa

* Alumni Jurusan Teknik Elektro FTI, Universitas Trisakti


data atau traffic yang melewatinya dapat sampai ke tujuan sesuai dengan hasil yang diharapkan. Keadaan seperti ini tentu mengganggu, karena komunikasi VoIP tergolong komunikasi real-time yang mensyaratkan delay, jitter dan paket loss yang dihasilkan sekecil mungkin. Masalah utama adalah pada saat paket-paket IP mengantri pada router, sistem manajemen antrian First In First Out (FIFO) tidak memiliki pengaturan terhadap trafik yang melewatinya sehingga paket suara yang berukuran kecil harus berkompetisi dengan paket data yang berukuran besar Agar teknologi VoIP dapat menyamai kualitas jaringan PSTN atau paling tidak mendekati, maka jaringan transport IP harus dapat menyediakan tingkat kualitas layanan atau biasa disebut Quality of Service (QoS) yang sesuai dengan jenis traffic yang melewatiny

2. Quality Of Service Trend saat ini untuk para network designer adalah membangun jaringan multiservice yang membawa trafik suara, data dan video, melewati arsitektur jaringan berbasis paket yang menyebabkan kebutuhan akan bandwith semakin meningkat. Istilah QoS mengacu kepada kemampuan dari jaringan untuk menyediakan layanan yang lebih baik kepada trafik jaringan tertentu. Secara umum, QoS menyediakan layanan jaringan yang lebih baik dengan mendukung bandwith yang terdedikasi, memperbaiki karakteristik loss, menghindari dan mengatur kongesti pada jaringan serta mengatur prioritas trafik yang melewati jaringan (Cisco Interactive, 2000: np). Kualitas suara pada jaringan VoIP secara langsung dipengaruhi oleh dua faktor utama yaitu packet delay dan paket loss. Paket loss terjadi apabila ada sebuah paket yang di-drop oleh network nodes karena ia tidak dapat meneruskannya ke output interfacenya. Paket loss dapat menyebabkan terjadinya “clipping” dan “skips”. Paket delay dapat menyebabkan penurunan kualitas suara. Delay didefiniskan sebagai waktu yang dibutuhkan untuk mengirimkan data dari

42

Suhartati Agoes & Adi Putranto , Simulasi Kualitas Pelayanan VoIP Menggunakan Metode Antrian

sumber (pengirim) ke tujuan (penerima), hal ini disebut juga one-way delay. Rekomendasi ITU-T G.114 menetapkan batas maksimum one-way-delay yang masih dapat diterima agar kualitas VoIP sama dengan kualitas jaringan PSTN berkisar antara 100 - 150 ms. Batasan delay menurut rekomendasi ITU-T G.114 terdapat pada Tabel 1. Tabel 1. Batasan delay menurut rekomendasi ITU-T G.114 (ITU-T Recommendation, 2003: No Page) Delay Range

ITU-T Recommendation

0 to 150 ms

Recommended range for transmission delay

150 to 400 ms

Recommended if the designers are aware of reduced quality

400 ms and greater

Not recommended, although it may be necessary in some extraordinary cases

Delay diatas 400 ms menyebabkan hubungan komunikasi sudah tidak layak lagi dilakukan karena hal ini sama saja seperti kita berbicara melalui walkie-talkie. End-to-end delay terbagi atas dua bagian, yaitu fixed network delay dan variable network delay. Fixed network delay disusun dari tiga komponen, yaitu delay propagasi, delay serialisasi dan delay processing. Sedangkan faktor yang menyebabkan variable network delay yaitu delay antrian (queuing delay), dejitter buffer dan ukuran paket yang bervariasi.

3. Teknik-Teknik Queuing Queuing adalah salah satu fungsi QoS 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 (delay). Berikut ini adalah beberapa teknik queuing dan penjelasannya.

43


A. First In First Out (Fifo) First in first out (FIFO) adalah metode queuing yang paling sederhana. Semua paket diperlakukan sama dengan menempatkannya pada sebuah antrian, lalu dilayani dengan urutan yang sama ketika paket-paket tersebut memasuki antrian. FIFO tidak mempertimbangkan prioritas paket, bandwidth, dan alokasi buffer yang diperuntukkan paket tersebut. Ketika buffer pada router sudah penuh, maka paket yang datang selanjutnya akan di-drop, sehingga metode ini dinamakan juga tail-drop. Gambar 1. menjelaskan mengenai metode antrian FIFO.

