Journal of Control and Network Systems

Transkripsi

1 JCONES Vol. 3, No. 1 (2014) Journal of Control and Network Systems Situs Jurnal : ANALISIS PERBANDINGAN UNJUK KERJA PROTOKOL UDP DENGAN DCCP MENGGUNAKAN DATA MULTIMEDIA Feri Setiawan Adinata 1) Jusak 2) Anjik Sukmaaji 3) Program Studi/Jurusan Sistem Komputer STMIK STIKOM Surabaya Jl. Raya Kedung Baruk 98 Surabaya, )ori_setiawan@yahoo.com.ph, 2)jusak@stikom.edu, 3)anjik@stikom.edu Abstract:The rapid development of network technology has created a multimedia application enters the world of internet. Skype, Yahoo Messenger, Facebook and Line are some examples of applications that provide multimedia features such as free call (VoIP) and video call (video conference) in it. Most of these applications typically use UDP instead of TCP as the transport protocol. The increased of UDP traffic has threaten TCP traffic that appears issues of fairness between the two protocols. In 2006 the IETF introduced a new protocol called Datagram Congestion Control Protocol (DCCP) CCID2 and CCID3. In fact it's almost 8 years was introduced to the public, such applications are not using DCCP instead of UDP. So the question of performance, fairness and the Quality of Service level arises for multimedia data services between UDP and DCCP. Based on the results of testing the Protocol UDP and DCCP, the results obtained by a comparison of performance test for QoS parameters and based on fairness which found that the overall Protocol DCCP CCID2 has better performance on bandwidth utilization and fairness for VoIP and video conference data and packet loss for VoIP data and DCCP CCID3 has better performance on delay and jitter for VoIP and video conference data and packet loss data for video conference data. Keywords:Fairness, UDP, DCCP, VoIP, Video conference Perkembangan yang cepat dari teknologi jaringan telah membuat aplikasi multimedia memasuki dunia internet. Telepon IP, video conference dan game online sudah menjamur di kalangan masyarakat saat ini. Kebanyakan dari aplikasi tersebut biasanya menggunakan User Datagram Protocol (UDP) daripada Transmission Control Protocol (TCP) sebagai protokol transportnya.pertama, TCP menggunakan mekanisme mengirim ulang kembali paket yang hilang, tetapi mengirimkan data lama tidak diharapkan.kedua, TCP mengurangi kecepatan pengiriman secara tibatiba ketika mendeteksi paket yang hilang, sehingga mengalami penurunan dalam Quality of Service (QoS) dari pengguna.ketiga, karena TCP menjalankan mekanisme congestioncontrol yang menyebabkan penggunaan utilisasi bandwidth berkurang jika berjalan berdampingan dengan UDP (Lai, 2008). Meningkatnya aplikasi multimedia membuat trafik UDP tersebar luas di internet yang bisa menyebabkan kemacetan jaringan dan mengancam trafik TCP. Pada saat dua JCONES Vol. 3, No. 1 (2014) Hal: 86

