ANALISIS KINERJA JARINGAN ATM MENGGUNAKAN
SIMULATOR OPNET
OLEH:
070402019
APRIAL UMARDI
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ANALISIS KINERJA JARINGAN ATM MENGGUNAKAN
SIMULATOR OPNET
OLEH :
NIM : 070402019 APRIAL UMARDI
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Sidang pada tanggal 5 bulan Februari tahun 2014 di depan penguji :
1. Rahmad Fauzi, S.T, M.T : Ketua Penguji : ……….
2. Naemah Mubarakah, S.T, M.T : Anggota Penguji : ……….
Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir,
NIP : 19780826 200312 1 001 Ali Hanafiah Rambe, S.T, M.T
Diketahui Oleh :
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,
i ABSTRAK
Jaringan ATM merupakan jaringan yang mengintegrasikan semua jenis trafik baik data, suara, maupun video ke dalam paket-paket kecil berukuran 53 byte yang disebut sel yang kemudian dikirimkan melalui jaringan ke tujuannya. Kemampuan jaringan ini melakukan transfer data dalam jumlah besar dengan kecepatan tinggi dan kemampuannya menyediakan Quality of Service (QoS) dengan berbagai kategori layanan yang berbeda menjadikan jaringan ini dipilih oleh ITU-T untuk menjadi jaringan backbone untuk teknologi B-ISDN.
Analisis kinerja jaringan aATM dapat dilakukan dengan metode simulasi menggunakan bantuan software komputer. Pada Tugas Akhir ini, penulis menggunakan software OPNET untuk memodelkan dan mendapatkan kinerja jaringan ATM. Parameter kinerja jaringan ATM yang akan dianalisis adalah Cell Transfer Delay (CTD), Cell Delay Variation (CDV), dan Cell Loss Ratio (CLR), dengan mengamati pengaruh jumlah node, kapasitas buffer, trafik imbalance, dan juga trafik bursty.
Hasil dari simulasi yang dilakukan menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah node, maka semakin besar nilai CTD, CDV, dan CLR. Hasil simulasi juga menunjukkan bahwa semakin kecil kapasitas buffer, maka nilai CTD semakin kecil sedangkan nilai CDV dan CLR semakin besar. Pada kapasitas buffer 1000 sel diperoleh nilai CTD 21,7 x 10-3 s, CDV 6,66 x 10-6 s, dan CLR 1,76 %. Selanjutnya, semakin besar trafik bursty, maka CTD, CDV, dan CLR semakin besar. Kehadiran trafik imbalance dapat memperbesar CTD, CDV, dan CLR. Gabungan dari keempat faktor tersebut dapat menyebabkan kongesti pada jaringan ATM.
ii KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah Subhanahu wa Ta’ala yang telah
memberikan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
Tugas Akhir yang berjudul:
ANALISIS KINERJA JARINGAN ATM MENGGUNAKAN SIMULATOR OPNET
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa ibunda
dan ayahanda, dan saudara-saudara penulis yang tercinta yang merupakan bagian
hidup penulis yang selalu mendukung dan mendoakan penulis dari sejak lahir
sampai dengan sekarang.
Tugas Akhir ini dibuat untuk memenuhi salah satu persyaratan untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Elektro, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ali Hanafiah Rambe, ST, MT selaku Dosen Pembimbing Tugas
Akhir dari penulis.
2. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane selaku Dosen Wali penulis.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT
selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
4. Seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Elektro Fakultas
iii 5. Kawan-kawan seperjuangan di elektro dan semua pihak yang tidak dapat
penulis sebutkan namanya satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih memiliki banyak
kekurangan. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan penyempurnaan Tugas
Akhir ini sangat penulis harapkan. Semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi
pembaca dan penulis sendiri.
Medan, Januari 2014
iv
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
II. DASAR TEORI. ... 5
v
2.5 Manajemen Trafik Pada Jaringan ATM………13
2.5.1 Quality of Service (QoS)……….………. 13
2.5.2 Parameter Trafik ATM………. 15
2.5.3 Connection Admission Control (CAC)..……….. 16
2.5.4 Usage Parameter Control (UPC)……..……….. 17
2.6 Kongesti………....……….. 17
III. PEMODELAN JARINGAN ATM MENGGUNAKAN OPNET 19 3.1 Umum……… ... 19
3.8 Perancangan Jaringan ATM Menggunakan OPNET. ... 26
3.8.1 Langkah – Langkah Simulasi……….26
3.8.2 Model Jaringan………...29
3.8.3 Komponen – Komponen Jaringan…. ... 29
3.8.3.1 Switch ATM. ... 30
3.8.3.2 Server ATM. ... 30
vi
3.9 Kedatangan Trafik Aplikasi Pada OPNET. ... 32
3.9.1 Distribusi Standar OPNET. ... 32
3.9.2 Email. ... 33
3.9.3 File Transfer Protocol (FTP). ... 34
3.9.4 Remote Login. ... 34
3.9.5 Video Conferencing. ... 35
3.10 Parameter Kinerja Jaringan ATM. ... 36
IV. HASIL DAN ANALISIS SIMULASI KINERJA JARINGAN ATM MENGGUNAKAN OPNET. ... 37
4.1 Umum ... 37
4.2 Model Jaringan ... 37
4.3 Parameter Simulasi ... 38
4.4 Skenario Simulasi ... 40
4.5 Hasil dan Analisis Simulasi ... 41
4.5.1 Pengaruh Jumlah Node. ... 41
4.5.2 Pengaruh Trafik Imbalance. ... 43
4.5.3 Pengaruh Kapasitas Buffer. ... 44
4.5.4 Pengaruh Trafik Bursty. ... 46
4.5.5 Pengaruh Trafik Imbalance, Pengurangan Buffer dan Trafik Bursty. ... 48
vii
V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 52
5.1 Kesimpulan ... 52
5.2 Saran ... 53
viii DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sel ATM ……… 6
Gambar 2.2 Sel Header ATM ……… 7
Gambar 2.3 Arsitektur Protokol ATM ……….. 8
Gambar 2.4 Switching Sel Pada Jaringan ATM ………... 10
Gambar 2.5 Model Probabilitas Kepadatan Delay Transfer Sel ……... 15
Gambar 3.1 Editor OPNET ………. 22
Gambar 3.2 Mekanisme Antrian di OPNET ……….. 26
Gambar 3.3 Diagram Alir Simulasi Jaringan Dengan OPNET ………. 28
Gambar 3.4 Model Client Server ……… 29
Gambar 4.2 Grafik Simulasi Skenario 1 ……… 41
Gambar 4.3 Grafik Simulasi Skenario 2 ……… 43
Gambar 4.4 Grafik Simulasi Skenario 3 ……… 45
Gambar 4.5 Grafik Simulasi Skenario 4 ……… 47
Gambar 4.6 Grafik Simulasi Skenario 5……….……… 48
ix DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Dokumen Referensi ATM OPNET ……… 23
Tabel 3.2 Variabel Kedatangan Trafik Pada Model Standar……….. 32
Tabel 4.1 Pengaturan Aplikasi ……… 39
Tabel 4.2 Tabel Permintaan QoS ……… 39
Tabel 4.3 Statistik Simulasi Skenario 1 ………. 42
Tabel 4.4 Statistik Simulasi Skenario 2 ………. 44
Tabel 4.5 Statistik Simulasi Skenario 3 ………. 46
Tabel 4.6 Statistik Simulasi Skenario 4 ………. 47
Tabel 4.7 Statistik Simulasi Skenario 5 ………. 49
x DAFTAR SINGKATAN
AAL ATM Adaptation Layer
ABR Available Bit Rate
ATM Asynchronous Transfer Mode
BT Burst Tolerance
CAC Connection Admission Control
CBR Constant Bit Rate
CDV Cell Delay Variation
CER Cell Error Rate
CLP Cell Loss Probability
CLR Cell Loss Ratio
CMR Cell Misinsertion Ratio
CTD Cell Transfer Delay
DES Discrete Event Simulation
FTP File Transfer Protocol
GCRA Generic Cell Rate Algorithm
GFC Generic Flow Control
GFR Guaranted Frame Rate
GUI Graphical User Interface
HEC Header Error Control
LAN Local Area Network
MBS Maximum Burst Size
xi MFS Maximum Frame Size
PCR Peak Cell Rate
PDU Packet Data Unit
QoS Quality of Service
SCR Sustainable Cell Rate
SECBR Severely Errored Cell Block Ratio
UBR Unspecified Bit Rate
UNI User Network Interface
UPC Usage Parameter Control
VBR Variable Bit Rate
VCI Virtual Channel Identifier
i ABSTRAK
Jaringan ATM merupakan jaringan yang mengintegrasikan semua jenis trafik baik data, suara, maupun video ke dalam paket-paket kecil berukuran 53 byte yang disebut sel yang kemudian dikirimkan melalui jaringan ke tujuannya. Kemampuan jaringan ini melakukan transfer data dalam jumlah besar dengan kecepatan tinggi dan kemampuannya menyediakan Quality of Service (QoS) dengan berbagai kategori layanan yang berbeda menjadikan jaringan ini dipilih oleh ITU-T untuk menjadi jaringan backbone untuk teknologi B-ISDN.
