BAB 4 PENGUJIAN SISTEM DAN HASIL PENGUJIAN 4.1 Skenario Pengujian Setelah melakukan perancangan topologi untuk merancang sistem simulasi pada layanan VoIP, maka langkah selanjutnya adalah penulis mensimulasikan rancangan topologi tersebut kedalam simulator NS-3. Dalam simulasi ini kami menggunakan 4 router yang memiliki peranannnya masing masing. Router R0, R1, dan R2 adalah jalur utama dalam proses transmisi data. Lalu R3 adalah jalur transmisi cadangan antar data dalam topologi. Terdapat juga 3 client dan 1 buah server yang dapat saling bertukar data sehingga membentuk sebuah jaringan VoIP berbasis MPLS. Setelah semua komponen tersebut dihubungkan, maka penulis akan memonitor traffic jaringan. Jika traffic jaringan dalam topologi sudah sesuai dengan yang penulis inginkan, maka langkah selanjutnya, penulis akan memasukkan parameter parameter QoS ke dalam simulator NS-3 untuk melakukan pengujian terhadap jaringan VoIP yang telah dibuat sebelumnya. Paramater parameter QoS yang akan diuji berupa jitter, delay, packet loss dan throughput. Setelah mendapatkan hasil dari setiap parameter-parameter QoS tersebut dengan memanipulasi data rate serta packet size, penulis akan membandingkan hasil-hasil dari parameter tersebut, sehingga mendapatkan perbedaan yang terjadi pada nilai-nilai ke empat parameter tersebut dengan data rate dan packet size yang berbeda. Pada proses tersebut akan diadakan 32 kali simulasi dimana rincian tentang simulasi tersebut dapat dilihat pada tabel berikut : 44
45 Tabel 4.1 Skenario Simulasi Jumlah Simulasi 4 kali dengan data rate 32Kbps, 64Kbps, 128Kbps, 256Kbps 4 kali dengan data rate 32Kbps, 64Kbps, 128Kbps, 256Kbps 4 kali dengan data rate 32Kbps, 64Kbps, 128Kbps, 256Kbps 4 kali dengan data rate 32Kbps, 64Kbps, 128Kbps, 256Kbps 4 kali dengan data rate 128Kbps dan packet size sebesar 40bytes, 80bytes, 120bytes, 160bytes 4 kali data rate 128Kbps dan packet size sebesar 40bytes, 80bytes, 120bytes, 160bytes 4 kali data rate 128Kbps dan packet size sebesar 40bytes, 80bytes, 120bytes, 160bytes 4 kali data rate 128Kbps dan packet size sebesar 40bytes, 80bytes, 120bytes, 160bytes Source IP Destination IP 192.168.1.1 192.168.3.1 192.168.3.1 192.168.1.1 192.168.2.1 192.168.3.1 192.168.3.1 192.168.2.1 192.168.1.1 192.168.3.1 192.168.3.1 192.168.1.1 192.168.1.1 192.168.3.1 192.168.3.1 192.168.1.1 Deskripsi Mencari pengaruh data rate terhadap throughput dan delay. Mencari pengaruh data rate terhadap throughput dan delay. Mencari pengaruh data rate terhadap throughput dan delay. Mencari pengaruh data rate terhadap throughput dan delay. Mencari pengaruh packet size dan data rate terhadap nilai jitter dan packet loss. Mencari pengaruh packet size dan data rate terhadap nilai jitter dan packet loss. Mencari pengaruh packet size dan data rate terhadap nilai jitter dan packet loss. Mencari pengaruh packet size dan data rate terhadap nilai jitter dan packet loss.