2 protokol ini berjalan bersama, UDP akan menggunakan hampir seluruh utilisasi bandwidth yang ada dalam jaringan akibat dari kecepatan pengiriman data yang tidak dapat dikendalikan. Hal ini menyebabkan munculnya persoalan fairness.untuk mengatasi persoalan ini, IETF mengajukan Datagram Congestion Control Protocol dan menjadi standard pada tahun 2006 sebagai protokol baru. DCCP menawarkan pilihan congestion control ID 2 (CCID2) seperti TCP, CCID3 menggunakan TCP-Friendly Rate Control (TFRC) dan CCID4 dengan TCP-Friendly Rate Control for Small Packet (TFRC-SP)(IANA, 2012). Tugas akhir ini akan berfokus pada CCID2 dan CCID3 di dalam penerapan DCCP. CCID2 menggunakan algoritma additive increase, multiplicative decrease, cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kecepatan transfer data secepat mungkin.ccid3 mengimplementasikan TFRC, cocok untuk aplikasi real-time yang membutuhkan throughput yang lebih lancar. Saleem Bhatti dkk telah melakukan pengujian tingkat fairness CCID2 dengan beberapa varian TCP dan membuktikan CCID2 berjalan dengan baik bersama NewReno(Saleem Bhatti, 2008).Lalu bagaimana kinerja dan tingkat fairness DCCP dan UDP saat berjalan bersama?protokol DCCP menggunakan transmisi yang bersifat unreliable sehingga cocok untuk aplikasi streaming multimedia (Lai, 2008).Sifat yang unreliable juga dimiliki oleh UDP sehingga pengujian lebih lanjut dibutuhkan untuk mengukur tingkat fairness antara kedua protokol ini. Dalam tugas akhir ini juga akan dilakukan analisis karakteristik UDP dengan DCCP berdasarkan QoS dalam hubungannya dengan trafik data multimedia. QoS menggunakan parameter uji packet loss, delay, jitter danutilisasibandwidth. Hal ini diharapkan dapat memberikan manfaat dalam penggunaan protokol untuk layanan data multimedia. I. METODE Analisis perbandingan unjuk kerja protokol UDP dengan DCCP menggunakan data multimedia ini dapat dijelaskan dengan lebih baik melalui blok diagram seperti yang terlihat pada Gambardi bawah ini: Gambar1 Blok Diagram Pada Gambar 1 dapat dikelompokkan menjadi tiga bagian utama, yaitu bagian input data, proses dan output yang berupa hasil analisis perbandingan. 1. Bagian Input Data Data inputan yang digunakan dalam membandingkan kedua protokol didapat dengan melakukan pembangkitan paket data pada NS-2 dengan ukuran paket yang bervariasi. 2. Proses Data inputan dijalankan diatas protokol UDP dan DCCP menggunakan pemrograman TCL. NS-2 memanggil program TCL sehingga didapatkan hasil trace file dan simulasi pada NAM.Hasil trace file diolah berdasarkan parameter uji utilisasi bandwidth, delay, jitter, packet loss danjfidengan pemrograman perl. 3. Output Bagian output menunjukan analisis terhadap data yang dihasilkan berupa analisis perbandingan utilisasi bandwidth, analisis perbandingan delay, analisis perbandingan packet loss, analisis perbandingan jitter dan analisis perbandingan fairness dari protokol UDP JCONES Vol. 3, No. 1 (2014) Hal: 87

3 dengan DCCP.Analisis tersebut disajikan dalam bentuk pembahasan berdasarkan studi literatur dan simulasi yang telah dilakukan pada bagian proses yang nantinya dapat dipaparkan melalui tampilan grafik. 1. Perancangan Sistem Perancangan sistem ini menjelaskan tentang langkah-langkah yang akan dilakukan, lihat Gambar 2 diagram alir di bawah ini : 1. Pengumpulan Data dan Parameter Penelitian 2. Desain dan Pembuatan Topologi 3. Pembuatan Skrip 4. Menjalankan Skrip 5. Pengolahan Data 6. Plotting Gambar2. Prosedur Pelaksanaan Penelitian 2. Desain Topologi Protokol UDP, DCCP Menentuka n topologi Membuat skrip tcl untuk ns2 Memanggil skrip tcl pada terminal Data VoIP, Video conference Menentuka n jumlah node Model topologi yang digunakan adalah topologidumb-bell.penggunaan model ini dikarenakan topologidumb-bell mempunyai single bottleneck link dengan jumlah lebih dari satu pengirimdan lebih dari satu penerima.topologi pengujian menggunakan delapan node seperti pada Gambar 3.Pengujian dengan topologi ini menggunakan algoritma data multimedia dan protokolyang berbeda. Gambar3 Topologi dumb-bell Menentuka n parameter penelitian Menentuka n sumber dan node tujuan Membuat skrip perl untuk olah data menjalankan network animator, perl Mengolah data hasil perl pada libre office calculator dan melanjutkan perhitungan delay, jitter dan fairness Membuat grafik utilisasi bandwidth, packet loss, fairness, tabel delay dan jitter Kedelapan node masing-masing yaitu n0,n1,n2,n3,n4,n5, n6 dan n7. Node n0, n1 dan n2 adalah pengirim, sedangkan node n5, n6 dan n7 merupakan penerima sedangkan singlebottleneck link terdapat pada jalur noden3-n4. Gambar 3. 3.Penghitungan Parameter Quality of Service 1. Utilisasi Bandwidth Utilisasi adalah ukuran seberapa sibuk sumber daya yang ada. Dalam teori antrian, utilisasi direpresentasi sebagai waktu server melakukan layanan dan didefinisikan dengan persamaan (Riadi & Wicaksono, 2011) berikut: utility = throughput bandwidth x 100% dimana : throughput:kecepatan transfer data yang terpakai olehpelanggan pada satu waktubps bandwidth= merupakan jumlah besaran bandwidth yang tersedia (bps) 2. Packet Loss Packet loss adalah jumlah paket yang hilang saat pengiriman paket data ke tujuan, kualitas terbaik pada jaringan LAN/WAN jika jumlah losses palingkecil. Perhitungan dilakukan dengan persamaan (Khalid, 2010)berikut untuk mengetahui paket yang hilang dalam satuan byte: Packet loss = Jumlah paket dikirim jumlah paket diterima Selanjutnya packet loss dihitung dengan persamaan (Riadi & Wicaksono, 2011) berikut untuk menentukan paket hilang dalam satuan presentase. Pd Packet Loss= x 100% Ps dimana : Pd = Paket yang mengalami drop (paket) Ps = Paket yang dikirim (paket) 3. Delay Delay atau Latency adalah apabila mengirimkan data sebesar 3Mbyte pada saat jaringan sepi waktunya 5 menit tetapi pada saat ramai sampai 15 menit, hal ini disebut latency. Perhitungan delay menggunakan persamaan (Khalid, 2010) berikut: JCONES Vol. 3, No. 1 (2014) Hal: 88