Analisis kinerja jaringan aATM dapat dilakukan dengan metode simulasi menggunakan bantuan software komputer. Pada Tugas Akhir ini, penulis menggunakan software OPNET untuk memodelkan dan mendapatkan kinerja jaringan ATM. Parameter kinerja jaringan ATM yang akan dianalisis adalah Cell Transfer Delay (CTD), Cell Delay Variation (CDV), dan Cell Loss Ratio (CLR), dengan mengamati pengaruh jumlah node, kapasitas buffer, trafik imbalance, dan juga trafik bursty.
Hasil dari simulasi yang dilakukan menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah node, maka semakin besar nilai CTD, CDV, dan CLR. Hasil simulasi juga menunjukkan bahwa semakin kecil kapasitas buffer, maka nilai CTD semakin kecil sedangkan nilai CDV dan CLR semakin besar. Pada kapasitas buffer 1000 sel diperoleh nilai CTD 21,7 x 10-3 s, CDV 6,66 x 10-6 s, dan CLR 1,76 %. Selanjutnya, semakin besar trafik bursty, maka CTD, CDV, dan CLR semakin besar. Kehadiran trafik imbalance dapat memperbesar CTD, CDV, dan CLR. Gabungan dari keempat faktor tersebut dapat menyebabkan kongesti pada jaringan ATM.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Perkembangan teknologi telekomunikasi terjadi dari waktu ke waktu.
Berbagai variasi layanan terbaru bermunculan setiap saat. Dengan berkembangnya
berbagai layanan komunikasi, seperti layanan suara, data, dan video, semakin
besar pula tantangan untuk menyediakan jaringan dan mengembangkan
teknik-teknik terbaru untuk mendukung komunikasi yang efisien dan handal. Berbagai
teknologi jaringan muncul dengan tujuan untuk mengakomodir layanan-layanan
komunikasi yang semakin beragam agar komunikasi dapat berjalan dengan lancar.
Teknologi jaringan yang muncul tersebut di antaranya adalah jaringan circuit
switching, packet switching, frame relay, dan Asynchronous Transfer Mode
(ATM) [1].
Jaringan ATM merupakan jaringan yang cocok untuk pengiriman data
dalam jumlah yang besar di mana data, suara, dan video akan dipecah-pecah ke
dalam paket-paket kecil berukuran tetap yang disebut sel yang kemudian
dikirimkan melalui jaringan ke tujuannya. Kemampuan jaringan ini melakukan
transfer data dalam jumlah besar dengan kecepatan tinggi, ditambah dengan
kemampuannya menyediakan Quality of Service (QoS) dengan berbagai kategori
layanan yang berbeda menjadikan jaringan ini dipilih oleh ITU-T untuk menjadi
jaringan backbone untuk teknologi B-ISDN [1][2].
Analisa terhadap kinerja sebuah jaringan banyak dilakukan dengan
2 digunakan untuk menganalisa kinerja sebuah jaringan adalah OPNET [4]. Pada
Tugas Akhir ini, penulis akan menggunakan perangkat lunak OPNET untuk
memodelkan jaringan ATM dan menganalisa kinerjanya.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, dirumuskan beberapa permasalahan sebagai berikut:
1. Bagaimana prinsip kerja jaringan ATM.
2. Faktor-faktor atau parameter apa saja yang berpengaruh terhadap kinerja jaringan ATM
3. Bagaimana memodelkan dan menganalisis kinerja jaringan ATM menggunakan perangkat lunak OPNET.
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah:
1. Mensimulasikan jaringan ATM dengan menggunakan perangkat lunak OPNET.
2. Menganalisa kinerja dari jaringan ATM khususnya yang berkenaan dengan
3
1.4 Batasan Masalah
Untuk menghindari pembahasan yang meluas maka penulis membatasi
pembahasan Tugas Akhir ini dengan hal-hal sebagai berikut:
1. Jaringan yang ditinjau adalah jaringan Asynchronous Transfer Mode
(ATM).
2. Hanya membahas aspek-aspek jaringan ATM secara umum. Tidak
membahas masalah switching, signalling, dan routing pada jaringan ATM
secara spesifik.
3. Perangkat lunak yang digunakan adalah OPNET Modeler versi 14.5
4. Model jaringan yang digunakan adalah jaringan yang dibuat secara
simulasi, bukan jaringan yang eksisting.
1.5 Metode Penulisan
Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Studi literatur, berupa studi kepustakaan dan kajian dari jurnal-jurnal, artikel dan buku-buku teks pendukung.
2. Simulasi dengan menggunakan perangkat lunak OPNET.
4
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan pemahaman terhadap Tugas Akhir ini maka penulis
menyusun sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar
belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode
penulisan, dan sistematika penulisan.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini membahas tentang konsep jaringan ATM, kategori layanan
pada jaringan ATM, kongesti pada jaringan, serta manajemen trafik
jaringan ATM.
BAB III PEMODELAN JARINGAN ATM MENGGUNAKAN OPNET Bab ini membahas tentang teori OPNET serta pemodelan dan
perancangan simulasi jaringan ATM menggunakan OPNET.
BAB IV ANALISIS HASIL SIMULASI JARINGAN ATM MENGGUNAKAN OPNET
Bab ini menerangkan proses dan analisis hasil dari simulasi jaringan
ATM yang telah dibuat menggunakan OPNET.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Pendahuluan
Jaringan Asynchronous Transfer Mode (ATM) merupakan jaringan
transfer di mana informasi dari berbagai jenis layanan seperti suara, video, dan
data di ubah ke dalam bentuk paket-paket kecil berukuran tetap yaitu 53 byte yang
disebut sel [1].
Secara teknis, jaringan ATM dianggap sebagai evolusi dari jaringan packet
switching. Sama seperti packet switching, jaringan ATM mengintegrasikan fungsi
switching dengan multiplexing yang sangat cocok untuk trafik yang bersifat
bursty. Jaringan ATM dirancang sebagai jaringan multimedia berkecepatan tinggi.
Karena dianggap sebagai jaringan yang memiliki banyak kelebihan, pada tahun
1998 ITU-T telah memilih jaringan ATM sebagai jaringan backbone untuk
teknologi B-ISDN [2].
Kelebihan dari jaringan ATM di antaranya adalah sebagai berikut [3]:
1. Dapat menjamin transfer data yang handal dengan berbagai jenis layanan
yang memiliki bit rate dan layanan jaringan yang berbeda (menyediakan
Quality of Service atau QoS), serta mampu menangani trafik data yang
bersifat bursty.
2. Memiliki fleksibilitas yang membuatnya mudah dikembangkan untuk
layanan-layanan masa depan.
3. Pengurangan fungsionalitas jaringan, seperti pengiriman ulang paket dan
6 4. Efisien dalam penggunaan resource yang tersedia.
5. Mengurangi biaya operasi, administrasi, dan pemeliharaan jaringan.
6. Menyediakan alokasi bandwidth yang dinamis.
2.2 Konsep Jaringan ATM
Jaringan Asynchronous Transfer Mode (ATM) merupakan jaringan yang
dirancang untuk mendukung integrasi dari layanan voice, video, dan data.
Jaringan ATM mengubah informasi dari berbagai jenis layanan ke dalam bentuk
paket-paket kecil berukuran tetap yaitu 53 byte yang disebut sel. Terhadap end
user, ATM menyediakan kemampuan untuk mengirimkan trafik pada laju yang
konstan maupun berubah-ubah. Jaringan ATM mengizinkan alokasi bandwidth
sesuai Quality of Service (QoS) yang diminta oleh user. Terhadap penyedia
jaringan, ATM memungkinkan untuk mengirimkan berbagai jenis trafik yang
berbeda melalui jaringan yang sama [3].
Gambar 2.1 Sel ATM
Sel ATM terdiri dari 48 byte payload dan 5 byte header seperti terlihat
pada Gambar 2.1. Generic Flow Control (GFC) hanya ada dalam sel antara host
dan jaringan, yaitu antarmuka User Network Interface (UNI). Sel ATM bisa berisi
data pengguna atau trafik menajemen atau kontrol. Dua jenis trafik ini dikenali
dari field payload type identifier. Bit Cell Loss Priority (CLP) menunjukkan
7 dibuang oleh jaringan apakah karena terjadi kongesti pada jaringan atau terkena
policy oleh admin jaringan. Bit header error control (HEC) berfungsi untuk
memeriksa dan membetulkan error 1 bit. Sel header ATM ditunjukkan oleh
Gambar 2.2 [3].
