1/6 Rancang Bangun VoIP Server Berbasis Parallel Noval Yulyar Rachmad - 2208100506 Bidang Studi Telekomunikasi Multimedia Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya-60111 e-mail : noval.yulyar@yahoo.com Abstrak Voice over Internet Protocol(VoIP) adalah teknologi yang mampu melewatkan trafik suara, video dan data yang berbentuk paket melalui jaringan IP. Dalam jaringan VoIP ada masalah yang dihadapi yakni performa VoIP server dalam menangani panggilan client. Untuk mengatasinya dipergunakan Parallel. Parallel adalah penggunaan lebih dari satu processor secara bersamaan untuk mengeksekusi sebuah program. Pada tugas akhir ini dirancang sebuah VoIP server berbasis Parallel yang performanya akan dibandingkan dengan VoIP server tanpa Parallel dalam hal concurent call, delay, jitter, dan packet loss. Berdasarkan hasil yang diperoleh setelah dilakukan pengujian dapat diketahui VoIP server Parallel bisa menangani 16 concurrent call dari 20 panggilan yang dilakukan, lebih banyak 3 panggilan daripada VoIP server tanpa Parallel yang hanya mampu menangani 13 panggilan. Delay rata-rata VoIP server Parallel sebesar 23.08 ms, sedangkan VoIP server tanpa Parallel besarnya 22.13 ms, nilainya sesuai rekomendasi ITU yakni dibawah 100 ms. Jitter rata-rata VoIP server Parallel sebesar 2.03 ms, sedangkan VoIP server tanpa Parallel besarnya 1.92 ms, nilainya sesuai rekomendasi ITU yakni dibawah 50 ms. Packet loss rata-rata VoIP server Parallel dan VoIP server tanpa Parallel sebesar 0% hingga panggilan ke 10, namun setelah panggilan ke 10 nilainya melebihi standar ITU yang hanya memperbolehkan packet loss sebesar 1%. Meskipun VoIP server Parallel mampu menangani concurrent call lebih banyak, namun tidak bisa memperbaiki performa QoS VoIP server. Seiring dengan hal itu, layanan multimedia mulai diterapkan dalam jaringan ini, salah satunya adalah layanan Voice over Internet Protocol (VoIP). Kualitas panggilan dan ketersediaan suatu layanan sangat penting dalam komunikasi. Dalam perancangan jaringan VoIP, masalah yang dihadapi adalah Jitter, Delay dan Packet Loss. Jitter didefinisikan sebagai variasi dalam bentuk delay. Delay didefiniskan sebagai waktu yang dibutuhkan untuk mengirimkan data dari sumber (pengirim) ke tujuan (penerima), sedangkan Packet Loss adalah banyaknya paket yang hilang selama proses transmisi ke tujuan. Untuk mengatasi masalah diatas dipergunakan Parallel. Yang diharapkan dapat meningkatkan performa jaringan VoIP. Dalam merancang VoIP server digunakan Asterisk sebagai VoIP server, Linux sebagai operating system-nya, serta KestrelHPC sebagai software untuk Parallel dikarenakan ketiganya free dan berbasis open source, sehingga dapat terus dikembangkan. II. VOIP & PARALLEL COMPUTING 2.1. VoIP (Voice Over Internet Protocol) Voice over Internet Protocol (VoIP)[1] adalah teknologi yang mampu melewatkan trafik suara, video dan data yang berbentuk paket melalui jaringan IP. Jaringan IP sendiri adalah merupakan jaringan komunikasi data yang berbasis packet-switch. Jadi dalam bertelepon menggunakan jaringan IP atau internet. Kata kunci: VoIP, Jaringan, Parallel I. PENDAHULUAN Pada abad ke-21, perkembangan teknologi telekomunikasi mengarah ke teknologi berbasis IP yang berkembang sangat pesat. IP sangat baik dalam segi skalabilitas sehingga membuat teknologi internet menjadi cukup murah. Gambar 1 Diagram Voip secara umum Lingkup penggunaan VoIP sendiri bisa disederhanakan ke sebuah jaringan LAN (Local Area