4 Delay = Waktu paket (A) diterima Waktu 4. Jitter paket (A) dikirim Jitter, merupakan variasi delay antar paket yang terjadi pada jaringan berbasis IP. Jitter dapat dianalisis berdasarkan keterlambatan transmisi data dari pengirim dan penerima dalam rentang waktu tertentu. Perhitungan jitter menggunakan persamaan (Khalid, 2010) berikut: Jitter = delay (A) delay (B) dimana: delay (A) = delay of a current packet delay (B) = delay of a previous packet 5. Fairness Pengukuran fairness digunakan pada jaringan komputer untuk menentukan apakah usersatau aplikasi telah menerima sumber daya yang adil. Sebuah metric yang digunakan secara umum untuk menaksir fairness adalah Jain s Fairness Index (JFI) dengan persamaan(saleem Bhatti, 2008): J(t) = N n =1 rn (t) 2 N N n =1 rn (t) 2 Dimana 1/n J 1, N adalah jumlah aliran, rn adalah nilai kelengkapan yang ditaksir aliran yaitu nilai throughput yang diukur. J = 1 berarti ada keseimbangan atau kewajaran (fairness)pada semua aliran. J = 1/n menunjukkan tidak ada fairness(saleem Bhatti, 2008). 1. Data Simulasi Data simulasi ini dijalankan pada protokol UDP dan DCCP. Data simulasi menggunakan data multimedia VoIP dan videoconference. Paket dijalankan bersamaan dengan data seperti pada Tabel 1. Tabel 1 Data Simulasi Data Multimedia Ukuran Paket Bit rate Bottleneck link 1 VoIP 160 kb 64 kb 100 kb 2 2. Hasil Video Conference 1300 kb 256 kb 384 kb Pengujian pada percobaan 1 dan 2 (Tabel 1) dilakukan sebanyak dua kali.pengujian pertama, protokol UDP dijalankan mulai detik ke-0.5 kemudian pada detik ke-5 protokol DCCP dijalankan.sebaliknya pada pengujian kedua, protokol DCCP dijalankan terlebih dahulu mulai detik ke-0.5 kemudian disusul protokol UDP pada detik ke Utilisasi Bandwidth Setelah dilakukan pengujian dengan simulasi data yang telah ditentukan sebelumnya, didapatkan hasil utilisasi bandwidth yang ditunjukkan dalam bentuk grafik pada Gambar 4 sampai dengan Gambar 7. II. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil dari penelitian ini berupa hasil penghitungan dan analisis dari parameterparameter QoS yang akan digunakan sebagaiperbandingan unjuk kerja protokol UDP dan DCCP dengan menggunakan data streaming. Gambar 4Utilisasi Bandwidth VoIP Saat UDP JCONES Vol. 3, No. 1 (2014) Hal: 89

