REKAYASA TRAFIK MPLS PADA JARINGAN TERA ROUTER DENGAN TEKNOLOGI TRANSPORT DWDM
(STUDI KASUS TRAFIK SPEEDY TELKOM)
TESIS
Oleh
KURNIANINGSIH 087034028/TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
REKAYASA TRAFIK MPLS PADA JARINGAN TERA ROUTER DENGAN TEKNOLOGI TRANSPORT DWDM
(STUDI KASUS TRAFIK SPEEDY TELKOM)
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik dalam Program Studi Magister Teknik Elektro pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Oleh
KURNIANINGSIH 087034028/TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Judul Tesis : REKAYASA TRAFIK MPLS PADA JARINGAN TERA ROUTER DENGAN TEKNOLOGI TRANSPORT DWDM (STUDI KASUS TRAFIK SPEEDY TELKOM) NamaMahasiswa :Kurnianingsih
NomorInduk : 087034028
Program Studi : Magister Teknik Elektro
Menyetujui KomisiPembimbing:
Ketua
(Prof. Dr. Ir. Usman Baafai)
(Dr.Benny B. Nasution, Dipl.Ing.M.Eng)
Anggota Anggota
(Soeharwinto, ST.MT)
Ketua Program Studi, Dekan,
(Prof.Dr.Ir. Usman Baafai)
(Prof.Dr.Ir. Bustami Syam,MSME)
Telah Diuji pada
Tanggal: 6 Oktober 2011
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Ir. Usman Baafai
Anggota : 1. Dr. Benny B. Nasution, Dip.Ing. M.Eng 2. Soeharwinto, ST. MT
ABSTRAK
Perkembangan teknologi, peningkatan jumlah pengguna, beragamnya layanan serta gaya hidup masyarakat merupakan faktor-faktor yang memicu meningkatnya trafik jaringan. Dalam rangka menjamin kualitas layanan yang prima, Telkom sebagai salah satu operator telekomunikasi di Indonesia melakukan transformasi infrastrukturnya dengan menerapkan jaringan masa depan (Next Generation Network) yang berupa teknologi jaringan transport Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) pada backbone Telkom berkapasitas tera. Akan tetapi, pertumbuhan trafik yang cepat tidak bisa diselesaikan hanya dengan melakukan pembangunan infrastruktur saja, mengingat biaya dan waktu. Hal ini perlu adanya rekayasa trafik dan pembagian kelas layanan yang menyesuaikan kebutuhan segmentasi pelanggan. Berfokus pada trafik Speedy yang merupakan trafik terbesar dan menempati prioritas terendah pada jaringan Telkom, maka pada penelitian tesis ini dikaji mengenai penerapan rekayasa trafik MPLS dan pembagian kelas layanan pada jaringan tera dengan menggunakan simulator NS-3 (Network Simulator 3). Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh bahwa penerapan rekayasa trafik MPLS pada jaringan tera, mampu meningkatkan kualitas layanan jaringan tera. Sebagai tambahan, penerapan rekayasa trafik MPLS yang dikombinasikan dengan pembagian kelas layanan (DiffServ) juga mampu meningkatkan kualitas layanan.
ABSTRACT
The improvement of Information Technology, number of users, number of services and lifestyle has been the main factors why the traffic on public network has rapidly increased. As one of the largest operator of telecommunication providers in Indonesia, PT Telkom has improved its infratructure to responsibility situation into Next Generation Network, transport network in Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM). However, the rapid growth of traffic can not be resolved simply by doing infrastructure development only, considering the cost and time issues. It is the need for traffic engineering and service class divisions that match the needs of customer segmentation. Focusing on traffic Speedy which is the largest traffic and occupy the lowest priority of Telkom’s network, it is interesting topic to be analysis as a thesis about the implementation of MPLS traffic engineering and class of service differentiation in tera network with uses Network Simulator 3 (NS-3). Based on research results, we have found that the implementation of MPLS traffic engineering can be capable to improve the quality of service of tera network. In addition, the implementation of MPLS traffic engineering combined with differentiated service (DiffServ) is also able to improve the quality of service.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tesis berjudul: “Rekayasa Trafik MPLS pada Jaringan Tera Router dengan Teknologi Transport DWDM Studi Kasus Trafik Speedy Telkom”.
Sumatera Utara. Akhir kata penulis mengucapkan banyak terima kasih dan semoga tesis ini dapat berguna bagi kita semua.
Medan, Oktober 2011 Hormat saya,
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Kurnianingsih
Tempat / Tanggal Lahir : Semarang / 26 April 1979
Jenis Kelamin : Perempuan
Agama : Islam
Alamat Rumah : Jl. Kendeng Barat III/27, Sampangan, Semarang
Telepon : 081326780597 / 087869689069
Email : kurnia _polines@yahoo.com
1. Tamatan SD N Petompon, Semarang : 1985-1991
PENDIDIKAN
2. Tamatan SMP N 3, Semarang : 1991-1994
3. Tamatan SMU N 3, Semarang : 1994-1997
4. Tamatan STT Telkom Bandung : 1997-2001
Dosen tetap Politeknik Negeri Semarang Program Studi Teknik Informatika Jurusan Teknik Elektro
Demikian daftar riwayat hidup ini saya perbuat dengan sebenar-benarnya.