2/6 Network), yang secara prinsip tidak jauh berbeda dengan memanfaatkan jaringan internet, hanya mempunyai perbedaan lingkup area yang dicakup. Untuk melakukan suatu komunikasi dalam VoIP dibutuhkan protokol yang digunakan. SIP merupakan standar protokol multimedia yang yang dikembangkan oleh Internet Engineering Task Force (IETF) yang berfungsi untuk membangun, memodifikasi dan mengakhiri suatu sesi multimedia. Sesi multimedia adalah pertukaran data antar pengguna yang meliputi suara, video, atau text. SIP tidak menyediakan layanan secara langsung, tetapi menyediakan fondasi yang dapat digunakan aplikasi lainnya. Misalnya dengan RTP(Real Time Transport Protocol) untuk transfer data secara real-time, dengan RTCP(Real Time Control Protocol) yang digunakan untuk mengirim paket control setiap terminal yang berpartisipasi pada percakapan yang digunakan sebagai informasi untuk kualitas transmisi pada jaringan. Gambar 3 Shared Memory Multiprocessor 2. Distributed Memory Multicomputer. Merupakan gabungan dari banyak komputer yang terhubung dalam suatu jaringan computer Gambar 4 Distributed Memory Multicomputer Gambar 2 Arsitektur Sistem Berbasis SIP Untuk membuat suatu VoIP server dibutuhkan software. Asterisk merupakan software VoIP server berbasis SIP yang populer digunakan saat ini, dikarenakan software ini bersifat gratis, open source, dan memiliki fitur yang beragam untuk menyediakan layanan VoIP pada jaringan. III. PERENCANAAN DAN IMPLEMENTASI 3.1 Perencanaan Sistem Pada tugas akhir ini, VoIP server yang akan dibangun menggunakan sebuah PC sebagai cluster server dan dua buah PC sebagai cluster node. PC cluster server berfungsi sebagai pengatur (frontend). Sedangkan PC cluster node berfungsi sebagai pekerja. Cluster server akan membagi tugas ke cluster node dan PC ini juga akan terhubung ke client VoIP. Berikut adalah topologi jaringan yang akan digunakan dalam tugas akhir ini. 2.2. Parallel Parallel [2] didefinisikan sebagai penggunaan lebih dari satu processor secara bersamaan untuk mengeksekusi sebuah program. Berbeda dengan Serial, pada Parallel sebuah persoalan dipecah menjadi beberapa bagian yang kemudian diproses pada saat yang bersamaan. Selanjutnya, setiap bagian dipecah menjadi instruksiinstruksi yang berurutan dan dikerjakan oleh prosesor yang berbeda. Berikut ini beberapa macam tipe Parallel : 1. Shared Memory Multiprocessor. Merupakan sebuah computer dengan Multiprocessor (banyak processor) Gambar 5. Topologi VoIP server berbasis Parallel
3/6 Dari gambar diatas, ada empat bagian utama dalam topologi jaringan VoIP server berbasis Parallel yang digunakan dalam tugas akhir ini, yaitu cluster server, cluster node, switch,dan client. Desain dan implementasi VoIP server pada tugas akhir ini dilakukan dengan metode dan sistematika sebagai berikut: 1. Persiapan hardware dan software yang diperlukan. 2. Melakukan desain jaringan VoIP server berbasis Parallel dengan menentukan spesifikasi dan konfigurasi perangkat mulai dari VoIP server dan VoIP client. 