46 Agar pengiriman data antar client dan server menjadi sempurna dalam topologi yang penulis bangun, maka diperlukan 6 aliran data dalam topologi. Berikut proses 6 aliran data yang akan disimulasikan : 1. Dari Client 1 (Host 0) ke Server akan dilakukan pengiriman data yang akan di lanjutkan server ke Client 2 (Host 1) ataupun ke Client 3 (Host 3) 2. Dari Client 2 (Host 1) ke Server akan dilakukan pengiriman data yang akan di lanjutkan server ke Client 1 (Host 0) ataupun ke Client 3 (Host 3) 3. Dari Client 3 ( Host 3 ) ke Server akan dilakukan pengiriman data yang akan di lanjutkan server ke Client 1 (Host 0) ataupun ke Client 2 (Host 1) 4. Dari Server ke Client 1 ( Host 0 ) akan dilakukan pengiriman data, dimana sumber data berasal dari Client 2 (Host 1) ataupun dari Client 3 (Host 3) 5. Dari Server ke Client 2 ( Host 1 ) akan dilakukan pengiriman data, dimana sumber data berasal dari Client 1 (Host 0) ataupun dari Client 3 (Host 3) 6. Dari Server ke Client 3 ( Host 3 ) akan dilakukan pengiriman data, dimana sumber data berasal dari Client 1 (Host 0) ataupun dari Client 2 (Host 1) Dari skenario topologi diatas penulis akan membangun topologi tersebut ke dalam simulator NS-3. Topologi yang telah dibangun akan di build dalam NS-3 untuk mendapatkan hasil output jalur topologi yang telah dibuat. Hasil output tersebut dievaluasi kembali oleh penulis untuk memvalidasi jalur-jalur didalam topologi yang telah dibuat sudah sesuai dengan yang diinginkan / direncanakan atau belum seperti pada gambar 3.1 pada bab sebelumnya.
47 Setelah topologi telah sesuai dengan yang diinginkan / rencanakan, penulis akan memasukkan parameter-parameter yang dapat mempengaruhi nilai akhir dari QoS yang didapat nantinya oleh penulis. Pada pengujian untuk mendapatkan nilai throughput dan delay, parameter-parameter awal yang akan digunakan oleh penulis yaitu berupa parameter delay awal sebesar 1ms(default), serta packet size sebesar 40bytes. Waktu pengiriman paket dimulai dari detik ke 2. Lalu penulis akan membandingkan nilai nilai throughput dan delay dengan 4 jenis data rate (bandwidth) dengan interval 32Kbps, 64Kbps, 128Kbps, 256Kbps. Interval yang di pilih tersebut disesuaikan dengan standar yang diberikan oleh ITU-T. Lalu, pada pengujian selanjutnya untuk mendapatkan nilai jitter dan packet loss, parameterparameter awal yang akan digunakan oleh penulis yaitu berupa parameter delay awal sebesar 1ms(default). Waktu pengiriman paket dimulai dari detik ke 2. Lalu penulis akan membandingkan nilai nilai jitter dan packet loss dengan 4 nilai packet size yang berbeda yaitu 40 bytes, 80 bytes, 120 bytes dan 160 bytes. Pada pengujian ini akan disimulasikan dengan 2 nilai data rate yang berbeda yaitu 128Kbps dan 256Kbps. Nilai-nilai tersebut penulis masukkan ke dalam source code topologi yang penulis bangun di dalam NS-3. Selain itu, penulis juga akan memasukkan parameter-parameter QoS yaitu Throughput, Delay, Jitter dan Packet Loss ke dalam source code topologi NS-3 untuk mendapatkan nilai-nilai dari 4 parameter tersebut. Nilai parameter-parameter yang didapat, dipengaruhi oleh parameter awal yang dimasukkan. Untuk mendapatkan nilai parameter-parameter tersebut, penulis memasukkan rumus-rumus dari ke 4 parameter tersebut berdasarkan jurnal yang penulis dapatkan. Masing-masing parameter tersebut memiliki rumusnya sendiri yang memerlukan
48 variabel yang berbeda juga dari parameter lainnya. Berikut rumus-rumus dari ke 4 parameter tersebut (Darmawan & Alif & Basuki, 2011 : 2-3): a. Throughput Berikut rumusan untuk mendapatkan nilai dari parameter Throughput : Gambar 4.1 Rumus Throughput Pr = Paket yang diterima (paket) T = Waktu simulasi (detik) t = Waktu pengambilan sampel (detik) b. Delay Berikut rumusan untuk mendapatkan nilai dari parameter Delay : Gambar 4.2 Rumus Delay Tr = Waktu penerimaan paket (detik) Ts = Waktu pengiriman paket (detik) Pr = Paket yang diterima (paket) T = Waktu simulasi (detik) t = Waktu pengambilan sampel (detik)
