Permasalahan

Analisa Perfomansi Realtime IP Videoconferencing Pada Virtual Private Network Sumantri Pramudiyanto 2203.100.059 Pembimbing : 1. Istas Pratomo, S.T., M.T. 2. Ir. Djoko Suprajitno Rahardjo

1

LATAR BELAKANG • Kebutuhan layanan videoconferencing yang akhir-akhir ini menunjukkan peningkatan • Perkembangan teknologi jaringan ke arah IP • Kurang terjaminnya keamanan komunikasi melalui jaringan publik • Virtual Private Netwok menyediakan keamanan yang lebih murah daripada jaringan private yang lain (misal :frame relay) 2

PERMASALAHAN • Bagaimana merancang suatu sistem video conference menggunakan protokol H.323 pada Virtual Private Network. • Bagaimana menganalisa parameter QoS videoconference pada Virtual Private Network meliputi packet loss, delay, jitter

3

Batasan Masalah • Protokol videoconference yang digunakan adalah H.323 • Menggunakan standard G.711 sebagai audio codec dan H.261 sebagai video codennya • Sistem VPN yang digunakan adalah VPN SSL • Trafik TCP dan UDP dibangkitkan melalui trafik generator • MCU (Multipoint Control Unit) yang digunakan berbasis software • Tugas akhir ini menganalisa kualitas videoconference melalui VPN, bukan sekuritas dari VPN. • Menggunakan IPv4 sebagai pengalamatannya 4

Tujuan Menganalisa Performansi videoconference berbasis IP melalui VPN, Parameter yang diukur meliputi : -

Delay Jitter Packet Loss Throughput MOS (Mean Opinion Score) 5

Penelaah Studi • • • • •

IP Address Protocol Transport VPN (Virtual Private Network) Videoconference H.323 Parameter QoS (Quality Of Service)

6

IP Address • IP Address merupakan alamat 32 bit yang diberikan pada peralatan jaringan yang menggunakan protokol TCP/IP. • IP Address terdiri dari dua bagian network ID dan Host ID. • Network ID menentukan alamat jaringan komputer • Host ID menentukan alamat host/nomer urut komputer 7

Protocol Transport •

•

UDP (User Datagram Protocol)  Protocol transport unreliable  Berisi 4 field header yaitu source port, destination port, length, dan checksum.  pada videoconference digunakan untuk mengirimkan audio dan video stream RTP (Real-time Transport Protocol)  menyediakan transfer media secara real-time pada jaringan paket  menggunakan protocol UDP  berguna mengkompensasi jitter dan desequencing pada jaringan IP 8

Protocol Transport (2) RTCP (Real Time Control Transport Protocol) • protocol yang mengendalikan transfer media • memperbaiki kualitas layanan • Terdapat dua komponen penting – Sender report  banyak data yg dikirim, timestamp. – Receiver report  jumlah paket hilang, delay 9

VPN (Virtual Private Network) • koneksi jaringan terenkripsi yang menggunakan tunnel yang aman di antara ujung-ujung koneksi, layaknya sebuah LAN. • Tunneling merupakan metode untuk transfer data dari satu jaringan ke jaringan lain dengan memanfaatkan jaringan secara terselebung. • Disebut tunnel karena aplikasi yang memanfaatkan hanya melihat dua end point atau ujung, sehingga paket yang lewat pada tunnel hanya akan melakukan satu kali lompatan 10

Videoconference • Videoconferencing merupakan suatu layanan yang memungkin dua orang atau lebih melakukan konferensi melalui jaringan IP yang bersifat publik maupun privat. • Sebagian besar Videoconference yang digunakan saat ini menggunakan protokol H.323 11

Videoconference(2) H.323 bertugas mengatur hal-hal seperti : • Video codec  encode/decode video • Audio codec  encode/decode audio • Data channel  mendukung aplikasiaplikasi seperti electronic whiteboard, kolaborasi aplikasi, dan lain sebagainya • System control unit  signalling 12

