College Notes for Today

Jaringan multimedia harus dapat memungkinkan data multimedia yang berasal dari suatu sumber untuk dapat dikirimkan melalui jaringan IP (internet) dan ditampilkan pada tujuan. Berbagai sistem telah tersedia pada protokol jaringan untuk mendukung Quality of Service/ mutu layanan, antara lain model integrated services (IntServ) dan differentiated services (DiffServ). 

Lapisan Protokol Internet (IP)

Protokol IP, atau yang biasa disebut sebagai protokol TCP/IP, adalah sekumpulan protokol komunikasi yang mengimplementasikan tumpukan protokol dimana internet dan sebagian besar jaringan komersial berjalan. Protokol IP secara umum diterima sebagai model dengan lima lapisan, seperti pada Gambar 1.

Gambar 1 lapisan pada protokol internet

Lima lapisan pada protokol IP antara lain :

- Lapisan aplikasi. Pada lapisan ini, data dialirkan dari program dalam format aplikasi secara spesifik, kemudian dienkapsulasi ke dalam protokol lapisan transport.

- Lapisan transport. Lapisan ini bertanggungjawab untuk transfer data end-to-end yang independen dari jaringan yang mendasari, bersamaan dengan kontrol kesalahan, fragmentasim dan kontrol alur.

- Lapisan jaringan. Lapisan ini bertugas untuk mendapatkan paket data dari end-to-end (sumber ke tujuan), dimana lapisan data-link bertanggungjawab untuk pengantaran paket node-to-node (hop-to-hop). Internet control message protocol (ICMP) dan Internet group management protocol (IGMP) adalah protokol yang umum digunakan pada lapisan jaringan. Pesan ICMP dibangun pada lapisan jaringan, umumnya dari datagram IP yang menghasilkan respon ICMP. Lapisan jaringan kemudian mengenkapsulasi pesan ICMP dengan header IP baru dan mengirim hasil datagram. Berdasarkan IETF RFC 792, datagram paket data IP didefinisikan menjadi VERS, HLEN, Tipe servis (ToS), panjang total, identifikasi, penanda, frag offset, TTL, protokol, header checksum, IP options, dan padding.

- Lapisan data-link. Lapisan ini manyediakan cara prosedural dan fungsional untuk mengirim data antara entitas jaringan dan dapat menyediakan cara untuk mendeteksi dan membetulkan kesalahan yang mungkin muncul pada lapisan fisik.

- Lapisan fisik. Lapisan ini bertanggungjawab untuk encoding, transmisi, dan penerimaan data melalui physical data link yang menghubungkan node jaringan.

IP quality of service

Parameter pengukuran QoS jaringan antara lain :

1. Delay / latency

Berdasarkan rekomendasi delay ITU-T one-way VoIP, one-way trip time (OTT) dibawah 150ms cukup memuaskan dan tidak terlihat. Kualitas OTT yang melebihi 250 ms tidak dapat ditoleransi dan dapat menyusahkan pengguna ketika melakukan tugas interaktif.

2. Delay variation (delay jitter)

Delay jitter adalah pengukuran QoS mengenai fluktuasi atau variasi delay pada end-to-end dari satu paket ke paket selanjutnya dalam aliran/alur/koneksi paket yang sama.

3. Throughput/ bandwidth

Pada jaringan komunikasi, throughput/bandwidth adalah jumlah data digital per satuan waktu yang terkirim melalui hubungan secara logikal/fisik atau yang terkirim melalui simpul jaringan tertentu.

4. Packet loss / error rate

Packet loss dapat disebabkan oleh kepadatan jaringan, sehingga paket tidak terkirim. Penyebab lain hilangnya paket adalah kehadiran channel komunikasi noise. Beberapa teknik untuk pemulihan hilangnya paket antara lain pengiriman paket ulang pada lapisan transport, perbaikan kesalahan pada lapisan fisik, atau penggunaan codec pada lapisan aplikasi yang dapat mengganti kerugian paket yang hilang.

