ANALISA QUALITY OF SERVICE (QoS) PADA JARINGAN KOMUNIKASI DATA DAN MULTIMEDIA DENGAN TEKNOLOGI VPN-MPLS Agus Setiawan¹, Ir.Yamato.,MT², Agustini Rodiah Machdi.ST.,MT³ Abstrak Jaringan VPN-MPLS dapat digunakan sebagai infrastruktur jaringan untuk sebuah layanan komunikasi berbasis voice, video dan data. Karena semakin banyaknya persaingan, maka masing-masing service provider dituntut untuk merancang komposisi pelayanan dan kualitas pelayanan yang ideal Quality of Service, efektif, dan efisien bagi sistem jaringan pelanggannya, Hasil akhir analisa Quality of Service (QoS) terlihat tetap stabil diangka 4 Mbps, walaupun pada saat itu dialirkan empat buah trafik secara bersama-sama. Dari hasil pengukuran terlihat bahwa trafik data tetap stabil pada posisi bandwidth 4 Mbps, dan trafik untuk kelas best-effort stabil di posisi antara 1 dan 2 Mbps, sehingga trafik antara dua kelas ini terpisah, dan tidak terjadi perebutan bandwidth yang dapat menyebabkan turunnya kualitas jaringan berupa delay dan packet loss. Kata kunci : VPN-MPLS, QoS, delay, throughput, packet loss 1. PENDAHULUAN Multiprotocol Label Switching (MPLS) adalah teknologi penyampaian paket pada jaringan backbone berkecepatan tinggi. Asas kerjanya menggabungkan beberapa kelebihan dari sistem komunikasi circuit-switched dan packetswitched yang melahirkan teknologi yang lebih baik dari keduanya. Sebelumnya, paket-paket diteruskan dengan protokol routing seperti OSPF, IS-IS, BGP, atau EGP. Protokol routing berada pada lapisan network (ketiga) dalam sistem OSI, sedangkan MPLS berada di antara lapisan kedua dan ketiga. MPLS dapat menjamin ketersediaan bandwidth untuk setiap jenis trafik, sehingga voice dan video yang sangat sensitif terhadap delay dapat dijamin kualitasnya. MPLS mendukung mekanisme Virtual Private Network (VPN) untuk menjamin keamanan komunikasi jaringan antara setiap customer yang dimiliki, teknologi ini sering disebut sebagai VPN-MPLS. Untuk memaksimalkan komposisi pelayanan dan kualitas pelayanan yang ideal, efektif, dan efisien bagi sistem jaringan pelanggan, sehingga perlu dilakukan analisa Quality of Service (QoS). 2. TEORI 2.1 Topologi Jaringan VPN-MPLS Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 1
Topologi ini menganalogikan infrastruktur jaringan untuk layanan sebuah jaringan cloud yang menghubungkan antara pelanggan dan provider. Sesuai dengan analisa permasalahan yang akan dianalisa maka cloud yang digunakan adalah sebuah jaringan VPN-MPLS, struktur jaringan yang sederhana digambarkan pada gambar 1 dibawah ini. 2) Quality of Service (QoS) Fitur ini digunakan untuk memberikan perlakuan pada paketpaket yang lewat sesuai dengan policy yang diberikan untuk masingmasing jenis trafik. Fitur ini bekerja dengan cara memberikan experimental bit pada label (tag) MPLS. Pembagian IP address pada router customer dapat dilihat pada tabel 1 di bawah ini : Tabel 1 IP Address Router Customer Nama Router Loopback 0 Subnetting Interface CE1-A 2.2.2.1/32 192.168.0.1/24 Ether2 172.16.1.2/30 Ether1 CE2-A 2.2.2.2/32 192.168.1.1/24 Ether2 172.16.2.2/30 Ether1 CE1-B 3.3.3.1/32 172.16.11.1/24 Ether2 172.16.1.2/30 Ether1 CE2-B 3.3.3.2/32 172.16.10.1/24 Ether2 172.16.2.2/30 Ether1 Pembagian IP address pada router VPN MPLS cloud dapat dilihat pada tabel 2 berikut ini. Gambar 1 