Tertanda
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ……….……
ABSTRACT……….………
KATA PENGANTAR ………...….………
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ………...……..…….………
DAFTAR ISI ……….…….…………
DAFTAR TABEL ……..…….………..……….………
DAFTAR GAMBAR ……..…….……….……….………
DAFTAR ISTILAH ……..…….…………..…….………….………
BAB 1 PENDAHULUAN…..…….……….……
1.1.Latar Belakang…………...……….
1.2. Perumusan Masalah………
1.3. Batasan Masalah…………...………..
1.4. Tujuan Penelitian………...……….
1.5. Manfaat Penelitian………...………...
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA………..
2.1. Teknologi Tera Router………... 2.2. Teknologi Transport DWDM………. 2.3. Rekayasa Trafik……….………. 2.4. Multiprotocol Label Switching………..….… 2.5. Differentiated Service Dalam Jaringan MPLS Dengan Rekayasa Trafik ………...… 2.6. Telkom Sebagai Pengguna Tera Dengan Teknologi
Transport DWDM ……….
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ……… 3.1. Rancangan Penelitian………. 3.2. Populasi dan Sampel ……… 3.3. Variabel Penelitian……… 3.4. Proses Penelitian……… 3.4.1. Pengumpulan Data………..…… 3.4.2. Perancangan Skenario Simulasi………..……… 3.4.2.1. Skenario I, Tanpa Rekayasa Trafik MPLS….. 3.4.2.2. Skenario II, Dengan Rekayasa Trafik MPLS.. 3.4.2.3. Skenario III, Dengan Rekayasa Trafik MPLS dan DiffServ……… 3.4.3. Pelaksanaan Percobaan………...…… 3.4.4. Hasil Skenario Simulasi………..……… 3.5. Diagram Aktivitas Kerja Penelitian………..…… 3.6. Instrumen Penelitian……….…
BAB 4 HASIL DAN ANALISIS………..……… 4.1. Hasil Simulasi……… 4.1.1. Hasil Skenario I……….……… 4.1.2. Hasil Skenario II ………..… 4.1.3. Hasil Skenario III………..… 4.2. Analisis………...……
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN……….………
5.1. Kesimpulan……….……… 5.2. Saran ………
DAFTAR PUSTAKA………
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
1.1. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. 3.11. 3.12. 3.13. 3.14. 3.15. 3.16. 3.17.
Penelitian terdahulu yang terkait………...……… Pemetaan berdasarkan CoS……… Skenario I - Kondisi Normal ……… Skenario I - Kondisi Kemacetan (Congestion) ………….…… Skenario I - Kondisi Kegagalan Link (Link Failure) ………... Skenario I - Kondisi Link Sibuk (Busy Link) …………..…… Skenario II - Kondisi Normal ………...… Skenario II - Kondisi Kemacetan (Congestion) ……… Skenario II - Kondisi Kegagalan Link (Link Failure) ………... Skenario II - Kondisi Link Sibuk (Busy Link) ………….…… Skenario III - Kondisi Normal ………..…… Skenario III - Kondisi Kemacetan (Congestion) ….……….… Skenario III - Kondisi Kegagalan Link (Link Failure) ….…… Skenario III - Kondisi Link Sibuk (Busy Link) …………....… Konfigurasi router-host topologi simulasi ……… Matriks konfigurasi router topologi simulasi …………...…… Hasil Skenario I - Kondisi Normal……… Hasil Skenario I - Kondisi Kemacetan ……….…
3.18. 3.19. 3.20. 3.21. 3.22. 3.23. 3.24. 3.25. 3.26. 3.27
Hasil Skenario I - Kondisi Kegagalan Link ………..…… Hasil Skenario I - Kondisi Link Sibuk ………..… Hasil Skenario II - Kondisi Normal ………..…… Hasil Skenario II - Kondisi Kemacetan ………...…. Hasil Skenario II - Kondisi Kegagalan Link ……….… Hasil Skenario II - Kondisi Link Sibuk ……… Hasil Skenario III - Kondisi Normal ……… Hasil Skenario III - Kondisi Kemacetan …………..………… Hasil Skenario III - Kondisi Kegagalan Link ………...……… Hasil Skenario III - Kondisi Link Sibuk………...….…
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 4.1. 4.2.
Fungsi router logik dengan perangkat keras dedicated …..….. Arsitektur Tera Router ……….. Sistem DWDM ……….. Arsitektur MPLS ………...
Header MPLS……….………...
Proses pengiriman pada MPLS ………... Jaringan Backbone Tera Router Telkom ………... Topologi fisik jaringan tera ………..….. Topologi simulasi ………..…… Diagram aktivitas pemrosesan paket ……….…… CoS atau EXP pada Header MPLS ………..……… Pemetaan IP TOS ke MPLS EXP……….…. Diagram aktivitas klasifikasi layanan paket datang ………..… Topologi jaringan simulasi ……… Diagram aktivitas penelitian ……….……… Entitas simulator ……… Grafik Throughput – Skenario I, Kondisi Normal ……… Grafik Paket Hilang – Skenario I, Kondisi Normal ………..…
4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 4.7. 4.8. 4.9. 4.10. 4.11. 4.12. 4.13. 4.14. 4.15 4.16. 4.17. 4.18. 4.19. 4.20. 4.21. 4.22. 4.23.