5 2 4 6 6

5

4

3

2

1

3

1

Gambar 1. Metode Antrian FIFO (Semeria, Chuck, 2001: np) Antrian FIFO merupakan metode antrian yang paling banyak dipakai saat ini, karena mempunyai komputasi beban yang rendah sehingga tidak membebani kerja router.

44


Tetapi jaringan masa kini lebih membutuhkan algoritma queuing yang lebih memuaskan untuk mengontrol traffic-traffic yang melewatinya. B. Class-Based Queuing (CBQ) Class-Based Queuing (CBQ) adalah suatu mekanisme queuing, bertujuan menyediakan link sharing antar agensi yang menggunakan jalur fisik yang sama, dan sebagai acuan untuk membedakan traffic yang memiliki prioritas-prioritas yang berlainan. Gambar 2. menjelaskan tentang struktur link-sharing pada metode CBQ. Setiap agensi dapat mengalokasikan bandwidth miliknya untuk berbagai jenis traffic yang berbeda, sesuai dengan pembagiannya yang tepat untuk masing-masing traffic. CBQ dengan link sharing memberikan keunggulan yaitu pemberian bandwidth yang tak terpakai bagi leaf classnya.

Link 50 %

50 % Agency

Top Audio

16,6 % Audio 1

Top Vidio 100 %

16,6 % Audio 2

16,6 % Audio 3

Vidio 1

Leaf Class

Gambar 2. Contoh Link Sharing pada CBQ Pada Gambar 3., router menyiapkan sebuah queue untuk tiap-tiap class.

45


Ketika paket datang, router akan mengantrikannya pada queue yang sesuai dengan priority class paket tersebut. Selanjutnya, router dapat menerapkan priority control yang akan mentransfer lebih banyak paketpaket berprioritas tinggi daripada paket berprioritas rendah. Flow1 Real-time 25% B/W Flow2 Scheduler

Classifier

Flow3 Interactive 25% B/W Flow4

Port

Flow5 Fine Tranfer 50% B/W Flow6

Flow7

Flow8

Gambar 3. Metode Antrian CBQ (Semeria, Chuck, 2001: np) Komponen-komponen CBQ adalah: 1. Classifier, bekerja dengan cara mengklasifikasikan paket-paket ke dalam class-class yang sesuai dengan menggunakan informasi yang ada di packet header. 2. General Scheduler, merupakan mekanisme penjadwalan bertujuan untuk membagi bandwidth saat seluruh kelas memiliki antrian paket. General Scheduler menjamin hak kuantitas layanan untuk tiap cabang class (leaf classes), dengan membagikan bandwidth sesuai dengan

46


alokasinya masing-masing. General Scheduler bekerja apabila tidak terjadi kongesti pada router. 3. Link-sharing Scheduler, yang bertujuan membagikan bandwidth yang tak terpakai sesuai dengan struktur link-sharingnya. Link-sharing scheduler digunakan apabila terjadi kongesti pada router. 4. Estimator, akan menghitung bandwidth yang terpakai pada tiap kelas pada selang waktu tertentu untuk memastikan bahwa tiap kelas telah mendapatkan bandwidth sesuai bagiannya.

4. Pengukuran Kualitas VoIP A. MOS Pengukuran secara subjektif melibatkan manusia yang mendengarkan suara langsung atau rekaman suara dan memberi rating kepadanya. Salah satu metode subjektif yang paling banyak digunakan adalah MOS (Mean Opinion Score) seperti dideskripsikan pada rekomendasi ITU-T P.800. Karena menggunakan subjek manusia, pengukuran secara subjektif menjadi sangat akurat dan berguna dalam mengevaluasi sebuah sistem telephony. Rekomendasi ITU-T P.800 menerangkan secara detail cara melakukan pengukuran metode subjektif, yang secara ringkas dapat disimpulkan sebagai berikut. Sebuah panelis yang terdiri dari beberapa orang mendengarkan sebuah sampel suara, memberi nilai pada setiap sampel dengan rentang standar nilai dari 1 (Buruk) s.d 5 (Baik Sekali) seperti ditunjukkan pada Tabel 2. berikut ini. Nilai rata-rata yang diberikan panelis merupakan nilai MOS. Metode pengukuran seperti MOS yang menggunakan subjek manusia merupakan pengukuran yang baik untuk menilai kualitas suara. Walaupun begitu, metode subjektif memiliki beberapa kekurangan. Secara khusus, metode ini membutuhkan waktu yang lama dan biaya yang tidak sedikit. Beberapa peneliti dan organisasi tidak memiliki cukup sumber daya untuk melakukan test pengukuran seperti itu.