49 Terdapat juga standar kualitas dari delay yang dapat dikategorikan dalam beberapa kategori berdasarkan ITU-T G.114 (Cao, 2009 : 34). Dimana ITU-T (ITU Telecommunication Standardization Sector) merupakan badan khusus PBB di bidang telekomunikasi. ITU-T bertanggung jawab untuk mempelajari teknis, operasi dan penerbitan Recommendation dengan maksud untuk standarisasi telekomunikasi di seluruh dunia. Dalam penelitian ini kami menggunakan standar ITU-T G.114 dimana G series merupakan standar untuk menentukan sistem transmisi dan media, sistem digital serta jaringan. Berikut merupakan tabel standar untuk nilai dari delay : Tabel 4.2 Standar Kualitas ITU-T G.114 untuk Delay Nilai Delay Kualitas 0-150 ms Baik 150-400 ms Cukup, masih dapat diterima > 400 ms Buruk, tidak dapat diterima c. Jitter Berikut rumusan untuk mendapatkan nilai dari parameter Jitter : Ri = Received Time Si = Sent Time Gambar 4.3 Rumus Jitter
50 Terdapat juga standar kualitas dari jitter yang dapat dikategorikan dalam beberapa kategori berdasarkan ITU-T G.114 yaitu sebagai berikut : Tabel 4.3 Standar Kualitas ITU-T G.114 untuk Jitter Nilai Jitter Kualitas 0-20 ms Baik 20-50 ms Cukup >50 ms Buruk d. Packet Loss Berikut rumusan untuk mendapatkan nilai dari parameter Packet Loss : Gambar 4.4 Rumus Packet Loss Pd = Paket yang mengalami drop (paket) Ps = Paket yang dikirim (paket) T = Waktu simulasi (detik) t = Waktu pengambilan sampel (detik)
51 Terdapat juga standar kualitas dari packet loss yang dapat dikategorikan dalam beberapa kategori berdasarkan ITU-T G.114 yaitu sebagai berikut : Tabel 4.4 Standar Kualitas ITU-T G.114 untuk Packet Loss Packet Loss Kualitas 0 0.5 % SangatBaik 0.5 1.5 % Baik > 1.5 % Buruk Berdasarkan rumus-rumus tersebut, penulis menuangkannya ke dalam source code QoS-monitoring tersebut. Sehingga nantinya akan didapatkan detil dari hasil output traffic jaringan serta hasil output dari parameter-parameter QoS tersebut. Hasil output dari parameter-parameter QoS tersebut, sebagai berikut : Ps Packets :. Pr Packets :. Ps Bytes :. Pr Bytes :. Throughput:... bps Average delay:... ms Average jitter:.. ms Average received packet size:. byte Actual Packets lost Pd:... packets Actual Packet loss:. %
52 Penjelasan variabel hasil output di atas, adalah sebagai berikut (Carneiro & Fortuna & Ricardo, 2009 : 5) : Ps packets adalah jumlah paket yang dikirim Pr Packets adalah jumlah paket yang diterima Ps Bytes adalah ukuran dari paket yang dikirim Pr Bytes adalah ukuran dari paket yang diterima Throughput adalah besarnya nilai throughput (bps) Average delay adalah rata-rata besaran nilai delay (ms) Average jitter: rata-rata besaran nilai jitter (ms) Average received packet size adalah rata-rata ukuran paket yang diterima (byte) Actual Packets lost Pd adalah jumlah paket yang mengalami drop (packets) Actual Packet loss adalah persentase paket yang hilang (%) 4.2 Hasil pengujian Berikut ini adalah hasil pengujian menggunakan program simulasi jaringan NS- 3, sesuai dengan skenario yang telah dibahas. 4.2.1 Traffic Monitoring Pada subbab ini, akan diberikan hasil output jalur jaringan dalam topologi layanan VoIP berbasis MPLS. Client 1 (Host 0) mengirim data sebesar 40bytes ke client 3 (Host 3), melewati server 192.168.4.2 dan sebaliknya :
53 Gambar 4.5 Output dari Alur Data dan Interface Sebuah Router Dari gambar di atas, terdapat Network Discoverer yang menjelaskan jalur jalur yang terdapat pada topologi jaringan VoIP penulis pada gambar 3.1. Jalur jalur tersebut akan digunakan client dan server untuk saling melakukan pengiriman paket. Selain Network Discoverer yang ditampilkan, terdapat juga contoh interface dari router 0 yang menunjukkan rute atau jalur yang dapat dilewati paket.