Grafik Delay – Skenario I, Kondisi Normal ……… Grafik Throughput – Skenario I, Kondisi Kemacetan ……….. Grafik Paket Hilang – Skenario I, Kondisi Kemacetan …..…..
Grafik Delay – Skenario I, Kondisi Kemacetan ……… Grafik Throughput – Skenario I, Kondisi Kegagalan Link ….. Grafik Paket Hilang – Skenario I, Kondisi Kegagalan Link..… Grafik Delay – Skenario I, Kondisi Kegagalan Link ………… Grafik Throughput – Skenario I, Kondisi Link Sibuk ……..… Grafik Paket Hilang – Skenario I, Kondisi Link Sibuk …..….. Grafik Delay – Skenario I, Kondisi Link Sibuk ………... Grafik Throughput – Skenario II, Kondisi Normal ………….. Grafik Paket Hilang – Skenario II, Kondisi Normal …………. Grafik Delay – Skenario II, Kondisi Normal ……… Grafik Throughput – Skenario II, Kondisi Kemacetan…..…… Grafik Paket Hilang – Skenario II, Kondisi Kemacetan……… Grafik Delay – Skenario II, Kondisi Kemacetan…………...… Grafik Throughput – Skenario II, Kondisi Kegagalan Link..… Grafik Paket Hilang – Skenario II, Kondisi Kegagalan Link ... Grafik Delay – Skenario II, Kondisi Kegagalan Link………… Grafik Throughput – Skenario II, Kondisi Link Sibuk………..
4.24. 4.25. 4.26. 4.27. 4.28. 4.29. 4.30. 4.31. 4.32. 4.33. 4.34. 4.35. 4.36.
Grafik Paket Hilang – Skenario II, Kondisi Link Sibuk……… Grafik Delay – Skenario II, Kondisi Link Sibuk…………...… Grafik Throughput – Skenario III, Kondisi Normal ……….… Grafik Paket Hilang – Skenario III, Kondisi Normal…………. Grafik Delay – Skenario III, Kondisi Normal……… Grafik Throughput – Skenario III, Kondisi Kemacetan ……… Grafik Paket Hilang – Skenario III, Kondisi Kemacetan …….. Grafik Delay – Skenario III, Kondisi Kemacetan ………. Grafik Throughput – Skenario III, Kondisi Kegagalan Link … Grafik Paket Hilang – Skenario III, Kondisi Kegagalan Link... Grafik Delay – Skenario III, Kondisi Kegagalan Link……….. Grafik Throughput – Skenario III, Kondisi Link Sibuk ……… Grafik Paket Hilang – Skenario III, Kondisi Link Sibuk …….. Grafik Delay – Skenario III, Kondisi Link Sibuk ……….
DAFTAR ISTILAH
Simbol
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line
AS Autonomous System
ASTINet Access Service Dedicated To Internet BA Behaviour Aggregate Classification BGP Border Gateway Protocol
BRAS Broadband Remote Access Server
CoS Class of Service
CR-LDP Constraint-based Routing Label Distribution Protocol
DEMUX Demultiplexer
DiffServ Differentiated Service
DS Differentiated Service
DSCP Differentiated Service Code Point
DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing EIGRP Enhanced Interior Gateway Routing Protocol E-LSP EXP Infered Label Switching Path
FEC Forwarding Equivalence Class
Gbps Gigabit per Second
IETF Internet Engineering Task Force
IGP Interior Gateway Protocol
InSync Indonesia Synchronized
IP Internet Protocol
ISP Internet Service Provider
IS-IS Intermediate System to Intermediate System LFIB Label Forwarding Information Base
L-LSP Label Infered Label Switching Path LDP Label Distribution Protocol
LER Label Edge Router
LIB Label Information Base
LSP Label Switched Path
LSR Label Switch Router
MPLS Multiprotocol Label Switching
MUX Multiplexer
NGN Next Generation Network
NS-3 Network Simulator versi 3
QoS Quality of Service
OSPF Open Shortest Path First
RIB Routing Information Base
RSVP-TE Reservation Protocol Traffic Engineering
SDH Synchoronous Digital Hierarchy SLA Service Level Agreement Tbps Terabit per Second
TCP Transmission Control Protocol
TIME Telecommunication, Information, Media and Edutainment
ToS Type of Service
TTL Time to Live
ABSTRAK
Perkembangan teknologi, peningkatan jumlah pengguna, beragamnya layanan serta gaya hidup masyarakat merupakan faktor-faktor yang memicu meningkatnya trafik jaringan. Dalam rangka menjamin kualitas layanan yang prima, Telkom sebagai salah satu operator telekomunikasi di Indonesia melakukan transformasi infrastrukturnya dengan menerapkan jaringan masa depan (Next Generation Network) yang berupa teknologi jaringan transport Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) pada backbone Telkom berkapasitas tera. Akan tetapi, pertumbuhan trafik yang cepat tidak bisa diselesaikan hanya dengan melakukan pembangunan infrastruktur saja, mengingat biaya dan waktu. Hal ini perlu adanya rekayasa trafik dan pembagian kelas layanan yang menyesuaikan kebutuhan segmentasi pelanggan. Berfokus pada trafik Speedy yang merupakan trafik terbesar dan menempati prioritas terendah pada jaringan Telkom, maka pada penelitian tesis ini dikaji mengenai penerapan rekayasa trafik MPLS dan pembagian kelas layanan pada jaringan tera dengan menggunakan simulator NS-3 (Network Simulator 3). Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh bahwa penerapan rekayasa trafik MPLS pada jaringan tera, mampu meningkatkan kualitas layanan jaringan tera. Sebagai tambahan, penerapan rekayasa trafik MPLS yang dikombinasikan dengan pembagian kelas layanan (DiffServ) juga mampu meningkatkan kualitas layanan.