Topologi VPN-MPLS dengan VLAN, VPN dan Monitoring Wireshark Fitur-fitur yang dibutuhkan agar sebuah router dapat dijadikan sebagai Provider router di VPN-MPLS cloud adalah : 1) MPLS IP Fitur ini digunakan oleh router untuk memberi label (tag) MPLS pada frame-frame yang akan di-route dan membawa tumpukan-tumpukan label (stack of labels) yang ditempel pada frame tersebut untuk di distribusikan pada jaringan MPLS yang ada. Tabel 2 IP Address Router VPN MPLS Cloud Nama Router Loopback 0 Subnetting Interface PE1 1.1.1.1/32 172.16.1.1/30 Ether1 dan 2 10.0.0.1/30 Ether3 10.0.1.14/30 Ether4 P1 1.1.1.2/32 10.0.0.2/30 Ether1 10.0.0.17/30 Ether2 10.0.0.5/30 Ether3 PE2 1.1.1.4/32 10.0.0.6/30 Ether1 10.0.0.9/30 Ether2 172.16.2.1/30 Ether3 dan 4 P2 3.3.3.2/32 10.0.0.13/30 Ether1 10.0.0.18/30 Ether2 10.0.0.10/30 Ether3 2.2 Penentuan Quality of Service (QoS ) Dalam jaringan VPN-MPLS ini, dibatasi besaran bandwidth antara setiap router hanya 10 Mbps. Sehingga troughput maksimal antara site 1 dan site 2 dari Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 2
setiap client VPN hanya akan mencapai 10 Mbps juga. Untuk merancang konfigurasi kualitas layanan (QoS) agar sesuai dengan rekomendasi dari ITU-T Nomor Y.1541, FG IPTV-OD-0026 (2006) dan FG IPTV-C-0127 (2006), pertama-tama perlu di ketahui secara mendetail tentang trafik apa saja yang akan digunakan oleh customer. Sehingga dapat diketahui kebutuhan minimal yang diperlukan oleh setiap trafik yang ada. Pada tugas akhir ini dasumsikan beberapa jenis trafik yang dimiliki oleh customer adalah sebagai berikut : 1) Trafik dengan protokol TCP dan mempunyai port 1234, untuk layanan Data. 2) Trafik dengan protokol TCP atau UDP selain port 1234, untuk layanan yang tidak termasuk dalam jaminan kualitas layanan jaringan. Oleh karena itu, ditetapkan 3 jenis kelas berdasarkan bandwidth dan prioritas yang dimiliki oleh setiap trafik tersebut. Pengelompokannya dapat dilihat sebagai berikut : 1. Kelas Video a) Trafik dalam kelas ini mempunyai karakteristik sebagai berikut : b) Sensitif terhadap delay. c) Harus memiliki tingkat packet loss yang kecil. d) Keperluan akan bandwidth tergantung pada codec yang digunakan. e) Membutuhkan prioritas bandwidth agar tidak terjadi penurunan kualitas layanannya. Di lihat dari standar acuan dan karakteristik trafik IPTV diatas, maka diberikan prioritas bandwidth sebesar 30% dari 10 Mbps yaitu 3 Mbps, karena kelas ini merupakan kelas yang memiliki prioritas delay dan packet loss yang harus dijamin maka kelas ini akan diberikan perlakuan queueing yaitu prioritas antrian. Kelas ini menggunakan protokol UDP serta menggunakan port 1234. Marking yang diberikan untuk kelas ini adalah IP Precedence 4 (skala 0-7), dan MPLS experimental bit 4. 2. Kelas Data Trafik dalam kelas ini mempunyai karakteristik sebagai berikut : a) Tidak sensitif terhadap delay. b) Mempunyai mekanisme tersendiri yang dapat menjaga tidak terjadinya packet loss. c) Membutuhkan bandwidth yang tinggi. Dilihat dari karakteristik diatas, maka diberikan bandwidth sebesar 40% dari bandwidth maksimal atau sebesar 40% dari 10 Mbps yaitu 4 Mbps, dan tidak diberikan perlakuan queueing. Kelas ini menggunakan protocol TCP serta menggunakan port 1234. Marking yang diberikan untuk kelas ini adalah IP Precedence 1 (skala 0-7), dan MPLS experimental bit 1. 3. Kelas Best-Effort Trafik dalam kelas ini mempunyai karakteristik sebagai berikut : a) Tidak sensitif terhadap delay. b) Tidak membutuhkan prioritas. Dilihat dari karakteristik diatas, maka kelas ini akan mendapatkan sisa bandwidth yang tersedia pada jaringan Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 3