3. Melakukan pengukuran performa berdasarkan standar ITU-T Y.1541 dan membandingkannya dengan VoIP server tanpa Parallel. Pada tugas akhir ini akan dibuat VoIP server berbasis Parallel yang dilewatkan pada jaringan LAN Lab B301 Telekomunikasi Multimedia. Kebutuhan Software Software yang digunakan meliputi Asterisk, KestrelHPC, Softphone dan Wireshark. Asterisk Merupakan software yang digunakan untuk membuat VoIP server. Asterisk merupakan VoIP server yang populer digunakan saat ini, dikarenakan software ini bersifat gratis, open source, dan memiliki fitur yang beragam untuk menyediakan layana VoIP. KestrelHPC KestrelHPC adalah software berbasis Parallel yang memiliki kemudahan dalam proses instalasi dan konfigurasi dalam membuat cluster komputer yang di-install pada cluster server berbasis Linux. Softphone Softphone merupakan aplikasi VoIP yang diinstall pada PC atau notebook client agardapat berfungsi sebagai telepon VoIP. Pada tugas akhir ini akan di-install 10 macam Softphone yakni X-lite, Bria, EyeBeam, ZoiperFree, Zoipre Comm, Phoner, ExpressTalk, 3CXPhone, SJPhone dan Ekiga. Wireshark Merupakan software yang dapat meng-capture pada interface card yang terhubung ke ke VoIP server untuk mengetahui delay,jitter dan packet loss. VoIP server merupakan sentral telepon yang bekerja berbasiskan sistem softswitching yang mana semua fungsi switching-nya dilakukan oleh software. Ada beberapa macam software untuk VoIP server namun yang paling populer adalah Asterisk. Pada tugas akhir ini dibangun VoIP server dengan spesifikasi sebagai berikut : PC sebagai cluster server - Processor Intel(R) Core(TM) 2 CPU, T5500@ 1.66GHz (2CPU) - Memory 1022 MB RAM - VGA ATI Mobility Radeon HD 2300 - Storage HDD SATA 160 GB - Ethernet card eth0 Broadcom NetLink (TM) Gigabit Ethernet dan Ethernet card eth1 SMC EZconnect 2202USB/ETH 100BaseTX PC sebagai cluster node - Processor Intel Core 2 Duo CPU E7400, 2.80 GHz - Memory 1014 MB RAM - VGA Intel GMA 3100 256 MB - Storage HDD SATA 80 GB - Ethernet Card Realtek PCIe VoIP server Asterisk di-install di cluster server yang menggunakan sistem operasi Linux Debian Lenny. Instalasi dan konfigurasi pada asterisk beserta library-nya, konfigurasi sip.conf, dan konfigurasi extension.conf Instalasi dan konfigurasi dilakukan dengan command command yang berbasiskan text pada console. Konfigurasi sip.conf merupakan konfigurasi untuk mendefinisikan account SIP di VoIP server. Konfigurasi extension.conf merupakan konfigurasi untuk mengatur alur panggilan atau biasa disebut dial plan pada perangkat sentral telepon. Selain dua jenis konfigurasi inti di atas, ada juga variabel general yang bersifat umum yang biasanya dibiarkan saja dalam keadaan default seperti setting bawaan ketika pertama kali asterisk di-install. Beberapa parameter yang harus di-setting pada VoIP client diantaranya seperti pada tabel 1. Tabel 1. Parameter yang harus di setting pada VoIP client Parameter yang Keterangan di-setting User ID Diisi nomor extension user User display name Diisi nama untuk tampilan pada display SIP authentication Diisi user_ id@domain user name SIP authentication password SIP proxy server Diisi password yang digunakan user Diisi sesuai nama domain Untuk mempersiapkan VoIP server berbasis Parallel,perlu di-install software KestrelHPC yang memiliki kemudahan dalam proses intalasi pada cluster server. Setelah proses instalasi selesai maka cluster node dapat ditambahkan dengan cara membooting PC cluster node melalui network, maka secara otomatis akan terbaca oleh KestrelHPC.