ABSTRACT
The improvement of Information Technology, number of users, number of services and lifestyle has been the main factors why the traffic on public network has rapidly increased. As one of the largest operator of telecommunication providers in Indonesia, PT Telkom has improved its infratructure to responsibility situation into Next Generation Network, transport network in Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM). However, the rapid growth of traffic can not be resolved simply by doing infrastructure development only, considering the cost and time issues. It is the need for traffic engineering and service class divisions that match the needs of customer segmentation. Focusing on traffic Speedy which is the largest traffic and occupy the lowest priority of Telkom’s network, it is interesting topic to be analysis as a thesis about the implementation of MPLS traffic engineering and class of service differentiation in tera network with uses Network Simulator 3 (NS-3). Based on research results, we have found that the implementation of MPLS traffic engineering can be capable to improve the quality of service of tera network. In addition, the implementation of MPLS traffic engineering combined with differentiated service (DiffServ) is also able to improve the quality of service.
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dewasa ini, para operator telekomunikasi dihadapkan pada situasi meningkatnya trafik jaringan. Perkembangan teknologi, jumlah pengguna, maraknya aplikasi-aplikasi dan layanan-layanan baru yang ditawarkan melalui Internet serta gaya hidup masyarakattelah mendorong peningkatan trafik pada jaringan. Hal ini tentu harus diantisipasi agar peningkatan trafik tersebut tidak berpengaruh terhadap kualitas layanan. Oleh karena itu, beberapa hal perlu diantisipasi antara lain memperbesar kapasitas jaringan, memperbesar kebutuhan bandwidth, dan menjaga efisiensi penggunaan jaringan.
Peningkatan kapasitas jaringan dan bandwidth yang dikarenakan pesatnya pertumbuhan trafik data telah mendorong terjadinya perubahan yang sangat cepat di sisi teknologi jaringan transport, sehingga jaringan transport sekarang berkembang dengan cepat dan mampu memberikan kecepatan dalam orde Gbit/s dan bahkan Tbit/s.
Telkom sebagai salah satu operator telekomunikasi di Indonesia mentransformasikan infrastrukturnya dengan menerapkan teknologi jaringan transport berkapasitas tera yaitu Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)
memanfaatkan cahaya dengan panjang gelombang (λ) yang berbeda-beda sebagai kanal-kanal informasi [2].
Kualitas layanan menjadi hal penting pada penerapan jaringan berkapasitas tera dengan teknologi transport DWDM. Kualitas layanan dapat dicapai antara lain dengan metode pembedaan layanan (differentiated services) dan rekayasa trafik (traffic engineering). Differentiated services (Diffserv) adalah sebuah metoda pengalokasian sumber daya jaringan yang mampu memberikan jaminan kualitas
layanan yang lebih baik dengan mekanisme klasifikasi paket dan pembedaan
perlakuan serta alokasi sumber daya jaringan untuk trafik-trafik tertentu [3]. Agar
trafik yang menjanjikan. MPLS merupakan mekanisme pengiriman paket berdasarkan label [7]. Dengan mengkombinasikan fungsionalita DiffServ dan rekayasa trafik MPLS, maka akan memberikan jaminan kualitas layanan yang sesuai dengan SLA
[5].
Terdapat beberapa riset lain yang telah dilakukan oleh banyak peneliti berkaitan dengan rekayasa trafik MPLS dan DiffServ. Hasil riset yang dilakukan Sawant, et al. menjelaskan bahwa untuk mendapatkan kualitas layanan pada jaringan MPLS perlu adanya integrasi MPLS dan Diffserv [8]. Sedangkan terkait dengan masalah Service Level Agreement (SLA), dalam riset yang dilakukan oleh Halimi, et al. dijelaskan suatu kerangka kerja untuk manajemen SLA yang dinamis pada jaringan MPLS [4].
Hasil riset yang dilakukan oleh Zhang & Ionescu menjelaskan bahwa rekayasa trafik MPLS hanya menyediakan sumber daya dalam satu kelas gabungan, sehingga tidak dapat menyediakan kualitas layanan untuk kelas-kelas layanan yang berbeda. MPLS DiffServ dengan rekayasa trafik membuat rekayasa trafik MPLS memperhatikan masalah kualitas layanan, dengan mengkombinasikan fungsionalitas DiffServ dan rekayasa trafik [5].
maupun non real time dalam jaringan [3]. Skenario difokuskan pada jaringan DiffServ dan MPLS yang menangani beberapa kelas trafik. Hasil pengujian menunjukkan peningkatan kualitas dan kinerja jaringan dalam menyediakan layanan ditinjau dari parameter delay, paket hilang, dan throughput trafik.
Tabel 1.1 menampilkan beberapa penelitian terdahulu yang menjadi landasan
dalam penelitian ini.
Tabel 1.1 Penelitian terdahulu yang terkait
Peneliti Judul Tahun Hasil Penelitian
Gaeil A. and Woojik C.