47


Tabel 2. Standar Nilai MOS Nilai MOS

Opini

5

Sangat baik

4

Baik

3

Cukup baik

2

Tidak baik

1

Buruk

B. E-Model E-Model merupakan ukuran objektif dari jaringan telekomunikasi yang diperkenalkan oleh ETSI pada ETR 250 dan distandarkan oleh ITU-T melalui G.107. Hasil akhir yang didapat merupakan R factor, yang dapat memprediksikan nilai MOS. Metode ini direkomendasikan bagi para penyedia jasa layanan telekomunikasi untuk menjadi panduan dalam perencanaan jaringan dan mengontrol performansinya. Nilai akhir estimasi E-Model disebut dengan R faktor. R faktor didefinisikan sebagai faktor kualitas transmisi yang dipengaruhi oleh beberapa parameter seperti signal-to-noise ratio dan echo perangkat, codec dan kompresi, packet loss, dan delay. Untuk perencanaan transmisi VoIP, penurunan kualitas karena faktor perangkat dapat di-set pada nilai default yang juga ditetapkan pada rekomendasi ITU-T G.107. Menurut R. G. Cole dan J. H. Rosenbluth dalam papernya (Cole, r. g and Rosenbluth, J.H., 2000: np), persamaan matematis E-Model untuk hubungan VoIP dari Pc ke Pc adalah:

48


R = 94.2 – Id – Ief

(1)

Dimana : Id = Faktor penurunan kualitas suara yang disebabkan oleh pengaruh one-way delay Ief = Faktor penurunan kualitas yang disebabkan oleh teknik kompresi dan paket loss yang terjadi dan nilainya tergantung pada metode kompresi yang digunakan. Id = 0.024d + 0.11(d–177.3) H(d–177.3)

(2)

Untuk teknik kompresi G.729 nilai Ief sesuai dengan persamaan berikut ini: Ief (G.729codec) = 11 + 40 ln (1+10e)

(3)

Maka secara umum persamaan nilai estimasi R factor menjadi: R = 94.2 – [0.024d + 0.11(d – 177.3) H(d – 177.3)] – [11 + 40 ln (1 + 10e)] Dimana: R d H H(x) H(x) e

(4)

= faktor kualitas transmisi = one-way delay (milli second) = fungsi tangga; dengan ketentuan = 0, jika x < 0, lainnya = 1, untuk x ≥ 0 = persentasi besarnya paket loss yang terjadi (dalam bentuk desimal)

R Factor berkisar antara 0 dan 100. Nilai R di bawah 50 dinilai tidak dapat diterima dan koneksi telepon pada umumnya tidak melampaui nilai di atas 94. Jadi nilai R yang baik berkisar antara 50 s.d 94. Selanjutnya nilai R dapat dikalkulasi untuk menentukan nilai estimasi MOS. Untuk mengubah nilai R menjadi estimasi MOS, digunakan ketentuan-ketentuan sebagai berikut: Untuk R < 0

: MOS = 1

49


Untuk R > 100

: MOS = 4.5

Untuk 0 < R < 100: MOS = 1 + 0.035 R + 7x10-6 R(R-60)(100-R) Hubungan antara nilai R dengan nilai MOS ditunjukkan pada Tabel 3. Tabel 3. Hubungan Nilai R dengan Nilai MOS

Nilai Maksimum ITU-T G.107

R factor Tingkat Kepuasan 100 94

Sangat Baik

90

4.4 4.3

Baik 4.0

80 Cukup Baik 70

3.6 Kurang Baik 3.1

60 Buruk / Berkualitas Rendah 50

2.6 Buruk / Tidak Diperkenankan

0

1.0

5. Topologi Jaringan Simulasi Proses simulasi untuk mengukur kualitas layanan VoIP dengan metode Class Based Queuing dilakukan dengan 0software Network Simulator 2 menggunakan topologi simulasi sesuai Gambar 4.