4/6 Skenario Pengukuran Setelah topologi dibangun, akan dilakukan pengukuran terhadap performa VoIP server tanpa Parallel dengan VoIP server berbasis Parallel, yaitu banyaknya jumlah kapasitas user yang bisa melakukan panggilan secara simultan kualitas layanan selama komunikasi berlangsung. Adapun parameter yang akan diukur berdasarkan rekomendasi ITU-T Y.1541[3] tentang performa jaringan berbasis IP, yaitu Delay, Jitter, Packet Loss yang di-capture dengan software wireshark. Pengukuran dilakukan dengan mekanisme sebagai berikut: 1. Dijalalankan wireshark 2. Dilakukan panggilan dari VoIP client ke VoIP client 3. Dilakukan pengukuran perameter jaringan dengan meng-capture dengan menggunakan wireshark Dari gambar 6. bisa dilihat VoIP Server tanpa Parallel hanya mampu menangani concurrent call sebanyak 13 panggilan. Sedangkan pada VoIP Server Parallel mampu menangani 16 concurrent call, lebih banyak 3 concurrent call jika dibandingkan dengan server biasa. 4.2. Pengukuran Delay Delay yang dimaksud di sini adalah delay transmisi, yaitu waktu yang diperlukan data untuk sampai dari pengirim ke penerima. Dari gambar 7. dapat dilihat delay pada VoIP server Parallel lebih besar jika dibandingkan dengan VoIP server tanpa Parallel. Tetapi masih jauh dibawah ambang batas yang direkomendasikan pada ITU-T Y.1541sebesar 100 ms. Delay yang dibandingkan di sini adalah delay rata-rata panggilan yang berhasil dilakukan. IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Pada tugas akhir ini, analisa dilakukan dilakukan terhadap data yang diperoleh dari pengujian. Data yang diperoleh dibandingkan antara VoIP server tanpa Parallel dengan VoIP server berbasis Parallel dengan satu client node. Dari perbandingan tersebut maka dapat diketahui apakah ada perbedaan performa antara VoIP server tanpa Parallel dengan VoIP server berbasis Parallel. 4.1. Pengukuran Tingkat Kejenuhan Concurrent Call Server Pengukuran tingkat kejenuhan adalah pengukuran tingkat kejenuhan VoIP server dalam menangani panggilan yang dilakukan secara simultan atau concurrent call atau sampai VoIP server tersebut tidak mampu lagi menangani panggilan. Pada Tugas Akhir ini dilakukan uji coba melakukan panggilan sebanyakbanyaknya secara simultan untuk mengetahui jumlah concurrent call yang mampu ditangani oleh VoIP server tanpa Parallel dengan VoIP server berbasis Parallel dengan satu client node. Gambar 7. Perbandingan Delay antara VoIP Server tanpa Parallel dengan VoIP Server Parallel 4.3. Pengukuran Jitter Jitter merupakan variasi delay paket yang terjadi pada pengiriman paket data. Dari gambar 8. bisa dilihat bahwa Jitter pada VoIP server tanpa Parallel lebih kecil daripada VoIP server Parallel Jitter yang dibandingkan disini adalah jitter ratarata dari server tanpa Parallel dan Parallel. Walaupun jitter pada VoIP server Parallel lebih besar daripada server biasa tapi masih memenuhi kriteria yang direkomendasikan oleh ITU, yaitu di bawah 50 ms. Gambar 6. Perbandingan Concurrent Call antara VoIP Server tanpa Parallel dengan VoIP Server Parallel