tersebut. Sehingga kemungkinan terjadinya packet dropping pada kelas ini akan lebih besar dibandingkan kelas data atau video. Kelas ini tidak diberikan reservasi bandwidth tertentu ataupun perlakuan queueing. Kelas ini menggunakan protocol TCP dan UDP yang menggunakan port selain 1234. Marking yang diberikan untuk kelas ini adalah IP Precedence default yaitu 0, dan MPLS experimental bit 0. Penetapkan beberapa kelas aplikasi dan port yang digunakan untuk nantinya digunakan sebagai analisa QoS. Kelaskelas tersebut akan di-marking berdasarkan port menggunakan Precedence tertentu. Kelas-kelas tersebut adalah kelas best-effort, kelas data, dan kelas video. Sehingga lebih lengkapnya policy QoS yang akan diterapkan dapat dilihat pada tabel 3 di bawah ini. Tabel 3 QoS Policy Yang Akan Digunakan Pada Router kualitas layanan jaringan menggunakan software pengukuran Jperf. Parameter yang akan diamati adalah throughput bandwidth untuk trafik non-realtime berupa protokol TCP dan packet loss untuk trafik realtime berupa protokol UDP. Skenario yang digunakan untuk melihat seberapa besar pengaruh konfigurasi QoS yang sudah diimplementasikan adalah dengan cara menjalankan empat buah trafik dari kelas yang ada dalam waktu yang bersamaan, masing- masing pada VPN-A dan VPN- B. Hal ini dilakukan untuk memperoleh hasil perbandingan dari VPN-MPLS tanpa perbaikan QoS dengan yang memakai perbaikan QoS. Hasil pengukuran ini dipaparkan dalam beberapa grafik hasil pengukuran. Berikut ini (gambar 2, gambar 3, gambar 4, gambar 5, dan gambar 6) adalah grafik hasil pengukuran performansi jaringan VPN-MPLS tanpa perbaikan QoS pada VPN-B. Kelas Protokol Port IP Precedence bit MPLS Experimental bit Prioritas Bandwidth Best-effort TCP!=123 "000" alias 0 "000" alias 0 - - Data TCP 1234 "001" alias 1 "001" alias 1-40% Best-effort UDP!=1234 "000" alias 0 "000" alias 0 - - Video UDP 1234 "100" alias 4 "100" alias 4 ya 30% 3) DATA HASIL PENGUKURAN 3.1 Hasil Pengukuran Jaringan VPN- MPLS Tanpa Perbaikan QoS Pada VPN-B Pada pengambilan data performansi jaringan ini dilakukan pengukuran Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 4
Gambar 2 Grafik kelas data pada client melalui port 1234 pada VPN-B Gambar 6 Grafik kelas best-effort (TCP) pada server melalui port 4321 pada VPN-B Gambar 3 Grafik Kelas Data Pada Server Melalui Port 1234 Pada VPN-B Gambar 7 Grafik kelas best-effort (UDP) pada server melalui port 4321 pada VPN-B 3.2 Hasil Pengukuran Performansi Jaringan VPN-MPLS Dengan Perbaikan QoS Pada VPN-A Gambar 4 Grafik kelas video pada server melalui port 1234 pada VPN-B Grafik berikut ini (gambar 8, gambar 9, gambar 10, gambar 11, gambar 12, dan gambar 13) adalah hasil pengukuran performansi pada jaringan VPN-MPLS dengan QoS pada VPN-A. Gambar 5 Grafik kelas best-effort (TCP) pada client melalui port 4321 Gambar 8 Grafik kelas data pada client melalui port 1234 pada VPN-A Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 5