Mekanisme QoS

Mekanisme QoS antara lain :

1. Klasifikasi lalu lintas

Mekanisme ini mengidentifikasi dan memisahkan lalu lintas data menjadi beberapa aliran atau kelompok aliran. Tiap aliran atau gabungan beberapa aliran dapat ditangani secara selektif. Mekanisme ini dapat diimplementasikan pada beberapa perangkat jaringan. 

2. Manajemen lalu lintas paket data

Dulu, lalu lintas data ditangani dengan basis antrian first-in-first-out (FIFO), yaitu dengan meneruskan paket data dengan urutan yang sama ketika paket-paket tersebut sampai pada interface. Saat ni, teknik manajemen lalu lintas data dilakukan berdasarkan klasifikasi atau karakteristiknya. Beberapa teknik antrian yang populer adalah priority queueing, custom queueing, dan weighted fair queueing.

3. Manajemen sumber jaringan

Karena saat ini internet interkoneksi dengan beberapa domain administrasi, atau sistem otonom (Ass), rangkaian data forwarding domain-to-domain lah yang menyediakan pengiriman endto-end. Oleh karena itu, dibandingkan dengan berurusan dengan manajemen lalu lintas tingkat paket, IP QoS juga dapat ditangani melalui teknik manajemen sumber daya jaringan untuk end-to-end QoS. Ada dua kategori populer manajemen sumber daya, yaitu bandwidth overprovisioning dan explicit resource management.

IP multicast and application-level multicast (ALM)

IP multicast adalah teknik untuk komunikasi many-to-many melalui infrastruktur IP. IP multicast diinisiasi oleh penerima. Alamat grup IP multicast digunakan oleh sumber dan penerima untuk mengirim dan menerima konten. SUmber menggunakan alamat grup sebagai alamat IP tujuan pada paket data mereka. Penerima menggunakan alamat grup untuk memberitahukan jaringan bahwa mereka tertarik untuk menerima paket yang dikirimkan ke grup tersebut. Protokol yang digunakan penerima untuk bergabung dengan suatu grup adalah Internet Group Management Protocol (IGMP). Fungsionalitas multicast dasar dari IP multicast antara lain :

1. Group membership management., yaitu mengatur informasi mengenai anggora grup multicast

2. Data delivery path maintenance, yaitu menyusun jalur pengiriman yang menjangkau seluruh penerima yang meminta stream

3. Replication dan forwarding, yang memungkinkan simpul interior dalam jalur pengiriman untuk menyalin dan meneruskan stream.

Application-level multicast (ALM) atau overlay multicast mengangkat fungsionalitas multicast ke lapisan aplikasi. Ada dua arsitektur ALM yaitu (proxy-based) content delivery network (CDN) dan jaringan peer-to-peer (P2P).

- Content delivery networks (CDNs)

CDN adalah sekumpulan server dengan lokasi strategis pada area luas internet. Penyedia konten, seperti website atau sumber video streaming, memiliki kontrak dengan CDN komersil untuk mendistribusikan konten. CDN adalah hamparan jaringan yang disusun dari sebuah grup yang diletakkan secara strategis dan terdistribusi secara geografis. Ketika pengguna meminta sebuah konten media, permintaan tersebut akan dialihkan ke server CDN terdekat menggunakan mekanisme user request redirection tertentu.

Gambar 2 Content delivery networks

- Sistem peer-to-peer (P2P)

Sistem medi streaming P2P dapat diklasifikasikan menjadi tiga kategori berdasarkan mekanisme pengiriman datanya, yaitu tree-push, mesh-pull, dan push-pull. Pada tree-push P2P, konten media pertama dikirimkan dari peer (simpul) sumber ke beberapa internediate peer. Intermediate peer  kemudian meneruskan data ke peer sisanya. Pada mesh-pull P2P, peer disusun secara acak menjadi struktur mesh dab pilihan peer yang aktif untuk pertukaran data ditentukan secara umum berdasakan round-trip-time (RTT) antar peer. Sedangkan push-pull P2P menggabungkan keuntungan dari mekanisme tree-push dan mesh-pull.

Gambar 3 Peer-to-peer