50


VoIP1 VOIP1

VoIP3 VOIP3

VoIP2 VOIP2

VoIP7 VOIP7

VoIP4 VOIP4

Router AA Router

HTTP1 HTTP1 HTTP2 HTTP2 HTTP3 HTTP3

FTP1 FTP1

VoIP5 VOIP5

FTP2 FTP2 TELNET1 TELNET1

VoIP6 VOIP6

VoIP8 VOIP8

Router BB Router

HTTP4 HTTP4 HTTP5 HTTP5 HTTP6 HTTP6

FTP3 TELNET2 FTP3 FTP4 FTP4 TELNET2

Gambar 4. Topologi jaringan pada simulasi Topologi yang digunakan pada simulasi ini merupakan topologi jaringan yang sudah disederhanakan, tetapi dianggap dapat merepresentasikan topologi jaringan di dunia nyata yang lebih kompleks. Jaringan VoIP dan jaringan data yang terhubung dengan router A dihubungkan dengan router B yang juga terhubung dengan jaringan VoIP dan jaringan data.

51


Kapasitas saluran antara router A dan router B dibuat bervariasi dengan bandwidth 1 Mbps, 512 Kbps dan 128 Kbps. Masing-masing router terhubung dengan endpoint dengan kapasitas bandwidth 10 Mbps. Pada router A dan B terdapat 10 endpoint yaitu empat buah endpoint VoIP, tiga buah endpoint HTTP, dua buah endpoint FTP dan 1 buah endpoint Telnet. Pada simulasi ini digunakan parameter fixed network delay yang sesuai dengan Tabel 4. Tabel 4. Fixed Network Delay Saluran Router A dengan router B

Besar Delay 40 ms

Router dan Endpoint 1.

Trafik VoIP

30,0592 ms

2.

Trafik HTTP dan FTP

15,8 ms

3.

Trafik Telnet

15,032 ms

Total delay tetap 1.

Trafik VoIP

100,1184 ms

2.

Trafik HTTP dan FTP

71,6 ms

3.

Trafik Telnet

70,064 ms

6. Skenario Pembangkitan Trafik Pada simulasi digunakan skenario pembangkitan trafik sibuk. Pada skenario trafik sibuk, untuk periode tertentu terdapat trafik yang memasuki saluran secara bersamaan. Hasil lengkap durasi trafik yang dibangkitkan pada simulasi seperti pada Tabel 5. pada halaman berikut ini.

52


Tabel 5. skenario pembangkitan trafik pada kondisi trafik sibuk Jenis Trafik

Waktu Pembangkitan (s) Mulai

Berhenti

VoIP1

0

30

VoIP2

0

30

VoIP3

0

30

VoIP4

0

30

HTTP1

5

25

HTTP2

5

25

HTTP3

5

25

FTP1

10

30

FTP2

10

30

TELNET

15

30

7. Analisis Delay Paket Bagian ini akan menganalisis karakteristik delay pada metode antrian CBQ pada trafik jaringan LAN A-LAN B hasil simulasi dan perbandingannya dengan metode antrian FIFO dalam kaitannya dengan kualitas layanan. Traffic real-time khususnya VoIP mensyaratkan nilai delay yang kecil agar kualitas hubungan komunikasi masih dapat dipertahankan.

53


Pengamatan dilakukan terhadap one way delay paket VoIP. Nilai delay rata-rata total VoIP yang akan dihitung merupakan nilai rata-rata dari besar delay rata-rata paket VoIP 1, VoIP 2, VoIP3 dan VoIP 4. Data yang dianalisis diperoleh dari hasil simulasi yang telah diolah dengan menggunakan perangkat lunak tambahan Tracegraph dan Microsoft Excel. A. Analisis Kapasitas Saluran 1 Mbps Pada Tabel 6. dan Gambar 5. terdapat bahwa delay rata-rata VoIP pada metode FIFO sebesar 181,4319 ms dan delay rata-rata VoIP pada metode CBQ sebesar 104,6621 ms atau selisih 76,7698 ms. Tabel 6. Delay rata-rata trafik pada kapasitas 1 Mbps Jenis Trafik