Gambar 9 Grafik kelas data pada server melalui port 1234 pada VPN-A Gambar 13 Grafik kelas best-effort (UDP) pada server melalui port 4321 pada VPN-A 4) ANALISA PERFORMASI JARINGAN VPN-MPLS Gambar 10 Grafik kelas video pada server melalui port 1234 pada VPN-A Dari data hasil pengukuran yang telah dilakukan pada VPN-MPLS tanpa perbaikan QoS di VPN-B dan VPN- MPLS dengan perbaikan QoS pada VPN-A maka dapat diperoleh perbedaaan dari hasil pengukuran yang dapat dilihat pada grafik perbandingan gambar 14, gambar 15, gambar 16, dan gambar 17 berikut ini. Gambar 11 Grafik kelas best-effort pada client (TCP) melalui port 4321 pada VPN-A Gambar 14 Perbandingan kelas data dengan kelas best-effort (TCP) pada client di sisi VPN-A Gambar 12 Grafik kelas best-effort (TCP) pada server melalui port 4321 padavpn-a Gambar 15 Perbandingan kelas data dengan kelas best-effort (TCP) pada client di sisi VPN-B Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 6
Gambar 16 Perbandingan kelas data dengan kelas best-effort (TCP) pada server VPN-A Gambar 17 Perbandingan kelas data dengan kelas best-effort (TCP) pada client VPN-B Dilihat dari gambar 14 dengan gambar 15 pada sisi client dan gambar 16 dengan gambar 17 pada sisi server, terlihat perbedaan antara trafik data pada VPN-A dan VPN-B. Pada gambar 14 mengambarkan VPN-A disisi client dan gambar 16 yang mengambarkan VPN-A pada sisi server, tidak dijamin kualitas perbaikan QoSnya seperti di lihat pada gambar di atas throughput bandwidth yang di peroleh kelas data sama dengan kelas best-effort, seperti yang terlihat pada grafik hasil pengukuran trafik yaitu berada di posisi antara 2 dan 3 Mbps, hal ini terjadi dikarenakan pada saat dialirkan empat buah trafik secara bersama-sama pada detik ke-10, bandwidth pada kelas data dan kelas best-effort bercampur menjadi satu, biasanya hal ini yang menyebapkan terjadinya delay pada trafik di jaringan. Sedangkan pada gambar 15 mengambarkan VPN-B disisi client dan gambar 17 yang mengambarkan VPN-B pada sisi server sudah dijamin perbaikan QoS-nya tetap stabil diangka 4 Mbps, walaupun pada saat itu dialirkan empat buah trafik secara bersama-sama, dari masing-masing sisi client, dari hasil pengukuran terlihat bahwa untuk trafik kelas data tetap stabil berada pada posisi bandwidth 4 Mbps sesuai dengan perbaikan QoS yang diberikan yaitu 4 Mbps (standar minimal ITU-T), dan trafik untuk kelas best-effort terpantau stabil diposisi antara 1 dan 2 Mbps, karena nilai perbaikan QoS yang di berikan untuk kelas best-effort ini maksimum adalah 2 Mbps. Sehingga trafik antara dua kelas ini terpisah, tidak terjadi perebutan bandwidth yang dapat menyebabkan turunnya kualitas jaringan berupa delay dan packet loss. Gambar 18 Perbandingan kelas video dengan kelas best-effort (UDP) pada server VPN-A tanpa perbaikan QoS Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 7