Design and Implementation of MPLS Network Simulator Supporting LDP and CR-LDP
2000 Penelitian ini menjelaskan implementasi dan kemampuan simulator MPLS yang mendukung operasi pertukaran label, LDP, CR-LDP, dan beberapa fungsi pendistribusian label.
Xiao, X., Hannan, A., Bailey, B., Ni, L. M.
Traffic Engineering with MPLS in the Internet.
2003 Penelitian ini menyampaikan rekayasa trafik dengan MPLS dalam suatu jaringan ISP.
Halimi, B.S., Halimi, A., Hendling, K., and Van As, H. R.
A Dynamic SLA Management
Approach for MPLS Networks
2003 Penelitian ini menjelaskan suatu kerangka kerja untuk manajemen SLA yang dinamis pada jaringan MPLS.
Cui B., Yang, Z., and Ding, W.
A Load Balancing Algorithm Supporting QoS for Traffic Engineering in MPLS Networks
Peneliti Judul Tahun Hasil Penelitian
Barakovic, J., Bajric, H., Husic, A.
Multimedia Traffic Analysis of MPLS and non-MPLS Network
2006 Penelitian ini menganalisis perbandingan jaringan MPLS dan jaringan bukan MPLS serta
menunjukkan bahwa MPLS
memperbaiki kinerja jaringan pada lingkungan trafik dengan beban berat
Sawant, A.R. and Qaddour, J.
MPLS DiffServ : A Combined Approach
2007 Penelitian ini menjelaskan bahwa untuk mendapatkan kualitas layanan pada jaringan MPLS perlu adanya integrasi MPLS dan Diffserv.
Zhang, D and Ionescu, D.
QoS Performance Analysis in Deployment of DiffServ-aware MPLS Traffic Engineering
2007 Penelitian ini menjelaskan bahwa
MPLS DiffServ dengan rekayasa
trafik membuat rekayasa trafik MPLS memperhatikan masalah kualitas layanan, dengan mengkombinasikan fungsionalitas DiffServ dan rekayasa trafik.
Kotti, A., Hamza, R., and Bouleimen, K.
New Bandwidth
Management
Framework for Supporting
Differentiated Services in MPLS Networks
2009 Penelitian ini menjelaskan
mengenai kerangka manajemen
bandwidth baru yang mendukung
diferensiasi layanan dengan rekayasa trafik. Permadi, R.A., Bandung, Y., dan Langi, A.Z.R. Implementasi Differentiated Services pada Jaringan Multiprotocol Label Swtiching untuk Rural Next Generation Network
2009 Penelitian ini menjelaskan
bagaimana jaringan DiffServ dan
MPLS yang menangani beberapa
kelas trafik dengan DiffServ, serta
Berfokus pada trafik speedy yang merupakan trafik terbesar dan menempati prioritas terendah di jaringan Telkom, maka pada penelitian yang dilakukan di jaringan backbone terbaru Telkom yaitu tera router dengan teknologi transport DWDM dikaji mengenai penerapan rekayasa trafik dengan mekanisme MPLS. Untuk itu, topik yang diangkat dalam penelitian ini yaitu bagaimana melakukan rekayasa trafik MPLS pada jaringan tera router dengan teknologi transport DWDM untuk studi kasus trafik speedy Telkom. Tera router dengan teknologi transport DWDM ini merupakan backbone terbaru Telkom yang masih terus dikembangkan menuju Telkom InSync 2016 [1], sehingga penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi bagi Telkom.
Penelitian ini dan penelitian terdahulu mempunyai persamaan yaitu implementasi rekayasa trafik dengan menggunakan mekanisme MPLS. Pada riset ini telah dilakukan analisa perbandingan jaringan rekayasa trafik MPLS dan jaringan tanpa rekayasa trafik MPLS seperti yang telah dilakukan peneliti Xiao, et al, Barakovic, et al. dan Porwal, et al. [9,10,11]. Pengontrolan kemacetan juga dilakukan pada percobaan ini, dan mekanisme ini juga telah dilakukan di penelitian terdahulu oleh S. Krile dan E. Salvadori [12,13]. Dalam implementasi rekayasa trafik MPLS, juga dilakukan integrasi dengan menggunakan DiffServ untuk mendapatkan kualitas layanan yang optimal seperti yang telah dilakukan Permadi, et al, Zhang & Ionescu, Sawant, et al, dan Cui, et al. [3,5,8,14].
Persamaan pengkajian tentang SLA pada jaringan MPLS sama seperti yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya Halimi et al, Liu et al, dan Krile et al. [3,6,12]. Percobaan pada penelitian ini dilakukan dengan menggunakan simulasi komputer untuk menerapkan rekayasa trafik MPLS dengan DiffServ. Simulasi dilakukan dengan menggunakan Network Simulator. Hal ini mirip dengan riset yang telah dilakukan juga oleh Gaeil & Woojik dan Rozali, I [15,16].
1.2. Perumusan Masalah
Berdasar pada latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut:
a. Bagaimana rekayasa trafik pada jaringan tera router dapat meningkatkan kualitas layanan meskipun terjadi peningkatan trafik yang pesat ?
b. Bagaimana meningkatkan Service Level Agreement (SLA) speedy melalui rekayasa trafik dengan tidak mempengaruhi SLA layanan lain mengingat SLA
speedy berada paling bawah dari layanan lain ?