FIFO

CBQ

VoIP 1

178,6856

105,2482

VoIP 2

183,3899

105,0588

VoIP 3

182,4780

104,4668

VoIP 4

181,1742

103,8748

HTTP

185,253

549,2832

FTP

294,5558

655,9708

Telnet

179,5458

75,7585

Delayrata-rata VoIP

54

Delay rata-rata ( ms )

181,4319

104,6621


Delay (ms)

Bandwidth 1 Mbps, trafik sibuk 200 180 160 140 120 100 80 60 40

20 0 VoIP 1

VoIP 2 FIFO

VoIP 3

VoIP 4

CBQ

Gambar 5. Grafik Delay rata-rata trafik VoIP pada kapasitas 1 Mbps Pada kapasitas saluran sebesar 1 Mbps dengan kondisi saluran yang sibuk ternyata delay trafik VoIP dengan metode FIFO sudah tidak memenuhi syarat one-way delay ITU yaitu 150 ms. Jaringan yang sibuk menimbulkan antrian yang panjang pada buffer router, terlebih lagi pada metode FIFO yang hanya mempunyai single buffer. Paket-paket VoIP yang berukuran kecil (74 byte) berada satu antrian dengan paket-paket lain yang berukuran relatif lebih besar (1 Kb). Sehingga menimbulkan delay yang lebih besar. Berbeda dengan metode CBQ, sebelum paket VoIP memasuki antrian router, paket sudah dimasukkan pada antrian class CBQ, setelah itu paket dilayani router secara bergantian dan terdapat prioritas paket, sehingga delay rata-rata paket VoIP relatif kecil dibandingkan delay paket yang lain.

55


B. Analisis Kapasitas Saluran 512 Kbps Pada kapasitas saluran sebesar 512 Kbps dengan trafik sibuk, selisih delay rata-rata VoIP antara metode FIFO dan metode CBQ sebesar 136,6934 ms. Kapasitas sebesar ini tidak memadai untuk trafik VoIP dengan metode FIFO karena menghasilkan delay rata-rata sebesar 246,1223 ms. Sedangkan pada metode CBQ, setiap jenis trafik mempunyai antrian dan alokasi bandwith tersendiri dan trafik VoIP diberikan prioritas yang lebih tinggi sehingga delay yang dihasilkan hanya sebesar 109,4289 ms. Hasilnya bisa dilihat pada Tabel 7. dan Gambar 6. Tabel 7. Delay rata-rata trafik pada kapasitas 512 Kbps Delay rata-rata ( ms ) Jenis Trafik FIFO

CBQ

VoIP 1

232,3512

109,9893

VoIP 2

255,6237

110,3984

VoIP 3

250,7609

109,2420

VoIP 4

245,7533

108,0858

HTTP

277,4177

1553,3328

FTP

294,5558

1745,0421

Telnet

262,0933

77,4101

Delay rata-rata VoIP

56

246,1223

109,4289


Bandwidth 512 Kbps, trafik sibuk 300

Delay (ms)

250 200 150 100 50 0 VoIP 1

VoIP 2 FIFO

VoIP 3

VoIP 4

CBQ

Gambar 6. Grafik Delay rata-rata trafik VoIP pada kapasitas 512 Kbps C. Analisis Kapasitas Saluran 128 Kbps Pada saluran dengan bandwith terbatas sebesar 128 Kbps dengan kondisi jaringan yang sibuk. Karakteristik delay yang dihasilkan terdapat pada Tabel 8. dan Gambar 7. (seperti halaman berikut ini). Dalam kondisi jaringan yang terdiri dari 4 aliran trafik VoIP, 3 aliran trafik HTTP, 2 aliran trafik FTP, dan 1 aliran telnet, delay untuk trafik VoIP yang dihasilkan metode FIFO sangat besar yaitu 374,1728 ms. Hal ini berbeda dengan metode CBQ. Walaupun dengan kapasitas saluran yang terbatas hanya 128 Kbps, delay rata-rata trafik VoIP yang dihasilkan masih memenuhi batas minimum 150 ms yaitu sebesar 137,1956 ms dengan selisih waktu delay sebesar 236.9772 ms dari metode FIFO.