54 Gambar 4.6 Contoh Output dari Pengiriman Data Gambar diatas menunjukkan salah satu simulasi yang penulis lakukan dalam pengiriman paket dari client 1 (Host 0) ke client 3 (Host 3) yang melewati server. Disebutkan dalam gambar tersebut waktu yang diperlukan dari proses pengiriman hingga penerimaan paket oleh server. Paket tersebut dikirimkan dengan label 100. Port yang digunakan dalam proses tersebut adalah port 5060 untuk SIP. Untuk hasil dari proses proses selanjutnya yang lebih lengkap dapat dilihat di Lampiran. 4.2.2 Hasil dan Perbandingan QoS Setelah jalur topologi yang penulis bangun sudah sesuai dengan yang diinginkan, maka langkah selanjutnya yaitu memberikan hasil output nilai-nilai parameter yang diuji.
55 Pada gambar dibawah ini, penulis memasukkan nilai - nilai parameter awal berupa kapasitas Data rate 64Kbps, delay 1ms, packet size 40bytes : Gambar 4.7 Source Code Program untuk Inisiasi Parameter Awal Dari hasil penentuan nilai parameter awal diatas, akan ditampilkan nilai nilai parameter QoS yang dicari seperti 2 gambar dibawah ini :
56 Gambar 4.8 Output Nilai Parameter QoS dari Client 1 ke Client 3 Gambar 4.9 Output Nilai Parameter QoS dari Client 3 ke Client 1 Parameter-parameter QoS yang didapat dari hasil hasil output tersebut yaitu throughput (dalam satuan bps), delay (dalam satuan ms), jitter (dalam satuan ms), dan packet loss (dalam persentase). Nilai dari parameter throughput dan delay akan dibandingkan berdasarkan data rate yang diberikan dalam topologi.
57 Berikut tabel perbandingan nilai antara parameter parameter tersebut : a. Pengiriman data dari Client 1 (Host 0) ke Client 3 (Host 3) Tabel 4.5 Perbandingan Parameter QoS dari Client 1 (Host 0) ke Client 3 (Host 3) Dengan Perubahan Data Rate Data Rate 32 64 128 256 Throughput 19428 38857 77714 155429 Delay 126.5 64.75 33.87 18.43 Jitter 35 17.5 8.75 4.3 Packet Loss 0 % 0 % 0 % 0 % b. Pengiriman data dari Client 3 (Host 3) ke Client 1 (Host 0) Tabel 4.6 Perbandingan Parameter QoS dari Client 3 (Host 3) ke Client 1 (Host 0) Dengan Perubahan Data Rate Data Rate 32 64 128 256 Throughput 19428 38857 77714 155429 Delay 144 73.5 38 20.62 Jitter 35 17.5 8.75 4.3 Packet Loss 0 % 0 % 0 % 0 %
58 c. Pengiriman data dari Client 2 (Host 1) ke Client 3 (Host 3) Tabel 4.7 Perbandingan Parameter QoS dari Client 2 (Host 1) ke Client 3 (Host 3) Dengan Perubahan Data Rate Data Rate 32 64 128 256 Throughput 19428 38857 77714 155429 Delay 126.5 64.75 33.87 18.43 Jitter 35 17.5 8.75 4.3 Packet Loss 0 % 0 % 0 % 0 % d. Pengiriman data dari Client 3 (Host 3) ke Client 2 (Host 1) Tabel 4.8 Perbandingan Parameter QoS dari Client 3 (Host 3) ke Client 2 (Host 1) Dengan Perubahan Data Rate Data Rate 32 64 128 256 Throughput 19428 38857 77714 155429 Delay 144 73.5 38 20.62 Jitter 35 17.5 8.75 4.3 Packet Loss 0 % 0 % 0 % 0 % Hasil perbandingan nilai parameter QoS dari Client 1 (Host 0) ke Client 3 (Host 3) serta sebaliknya dan juga Client 2 (Host 1) ke Client 3 (Host 3) serta sebaliknya, didapatkan bahwa nilai throughput terus meningkat berdasarkan data rate yang diberikan. Untuk nilai delay, terdapat penurunan nilai seiring dengan meningkatnya data rate yang