1.3. Batasan Masalah
Rumusan masalah dibatasi dengan beberapa hal sebagai berikut:
a. Rekayasa trafik MPLS dilaksanakan menggunakan simulasi jaringan tera router di laboratorium.
b. Simulasi memfokuskan pada kondisi normal dan kondisi gangguan. Kondisi gangguan hanya memfokuskan pada kondisi kemacetan (congestion), kegagalan link (link failure) dan jalur sibuk (busy link).
c. Implementasi simulasi rekayasa trafik MPLS dalam rangka meningkatkan kualitas layanan dilakukan dengan mengintegrasikan pembagian trafik berdasar kelas layanan (Diffserv).
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini yaitu mengembangkan prosedur rekayasa trafik untuk meningkatkan kualitas layanan jaringan tera router.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah:
a. Memberikan kontribusi penambahan data bagi penelitian lanjutan dalam bidang rekayasa trafik pada jaringan tera router.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
Teori penunjang penelitianmeliputi teori tentang Teknologi Tera Router, Teknologi Transport DWDM, Rekayasa Trafik, Multiprotocol Label Switching, Differentiated Service dalam Jaringan MPLS dengan Rekayasa Trafik dan Telkom
sebagai Pengguna Tera dengan Teknologi Transport DWDM.
1.6. 2.1. Teknologi Tera Router
Router pada jaringan mempunyai peran utama mengirimkan paket dari seperangkat link masukan ke seperangkat link keluaran. Router harus dapat berhubungan satu dengan lainnya menggunakan teknologi link yang beraneka ragam, menyediakan penjadwalan untuk layanan dengan kelas yang berbeda-beda, dan algoritma distribusi yang komplek berperan untuk membangkitkan tabel routing secara global. Router berada di setiap level jaringan Internet, baik pada jaringan akses, jaringan enterprise, maupun jaringan backbone. Pertumbuhan Internet yang cepat telah menciptakan tantangan-tantangan yang berbeda untuk router pada jaringan backbone, enterprise, maupun akses. Jaringan backbone membutuhkan router dengan
Layanan utama yang dapat didukung oleh Tera Router, secara umum sama dengan teknologi jaringan core yang sudah ada saat ini seperti VPN (Virtual Private Network), khususnya VPN yang menggunakan teknologi MPLS untuk pengiriman paketnya. Dengan MPLS, operator jaringan dapat mendukung dan mengirim berbagai tingkat kualitas layanan berdasarkan MPLS. Teknologi ini juga melayani:
a. Interkoneksi IP.
b. Router Logik dengan perangkat dedicated untuk berbagai konfigurasi jaringan IP.
c. Trafik multicast.
d. Jaringan Optik IP.
e. IP Versi 6.
f. Cadangan bandwidth untuk konektifitas IP.
Gambar 2.1. Fungsi router logik dengan perangkat keras dedicated
Peran utama node Tera Router adalah untuk menggabungkan dan mengalirkan trafik dari dan ke ujung jaringan. Persyaratan fisik jaringan berbasis paket optik berdasarkan pada ITU-T G.709, IEEE 802.1, dan IEEE 802.3 dengan kehandalan dan sistem perlindungan yang telah terbukti dengan standard Internasional.
Terdapat empat lembaga Internasional yang mengembangkan standar yang berhubungan dengan sistem Tera Router yaitu ITU (International Telecommunications Union), IETF (Internet Engineering Task Force) yang mengembangkan GMPLS (Generalized Multi Protocol Label Switching) dan MPLS (Multi Protocol Label Switching), OIF (Optical Internetworking Forum) dan IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).
Logical Router
Logical Router
Virtual Router
Virtual Router
a. ITU-T
Beberapa standar ITU yaitu ITU-T G.709 untuk STM-256 atau persyaratan interface 40 Gbps, ITU-T G.957 untuk interface optik.
b. IETF
Tera Router mendukung beberapa protokol routing berikut: 1. Routing statis yang merupakan routing default.
2. RIP (Routing Information Protocol)
3. OSPF (Open Shortest Path First), RFC2328, RFC1850,
4. IS-IS (Interface System to Intermediate System), ISO10589, RFC1195, RFC2328.
5. BGP (Border Gateway Protocol )
6. MPLS (Multi Protocol Label Switching) - Fast Reroute
- Load Balancing
- RSVP
7. GMPLS (Generalized Multi Protocol Label Switching) c. OIF
OIF membangun UNI (User Network Interface) dan NNI software interface Interoperability Agreements. Standar OIF yang umum digunakan yaitu is
UNI1.0, NNI 1.0, dan E-NNI 1.0.
Deskripsi Tera Router sebagai berikut:
a. Terdapat lebih dari routing class carrier dari kinerja terabit.
b. Cara terbaik untuk memulai memilah-milah adalah dengan melihat kemampuan pengelompokannya, yaitu:
1. Dengan clustering, chassis dikelompokkan bersama untuk membentuk router tunggal.
2. Keputusan routing dibuat sekali untuk seluruh cluster sehingga carrier dapat mencapai terabit through put tanpa menimbulkan hop router tambahan.