57


Tabel 8. Delay rata-rata trafik pada kapasitas 128 Kbps Delay rata-rata ( ms ) Jenis Trafik FIFO

CBQ

VoIP 1

347,3689

135,5795

VoIP 2

388,7369

142,3593

VoIP 3

383,8141

137,7343

VoIP 4

376,7713

133,1093

HTTP

471,8663

1553,3328

FTP

504,0597

1745,0421

Telnet

441,0263

84,6874

Delay rata-rata VoIP

374,1728

137,1956

Besar delay dengan menggunakan metode FIFO sangat bergantung pada kedatangan aliran data. Saat satu atau lebih sumber mengirimkan data dengan jumlah besar dalam selang waktu yang sama, maka delay akan bertambah besar sebanding dengan pertambahan jumlah paket seperti dijelaskan pada Gambar 7.

58


Bandwidth 128 Kbps, trafik sibuk 400

Delay (ms)

350 300 250 200 150 100 50 0 VoIP 1

VoIP 2 FIFO

VoIP 3

VoIP 4

CBQ

Gambar 7. Grafik Delay rata-rata trafik VoIP pada kapasitas 128 Kbps

8. Analisis Paket Loss Jaringan IP tidak dapat memberikan jaminan bahwa paket akan dikirim semua sesuai dengan pesanan. Paket akan di drop di bawah beban puncak dan selama periode kongesti yang disebabkan oleh beberapa faktor seperti kegagalan link transmisi atau kapasitas yang tidak mencukupi. Banyaknya paket-paket yang hilang yang dialami oleh seluruh trafik pada jaringan yang sibuk terdapat pada Tabel 9. Pada metode antrian FIFO, seluruh trafik pada semua saluran mengalami paket loss. Trafik VoIP pada saluran dengan bandwidth 1 Mbps mengalami paket loss dengan persentase rata-rata 2,81 %, sedangkan pada bandwidth 512 Kbps dan 128 Kbps persentase rata-rata paket lossnya diatas 10%. Pada metode antrian CBQ, trafik VoIP pada seluruh kapasitas saluran tidak mengalami packet loss.

59


Tabel 9. Persentase Paket Loss Pada Semua Jenis Trafik LOSS RATE (%) JENIS TRAFIK

1 Mbps

512 Kbps

128 Kbps

FIFO CBQ FIFO CBQ FIFO

CBQ

VoIP 1

5,36

0

22,84

0

38,46

0

VoIP 2

0,67

0

2,27

0

16,52

0

VoIP 3

1,73

0

7

0

22,65

0

VoIP 4

3,46

0

11,39

0

29,25

0

HTTP 1

3,95

0

11,11

6,71

19,44

46,51

HTTP 2

1,99

0

9,7

6,57

26,76

45,45

HTTP 3

2,87

0

9,3

6,78

51,61

34,21

FTP 1

3,36

0

9,06

3,21

36,84

45,16

FTP 2

3,03

0

9,3

3,21

43,48

41,94

TELNET 1

10,53

0

26,3

0

66,67

0

Hal ini dikarenakan pada metode antrian FIFO, router hanya mempunyai single buffer dan jika buffer telah penuh maka paket yang datang berikutnya akan di drop.

60


Sebaliknya pada metode antrian CBQ, paket-paket VoIP diantrikan pada buffer parallel yang terpisah dengan paket-paket HTTP, FTP, dan TELNET. Selain itu ketika terjadi kongesti pada jaringan, paket-paket VoIP lebih diutamakan karena diberikan prioritas yang lebih tinggi dibandingkan paket-paket lainnya. Untuk paket-paket HTTP dan FTP yang bukan merupakan traffic real time, packet loss tidak terlalu menjadi masalah karena menggunakan TCP yang mempunyai mekanisme retransmisi packet.

9. Analisis Qos Dengan E-Model Dan Mos Berdasarkan rumus (2) diperoleh nilai Id sesuai dengan Tabel 10. berikut ini. Tabel 10. Nilai Id untuk masing-masing saluran VoIP Bandwidth Antrian

Delay satu arah ( ms )

Nilai Id

FIFO

181,4319

4,8089

CBQ

104,6621

2,5119

FIFO

246,1223

13,4774

CBQ

109,4289

2,6263

FIFO

374,1728

30,6362

CBQ

137,1956

3,2927

1 Mbps

512 Kbps

128 Kbps

Berdasarkan persamaan (3) didapat nilai Ief sesuai dengan Tabel 11. pada halaman berikut ini.