Videoconference (3) • Format frame videoconference Voice

Video

13

Gambar 1 Bagan komponen H.323 14

Parameter QoS • Delay  Waktu yang diperlukan untuk mengirimkan paket dari satu node asal ke node tujuan. • Packet loss  Banyaknya paket yang gagal diterima pada tujuan ketika melintasi jaringan • Jitter  Variasi delay yang terjadi akibat adanya selisih waktu atau interval antar kedatangan paket di penerima. • Throughput  Banyaknya bit yang diterima pada suatu node tiap satu satuan waktu 15

Metodologi Topologi Jaringan

Gambar 2 Topologi Jaringan

16

Gambar 3 Metodologi percobaan

17

Hasil Ujicoba • • • • •

Packet loss Throughput Jitter Delay MOS (Mean Opinion Score)

18

Packet Loss Packet Loss Beban TCP Videoconference VPN 2 Client

7.00

Video Loss Voice Loss

6.79

% Loss

6.00

5.48

5.00

5.27

% Loss

8.00

Packet Loss Beban UDP Videoconference VPN 2 Client

8.52

9.00

4.00 3.00 2.00 1.00 0.00

1.21 0.15

1.11

0.20

Tanpa Beban

B eban 200kb

Beban 1M b

20.00 18.00 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00

15.33

Voice Loss

13.27

6.19

0.15

0.20

Beban 200kb

Besar beban TCP

14.00

12.67

Video Loss

Packet Loss Beban UDP Videoconference VPN 3 Client

12.29 10.00

9.72

Voice Loss

8.00 % Loss

% Loss

10.68

Video Loss

Voice Loss

8.00

7.16 6.16

6.00 4.00

2.63

Beban 2Mb

12.00

10.00

2.00

Beban 1Mb

Besar beban UDP

Packet Loss Beban TCP Videoconference VPN 3 Client

12.00

16.93

8.21

Tanpa Beban

Beban 2M b

17.30

Video Loss

6.90 6.64

6.58 6.00

5.37 `

4.00 2.38

2.00

0.78 0.94

0.00

0.78 0.94

0.00 Tanpa Beban

Beban 200kb

Beban 1Mb

Besar beban TCP

Beban 2Mb

Tanpa Beban

Beban 200kb

Beban 1Mb

Beban 2Mb

Besar beban UDP

19

Throughput 200.00 180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00

177.06

160.95

158.11

74.19

Tanpa Beban

73.87

Beban TCP 200kb

Throughput Video Throughput Voice

152.21

71.34

72.24

Throughput Vicon 2 Client Pada VPN beban UDP

throughput (kbps)

throughput (kbps)

Throughput Vicon 2 Client Pada VPN beban TCP

200.00 180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00

Throughput Voice 177.06 152.20

74.19

Tanpa Beban

Beban TCP 1M b Beban TCP 2M b

180.69

175.46

70.54

Tanpa Beban

69.46

Beban TCP 200kb

166.62

66.66

63.47

Beban TCP 1M b Beban TCP 2M b

Beban

69.81

Beban UDP 200kb

149.81

71.26

70.78

Beban UDP 1M b Beban UDP 2M b

Throughput Vicon 3 Client Pada VPN beban UDP

Throughput Video Throughput Voice

throughput (kbps)

throughput (kbps)

Throughput Vicon 3 Client Pada VPN beban TCP 181.30

149.39

Beban

Beban

200.00 180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00

Throughput Video

200.00 180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00

Throughput Video Throughput Voice

171.37

174.17

70.55

Tanpa Beban

167.38

67.58

Beban UDP 200kb

166.83

67.81

Beban 1M b

67.92

Beban 2M b

Beban

20

Delay Delay Videoconference Pada VPN 300

285.17

Vicon 2 Client Vicon 3 Client

Delay (ms)

250 200 150

109.29

100 53.94

50 0

2.16

58.46

74.68 72.5 62.89 56.11 47.55

35.83 14.42 18.14 18.14

Tnp B eban

200kb TC P

200kb UDP

1M b TC P

1M b UDP

2M b TC P

2M b UDP

Beban 21

Jitter Jitter VPN Videoconference 2 Client 120.00

106.91

Video J itter

jitter (ms)