Gambar 19 Perbandingan kelas video dengan kelas best-effort (UDP) pada server VPN-B dengan perbaikan QoS Dilihat dari 18 dengan gambar 19 pada sisi server, terlihat perbedaan antara trafik kelas video pada VPN-A dan VPN-B. Pada VPN-A yang tidak dijamin kualitas layanannya, pada saat trafik video dialirkan terlihat packet loss yang diperoleh sama dengan kelas best-effort diangka 17% hingga 25% paket loss setelah detik ke 11. Hal ini terjadi karena tidak adanya penjaminan kualitas layanan. 5) KESIMPULAN Dari hasil analisa dapat disimpulkan: 1. Ping dan Traceroute didapat, jumlah hop yang awalnya 11 hop terbentuk menjadi pendek yaitu 6 hop, memperpendek jalur jalannya paket data, nilai delay yang rendah dan semakin pendek jalur yang ditempuh akan membuat performa jaringan VPN-MPLS menjadi sangat baik terutama untuk mengalirkan paket data video. 2. Kelas data tanpa perbaikan QoS pada grafik hasil pengukuran trafik yaitu berada di posisi antara 2 dan 3 Mbps, hal ini dikarenakan pada saat dialirkan empat buah trafik secara bersama-sama pada detik ke-10, bandwidth pada kelas data dan kelas best-effort bercampur menjadi satu, hal ini menyebabkan terjadinya delay pada trafik di jaringan. 3. Kelas data dengan perbaikan QoS terlihat tetap stabil diangka 4 Mbps, walaupun pada saat itu dialirkan empat buah trafik secara bersamasama, dari hasil pengukuran terlihat bahwa untuk trafik kelas data tetap stabil berada pada posisi bandwidth 4 Mbps, dan trafik untuk kelas besteffort stabil diposisi antara 1 dan 2 Mbps, Sehingga trafik antara dua kelas ini terpisah, dan tidak terjadi perebutan bandwidth yang dapat menyebabkan turunnya kualitas jaringan berupa delay dan packet loss 4. Kelas video tanpa perbaikan QoS, pada saat trafik video dialirkan terlihat packet loss yang diperoleh sama dengan kelas best-effort diangka 17% hingga 25% packet loss setelah detik ke 11. Hal ini terjadi karena tidak adanya penjaminan kualitas layanan. 5. Kelas video dengan perbaikan QoS, walaupun pada saat itu dialirkan empat buah trafik secara bersamasama. Terlihat pada detik ke-1 sampai ke-10 packet loss dari trafik best-effort masih kecil. Tetapi pada saat detik ke-11, packet loss meningkat. Hal ini terjadi karena pada saat itu dialirkan dua buah trafik lagi, yaitu trafik kelas data dan trafik kelas video. Pustaka [1] Carter Horney, 2009, Quality of Service and Multi-Protocol Label Switching, Nuntius Systems Inc., California [2] Cisco Systems, 2008, Building Core Networks with OSPF, IS-IS, BGP, and MPLS, Cisco Press, Indianapolis Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 8
[3] Hendra Wijaya, 2001, Belajar Sendiri CISCO ROUTER, PT. Elex Media Komputindo, Jakarta. [4] James Reagan, 2002, MPLS Study Guide, Sybex, California [5] Joseph M. Soricelli, 2003, Introduction to MPLS, NANOG 28, Salt lake City, Utah [6] Moch. Linto Herlambang, Azis Catur L., 2008, Panduan Lengkap Menguasai Router Masa Depan Menggunakan Mikrotik RouterOS, C.V. Andi Offset, Yogyakarta [7] Onno W. Purbo, Adnan Basalamah, Ismail Fabmi, dan Achmad Husni Thamrin, 1998, Buku Pintar Internet : TCP/IP, PT. Elex Media Komputindo, Jakarta [8] Paresh Shah, Utpal Mukhopadhyaya, Arun Sathiamurthi, 2006, Overview of QoS in Packet-based IP and MPLS Networks, NANOG 28, Salt lake City, Utah [9] Savagedavid Siddolo, 2011, MPLS Lab Setup, Mikrotik Wiki, Latvia [10] Vivek Alwayn, 2002, Advanced MPLS Design and Implementation, Cisco Press, Indianapolis. Penulis 1) Agus Setiawan ST, Alumni (2013) Program Studi Teknik Elektro FT- Unpak 2) Ir. Yamato., MT. Staf Dosen Program Studi Teknik Elektro FT-Unpak 3) Agustini Rodiah Machdi, ST., MT. Staf Dosen Program Studi Teknik Elektro FT-Unpak. Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 9