59 diberikan. Terlihat juga disini bahwa pengiriman dari client yang berbeda tetap memiliki nilai - nilai parameter yang sama di antara keduanya karena jalur yang dilewati tidak berbeda dalam proses pengirimannya. Berikut akan diberikan juga grafik dari parameter throughput dan delay yang diuji dengan data rate yang berbeda tersebut : a. Throughput 180000 160000 140000 120000 100000 80000 60000 1 ke 3 3 ke 1 40000 20000 0 32 64 128 256 Gambar 4.10 Grafik Perubahan Nilai Parameter Throughput Dari grafik diatas, pengiriman dari client 1 ke client 3, dan client 3 ke client 1 mempunyai kualitas yang sama, dimana jika kualitas throughput meningkat, maka kualitas parameter tersebut akan memberikan kualitas QoS yang baik, dan apabila kualitas parameter throughput menurun, akan menyebabkan penurunan kualitas pada QoS.
60 b. Delay 160 140 120 100 80 60 1 ke 3 3 ke 1 40 20 0 32 64 128 256 Gambar 4.11 Grafik Perubahan Nilai Parameter Delay Dari grafik diatas, pengiriman paket data dari client 3 menuju client 1 menggambarkan penurunan nilai delay yang lebih drastis dibandingkan pengiriman paket dari client 1 ke client 3. Pengiriman paket data dari client 3 ke client 1 pada awalnya memiliki delay yang cukup jauh perbedaannya dengan jalur yang sebaliknya. Namun pada data rate terakhir yang diuji yaitu 256Kbps, kedua jalur tersebut memiliki perbedaan nilai delay yang tidak berbeda jauh. Grafik diatas menunjukkan bahwa semakin besar nilai data rate, semakin kecil pula nilai delay yang muncul begitupun sebaliknya.
61 Langkah selanjutnya yaitu penulis akan memberikan tabel perbandingan untuk pengujian yang selanjutnya : a. Pengiriman data dari Client 1 (Host 0) ke Client 3 (Host 3) dengan Data rate 128 kbps dan Delay awal 1 ms. Tabel 4.9 Perbandingan Parameter QoS dari Client 1 (Host 0) ke Client 3 (Host 3) Yang Menggunakan Data Rate 128 Kbps Dengan Perubahan Nilai Packet Size Packet Size 40 80 120 160 Throughput 77714 78545 78933 79157 Delay 33.8 51.3 68.8 86.3 Jitter 8.75 13.75 18.75 23.8 Packet Loss 0 % 0 % 0 % 0 % b. Pengiriman data dari Client 3 (Host 3) ke Client 1 (Host 0) dengan Data rate 128 kbps dan Delay awal 1 ms. Tabel 4.10 Perbandingan Parameter QoS dari Client 3 (Host 3) ke Client 1 (Host 0) Yang Menggunakan Data Rate 128 Kbps Dengan Perubahan Nilai Packet Size Packet Size 40 80 120 160 Throughput 77714 78545 78933 79157 Delay 38.25 58.25 78.25 98.25 Jitter 8.75 13.75 18.75 23.8 Packet Loss 0 % 0 % 0 % 0 %
62 c. Pengiriman data dari Client 1 (Host 0) ke Client 3 (Host 3) dengan Data rate 256 kbps dan Delay awal 1 ms. Tabel 4.11 Perbandingan Parameter QoS dari Client 1 (Host 0) ke Client 3 (Host 3) Yang Menggunakan Data Rate 256 Kbps Dengan Perubahan Nilai Packet Size Data Rate 40 80 120 160 Throughput 155429 157091 157867 158316 Delay 18.4 27.2 35.9 44.6 Jitter 4.37 6.8 9.3 11.8 Packet Loss 0 % 0 % 0 % 0 % d. Pengiriman data dari Client 3 (Host 3) ke Client 1 (Host 0) dengan Data rate 256 kbps dan Delay awal 1 ms. Tabel 4.12 Perbandingan Parameter QoS dari Client 3 (Host 3) ke Client 1 (Host 0) Yang Menggunakan Data Rate 256 Kbps Dengan Perubahan Nilai Packet Size Data Rate 40 80 120 160 Throughput 155429 157091 157867 158316 Delay 20.6 30.6 40.6 50.6 Jitter 4.37 6.8 9.3 11.8 Packet Loss 0 % 0 % 0 % 0 %