5 Gambar 5Utilisasi Bandwidth Videoconference Saat UDP Gambar 8Packet Loss Data VoIP Saat UDP Gambar 6Utilisasi Bandwidth VoIP Saat DCCP Gambar 9 Packet Loss Data Video Conference Saat UDP Gambar 7Utilisasi Bandwidth Video Conference Saat DCCP Utilisasi bandwidth UDP lebih besar daripada DCCP CCID2 dan DCCP CCID3 pada kedua data multimedia baik data VoIP maupun video conference. Utilisasi bandwidth UDP dengan protokol CCID2 sekitar 62% - 36% untuk kedua data multimedia sedangkan nilai utilisasi bandwidth UDP dengan CCID3 sekitar 62% - 24% untuk data VoIP dan 63% - 35% untuk data video conference Packet Loss Setelah dilakukan pengujian dengan simulasi data yang telah ditentukan sebelumnya, didapatkan hasil packet loss yang ditunjukkan dalam bentuk grafik pada Gambar 8 sampai dengan Gambar 11. Gambar 10 Packet Loss Data VoIP Saat DCCP Gambar 11 Packet Loss Data Video Conference Saat DCCP Packetloss CCID2 lebih besar terutama pada detik-detik pertama CCID2 dijalankan karena link dan buffer node dipenuhi dengan protokol UDP. Pada Gambar 8,9,10,11 terlihat packetloss CCID2 berangsur menurun. Hal ini JCONES Vol. 3, No. 1 (2014) Hal: 90

6 dikarenakan CCID2 memiliki mekanisme congestion control untuk menghitung congestionwindow sehingga seiring berjalannya waktu, CCID2 bisa mengurangi paket yang hilang seminimal mungkin. Tabel 2 berikut ini adalah rata-rata packet loss dalam bentuk prosentase untuk memudahkan pengamatan. Packet Loss Tabel 2 Packet loss UDP CCID2 UDP CCID % % 0.5 % 0.92 % Delay dan Jitter Tabel delay dan jitter dibagi menjadi dua bagian. Bagian pertama tabel delay dan jitter untuk data UDP dengan CCID2 ditunjukkan pada Tabel 3sedangkan bagian kedua untuk data UDP denganccid3ditunjukkan pada Tabel 4 Nilaidelaydan jitter pada tabel didapatkan dari hasil rata-rata delay keseluruhan percobaan. Tabel 3Delay& JitterUDP dengan CCID2 UDP DCCP CCID-2 Delay(s) Jitter(s) Delay(s) Jitter(s) VoIP Video conference Tabel 4Delay& Jitter UDP dengan CCID3 UDP DCCP CCID-3 Delay(s) Jitter(s) Delay(s) Jitter(s) VoIP Video conference Dalam pengujian ini, delay dipengaruhi oleh kapasitas bandwidth pada bottlenecklink dan bitrate yang dimiliki data multimedia. Semakin besar bandwidth pada bottlenecklink maka delay paket akan semakin kecil dan kualitas semakin baik.pada saat link penuh di bottleneck, paket menunggu di dalam buffer node sehingga menambah waktu delay (The VINT Project, 2011).Hasil delay dan jitter ini belum cukup bagus untuk aplikasi yang membutuhkan interaksi seperti VoIP dan videoconference Fairness Setelah dilakukan pengujian dengan simulasi data yang telah ditentukan sebelumnya, didapatkan hasil fairness yang ditunjukkan dalam bentuk grafik pada Gambar 12 dan Gambar 13 Gambar 12Grafik Fairness Saat UDP Berjalan Lebih Dahulu Gambar 13Grafik Fairness Saat DCCP fairness antara UDP dengan DCCP CCID2 rata-rata bernilai untuk data VoIP dan video conference. Berbeda dengan DCCP CCID3 yang memiliki tingkat fairness yang berbeda antara menggunakan data VoIP dan video conference. III. KESIMPULAN Berdasar hasil pengujian didapatkan beberapa poin kesimpulan sebagai berikut: JCONES Vol. 3, No. 1 (2014) Hal: 91

