Pengaruh Lebar Pita Rute Paket Acknowledgement Pada Transmission Control Protocol Dengan Acknowledgement Terpisah Terhadap Kinerja Transmisi Video
BAB II
LANDASAN TEORI
Aplikasi Live Broadcasting
2.1
Broadcasting berasal dari kata kerja to broadcast yang diartikan sebagai
alat berbicara atau menampakkan diri di radio atau televisi (to speak or appear on
radio or television) [2].
Live Streaming merupakan suatu sistem yang terdiri dari komponenkomponen yang saling mendukung dan merupakan sebuah teknologi yang
memungkinkan distribusi data audio, video, dan multimedia secara real-time
melalui internet [3].
Trafik yang dikaji pada Tugas Akhir ini merepresentasikan aplikasi live
streaming atau live broadcasting yang membutuhkan delay yang kecil.
2.2
Transmisi Control Protokol
TCP adalah protokolyang paling umum digunakan pada dunia internet.
TCP berada di lapisan transport. TCP merupakan protokol yang memungkinkan
kumpulan komputer untuk berkomunikasi dan bertukar data didalam suatu
network (jaringan)
secara
reliable,
yakni
untuk
aplikasi-aplikasi
yang
membutuhkan keandalan data. Handal berarti memiliki koneksi yang terpercaya,
dimana
terdapat
call
setup
dan
call
termination,
serta
penggunaan
acknowledgement dimana setiap data harus dipastikan sampai ke tujuan.
TCP menyediakan service yang dikenal dengan connection oriented,
reliable, byte stream service. Connection oriented berarti sebelum melakukan
pertukaran data, dua aplikasi pengguna TCP harus melakukan pembentukan
handshake / jabat tangan terlebih dahulu. Reliable berarti TCP menerapkan proses
deteksi kesalahan paket dan retransmisi. Byte Stream Service berarti paket
dikirimkan dan sampai ke tujuan secara berurutan.
TCP mentransmisikan data dalam bentuk segmen. Satu segment terdiri dari
beberapa paket internet protocol (IP). Setiap segment memerlukan pemberitahuan
jika data telah diterima oleh terminal yang dituju. Pemberitahuan ini disebut
acknowledgment (ACK), jika acknowledgment tidak diterima maka terminal
Universitas Sumatera Utara
pengirim akan mengirim ulang data. Jika acknowledgment memberikan informasi
bahwa sebagian paket IP hilang, maka terminal pengirim akan mengirim ulang.
TCP umumnya digunakan ketika protocol lapisan aplikasi membutuhkan
layanan transfer data yang bersifat handal, yang layanan tersebut tidak dimiliki
oleh protocol lapisan aplikasi tersebut. Contoh dari protocol yang menggunakan
TCP adalah HTTP dan FTP [4].
2.3
TCP Dengan Acknowledgement Terpisah
Transmission Control Protocol (TCP) menyediakan pengiriman end-to-end
yang bersifat reliable. TCP menggunakan paket acknowlegement (ACK) untuk
menjamin bahwa data yang dikirim dari satu ujung diterima oleh ujung yang lain.
Jika pengirim tidak menerima ACK dalam jangka waktu tertentu, maka data akan
dianggap telah hilang dan akan ditransmisikan kembali.
Efek buruk dari penggunaan ACK adalah, jika ACK terlambat diterima,
maka terjadi delay tambahan akibat proses retransmisi, maupun penundaan
pengiriman paket selanjutnya. Percepatan pengiriman paket ACK dapat
mengurangi delay yang dialami TCP [1]. Metode yang digunakan adalah dengan
menyingkat jalur paket ACK menggunakan jalur alternatif yang menghubungkan
kedua titik komunikasi secara langsung. Jalur atau rute alternatif ini didesain
dengan bandwidth yang rendah sehingga tidak membebani biaya komunikasi endto-end. Hasilnya adalah protokol TCP baik yang standar maupun TCP Vegas
mengalami penurunan delay transmisi [1]. Gambar 2.1 menunjukkan ilustrasi
penambahan jalur alternatif dari titik 9 ke titik 8.
a. Jaringan tanpa ACK jalur alternatif
b. Jaringan dengan Penambahan Jalur
Gambar 2.1 TCP dengan jalur ACK alternatif
Universitas Sumatera Utara
Namun demikian, penelitian sebelumnya hanya menggunakan rute alternatif
dengan rasio bandwidth terhadap trafik 40% [1]. Tugas akhir ini meneliti
pengaruh rasio bandwidth terhadap kinerja TCP dengan rute ACK alternatif
dengan bandwidth 0.1 MBps sampai 1,5 MBps.