100.00

A udio J itter

73.67

80.00 60.00 40.00

54.17

47.37 36.26

20.00

8.93

38.67

35.33

9.70

18.72

10.70

35.64

40.60

11.21

0.00 Tanpa Beban

TCP 200kb

UDP 200kb

TCP 1Mb UDP 1Mb TCP 2Mb UDP 2Mb

Besar Beban

Jitter VPN Videoconference 3 Client 70.00 60.00

59.24

Video J itter A udio J itter

jitter (ms)

50.00 40.00

43.69

42.46 33.95

34.61

38.25

34.79

30.95

30.00 20.00 10.00

16.74 9.00

10.13

13.95

17.45

15.70

0.00

Tanpa Beban

TCP 200kb

UDP 200kb

TCP 1M b UDP 1M b

Beban

TCP 2M b

UDP 2M b

22

MOS Nilai MOS MOS Suara Suara videoconference videoconference dua dua client client Nilai

Nilai Nilai MOS MOS Video Video videoconference videoconference dua dua client client 3.94 3.94

MOS MOS

3.5 3.5 3 3

3.94 3.94

3.94 3.94

3.6 3.6

3.26 3.26 2.35 2.35

2.5 2.5

Tanpa Tanpa Beban Beban Beban Beban TCP TCP 3.15 3.15

2.08 2.08

2 2 1.5 1.5

4.5 4.5 4 4

Beban UDP UDP Beban

1.85 1.85

1 1

3 3 2.5 2.5

Beban Beban 200kb 200kb

3.26 3.26 2.35 2.35

Beban UDP UDP Beban 3.12 3.12

2.07 2.07

2 2 1.5 1.5

Beban Beban 1Mb 1Mb Besar Besar Beban Beban

1.82 1.82

0 0

Beban Beban 2Mb 2Mb

Beban Beban 200kb 200kb

3.88 3.88

3.88 3.88

3.54 3.54

3.26 3.26 2.31 2.31

Beban 200kb 200kb Beban

Tanpa Tanpa Beban Beban Beban Beban TCP TCP 3.11 3.11

2.05 2.05

Beban 1Mb 1Mb Beban Besar Besar Beban Beban

Beban Beban UDP UDP

1.78 1.78

Beban 2Mb 2Mb Beban

MOS MOS

3.88 3.88

Beban Beban 1Mb 1Mb Besar Besar Beban Beban

Beban Beban 2Mb 2Mb

Nilai Nilai MOS MOS Suara Suara videoconference videoconference tiga tiga client client

Nilai MOS MOS Video Video videoconference videoconference tiga tiga client client Nilai

MOS MOS

3.97 3.97

3.97 3.97

3.58 3.58

Tanpa Tanpa Beban Beban Beban Beban TCP TCP

1 1 0.5 0.5

0.5 0.5 0 0

4.5 4.5 4 4 3.5 3.5 3 3 2.5 2.5 2 2 1.5 1.5 1 1 0.5 0.5 0 0

3.97 3.97

3.5 3.5

MOS MOS

4.5 4.5 4 4

4.5 4.5 4 4 3.5 3.5 3 3 2.5 2.5 2 2 1.5 1.5 1 1 0.5 0.5 0 0

3.85 3.85

3.85 3.85

3.85 3.85

3.55 3.55

Tanpa Tanpa Beban Beban Beban Beban TCP TCP

3.25 3.25

3.07 3.07

Beban Beban UDP UDP

2.31 2.31 1.8 1.8

Beban 200kb 200kb Beban

Beban 1Mb 1Mb Beban

1.62 1.62

Beban 2Mb 2Mb Beban

Besar Besar Beban Beban

23

Kesimpulan •

• •

•

Dari hasil pengujian videoconference dua client terdapat packet loss untuk paket G.711 sebesar 0.20 % dan H.261 sebesar 0.15%, sedangkan pada sistem videoconference tiga client terdapat packet loss sebesar 0.78 % untuk payload H.261 dan 0.94% untuk payload G.711 tetapi hal tersebut masih dapat ditoleransi, karena batas maksimum packet loss sebesar 1%. Packet loss bertambah besar seiring dengan penambahan beban paket TCP dan UDP Pada sistem videoconference dua client, besarnya rata-rata throughput video sebesar 177.06 kbps dan audio sebesar 74.19 kbps, sedangkan pada sistem videoconference tiga client ratarata throughput video sebesar 181.30 kbps dan audio sebesar 70.54 kbps. Besarnya throughput yang bervariasi pada saat pengujian dapat disebabkan karena panjang payload G.711 dan H.261 yang berbeda-beda akibat adanya pembebanan paket TCP dan UDP 24