Pengembangan Tera Router dapat mengatasi beberapa masalah yang berhubungan dengan sistem kinerja seperti:
a. Ekspansi cluster (cluster routing tanpa mempengaruhi operasi router yang diinstal)
b. Tantangan untuk bekerja dengan Border Gateway Protocol (BGP), yang merupakan protokol routing untuk komunikasi pertukaran routing. BGP berjalan di atas TCP.
c. Kehandalan perangkat lunak, karena kedua prosesornya identik yaitu menjalankan kode identik menggunakan data identik, kesalahan yang merusak satu prosesor akan merusak prosesor lain.
d. Upgrade perangkat lunak memiliki downtime nol.
2.2. Teknologi Transport DWDM
Teknologi Wavelength Dense Multiplexing (WDM) pada dasarnya adalah teknologi yang memiliki kemampuan untuk meningkatkan kapasitas tranmisi, berisi trafik suara, data danvideo, pada jaringan dengan aplikasi jarak jauh (long haul) maupun untuk aplikasi jarak dekat (short haul). Dengan WDM penyedia layanan mampu mentransmisikan multi sinyal optik dalam suatu fiber tunggal secara bersamaan. Sinyal-sinyal optik tersebut ditransmisikan dengan menggunakan panjang gelombang yang berbeda-beda.
Teknologi WDM pada awalnya menggunakan dua panjang gelombang sebagai kanal, yaitu pada 1550 nm dan 1310 nm. Namun dalam perkembangannya jumlah kanal yang ditransmisikan terus bertambah, terutama dengan kemampuan teknologi yang bisa mengakomodasikan jarak antar kanal yang sangat sempit bahkan akan terus dipersempit. Jarak antar kanal yang makin sempit ini, yang dinamakan teknologi Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM). Namun sebenarnya DWDM merupakan generasi lajutan dari WDM. Oleh karena itu DWDM pun dapat dikatakan sebagai teknologi WDM.
DWDM menuju all optical networking infrastructure dilakukan dengan penerapan programable OADM (Optical Add DropMultiplexer) yang memungkinkan
implementasi jaringan optik yang berbasis ring (DWDM ring) serta penerapan teknologi OXC (Optical Cross Connect) yang memungkinkan diimplementasikannya jaringan optik yang lebih fleksibel seperti mesh network dan interconnected ring network.
Teknologi DWDM terutama diaplikasikan pada jaringan long haul tetapi dapat juga diaplikasikan pada jaringan metro. Standar teknis yang umum dipakai untuk aplikasi long haul adalah seperti yang tercantum dalam rekomendasi ITU-T G.692. Sedangkan untuk metro, mengikuti interface optik yang ada dalam rekomendasi ITU-T G.692 dan rekomendasi ITU-T G.958. Disamping itu teknologi DWDM juga berkembang dalam hal kemampuan mendeliver maksimal jumlah kanal dalam format panjang gelombang.
jaringan. Keuntungan utama dari DWDM adalah penghematan luar biasa dari sisi pembangunan infrastruktur jaringan serat optik. Dengan menggunakan DWDM, operator cukup menggelar kabel serat optik sekali saja. Untuk peningkatan kapasitas jaringan, operator tidak perlu menggelar kabel tambahan tetapi cukup menggunakan filter-filter optik supaya jaringan kabel yang sudah terpasang bisa melewatkan beberapa berkas cahaya sekaligus. Supaya berkas-berkas cahaya tadi tidak saling mengganggu, maka berkas-berkas cahaya tadi dibedakan warnanya (panjang gelombangnya). Sistem DWDM ditunjukkan pada Gambar 2.3 [2].
Masukan sistem DWDM berupa trafik yang memiliki format data dan pesat bit yang berbeda dihubungkan dengan laser DWDM. Laser tersebut akan mengubah masing-masing sinyal informasi dan memancarkan dalam panjang gelombang yang berbeda-beda λ1, λ2, λ3, …, λN. Masing-masing panjang gelombang tersebut dimasukkan ke dalam MUX (multiplexer) dan keluarannya disuntikkan ke dalam sehelai serat optik. Keluaran MUX ini akan ditransmisikan sepanjang jaringan serat. Penguatan sinyal diperlukan sepanjang jalur transmisi untuk mengantisipasi terjadinya pelemahan sinyal. Sebelum ditransmisikan sinyal ini diperkuat terlebih dahulu dengan menggunakan penguat akhir (post-amplifier) untuk mencapai tingkat daya sinyal yang cukup. ILA (Intermediate Light Amplification) digunakan untuk menguatkan sinyal sepanjang saluran trasmisi. Sedangkan penguat awal (pre-amplifier) digunakan untuk menguatkan sinyal sebelum dideteksi. DEMUX (demultiplexer) digunakan di ujung penerima untuk memisahkan panjang gelombang-panjang gelombang, yang selanjutnya akan dideteksi menggunakan foto detektor. Teknologi DWDM sangat transparan terhadap berbagai trafik. Ketransparanan sistem DWDM dan kemampuan add/drop akan memudahkan penyedia layanan untuk melakukan penambahan dan/atau pemisahan trafik.