Gambar 2.2 Sel Header ATM
Bagian Virtual Path Identifier (VPI) dan Virtual Channel Identifier (VCI)
digunakan untuk identifikasi link transmisi. Secara umum, switch akan mengenali
sel dari gabungan VPI/VCI dan menerjemahkan VCI/VPI masukan menjadi
VCI/VPI baru saat meneruskan sel ke link keluaran [5].
2.3 Protokol Jaringan ATM
Model referensi ATM menggunakan model 3 dimensi seperti yang
ditunjukkan oleh Gambar 2.3. Model ini terdiri dari tiga bidang (plane) yang
masing-masing memiliki fungsi tersendiri, yaitu [3]:
1. Bidang Pengguna
Bidang ini memiliki fungsi untuk transfer informasi pengguna. Pada sisi
pengirim bidang ini berfungsi untuk memaketkan informasi pengguna ke
dalam sel dan mentransmisikan sel-sel tersebut melalui lapis fisik. Pada
8 2. Bidang Kontrol
Bidang ini bertanggung jawab dalam membangun dan memutuskan
koneksi antara sumber dan tujuan. Saat sebuah koneksi dibangun, bidang
kontrol ini membangun pemetaan di antara switch-switch VPI/VCI
datang dan VPI/VCI keluar. Pemetaan inilah yang berfungsi untuk
merutekan sel ke tujuan. Saat koneksi diputuskan, bidang kontrol
menghapus pemetaan yang terdapat pada switch-switch antara sumber
dan tujuan.
3. Bidang Pengaturan
Bidang ini bertanggung jawab untuk mengatur lapis-lapis individu pada
protokol ATM dan membuat koordinasi antar lapis. Bidang ini terdiri dari
bagian pengaturan lapis dan bagian pengaturan bidang. Bagian pengatur
lapis bertanggung jawab untuk mengatur administrasi, pemeliharaan, dan
konfigurasi masing-masing lapis. Sedangkan bidang pengaturan bidang
bertanggung jawab untuk mengkoordinasikan semua bidang-bidang pada
protokol ATM.
9 2.3.1 Lapis Fisik ATM
Lapis fisik ATM memiliki 4 fungsi: Mengubah sel menjadi deretan bit,
mengontrol transmisi dan penerimaan bit-bit yang melalui media fisik,
menentukan batas-batas sel, dan memaketkan sel-sel ke dalam jenis frame yang
sesuai dengan media fisiknya. Misalnya, sel-sel akan dipaketkan secara berbeda
untuk media fisik SONET dengan DS-3 atau media lainnya.
2.3.2 Lapis ATM
Lapis ATM merupakan lapis inti dari stack protokol ATM. Semua
fungsi-fungsi penting dilakukan pada lapis ini. Lapis ini menggabungkan deretan sel dari
beberapa pengguna ke dalam satu saluran dan memisahkannya pada antarmuka
jaringan pengguna di tujuan. Pada node-node antara, dilakukan penerjemahan dari
VPI/VCI dan juga proses switching sel. Lapis ini juga mengimplementasikan
manajemen trafik dan kontrol hubungan. Termasuk didalamnya fungsi untuk
memeriksa ketersediaan resource saat menerima permintaan hubungan dan
memeriksa laju data yang diminta oleh pengguna saat terhubung dengan jaringan.
Lapis ATM menerima 48 byte payload dari lapis di atasnya dan
menambahkan 5 byteheader sel sehingga menjadi sel berukuran 53 byte. Header
sel selain berisi informasi VPI/VCI, juga berisi field lain seperti bit prioritas sel,
field jenis payload dan field pemeriksa kesalahan header.
Proses switching sel pada jaringan ATM dilakukan pada lapis ATM.
Contoh dari sel switching pada protokol ATM yang terjadi saat dua buah
perangkat berhubungan ditunjukkan oleh Gambar 2.4 [5]. Switch ATM hanya
10 Gambar 2.4 Switching Sel Pada Jaringan ATM
2.3.3 ATM Adaptation Layer (AAL)
Lapis ATM Adaptation Layer (AAL) bertanggung jawab untuk menangani
berbagai jenis data yang berbeda dan memetakan kebutuhan dari aplikasi-aplikasi
terhadap layanan yang disediakan oleh lapis yang di bawahnya. Di bawah lapis
AAL terdapat lapisan ATM. Lapis ini menerima paket-paket 48 byte dari lapis
AAL, menambahkan 5 byteheader dan mengirimkannya ke lapis di bawahnya
Untuk mendukung berbagai aplikasi yang berbeda, Forum ATM
menetapkan empat jenis AAL yaitu AAL1, AAL2, AAL3/4, dan AAL5 [3].
2.4 Kategori Layanan ATM
ATM memiliki beberapa kategori layanan, yaitu [2][3] :
1. Constant Bit Rate (CBR)
CBR digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang membutuhkan bandwidth
yang konstan selama koneksi berlangsung. Aplikasi-aplikasi yang
menggunakan layanan CBR adalah layanan suara, video, dan emulasi
11 Peak Cell Rate (PCR). Hal ini disebabkan laju rata-rata dan laju sel puncak
untuk koneksi CBR adalah sama. Karena masalah delay dan jitter pada
aplikasi-aplikasi ini sangat penting, parameter CDV dan CTD digunakan.
Demikian juga dengan masalah loss maka CLR juga digunakan dalam
kategori ini.
2. Real-Time Variable Bit Rate (rt-VBR)
Kategori layanan ini digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang bersifat bursty
dan membutuhkan pembatasan CTD dan CDV. Untuk trafik rt-VBR,
kebutuhan bandwidth dispesifikasikan oleh SCR dan PCR. Karena aplikasi
real-time juga sensitif terhadap loss,delay dan jitter, CLR, CTD, dan CDV
dipakai untuk rt-VBR ini. Aplikasi-aplikasi yang memakai VBR adalah
video terkompresi, suara, dan aplikasi real-time lainnya yang trafiknya
bersifat bursty.
3. Non Real-Time Variable Bit Rate (nrt-VBR)
Nrt-VBR ditujukan untuk aplikasi-aplikasi yang bersifat bursty, akan
tetapi tidak sensitif terhadap delay dan jitter. Sama seperti rt-VBR,
persyaratan bandwidth untuk kategori layanan ini dicirikan oleh PCR,
SCR, dan MBS. Untuk aplikasi-aplikasi non real-time, CDV dan CLR
tidak dispesifikasikan karena delay dan jitter tidak penting. Contoh
aplikasi-aplikasinya adalah transfer video off-line, email multimedia dan
transaksi perbankan.
4. Unspesified Bit Rate (UBR)
UBR ditujukan untuk aplikasi-aplikasi yang umum, semua aplikasi yang
12 alasan mengapa kategori ini tidak mempermasalahkan
parameter-parameter trafik. Koneksi UBR dicirikan oleh PCR meskipun pengaruhnya
hanya sedikit karena jaringan tidak pernah menolak koneksi UBR karena
ketidaktersediaan resource. Bila jaringan tidak sanggup melayani
permintaan, maka beban kategori UBR ini akan di buang. Umumnya,
kategori layanan ini digunakan untuk mengisi sisa kapasitas jaringan.
Contoh aplikasi untuk kategori UBR adalah aplikasi transfer file sederhana
dan email.
5. Available Bit Rate (ABR)
ABR digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang dapat menyesuaikan diri
terhadap perubahan informasi umpan-balik dari jaringan yang berisi
informasi tentang laju data yang dapat digunakan oleh pengguna untuk
mengirimkan data. Kategori ini tidak terlalu sensitif terhadap delay , jitter,
maupun cell loss. Laju data yang dikirim oleh sumber disesuaikan oleh
jaringan dan mendapatkan bandwidth yang tersedia. ABR ini dicirikan
oleh PCR dan MCR. Contoh dari aplikasi yang menggunakan ABR adalah
transfer data dan email.
6. Guaranteed Frame Rate (GFR)
Sama dengan ABR, GFR menggunakan bandwidth yang masih tersedia
pada jaringan secara dinamis. Perbedaannya dengan ABR adalah GFR
mempunyai mekanisme flow control. Kategori ini ditujukan untuk
13 2.5 Manajemen Trafik Pada Jaringan ATM
Manajemen trafik merupakan suatu hal yang penting pada jaringan ATM.