7 1. Sistem dapat berjalan dengan baik. Network Simulator 2 dapat menjalankan protokol UDP dan DCCP CCID2 / CCID3 menggunakan trafik data multimedia. 2. Kesimpulan analisis perbandingan unjuk kerja dan fairness DCCP CCID2 dan DCCP CCID3 terhadap UDP menggunakan data multimedia dengan parameter uji utilisasi bandwidth, packet loss, delay serta jitter. a. Hasil pengujian menunjukkan bahwa rata-rata utilisasi bandwidth data VoIP antara protokol UDP dengan CCID2 bernilai 61.60% (UDP) dan 37.31% (CCID2) sedangkan antara protokol UDP dengan CCID3 bernilai 62.75% (UDP) dan 24.11% (CCID3). Pada data video conference, utilisasi bandwidth antara protokol UDP dengan CCID2 bernilai 62.71% (UDP) dan 35.77% (CCID2) dengan CCID3 bernilai 63.26% (UDP) dan 35.48% (CCID3). Hasil utilisasi bandwidth ini menunjukkan bahwa penggunaan CCID2 lebih baik daripada CCID3 jika berjalan secara bersama menggunakan data multimedia yang sama. b. Hasil packet loss data VoIP antara protokol UDP dengan CCID2 bernilai 0.34% (UDP) dan 8.89% (CCID2) dengan CCID3 bernilai 0.65% (UDP) dan 10.25% (CCID3). Pada data video conference, nilai packet loss antara protokol UDP dengan CCID2 adalah 1.32% (UDP) dan 10.69% (CCID2) dengan CCID3 bernilai 2.17% (UDP) dan 10.50% (CCID3). Besar packet loss masing-masing protokol tersebut masih dapat diterima pada penggunaan data multimedia.packet loss UDP termasuk dalam kategori bagus karena bernilai kurang dari 3% sedangkan packet loss CCID2 dan CCID3 termasuk dalam kategori sedang karena bernilai kurang dari 15%.Menurut hasil pengujian ini didapatkan kesimpulan bahwa packet loss CCID2 lebih baik pada data VoIP daripada CCID3 dan CCID3 lebih baik pada data video conference daripada CCID2. c. Hasil rata-rata delay data VoIP antara protokol UDP dengan CCID2 bernilai s (UDP) dan s (CCID2) dengan CCID3 bernilai s (UDP) dan s (CCID3). Pada data video conference, nilai delay antara protokol UDP dengan CCID2 adalah s (UDP) dan s (CCID2) dengan CCID3 bernilai s (UDP) dan s (CCID3). Hasil rata-rata delay antar-protokol pada pengujian ini menunjukkan bahwa CCID3 memiliki delay lebih baik daripada CCID2 pada kedua data multimedia. d. Hasil rata-rata jitter data VoIP antara protokol UDP dengan CCID2 bernilai s (UDP) dan s (CCID2) dengan CCID3 bernilai s (UDP) dan s (CCID3). Pada data video conference, nilai jitter antara protokol UDP dengan CCID2 adalah s (UDP) dan s (CCID2) dengan CCID3 bernilai s (UDP) dan s (CCID3). Nilai rata-rata delay antar-protokol pada pengujian ini menunjukkan bahwa CCID3 memiliki delay lebih baik daripada CCID2 pada kedua data multimedia. e. Tingkat fairness (JFI) UDP dengan CCID2 pada data VoIP rata-rata bernilai 0.93 sedangkan pada data video conference bernilai Kedua nilai tersebut menunjukkan bahwa penggunaan jalur akses pada bottleneck-link antara kedua protokol tersebut seimbang dan bagus karena tidak didominasi oleh satu protokol saja. Sedangkan JFI UDP dengan CCID3 pada data VoIP rata-rata bernilai dan pada data video conference bernilai Menurut pengujian yang telah dilakukan, hasil perbandingan unjuk kerja berdasar parameter uji dan fairness di atas didapatkan hasil akhir yang menunjukkan JCONES Vol. 3, No. 1 (2014) Hal: 92

8 bahwa secara keseluruhan protokol DCCP CCID2 memiliki kinerja yang lebih baik pada sisi utilisasi bandwidth dan fairness untuk data VoIP dan video conference serta packet loss untuk data VoIP, sedangkan DCCP CCID3 memiliki kinerja lebih baik pada sisi delay dan jitter untuk data VoIP dan video conference serta packet loss untuk data video conference. IV.DAFTAR PUSTAKA IANA. (2012, September 14). DCCP Parameters. Retrieved Maret 2013, 2013, from -parameters/dccpparameters.xml#dccp-parameters-1 Khalid, M. N. (2010). Simulation Based Comparison of SCTP, DCCP and UDP Using MPEG-4 Traffic Over Mobile WiMAX/IEEE e. Lai, Y.-C. (2008). DCCP: Transport Protocol with Congestion Control and Unreliability Riadi, I., & Wicaksono, W. P. (2011). Implementasi Quality of Service Menggunakan Metode Hierarchical Token Bucket. Yogyakarta: Universitas Ahmad Dahlan. Saleem Bhatti, M. B. (2008). A Comparative Performance Evaluation of DCCP. SPECTS, The VINT Project. (2011, November 4). The ns Manual. formerly ns Notes and Documentation. JCONES Vol. 3, No. 1 (2014) Hal: 93