Kesimpulan(2) •

•

•

Delay pada sistem videoconference dua client dan tiga client masih dapat ditoleransi karena masih berada di bawah nilai 150 ms sesuai dengan standard ITU. Sedangkan pada pembebanan UDP delay tidak dapat ditoleransi pada beberapa skenario Besar jitter paket video videoconference dua client pada kondisi tanpa beban sebesar 36.26 ms sedangkan untuk voice sebesar 8.93 ms, jitter pada pembebanan UDP lebih besar daripada pembebanan UDP untuk paket voice dan video. Pada videoconference tiga client besar jitter tanpa beban adalah 33.95 ms untuk paket video dan 9.00 ms untuk paket voice, pembebanan UDP juga mengakibatkan peningkatan jitter yang lebih besar daripada pembebanan TCP. Penilaian menggunakan MOS pada kualitas video dan audio menghasilkan hasil yang bagus pada kondisi tanpa beban baik pada videoconference dua client maupun tiga client, sedangkan pada pembebanan UDP menghasilkan hasil yang buruk. 25

Daftar Pustaka • • • • • • • •

Gough ,Michael. Videoconferencing over IP: Configure, Secure, and Troubleshoot , Syngress Publishing, 2006 Luthfi, Adnan Basalamah. Standar H.323 untuk networking aplikasi multimedia, Computer Network Research Group (CNRG) ITB,1999 Daniel Minoli, Robert K., Distributed Multimedia Through Broadband Communication Service, Artech House, Boston, 1994 Gulo, Hezekieli. Videoconference Basis IP (VCIP), Solusi Baru Untuk Penyelenggaraan Kegiatan Tatap Muka Jarak Jauh. http://www.ristishop.com. Maret 2003 Sukaridhoto, Sritustra. Jaringan Komputer, 2006 Prasad Calyam,Weiping Mandrawa, Mukundan Sridharan, Arif Khan and Paul Schopis. H.323 Beacon: An H.323 Application Related End-to-End Performance Troubleshooting Tool. 2004 ITU-T Recommendation H.323, infrastructure of audiovisual servicessystems and terminal equipment for audiovisual services, Series H: Audiovisual and multimedia systems, 2003 ITU-T Recommendation G.711, Pulse code modulation (PCM) of voice frequencies, 1988 26

Daftar Pustaka(2) • • • • • • • •

ITU-Trecommendation P.800, Methods for subjective determination of transmission quality, 1996 J. Arturo P, Víctor Z, Ángel M, And Carlos García, “Quality of Service Analysis of IPSec VPNs for Voice and Video Traffic”, Proceeding of IEE Computer Society, 2006. T. Turletti, C. Huitema. “RTP Payload Format for H.261 Video Streams”, RFC 2032, IETF Network Working Group, 1996. http://www.ietf.org/rfc/rfc2032.txt. H. Schulzrinne, S. Casner, R. Frederick, and V. Jacobson. “ RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications”, 1996. http://www.ietf.org/rfc/rfc1889.txt D. Chen, D. Gu and J. Zhang “Supporting Real-time Traffic with QoS n IEEE802.11e Based Home Networks”, in Proc. IEEE Consumer ommunications and Networking Conference (CCNC), 2004 Feilner,Markus. OpenVPN Building And Integrating Virtual Private Networks, Packt.Publishing, Mar 2006. Tabratas Tharom, buku pintar internet “teknis dan bisnis VoIP”, Elex media computindo. William Stallings ”Komunikasi Data dan Komputer : Jaringan Komputer”, Salemba Teknika, 2002.

27