Manajemen trafik pada jaringan ATM memiliki fungsi [3] :
1. Untuk mengatasi kongesti pada jaringan sehingga kinerja jaringan
yang baik dapat tercapai.
2. Untuk menghasilkan efisiensi dan optimasi penggunaan resource pada
jaringan.
Manajemen trafik pada jaringan ATM dilakukan dengan menyediakan
Quality of Services (QoS) untuk berbagai jenis trafik yang berbeda. Dalam
manajemen trafik ada beberapa parameter dan juga komponen -komponen yang
menjadi kunci bagaimana agar penerapan manajemen trafik ini memberikan hasil
yang baik terhadap kinerja jaringan ATM.
2.5.1 Quality of Service (QoS)
Salah satu kelebihan dari jaringan ATM adalah kemampuannya
menyediakan Quality of Service (QoS) yang dibutuhkan oleh suatu layanan. QoS
menjamin bahwa suatu layanan akan mendapatkan resource jaringan yang
dibutuhkannya. Ada beberapa parameter QoS pada jaringan ATM, yaitu :
1. Delay transfer sel maksimum/ MaximumCell Transfer Delay (maxCTD)
MaxCTD merupakan delay yang dialami oleh sebuah sel mulai dari bit sel
pertama yang dikirimkan oleh sumber sampai bit terakhir yang diterima
pada tujuan. Delay pada jaringan ATM terdiri dari delay paketisasi, delay
14 2. Variasi delay sel puncak ke puncak / Peak to Peak Cell Delay Variation
(P2P-CDV)
P2P CDV merupakan perbedaan Max CTD dan Min CTD terjadi selama
koneksi berlangsung.
3. Rasio sel hilang / Cell Loss Ratio (CLR)
CLR merupakan persentasi sel hilang yang terjadi pada jaringan akibat
dari error maupun kongesti sehingga sel tidak sampai ke tujuan.
4. Rasio sel error / Cell Error Ratio (CER)
CER merupakan rasio jumlah sel yang dikirim mengalami error terhadap
jumlah total sel yang dikirimkan.
5. Rasio kesalahan penyisipan sel / Cell Mis-insertion Ratio (CMR)
CMR merupakan jumlah sel yang disisipkan pada tujuan yang salah per
detik.
6. Rasio blok sel error / Severely Errored Cell Block Ratio (SECBR)
SECBR merupakan rasio blok sel yang error terhadap total sel yang
dikirimkan.
Untuk penjelasan parameter P2P-CDV dan maxCTD Forum ATM
membuat sebuah model probabilitas kepadatan transfer sel seperti yang terdapat
pada Gambar 2.5. Dari Gambar terlihat bahwa maxCTD terdiri dari fixeddelay
15 Gambar 2.5. Model Probabilitas Kepadatan Delay Transfer Sel
2.5.2 Parameter Trafik ATM
Pada jaringan ATM, banyak parameter-parameter yang digunakan untuk
menentukan karakteristik dari koneksi yang dibutuhkan oleh sumber trafik
tertentu. Adapun parameter-parameter tersebut adalah sebagai berikut [3]:
1. Laju sel puncak / Peak Cell Rate (PCR)
PCR merupakan laju maksimum data yang bisa dikirimkan oleh pengguna
jaringan. Nilai maksimum dari PCR ini tergantung dari saluran transmisi
yang digunakan.
2. Laju sel yang dapat ditangani / Sustainable Cell Rate (SCR)
SCR merupakan batas atas dari trafik rata-rata sel untuk sebuah koneksi
ATM. Sebuah sumber ATM tidak dapat mengirimkan data dengan laju
yang lebih besar dari SCR.
3. Ukuran maksimum burst / Maximum Burst Size (MBS)
MBS merupakan jumlah sel yang dapat dikirimkan oleh sumber ATM
16 4. Toleransi terhadap burst / Burst Tolerance (BT)
BT merupakan interval waktu setelah sumber ATM dapat kembali
mengirimkan data pada laju PCR.
5. Laju selminimum / Minimum Cell Rate (MCR)
MCR merupakan laju sel minimum untuk sebuah koneksi. MCR
didefinisikan untuk aplikasi-aplikasi prioritas rendah yang membutuhkan
transfer yang handal.
6. Ukuran frame maksimum / Maximum Frame Size (MFS)
MFS merupakan ukuran maksimum AAL PDU untuk kategori layanan
Guaranted Frame Rate (GFR).
2.5.3 Connection Admission Control (CAC)
Dalam menangani trafik, jaringan ATM menyediakan fungsi Connection
Admission Control (CAC). CAC berfungsi untuk menentukan apakah sebuah
permintaan sambungan akan diterima atau ditolak oleh jaringan dengan melihat
terlebih dahulu sumber daya yang dimiliki oleh jaringan.
Adapun langkah - langkah yang dilakukan oleh prosedur CAC adalah:
1. Memeriksa QoS yang diminta oleh sambungan baru.
2. Mencocokkan permintaan sambungan dengan seluruh sumber daya yang
dimiliki oleh jaringan dan menentukan apakah QoS bisa dijamin tanpa
mengganggu sambungan yang sudah ada.
3. Bila sumber daya yang dibutuhkan tersedia, maka sambungan baru akan
17 2.5.4 Usage Parameter Control (UPC)
Usage Parameter Control (UPC) merupakan prosedur yang digunakan
pada jaringan ATM untuk memonitor dan mengontrol trafik apakah setiap user
menaati kontrak trafik yang sudah disepakati. Tujuannya adalah untuk melindungi
keseluruhan sumber daya jaringan dari user yang melanggar kesepakatan kontrak
trafik agar QoS dari seluruh koneksi yang lain tidak terganggu.
Metode yang umum digunakan menentukan kesesuaian sel adalah metode
Generic Cell Rate Algorithm (GCRA). Sedangkan algoritma yang banyak dipakai
untuk mengontrol trafik pada ATM adalah algoritma leaky bucket [12].
UPC dapat melakukan cell passing, cell tagging, atau cell discarding. Cell
tagging akan mengubah atribut sel CLP= 0 menjadi CLP= 1 yang akan memiliki
prioritas rendah dan kemungkinan besar akan dibuang pada saat terjadi kongesti
pada jaringan. Aksi cell passing akan meloloskan sel di antrian, sedangkan cell
discarding akan membuang sel dari antrian [12].
2.6 Kongesti
Kongesti merupakan suatu keadaan dimana kinerja jaringan menurun
akibat dari habisnya sumber daya jaringan baik bandwidth dari link maupun buffer
memori. Kongesti terjadi apabila laju input lebih besar dari pada sumber daya
jaringan yang tersedia. Dalam kondisi kongesti, buffer akan mengalami overflow,
delay meningkat tajam, dan banyak sel yang hilang. Kongesti bisa disebabkan
18 Kongesti merupakan masalah yang melibatkan keseluruhan bagian dari
jaringan. Kongesti juga merupakan masalah yang dinamis, sehingga solusi statis
seperti menambah kapasitas buffer atau menggunakan link yang memiliki
kecepatan lebih tinggi tidak akan menghilangkan masalah ini. Kurangnya
kapasitas buffer dapat menyebabkan kongesti. Menambah kapasitas buffer dapat
mengurangi kongesti pada tingkatan tertentu, tapi juga dapat memperburuk
keadaan karena dapat memperbesar delay [7].
Oleh karena itu, kendali kongesti merupakan hal yang penting pada
jaringan ATM. Kendali kongesti bertujuan untuk mendukung sejumlah parameter
QoS dan kelas-kelas layanan ATM dan meminimalisasi kompleksitas jaringan dan
meningkatkan utilisasi jaringan.
Ada dua jenis kendali kongesti yaitu kendali kongesti preventif dan
kendali kongesti reaktif. Kendali kongesti preventif mencegah kongesti terjadi
pada jaringan. Pada jaringan ATM digunakan algoritma Connection Admission
Control (CAC) untuk menentukan apakah sebuah koneksi dapat diterima atau
harus ditolak. Setelah itu dilakukan mekanisme bandwidth enforcement untuk
menjaga agar sumber tidak mengirim data melebihi yang sudah disepakati.
Bandwidth enforcement ini menggunakan mekanisme Usage Parameter Control
(UPC) [5].
Kendali kongesti reaktif mengontrol level kongesti yang boleh terjadi
pada jaringan dengan mengirimkan umpan balik tentang keadaan jaringan kepada
setiap perangkat yang terhubung ke jaringan. Kendali kongesti reaktif pada
19 BAB III
PEMODELAN JARINGAN ATM MENGGUNAKAN OPNET
3.1 Umum
Untuk mengevaluasi kinerja sebuah jaringan komunikasi ada beberapa
cara yaitu dengan analisis dan pemodelan matematis, dengan simulasi, gabungan dari analisis dan simulasi, dan dengan test-bed emulation. Cara yang paling
banyak digunakan adalah dengan simulasi karena memiliki kelebihan dibanding metode lain. OPNET merupakan salah satu tools yang paling banyak digunakan untuk memodelkan dan mengevaluasi kinerja jaringan komunikasi [13].