2.4
Network Simulator NS-2
NS-2 merupakan sebuah program simulasi berbasis event (kejadian) yang
banyak digunakan untuk mempelajari sifat dinamis dari jaringan dan protokol
komunikasi. NS-2 mampu mensimulasikan jaringan kabel dan jaringan nirkabel
serta protokolnya mencakup algoritma routing, protokol komunikasi, algoritma
akses dan lain-lain.
Gambar 2.2 menunjukan arsitektur dasar NS-2. NS-2 menggunakan dua
jenis bahasa pemrograman, C++ dan TCL. Bahasa C++ digunakan sebagai inti
proses simulasi, sementara bahasa TCL untuk konfigurasi jaringan [5].
Gambar 2.2 Arsitektur dasar NS-2
TclCL dan OTcl adalah komponen TCL yang berfungsi untuk
menjembatani konfigurasi dengan proses simulasi. Program NS-2 menggunakan
command line interface, yang menghasilkan trace atau catatan yang dapat
dipergunakan oleh modul network animator (NAM) maupun piranti plot grafik
Xgraph [5].
Universitas Sumatera Utara
2.5
Diagram blok NS-2
Gambar 2.3 menunjukkan blok penyederhanaan komponen NS-2. NS-2
ditulis dalam 2 bahasa: TCL dan C++. TCL berisi script konfigurasi jaringan,
sementara C++ berisi script mesin simulasi. Input simulasi diperoleh dari script
TCL, baik konfigurasi jaringan, jenis trafik serta media yang digunakan.
Berdasarkan input inilah dipilih file C++ yang berkaitan dengan jaringan yang
digunakan, trafik yang mengalir, protokol transport yang digunakan, model
propagasi, routing dan lainnya. File-file ini didaftarkan ke scheduler NS-2 untuk
dieksekusi sesuai skenario simulasi. Output simulator adalah trace, yakni rekaman
data di file teks yang digunakan untuk menganalisis hasil simulasi.
TCL
Input konfigurasi
jaringan
C++ 802.11
Input Traffic
kabel
802.16
...
Evalvid
FTP video
CBR
...
TCP
UDP
RTP
Mode propagasi
...
Model
propagasi
ruting
Menjadwalkan
kejadian
Scheduler
eksekusi
Simpan file trace
Analisis
Gambar 2.3 Diagram blok proses NS-2.
Universitas Sumatera Utara
LANDASAN TEORI
Aplikasi Live Broadcasting
2.1
Broadcasting berasal dari kata kerja to broadcast yang diartikan sebagai
alat berbicara atau menampakkan diri di radio atau televisi (to speak or appear on
radio or television) [2].
Live Streaming merupakan suatu sistem yang terdiri dari komponenkomponen yang saling mendukung dan merupakan sebuah teknologi yang
memungkinkan distribusi data audio, video, dan multimedia secara real-time
melalui internet [3].
Trafik yang dikaji pada Tugas Akhir ini merepresentasikan aplikasi live
streaming atau live broadcasting yang membutuhkan delay yang kecil.
2.2
Transmisi Control Protokol
TCP adalah protokolyang paling umum digunakan pada dunia internet.
TCP berada di lapisan transport. TCP merupakan protokol yang memungkinkan
kumpulan komputer untuk berkomunikasi dan bertukar data didalam suatu
network (jaringan)
secara
reliable,
yakni
untuk
aplikasi-aplikasi
yang
membutuhkan keandalan data. Handal berarti memiliki koneksi yang terpercaya,
dimana
terdapat
call
setup
dan
call
termination,
serta
penggunaan
acknowledgement dimana setiap data harus dipastikan sampai ke tujuan.
TCP menyediakan service yang dikenal dengan connection oriented,
reliable, byte stream service. Connection oriented berarti sebelum melakukan
pertukaran data, dua aplikasi pengguna TCP harus melakukan pembentukan
handshake / jabat tangan terlebih dahulu. Reliable berarti TCP menerapkan proses
deteksi kesalahan paket dan retransmisi. Byte Stream Service berarti paket
dikirimkan dan sampai ke tujuan secara berurutan.
TCP mentransmisikan data dalam bentuk segmen. Satu segment terdiri dari
beberapa paket internet protocol (IP). Setiap segment memerlukan pemberitahuan
jika data telah diterima oleh terminal yang dituju. Pemberitahuan ini disebut
acknowledgment (ACK), jika acknowledgment tidak diterima maka terminal
Universitas Sumatera Utara
pengirim akan mengirim ulang data. Jika acknowledgment memberikan informasi
bahwa sebagian paket IP hilang, maka terminal pengirim akan mengirim ulang.