5/6 Gambar 8. Perbandingan Jitter antara VoIP Server tanpa Parallel dengan VoIP Server Parallel 4.4. Packet Loss trend VoIP Server Tanpa Parallel dengan VoIP Server Parallel Packet loss adalah kehilangan paket ketika terjadi peak load dan congestion. Dari data yang diperoleh dari pengujian VoIP server tanpa Parallel dengan VoIP server Parallel diperoleh grafik trend packet loss dari panggilan yang berhasil dilakukan seperti pada gambar 9 dan gambar 10. Gambar 9. Packet Loss trend VoIP Server Tanpa Parallel Gambar 10. Packet Loss trend VoIP Server Parallel Pada VoIP server tanpa Parallel didapatkan nilai packet loss yang diperoleh hingga panggilan ke 10 masih sesuai dengan rekomendasi ITU yakni sebesar 0%. Namun nilai packet loss meningkat setelah panggilan ke 10 melebihi standar yang direkomendasikan ITU. Pada VoIP Server Parallel juga mengalami hal yang sama yakni melampaui standar ITU yang hanya memperbolehkan packet loss sebesar 1%. Hal ini merupakan keterbatasan dari VoIP server tanpa Parallel dan VoIP server Parallel dalam menangani panggilan, karena server mengalami congestion (kemacetan transmisi paket akibat padatnya traffic yang harus dilayani). Meskipun VoIP Server Parallel mampu menangani 3 panggilan lebih banyak daripada VoIP Server tanpa Parallel namun tidak bisa memperbaiki performa QoS karena nilai packet loss yang melebihi rekomendasi ITU. V. KESIMPULAN Dari hasil pengujian dan analisa performa yang dilakukan terhadap masing-masing VoIP server maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Dari 20 concurrent call yang dilakukan, VoIP server berbasis Parallel mampu menangani 80% panggilan, namun VoIP server tanpa Parallel hanya 65 % panggilan. 2. Nilai delay rata-rata VoIP server berbasis Parallel sebesar 23.08 ms, sedangkan VoIP server tanpa Parallel besarnya 22.13 ms. Nilai delay rata-rata pada masing-masing VoIP server masih jauh diambang batas rekomendasi ITU-T Y.1541 yakni dibawah 100 ms. 3. Nilai jitter rata-rata VoIP server berbasis Parallel sebesar 2.03 ms, untuk VoIP server tanpa Parallel besarnya 1.92 ms. Nilai jitter rata-rata pada masing-masing VoIP server masih jauh diambang batas rekomendasi ITU-T Y.1541 yakni dibawah 50 ms. 4. Nilai packet loss rata-rata VoIP server berbasis Parallel dan VoIP server tanpa Parallel sebesar 0% hingga panggilan ke 10. Nilai packet loss rata-rata pada masing-masing VoIP server masih jauh diambang batas rekomendasi ITU-T Y.1541 yakni dibawah 1%. 5. Naiknya nilai packet loss rata-rata pada masingmasing VoIP server setelah panggilan ke 10 melebihi standar ITU-T Y.1541 yang hanya memperbolehkan packet loss sebesar 1%, dikarenakan server mengalami congestion (kemacetan transmisi paket akibat padatnya traffic yang harus dilayani). 6. Meskipun VoIP server berbasis Parallel memiliki persentasi concurrent call lebih besar, namun tidak bisa memperbaiki performa QoS VoIP server karena nilai packet loss rata-rata yang melebihi rekomendasi ITU-T Y.1541.
6/6 DAFTAR PUSTAKA [1] Harahap, M. I., Pengantar Jaringan VoIP, <URL: http://ilmukomputer.org/2008/11/25/pengantarjaringan-voip>, 2008 [2] Wilkinson, B., Parallel Programming : Techniques and Applications Using Networked Workstations and Parallel Computers, <URL:http://www.cfd-online.com/Wiki/Special:BookSources/0136717101,> 1999 [3] ITU - T Recommendation Y. 1541., Network Performance Objectives for IP-based services, International Telecommunication Union, 2006 BIODATA PENULIS Noval Yulyar Rachmad, lahir di Surabaya tanggal 6 Juli 1983, merupakan putra pertama pasangan H. Moch. Alfan dan Hj. Siti Hamidah. Menempuh pendidikan di SDN Wonokusumo II, SLTPN 2, SMUN 7 semuanya terletak di Surabaya. Lulus SMU tahun 2001 dan melanjutkan studi di PENS-ITS jurusan Teknik Elektronika, kemudian pada tahun 2008 melanjutkan studi Lintas Jalur di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Memiliki minat yang besar pada VOIP dan jaringan komputer yang merupakan salah satu bahasan pada program studi Telekomunikasi Multimedia yang ditempuh sekarang.