3.2 Software OPNET
OPNET merupakan salah satu tools yang paling banyak digunakan untuk mengevaluasi kinerja jaringan. OPNET menggunakan suatu metode simulasi yang disebut Discrete Event Simulation (DES) yang memungkinkan pemodelan dengan
lebih akurat dan diterapkan secara luas pada berbagai jaringan [13]. Pada DES, simulasi berjalan dengan eksekusi event selanjutnya yang sudah dijadwalkan.
Waktu simulasi diupdate setelah event terjadwal selanjutnya dieksekusi.
Pada Tugas Akhir ini akan digunakan OPNET Modeler versi 14.5. Adapun pemilihan OPNET untuk Tugas Akhir ini karena adalah karena OPNET memiliki
banyak kelebihan, di antaranya:
1. Mudah dipelajari karena menyediakan Graphical User Interface (GUI)
20 2. Dapat memodelkan keseluruhan komponen jaringan, termasuk router,
switch, protokol, server, dan berbagai layanan suatu jaringan. Sistem
komunikasi mulai dari LAN hingga jaringan global dapat dimodelkan menggunakan OPNET.
3. Tersedia gratis untuk kepentingan akademis.
4. Memiliki proses yang cepat dalam mensimulasikan suatu jaringan.
5. Memiliki komunitas yang besar. Lebih dari 500 perusahaan besar,
penyedia layanan, dan organisasi pemerintah di seluruh dunia menggunakan OPNET.
3.3 Instalasi OPNET
Sebelum menginstal OPNET di komputer, harus terlebih dahulu diinstal
Microsoft Visual C++ sebagai compiler OPNET. Setelah itu OPNET bisa diinstal dengan terlebih dahulu melihat persyaratan sistem minimum yang dibutuhkan yaitu sebagai berikut:
- Sistem Operasi Windows XP SP2, Vista, atau Windows 7
- Prosesor Intel Pentium III atau kompatibel 1,5 GHz atau lebih tinggi
- RAM minimal 512 MB. - Ruang kosong hardisk 3-5 GB - Display monitor 1024 x 768
21
3.4 EditorOPNET Modeler
OPNET Modeler memiliki beberapa jenis editor untuk merancang dan
mensimulasikan jaringan fleksibel. Editor-editor ini, mudah digunakan karena dilengkapi dengan berbagai tools bantuan yang disediakan sehingga memudahkan untuk memahami tentang jaringan yang sedang disimulasikan. Adapun beberapa
diantara editor-editor yang terdapat pada OPNET adalah project editor, node editor, dan processmodel editor.
3.4.1 ProjectEditor
Project editor merupakan area utama untuk merancang jaringan. Pada
project editor tersedia menu, toolbar, serta jendela utama yang digunakan untuk memodelkan sistem. Fungsi dari projecteditor di antaranya;
- Membuat dan menyunting model atau komponen-komponen jaringan - Membuat model turunan dari node maupun link
- Menyesuaikan lingkungan jaringan
- Menjalankan simulasi
- Memilih dan menganalisa hasil simulasi
3.4.2 Nodeeditor
Node editor dapat digunakan untuk membuat node-node penyusun suatu komponen jaringan, misalnya switch. Tiap komponen jaringan tersusun dari node
-node yang bisa dimodelkan pada nodeeditor ini. Tiap node yang dibuat memiliki fungsi-fungsinya tersendiri, seperti untuk membangkitkan paket, untuk antrian, pemrosesan paket, dan untuk menerima atau mengirimkan paket. Node editor
22
3.4.3 Process Model Editor
Process model editor digunakan untuk mengontrol proses dari sebuah
node yang dibuat pada node editor. Tiap proses dibuat dengan lambang berwarna
hijau atau merah yang mewakili suatu keadaan. Setiap keadaan melakukan fungsi-fungsi tertentu yang dibangun menggunakan blok-blok bahasa C atau C++.
Process model editor ditunjukkan oleh Gambar 3.1 (c).
Gambar 3.1 Editor OPNET (a) Project Editor (b) Node Editor (c) Process Editor
3.5 Dokumen Referensi ATM OPNET
Model-model ATM yang terdapat dalam OPNET diimplementasikan
23 Tabel 3.1 Dokumen Referensi ATM OPNET
No Referensi Keterangan
1 ATM Forum, September 1993 ATM User-Network Interface
Spesification, Version 3
2 ATM Forum, April 1996 ATM Traffic Management Spesification,
Version 4.0
3 ITU-TSS Recommendation I.150 B-ISDN ATM Functional Characteristics
4 ITU-TSS Recommendation I.361 B-ISDN ATM Layer Spesification
5 ITU-TSS Recommendation I.362 B-ISDN ATM Adaptation Layer (AAL)
Functional Description
6 ITU-TSS Recommendation I.363 B-ISDN ATM Adaptation Layer (AAL)
Spesification
7 ITU-T Spesification Q.2110 B-ISDN AAL – Service Connection
Oriented Protocol (SSCOP)
8 PNNI V1.0
PNNI 1.0 ATM Forums: Private Network-Network Interface Spesification Version 1.0 (PNNI 1.0)
3.6 Model Standar ATM di OPNET
OPNET menyediakan banyak fitur ATM dalam paketnya. Adapun
model-model standar ATM yang terdapat pada OPNET adalah sebagai berikut:
1. Dukungan signaling. OPNET mendukung signaling untuk model point to
point, full duplex, SwitchedVirtual Circuit (SVC), Soft-Permanent Virtual
Circuit (SPVC) dan Soft-Permanent Virtual Path (SPVP). OPNET juga
mendukung prosedur dynamic call setup dan prosedur teardown.
2. Kontrol trafik. Kontrol trafik pada OPNET meliputi Call Admission
Control (CAC) dan Usage Parameter Control (UPC). Kontrol trafik
berdasarkan pada kategori layanan tertentu, parameter trafik (PCR, SCR,
MCR, MBS) dan parameter QoS) (ppCDV, maxCTD, CLR). Kontrol
24 tidak bisa didukung oleh jaringan agar kinerja jaringan untuk panggilan
yang sudah dilayani tidak menurun dibawah QoS.
3. Buffering. Buffering port output bisa dimodelkan. Buffer output
mendukung skema antrian round robin dan weighted round robin. Buffer
bisa dikonfigurasi pada masing-masing switch untuk berbagai level QoS
yang berbeda-beda. Level QoS terdiri dari kategori QoS(CBR, rt-VBR,
nrt-VBR, ABR, UBR), parameter QoS(ppCDV, maxCTD, CLR), dan
parameter trafik.
Model node ATM di OPNET terdiri dari beberapa node client dan node
server yang bisa dibagi kedalam beberapa kategori yaitu workstation dan server,
uni-client dan uni-server, uni-source dan uni-destination, dan switching element.
Node ATM dapat ditemukan pada pallete objek dengan awalan “atm” yaitu atm,
atm_advanced, atm_lane, dan atm_lane_advanced.
Node-node ATM dan switch pada OPNET memiliki banyak atribut yang
berguna untuk mengkonfigurasi jaringan ATM secara mendetail. Beberapa di
antaranya adalah sebagai berikut:
1. Traffic Contract:
Atribut ini berguna untuk mengkonfigurasi parameter kontrak trafik yang
digunakan oleh lapis aplikasi saat mengirimkan trafik lewat stack ATM.
Meskipun lapis aplikasi terdiri dari trafik data, trafik signaling dan trafik
routing IP/ATM, hanya trafik data yang bisa dikonfigurasi. Kontrak trafik
untuk trafik signaling, routing IP/ATM dan control LANE tidak bisa
dikonfigurasi. Traffic contract terdiri tiga bagian dari category, requested
25 kategori layanan CBR, rt-VBR, nrt-VBR, ABR, atau UBR. Requested
traffic contract berguna untuk memilih PCR, MCR, SCR, dan MBS dari
sumber trafik. Requested QoS berguna untuk mengkonfigurasi parameter
QoS seperti ppCDV, maxCTD, dan CLR.
2. Port Buffer Configuration
Atribut ini digunakan untuk mengatur parameter dan konfigurasi buffer
pada tiap node. Konfigurasi berlaku untuk semua port pada node. Port
buffer configuration terdiri dari parameter queue number, queue
parameters, max_avail_BW (%Link BW), min_guaran_BW(%Link BW),
size, traffic and QoS parameters.