63 Hasil perbandingan nilai parameter QoS dari Client 1 (Host 0) ke Client 3 (Host 3) serta sebaliknya didapatkan bahwa nilai jitter sangat dipengaruhi oleh nilai dari packet size dan data rate sehingga untuk mengatasi masalah ini diperlukan penyesuaian data rate berdasarkan packet size yang akan dikirim. Sehingga besarnya nilai jitter dapat diminimalisir agar tidak ada paket yang hilang (packet loss) dalam proses pengiriman paket. Berikut akan diberikan juga grafik dari parameter jitter dan packet loss yang diuji dengan data rate yang berbeda tersebut : a. Jitter 25 20 15 Data Rate 128 10 Data Rate 256 5 0 40 80 120 160 Gambar 4.12 Grafik Perubahan Nilai Parameter Jitter Dari grafik diatas, dapat terlihat bahwa pengiriman paket dari client 1 ke client 3 dan begitu juga sebaliknya mempunyai nilai jitter
64 yang semakin besar sesuai dengan packet size yang diberikan. Nilai jitter yang didapat pada data rate sebesar 128Kbps jika diberikan packet size sebesar 160 bytes, nilai jitter yang didapat sudah berada diluar kategori Baik menurut standar kualitas ITU-T G.114 yang terdapat pada tabel 4.3 sehingga diperlukan penyesuaian data rate hingga mendapatkan nilai jitter yang sesuai standar misalnya ke 256Kbps. b. Packet Loss 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% Data Rate 128 Data Rate 256 30% 20% 10% 0% 40 80 120 160 Gambar 4.13 Grafik Perubahan Nilai Parameter Packet Loss Dari grafik diatas, pengiriman paket dari client 1 menuju client 3 dan sebaliknya menggambarkan bahwa terdapat nilai parameter packet loss yang stabil pada nilai 0 %. Hal tersebut mengartikan bahwa tidak terdapat paket yang hilang dalam proses pengiriman data pada data rate yang berbeda. Selain itu, dapat terlihat juga bahwa perbedaan packet
65 size yang diberikan tidak mempengaruhi hasil dari packet loss pada jaringan. Berdasarkan standar ITU-T G.114 sebuah layanan VoIP dengan menggunakan data rate sebesar 32Kbps tidak disarankan, karena nilai dari Delay dan Jitter yang terlalu tinggi sehingga dapat menggangu komunikasi dalam layanan VoIP. Sebaliknya, layanan VoIP yang menggunakan data rate sebesar minimal 64Kbps dapat melakukan transmisi data dengan kualitas yang baik karena nilai Delay dan Throughput yang didapat sesuai dengan standar. Tetapi, kita tetap harus memperhatikan nilai packet size yang akan dikirimkan untuk melakukan penyesuaian nilai data rate sehingga nilai QoS yang dihasilkan tidak mengganggu layanan komunikasi VoIP. 4.3 Kendala dalam Penelitian Pada penelitian ini, penulis menemukan beberapa kendala seperti dalam mendapatkan nilai QoE yang objektif. Penulis hanya mesimulasikan untuk mendapatkan nilai QoE, namun simulator NS-3 tidak mendukung secara langsung komponen-komponen server pada layanan VoIP. Sehingga penulis tidak dapat merasakan secara langsung fungsi dan kinerja dari komponen-komponen server yang mendukung layanan VoIP, seperti PBX dan Gateway VoIP.