61


Tabel 11. Nilai Ief untuk masing-masing saluran VoIP Bandwidth Antrian Persentase Paket Loss

Nilai Ief

FIFO

2,81

20,8932

CBQ

0

11

FIFO

10,87

40,4371

CBQ

0

11

FIFO

26,72

63,0302

CBQ

0

11

1 Mbps

512 Kbps

128 Kbps

Besar nilai R masing-masing saluran sesuai persamaan (1) dan nilai estimasi MOS yang sesuai ditunjukkan pada Tabel 12. Tabel 12. Nilai Estimasi MOS untuk masing-masing saluran Bandwidth

Antrian

Nilai R

MOS

FIFO

68,4979

3,5258

CBQ

80,6881

4,0497

FIFO

40,2855

2,0780

CBQ

80,5737

4,0455

FIFO

0,5337

0,9966

CBQ

79,9073

4,0205

1 Mbps

512 Kbps

128 Kbps

62


Sedangkan grafik dari nilai estimasi MOS masing-masing saluran ditunjukkan oleh Gambar 8. Nilai Estimasi MOS 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

Nilai MOS

FIFO CBQ 1 Mbps 1 Mbps

FIFO 512 Kbps

CBQ 512 Kbps

FIFO 128 Kbps

CBQ 128 Kbps

3.5258

2.078

4.0455

0.9966

4.0205

4.0497

Gambar 8. Grafik Nilai Estimasi MOS Berdasarkan Gambar 8, hasil simulasi FIFO memberikan nilai MOS dibawah nilai 4. Sebaliknya penggunaan metode QoS pada VoIP dengan metode CBQ dapat memberikan nilai MOS untuk semua kapasitas saluran diatas nilai 4. Walaupun masih dibawah kualitas suara pada PSTN dengan nilai MOS berkisar antara 4,5 – 4,7. Jadi secara umum, penggunaan metode CBQ dalam hal pengaplikasian VoIP pada kapasitas jaringan yang bervariasi sangatlah berguna.

63


10. Kesimpulan Dari simulasi yang telah dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal berikut ini: 1. Penggunaan metode antrian Class Based Queuing (CBQ) pada jaringan simulasi mampu memberikan karakteristik delay yang jauh lebih baik daripada metode FIFO. Metode antrian CBQ mampu memenuhi syarat delay maksimum dibawah 150 ms sesuai dengan rekomendasi G.114. 2. Pada saluran dengan trafik sibuk serta terdiri dari berbagai macam paket, metode CBQ memberikan delay antrian yang lebih baik dan relatif konstan untuk trafik VoIP daripada metode antrian FIFO. Ini disebabkan oleh pemberian prioritas pada paket VoIP dan penempatan paket VoIP pada buffer yang independen. 3. Metode CBQ pada VoIP berhasil menghilangkan loss paket VoIP pada semua kapasitas saluran, sedangkan pada metode FIFO masih terjadi loss paket VoIP. 4. Pada topologi jaringan dan skenario yang disimulasikan, metode CBQ layak digunakan dalam mengaplikasikan layanan VoIP karena menghasilkan nilai MOS diatas 4 yang berarti kualitas suara yang dihasilkan baik.

Daftar Pustaka 1. Cisco Interactive Mentor. 2000. VoIP Quality of Service. Cisco System. 2. Cole, R. G and Rosenbluth, J.H. 2000. Voice over IP Performance Monitoring. AT& T Laboratories,USA. 3. Floyd, Sally and Jacobson, V. vol. 3 no.4, August 95. Link Sharing and Resource Management Models for Packet Networks, IEEE/ACM Transactions on Networking. 4. Semeria, Chuck. 2001. Supporting Differentiated Service Classes: Queue Scheduling Disciplines. Juniper Networks Whitepaper 5. ITU-T Recommendation G.114. Jan 2003. One Way Transmission Time. ITU-T Recommendation

64

SIMULASI KUALITAS LAYANAN VOIP MENGGUNAKAN METODE ANTRIAN PAKET CBQ DENGAN MEKANISME LINK SHARING

Recommend Documents