3.7 Mekanisme Antrian di OPNET
Mekanisme antrian atau disebut juga algoritma penjadwalan berfungsi
untuk menentukan urutan pelayanan paket pada sistem. Sebuah paket bisa saja
disimpan untuk sementara dalam buffer antrian atau segera dibuang dari sistem
bila terjadi kongesti pada sistem. Mekanisme antrian diterapkan pada port output
dari switch. Ada dua jenis mekanisme antrian yang disediakan OPNET secara
default untuk jaringan ATM yaitu round robin dan weighted round robin.
1. Round robin
Pada mekanisme round robin, semua sel yang berada dalam sistem antrian
akan memiliki prioritas dan kesempatan yang sama untuk dilayani.
Bandwidth link dibagi rata antara semua sel atau koneksi yang sedang
26 2. Weighted round robin
Pada mekanisme ini, semua antrian dilayani berdasarkan bobot yang
diberikan kepadanya. Bobot ditentukan berdasarkan atribut minimum
guaranteedbandwidth pada pengaturan atribut node ATM di OPNET.
Gambar 3.2 Mekanisme Antrian di OPNET
3.8 Perancangan Jaringan ATM menggunakan OPNET
OPNET menyediakan sejumlah besar model standar dari perangkat
komunikasi yang dapat digunakan untuk merancang jaringan mulai dari yang
sederhana sampai yang rumit. Jaringan yang sudah dirancang kemudian dapat
disimulasikan dan hasilnya dianalisis.
3.8.1 Langkah-Langkah Simulasi
Adapun langkah-langkah simulasi jaringan ATM menggunakan OPNET
adalah sebagai berikut:
1. Langkah pertama dalam pemodelan dan simulasi jaringan ATM di
OPNET adalah pembuatan topologi jaringan. Topologi jaringan yang
digunakan disesuaikan dengan kebutuhan akan parameter jaringan yang
27 2. Setelah topologi jaringan dibuat dan semua komponen sudah saling
terhubung hal selanjutnya adalah mengkonfigurasi parameter / atribut dari
setiap objek yang ada. Di sini ditetapkan parameter trafik, parameter QoS,
antrian, dan yang lainnya.
3. Setelah semua objek dikonfigurasi, langkah selanjutnya adalah pemilihan
statistik kinerja jaringan yang akan dikumpulkan.
4. Langkah selanjutnya adalah menjalankan simulasi. Sebelum menjalankan
simulasi terlebih dahulu diatur atribut simulasi. Pada proses berjalannya
simulasi kita bisa melihat berapa event yang sudah dijalankan, penggunaan
memori, serta kecepatan simulasi.
5. Setelah simulasi selesai dijalankan, kita bisa melihat hasil simulasi.
Hasilnya berupa grafik dari parameter kinerja jaringan yang sudah kita
pilih sebelumnya. Hasil grafik bisa dipindahkan ke excel untuk
menganalisa hasilnya lebih lanjut.
6. Langkah terakhir adalah menganalisa hasil simulasi. Di sini kita
menganalisa, apakah hasil dari simulasi sesuai dengan yang diharapkan
dan masuk akal sesuai dengan teorinya.
Langkah-langkah di atas bisa dibuat ke dalam bentuk diagram alir seperti
29 3.8.2 Model Jaringan
Model yang digunakan pada simulasi ini adalah model jaringan client
server karena model ini bisa memodelkan semua layanan pada jaringan ATM.
Ada empat jenis aplikasi yang akan digunakan. Untuk trafik CBR digunakan
aplikasi video conferencing. Untuk mewakili kategori VBR yang bersifat burst
digunakan aplikasi remote login. Kategori ABR menggunakan aplikasi FTP dan
untuk kategori UBR digunakan aplikasi email.
Model jaringan client server ditunjukkan oleh Gambar 3.4 [7]. Model ini
terdiri dari dua puluh client, satu server dan lima switch ATM. Switch-switch
terhubung dalam topologi star.
Gambar 3.4 Model Client Server
3.8.3 Komponen – Komponen Jaringan
Untuk mensimulasikan jaringan ATM berupa jaringan client server
digunakan komponen – komponen standar ATM yang tersedia di OPNET yaitu
30 3.8.3.1 Switch ATM
Node switch ATM pada OPNET ditunjukkan pada Gambar 3.5. Switch
ATM terdiri dari lapis ATM dan lapis fisik. Lapis ATM diimplementasikan
dengan tujuh modul prosesor. Fungsi lapis ATM dimuat dalam model proses yang
berada didalam ketujuh modul prosesor tersebut. Lapis fisik diimplementasikan
dengan sejumlah modul penerima dan transmitter point to point.
Gambar 3.5 Model Nodeswitch ATM
Model pada Gambar 3.5 menunjukkan sebuah switch ATM yang memiliki
kemampuan switch VP dan VC pada jaringan ATM. Switch ini mampu
menyambungkan sejumlah VCC di dalam delapan link VP. Switch mendukung
protokol ATM dan port yang terdiri dari delapan link berkapasitas 155 Mbps.
3.8.3.2 Server ATM
Node server dimodelkan pada Gambar 3.6(a) merepresentasikan sebuah
station ATM dengan aplikasi server yang langsung menggunakan AAL5. Server
ini mendukung protokol ATM dan AAL. Parameter Tabel konfigurasi server,
31 Parameter lainnya, transport address, berfungsi untuk menentukan alamat dari
node. Modul server menerima dan memproses permintan dari client pada laju
pemrosesan yang ditentukan oleh user. Permintaan dari client akan direspon oleh
server. Tiap respon memerlukan sejumlah waktu pemrosesan. Waktu pemrosesan
tergantung ukuran paket, semakin besar paket semakin lama waktu untuk
memprosesnya.
3.8.3.3 Client ATM
Gambar 3.6(b) merepresentasikan sebuah model client. Atribut client,
seperti email, FTP, remote login, dan video conferencing, memungkinkan untuk
menentukan pembangkitan trafik pada node. Sama seperti sebelumnya, atribut
transport address berfungsi untuk menentukan alamat node. Beda antara dua node
tersebut adalah model proses yang diimplementasikan pada lapis aplikasi.
(a) Node model server (b) Node model client
32 3.9 Kedatangan Trafik Aplikasi Pada OPNET
Software OPNET menyediakan distribusi trafik standar untuk
memodelkan aplikasi pada jaringan. Semuanya dapat digunakan untuk
memodelkan trafik pada jaringan ATM [7].
3.9.1 Distribusi Standar OPNET
Pada model client server standar OPNET, kedatangan trafik didefinisikan
oleh sejumlah variabel pada model proses net_app_mgr. Variabel - variabel ini
menunjukkan waktu antar kedatangan dan durasi waktu untuk membangkitkan
sesi dan periode burst, besar paket aplikasi, dan lain-lain. Tabel 3.2 menunjukkan
daftar variabel untuk beberapa aplikasi yang berbeda [7].
Tabel 3.2 Variabel Kedatangan Trafik Pada Model Standar
Pada Tabel 3.2, istilah exponential, normal, ataupun poisson berarti bahwa
variabel pada baris yang bersangkutan terdistribusi eksponensial dengan satu (atau
dua) argumen. Argumen pada distribusi yang sama biasanya memiliki nilai yang
berbeda, tergantung pada aplikasinya.
Seperti disebutkan sebelumnya, trafik antara client dan server dibagi ke
dalam dua sesi. Sepanjang sebuah sesi, client berubah antara periode trafik rendah
33 periode burst adalah bahwa pada kedua periode tersebut, dua varibel yaitu waktu
antar kedatangan dan ukuran paket didefinisikan dengan cara yang sama. Bedanya
adalah bahwa pada periode burst memiliki waktu antar kedatangan paket kecil dan
ukuran paketnya besar. Dengan kata lain, jika distribusi dan argumen untuk kedua
variabel di atas (waktu antar kedatangan dan ukuran paket dalam periode lull dan
burst didefinisikan sama, maka tidak ada perbedaan antara periode lull dan burst.
3.9.2 Email
Aplikasi email terdiri dari satu sesi untuk membangkitkan email dan satu
sesi untuk menerima email. Pada model standar, email selalu berada pada periode
lull dan tidak pernah dalam keadaan burst. Parameter laju email didefiniskan
konstan pada model proses yang bisa didefinisikan oleh user. Kedatangan trafik
dari pesan email yang dibangkitkan diilustrasikan pada Gambar 3.7. Interval
waktu untuk pembangitan email (T) adalah sebuah distribusi eksponensial dengan
nilai rata-rata laju pengiriman, dan besar dari tiap email adalah terdistribusi
normal. Waktu kedatangan email (TI1, TI2…) bisa terjadi kapan saja selama
email dibangkitkan.