TCP umumnya digunakan ketika protocol lapisan aplikasi membutuhkan
layanan transfer data yang bersifat handal, yang layanan tersebut tidak dimiliki
oleh protocol lapisan aplikasi tersebut. Contoh dari protocol yang menggunakan
TCP adalah HTTP dan FTP [4].
2.3
TCP Dengan Acknowledgement Terpisah
Transmission Control Protocol (TCP) menyediakan pengiriman end-to-end
yang bersifat reliable. TCP menggunakan paket acknowlegement (ACK) untuk
menjamin bahwa data yang dikirim dari satu ujung diterima oleh ujung yang lain.
Jika pengirim tidak menerima ACK dalam jangka waktu tertentu, maka data akan
dianggap telah hilang dan akan ditransmisikan kembali.
Efek buruk dari penggunaan ACK adalah, jika ACK terlambat diterima,
maka terjadi delay tambahan akibat proses retransmisi, maupun penundaan
pengiriman paket selanjutnya. Percepatan pengiriman paket ACK dapat
mengurangi delay yang dialami TCP [1]. Metode yang digunakan adalah dengan
menyingkat jalur paket ACK menggunakan jalur alternatif yang menghubungkan
kedua titik komunikasi secara langsung. Jalur atau rute alternatif ini didesain
dengan bandwidth yang rendah sehingga tidak membebani biaya komunikasi endto-end. Hasilnya adalah protokol TCP baik yang standar maupun TCP Vegas
mengalami penurunan delay transmisi [1]. Gambar 2.1 menunjukkan ilustrasi
penambahan jalur alternatif dari titik 9 ke titik 8.
a. Jaringan tanpa ACK jalur alternatif
b. Jaringan dengan Penambahan Jalur
Gambar 2.1 TCP dengan jalur ACK alternatif
Universitas Sumatera Utara
Namun demikian, penelitian sebelumnya hanya menggunakan rute alternatif
dengan rasio bandwidth terhadap trafik 40% [1]. Tugas akhir ini meneliti
pengaruh rasio bandwidth terhadap kinerja TCP dengan rute ACK alternatif
dengan bandwidth 0.1 MBps sampai 1,5 MBps.
2.4
Network Simulator NS-2
NS-2 merupakan sebuah program simulasi berbasis event (kejadian) yang
banyak digunakan untuk mempelajari sifat dinamis dari jaringan dan protokol
komunikasi. NS-2 mampu mensimulasikan jaringan kabel dan jaringan nirkabel
serta protokolnya mencakup algoritma routing, protokol komunikasi, algoritma
akses dan lain-lain.
Gambar 2.2 menunjukan arsitektur dasar NS-2. NS-2 menggunakan dua
jenis bahasa pemrograman, C++ dan TCL. Bahasa C++ digunakan sebagai inti
proses simulasi, sementara bahasa TCL untuk konfigurasi jaringan [5].
Gambar 2.2 Arsitektur dasar NS-2
TclCL dan OTcl adalah komponen TCL yang berfungsi untuk
menjembatani konfigurasi dengan proses simulasi. Program NS-2 menggunakan
command line interface, yang menghasilkan trace atau catatan yang dapat
dipergunakan oleh modul network animator (NAM) maupun piranti plot grafik
Xgraph [5].
Universitas Sumatera Utara
2.5
Diagram blok NS-2
Gambar 2.3 menunjukkan blok penyederhanaan komponen NS-2. NS-2
ditulis dalam 2 bahasa: TCL dan C++. TCL berisi script konfigurasi jaringan,
sementara C++ berisi script mesin simulasi. Input simulasi diperoleh dari script
TCL, baik konfigurasi jaringan, jenis trafik serta media yang digunakan.
Berdasarkan input inilah dipilih file C++ yang berkaitan dengan jaringan yang
digunakan, trafik yang mengalir, protokol transport yang digunakan, model
propagasi, routing dan lainnya. File-file ini didaftarkan ke scheduler NS-2 untuk
dieksekusi sesuai skenario simulasi. Output simulator adalah trace, yakni rekaman
data di file teks yang digunakan untuk menganalisis hasil simulasi.
TCL
Input konfigurasi
jaringan
C++ 802.11
Input Traffic
kabel
802.16
...
Evalvid
FTP video
CBR
...
TCP
UDP
RTP
Mode propagasi
...
Model
propagasi
ruting
Menjadwalkan
kejadian
Scheduler
eksekusi
Simpan file trace
Analisis
Gambar 2.3 Diagram blok proses NS-2.
Universitas Sumatera Utara