34 3.9.3 File Transfer Protocol (FTP)
Gambar 3.8 menggambarkan kedatangan trafik aplikasi FTP. FTP
memiliki sejumlah variabel dari sesi tergantung pada laju sesi yang ditentukan.
Sesi dibangkitkan dengan distribusi eksponensial berdasarkan laju sesi yang
diperoleh dari spesifikasi atribut. Sebagai contoh, Tf pada Gambar 3.8 merupakan
distribusi eksponensial dengan nila rata-rata laju sesi. Sama dengan email, FTP
akan tetap berada dalam periode lull. Waktu antar kedatangan pengiriman FTP
akan tak terbatas karena hanya satu permintaan yang diinginkan. Aplikasi FTP
menggunakan perintah CLOSE untuk meminta sebuah file. Hanya satu file yang
dikembalikan dan ukuran dari file ditentukan oleh distribusi normal dengan nilai
ukuran file rata-rata.
Gambar 3.8 Trafik FTP
3.9.4 Remote login
Pada aplikasi remote login ada periode lull dan burst. Jumlah sesi remote
login (Tr) mengikuti distribusi eksponensial dan durasi dari sesi (tr) mengikuti
distribusi normal. Gambar 3.9 mengilustrasikan kedatangan trafik aplikasi remote
35 periode burst dan lull. Tb dan Tl merepresentasikan paket waktu antar kedatangan
paket burst dan. Db, Dl, Tb dan Tl semuanya menggunakan distribusi
eksponensial, tapi dengan argumen yang berbeda.
Gambar 3.9 Trafik remote login
3.9.5 Video Conferencing
Pada aplikasi video conferencing, sesi yang dibangkitkan memiliki
distribusi eksponensial (Tv) dan panjang sesi (tv) terdistribusi normal. Periode
burst tidak pernah terjadi dan selalu berada pada periode lull. Waktu antar
kedatangan (Tl) dan ukuran frame pada trafik videoconferencing adalah konstan.
36 3.10 Parameter Kinerja Jaringan ATM
Parameter kinerja jaringan ATM yang akan ditinjau pada Tugas Akhir ini
adalah Cell Transfer Delay (CTD), Cell Delay Variation (CDV), dan juga Cell
Loss Ratio (CLR). CTD merupakan waktu yang dibutuhkan antara waktu sel
dibangkitkan hingga waktu tiba di tujuan. CTD terdiri dari delay paketisasi,
transmisi, switching, antrian, dan reassembly [10].
CDV merupakan perbedaan CTD maksimum dan minimum selama
koneksi. Pada model standar OPNET, CDV dihitung menggunakan persamaan
3.1, dimana Si adalah sampel delay dan n adalah jumlah sample [7].
��� = (∑��=1��2)⁄ −� ((∑��=1��)⁄�)2 (3.1)
CLR menunjukkan rasio sel hilang untuk semua kelas QoS ATM pada
jaringan. Persamaan 3.2 digunakan untuk menghitung CLR [12].
���
=
�����ℎ���ℎ�����37 BAB IV
HASIL DAN ANALISIS SIMULASI KINERJA JARINGAN ATM MENGGUNAKAN OPNET
4.1 Umum
Pada Bab ini akan dianalisis kinerja jaringan ATM yang disimulasikan
menggunakan OPNET. Beberapa skenario simulasi akan dibuat untuk dilihat
pengaruhnya terhadap kinerja jaringan ATM. Skenario simulasi dibuat dengan
mengubah jumlah node, kapasitas buffer switch, membuat trafik imbalance, dan
membuat trafik lebih bursty. Adapun parameter kinerja yang akan ditinjau adalah
Cell Transfer Delay (CTD), Cell Delay Variation (CDV), dan Cell Loss Ratio
(CLR).
4.2 Model Jaringan
Model jaringan ATM yang digunakan ditunjukkan oleh Gambar 4.1.
Jaringan yang digunakan adalah jaringan WAN di area geografis Amerika. Subnet
digunakan sebagai komponen abstrak untuk penyederhanaan jaringan
di OPNET [14]. Jaringan terdiri dari 4 buah subnet utama. Subnet 1 hanya terdiri
dari satu subnet yaitu sub_winnipeg. Subnet 2 terdiri dari sub_seattle dan
sub_portland. Subnet 3 terdiri dari sub_reno dan sub_lasvegas. Subnet 4 terdiri
dari sub_chicago dan sub_cincinnati. Masing – masing subnet terdiri dari jaringan
client server seperti pada Gambar 3.4 yang terdiri dari 20 node client, 5 node
38 Gambar 4.1 Model Jaringan
4.3 Parameter Simulasi
Setelah model jaringan selesai dibuat, selanjutnya dilakukan pengaturan
parameter untuk simulasi. Adapun parameter – parameter yang digunakan dalam
simulasi ini adalah sebagai berikut:
1. Semua link adalah OC3 yang berkapasitas 155,52 Mbps
2. Aplikasi yang digunakan adalah email, FTP, remote login, dan video
conferencing
3. PCR semua client 1 Mbps.
4. Skema antrian menggunakan weighted round robin
39 6. Pengaturan aplikasi ditunjukkan pada Tabel 4.1. Atribut dan nilai default
untuk trafik low, medium, dan high dari masing-masing aplikasi bisa
dilihat pada lampiran.
7. Tiap aplikasi akan menggunakan layanan yang berbeda serta persyaratan
QoS default OPNET seperti ditunjukkan pada Tabel 4.2.
8. Parameter lain diset ke nilai default OPNET.
9. Durasi simulasi 20 detik.
Tabel 4.1 Pengaturan Aplikasi [7]
Atribut Server Client
Alamat Transport Auto assigned Auto assigned
Tabel Konfigurasi Server (bobot)
Email (10) FTP (15)
Remote login (25) VideoConferencing (20)
- VideoConferencing (M)
Tabel 4.2 Tabel Permintaan QoS [11]
No Aplikasi Layanan maxCTD (ms) ppCDV (ms) CLR
1 Email UBR 5000 1000 3E-07
2 FTP ABR 5000 1000 1E-05
3 Remote login RT-VBR 200 10 3E-07
4 Videoconferencing CBR 200 10 3E-07
40 Ada beberapa skenario yang dibuat pada Tugas Akhir ini dan kemudian
masing – masing hasilnya akan dibandingkan dan di analisis.
Skenario 1 : Skenario ini dibuat untuk melihat pengaruh jumlah node.
Awalnya jaringan hanya memiliki 140 node client dan total 182 node.
Node client pada masing-masing subnet akan ditambah 8 node sehingga sekarang
menjadi 28 node client per subnet. Total node pada jaringan menjadi 238 node.
Dalam hal ini nodeserver tujuan dibuat acak. Untuk selanjutnya jaringan dengan
182 node disebut jaringan A, dan jaringan dengan 238 node disebut jaringan B.
Skenario 2 : Skenario simulasi dengan membuat trafik imbalance. Dalam
hal ini, semua client dari semua node akan mengirimkan permintaan sambungan
ke satu server tunggal. Hasilnya akan dibandingkan dengan skenario pertama di
mana permintaan sambungan dilakukan secara acak.
Skenario 3 : Skenario dengan merubah kapasitas buffer switch. Dalam hal
ini akan digunakan tiga kapasitas buffer switch yaitu 10000 sel (nilai default),
5000 sel, dan 1000 sel.
Skenario 4 : Skenario dengan menaikkan besar trafik yang bersifat bursty.
Trafik remote login akan dinaikkan dua kali lipat dari nilai awal dengan
menaikkan nilai terminal traffic pada aplikasi remote login dari 60
bytes/command (nilai default) menjadi 120 bytes/command.
Skenario 5 : Skenario terakhir dengan membuat trafik imbalance,
mengurangi kapasitas buffer, dan juga dengan menaikkan trafik remote login.
41 OPNET menyediakan hasil simulasi berupa grafik dari kinerja jaringan
yang diinginkan. Nilai berupa angka-angka juga dapat diperoleh dan ditransfer ke
software microsoft excel untuk selanjutnya dianalisis.
4.5.1 Pengaruh Jumlah Node
Gambar 4.2 menunjukkan grafik perbandingan antara kinerja antara
jaringan A yang terdiri dari 182 node dan jaringan B yang terdiri dari 238 node.
Grafik warna biru menunjukkan statistik dari jaringan A dan warna merah untuk
jaringan B. Seperti terlihat, CTD dan CDV jaringan B lebih besar daripada
jaringan A. Hal ini terjadi karena semakin banyak node, maka semakin banyak sel
yang dibangkitkan dan dikirimkan melewati jaringan sehingga jaringan makin
padat dan buffer menjadi penuh sehingga sel menjadi lebih lama untuk mencapai
tujuan. Antara detik ke 1 sampai detik ke 3 terlihat CTD naik cukup tajam. Hal ini
terjadi karena pada waktu tersebut semua client mulai mengirimkan trafik.
42 (c)
Gambar 4.2 Grafik Simulasi Skenario 1 (a) CTD (b) CDV (c) CLR
Gambar 4.2 menunjukkan bahwa untuk jaringan A CLR bernilai nol yang
mengindikasikan bahwa tidak ada sel yang hilang karena resource jaringan masih
sanggup untuk menangani semua sel yang ada pada jaringan. Sedangkan untuk
jaringan B mulai terjadi sel hilang walaupun kurang dari 0.4 %. Hal ini
menunjukkan bahwa dengan semakin bertambahnya jumlah node maka CLR juga
akan semakin besar. Nilai CTD, CDV, dan CLR dari skenario 1 ditunjukkan oleh
Tabel 4.3
Tabel 4.3 Statistik Simulasi Skenario 1
Skenario Parameter Maks Rata-Rata
182 Node
CTD (s) 0.02194699 0.01549369
CDV (s) 0.00000665 0.00000292
CLR (%) 0 0
238 Node
CTD (s) 0.02439982 0.01890603
CDV (s) 0.00000835 0.00000356
CLR (%) 0.32 0.3
43 Trafik imbalance merupakan keadaan di mana semua client pada tiap
subnet meminta layanan dan mengirim sel ke server tunggal. Hal ini berbeda dari
skenario sebelumya di mana semua client bisa meminta layanan ke server mana
saja secara acak. Statistik yang diperoleh ditunjukkan pada Gambar 4.3. Grafik
warna biru menunjukkan jaringan dengan server acak dan warna merah dengan
trafik imbalance.
(a) (b)
(c)
44 Dengan membuat trafik imbalance, terlihat pada Gambar 4.3 bahwa CTD
sel dan CDV naik signifikan bila dibandingkan dengan tujuan yang acak. Hal ini
terjadi karena pada saat tujuan hanya terpusat pada satu node, maka link menuju
node tersebut akan menjadi bottleneck dengan trafik yang padat dan buffer yang
terisi penuh sehingga tiap sel akan mengalami waktu yang lebih lama untuk
mencapai tujuannya.
Pada Gambar 4.3 terlihat juga bahwa CLR naik walaupun nilai
maksimalnya tidak sampai 0.4 %. Hal ini menunjukkan bahwa dengan beban yang
diberikan, jaringan masih memiliki resource yang dapat menangani semua sel
sehingga hanya sedikit sekali sel yang terbuang. Selanjutnya, nilai dari statistik
kinerja untuk skenario 2 ini ditunjukkan oleh Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Statistik simulasi Skenario 2
Skenario Parameter Maks Rata-Rata
Server Acak
CTD (s) 0.02194699 0.01549369
CDV (s) 0.00000665 0.00000292
CLR (%) 0 0
Imbalance
CTD (s) 0.03562121 0.03311431
CDV (s) 0.00001035 0.00000525
CLR (%) 0.34 0.3
4.5.3 Pengaruh Kapasitas Buffer
Gambar 4.4 menunjukkan grafik statistik dari pengaruh kapasitas buffer
terhadap kinerja jaringan ATM. Dalam hal ini tiga kapasitas buffer digunakan
45
(a) (b)
(c)
Gambar 4.4 Grafik Simulasi Skenario 3 (a) CTD (b) CDV (c) CLR
Seperti terlihat pada grafik, bahwa dengan semakin kecil kapasitas buffer
ternyata CTD juga semakin kecil walaupun perbedaannya sangat kecil. CDV juga
menunjukkan hal yang sama. CTD dan CDV yang paling kecil didapat dengan
kapasitas buffer 1000 sel dan yang paling besar diperoleh oleh kapasitas buffer
10000 sel. Hal ini terjadi karena kapasitas buffer menentukan lama tidaknya sel
harus mengantri pada buffer. Semakin besar kapasitas buffer, maka semakin lama
46 Walaupun CTD dan CDV menjadi lebih kecil bila kapasitas buffer
dikurangi, tetapi ternyata hal ini membuat nilai CLR tidak lagi nol. Hal ini terlihat
pada grafik CLR. Dari grafik terlihat bahwa ada sekitar 0.4 % sel yang hilang
pada buffer 5000 dan 1.76 % pada buffer 1000 sel. Hal ini disebabkan karena bila
ukuran buffer kecil, tidak ada cukup ruang untuk menampung sel yang mengantri
sehingga bila sel berikutnya datang terus menerus akan menyebabkan sel yang
memiliki prioritas rendah akan dibuang dari antrian. Statistik nilai maksimum dan
rata-rata dari parameter kinerja ditunjukkan oleh Tabel 4.5
Tabel 4.5 Statistik Simulasi Skenario 3
Buffer Parameter Maks Rata-Rata
10000
CDT (s) 0.02194699 0.01549369
CDV (s) 0.00000665 0.00000292
CLR (%) 0 0
5000
CDT (s) 0.02176699 0.01536064
CDV (s) 0.00000665 0.00000281
CLR (%) 0.48 0.46
1000
CDT (s) 0.02172699 0.01529314
CDV (s) 0.00000666 0.00000291
CLR (%) 1.76 1.61
4.5.4 Pengaruh Trafik Bursty
Pada skenario ini terminal traffic dari remote login yang bersifat bursty
dinaikkan dua kali lipat dari 60 bytes/command menjadi 120 bytes/command.
Hasilnya ditunjukkan oleh Gambar 4.5. Dengan dinaikkannya trafik bursty
memperbesar nilai CTD. CDV juga naik walaupun tidak terlalu signifikan. Begitu
juga dengan CLR yang naik dari nol jadi maksimal 0.2 %. Tabel 4.6 menunjukkan
47
(a) (b)
(c)
Gambar 4.5 Grafik Simulasi Skenario 4 (a) CTD (b) CDV (c) CLR
Tabel 4.6 Statistik Simulasi Skenario 4
Skenario Parameter Maks Rata-Rata
Bursty 1x
CTD (s) 0.02194699 0.01549369
CDV (s) 0.00000665 0.00000292
CLR (%) 0 0
Bursty 2x
CTD (s) 0.02394699 0.01706436
CDV (s) 0.00000695 0.00000370
48 4.5.5 Pengaruh Trafik Imbalance, Pengurangan Buffer, dan Trafik Bursty
Skenario ini dibuat untuk melihat bagaimana pengaruhnya bila ketiga
faktor berupa trafik imbalance, pengurangan buffer, dan trafik bursty
digabungkan. Hasilnya dibandingkan dengan skenario awal pada skenario
pertama dan ditunjukkan pada Gambar 4.6.
(a) (b)
(c)
49 Gambar 4.6 menunjukkan nilai CTD dan CDV meningkat tajam. CLR
juga meningkat. Hal ini menunjukkan terjadinya kongesti pada jaringan. Kongesti
terjadi ketika laju sel yang datang dan memasuki jaringan sudah lebih besar dari
yang bisa ditangani oleh jaringan. Kongesti menyebabkan turunnya kinerja
jaringan ATM.
Tabel 4.7 Statistik Simulasi Skenario 5
Skenario Parameter Maks Rata-Rata
Awal
CTD (s) 0.02194699 0.01549369
CDV (s) 0.00000665 0.00000292
CLR (%) 0 0
Akhir
CTD (s) 0.10799865 0.09560707
CDV (s) 0.00000962 0.00000425
CLR (%) 12.4 % 9.25 %
4.5.6 Pengaruh Layanan ATM
Kinerja keseluruhan (global) jaringan ATM merupakan gabungan dari
semua layanan yang disediakan oleh jaringan. Seperti misalnya CLR global
merupakan gabungan dari CLR perkategori layanan. Tiap layanan memiliki QoS
tersendiri yang membedakan prioritas antara satu layanan dengan yang lain.
Gambar 4.7 menunjukkan statistik dari skenario akhir untuk tiap kategori layanan
50
(a) (b)
(c)
Gambar 4.7 Grafik Simulasi Layanan ATM (a) CTD (b) CDV (c) CLR
Pada Gambar 4.7 terlihat bahwa CBR dan ABR memiliki CTD dan CDV
yang rendah. Sesuai dengan teori bahwa CBR dan RT-VBR memang merupakan
layanan real-time yang membutuhkan CTD yang minimal. CTD yang besar
dialami oleh layanan ABR dan UBR. Seperti diketahui bahwa layanan ABR dan
UBR bersifat non real-time dan mendapatkan prioritas yang rendah pada jaringan.
Pada saat terjadi kongesti sel-sel yang memiliki prioritas rendah akan dibuang