2.3. Rekayasa Trafik
titik pada jaringan [20]. Pada tesis ini yang berfokus pada trafik Speedy, saat ini kualitas layanan Speedy ditentukan oleh beberapa faktor antara lain:
a. Simplifikasi jaringan dari ujung ke ujung untuk mengurangi titik kegagalan dan menyederhanakan konfigurasi.
b. Transport media saat ini masih ada yang menggunakan E1, STM-1 dan satelit terutama di KTI dan kepulauan. Namun sebagian besar sudah menggunakan Metro Ethernet.
c. Kapasitas gateway Internasional untuk menjamin kualitas layanan bandwidth Internasional.
d. Kapasitas long haul backbone yang memadai. e. Implementasi cache server serta peering.
f. Layer akses yang mempengaruhi meliputi jarak, usia kabel tembaga, topologi cascading di Digital Subscriber Line Access Multiplexer (DSLAM), overhead
paket hilang di DSLAM, ketersediaan port Gigabit Ethernet di DSLAM. DSLAM adalah sebuah peralatan yang berfungsi menggabungkan dan memisahkan mentransmisikan data, peralatan ini terletak di uj
Berfungsi juga sebagai
dalam pengimplementasian jaringa
trafik. Rekayasa trafik mengacu pada optimalisasi jaringan operasional [7]. Rekayasa trafik dan kualitas layanan sangat berhubungan erat. Rekayasa trafik (traffic engineering) adalah metode mengatur dan mengontrol jaringan IP secara efisien [7]. Rekayasa trafik menyediakan kemampuan untuk melakukan hal berikut:
a. Rute lintasan utama sekitar mengetahui kemacetan atau titik-titik kemacetan pada jaringan.
b. Menyediakan kontrol yang tepat bagaimanan trafik dirutekan ulang saat lintasan utama mengalami suatu kegagalan atau beberapa kegagalan.
c. Menyediakan penggunaan bandwidth dan serat jarak jauh yang lebih efisien dengan memastikan bahwa sebagian jaringan tidak mengalami kelebihan beban dan sebagian jaringan lainnya tidak mengalami kekurangan beban. d. Memaksimalkan efisiensi operasional.
e. Meningkatkan kinerja karakteristik jaringan berorientasi trafik dengan meminimalkan paket hilang, meminimalkan lamanya periode kemacetan, dan memaksimalkan throughput.
f. Meningkatkan kinerja karakteristik jaringan (seperti rasio hilang, variasi delay, dan delay transfer) yang diperlukan untuk mendukung internet dengan
banyak layanan.
minimalisasi paket hilang, minimalisasi delay, memaksimalkan throughput dan melaksanakan SLA. Sedangkan tujuan kinerja berorientasi sumber daya meliputi aspek-aspek terkait dengan optimalisasi utilisasi sumber daya. Manajemen sumber daya jaringan yang efisien merupakan cara untuk mencapai tujuan kinerja berorientasi sumber daya. Bandwidth merupakan sumber daya penting dalam jaringan, jadi fungsi utama dari rekayasa trafik adalah mengatur sumber daya bandwidth secara efisien.
Pada arsitektur rekayasa trafik secara dinamik, dilakukan pemilihan rute optimum berdasarkan status kemacetan jaringan dan beban jaringan, serta menyediakan jaminan layanan menggunakan mekanisme pemilihan jalur QoS dan utilisasi sumber daya jaringan berdasarkan pada penyeimbangan beban trafik secara dinamik (dynamic load balancing). Meminimalkan kemacetan merupakan tujuan utama dari optimalisasi jaringan operasional. Terdapat dua tipe kemacetan [7] yaitu:
a. Kemacetan dikarenakan sumber daya jaringan tidak mencukupi untuk mengakomodasi beban yang berlebih.
b. Aliran trafik dipetakan ke sumber daya yang tersedia secara tidak efisien, sehingga menyebabkan sebagian sumber daya jaringan menjadi kelebihan utilisasi dan sebagian lainnya kurang. Tipe kemacetan kedua ini dihasilkan dari alokasi sumber daya yang tidak efisien. Solusinya diatasi dengan rekayasa trafik.
beban (load balancing). Load balancing merupakan kebijakan optimalisasi kinerja jaringan yang penting. Selain itu, untuk jaringan dengan beban sangat tinggi, sangat diperlukan prediksi probabilitas kemacetan dan hal ini harus dilakukan sebelum utilisasi layanan [12]. Penyeimbangan beban dan prediksi kemacetan dapat dilakukan salah satunya yaitu dengan menerapkan rekayasa trafik. Untuk melakukan rekayasa trafik secara efektif, Internet Engineering Task Force (IETF) mengenalkan mekanisme MPLS.
2.4. Multiprotocol Label Switching
kesalahan menggunakan pembangunan backup Label Switched Path (LSP). Dengan backup LSP, trafik dapat selalu dilewatkan meski saat terjadi kegagalan. MPLS juga
menyediakan deteksi kegagalan dan perbaikan kegagalan secara cepat dan lebih efisien daripada protokol jaringan atau teknologi yang lain [23].
Arsitektur MPLS dapat dilihat pada Gambar 2.4 [24].
Arsitektur MPLS mempunyai dua komponen utama yaitu [24]:
a. Bidang Kontrol (Control Plane), berhubungan dengan pertukaran informasi routing dan pertukaran label. Protokol routing (routing protocol) bertugas untuk membangun tabel routing (routing information base/RIB). Protokol routing seperti OSPF, EIGRP, IS-IS dan BGP. Sedangkan manajemen label (label management) berkaitan dengan pertukaran label, protokol yang digunakan untuk pertukaran label yaitu Label Distribution Protocol (LDP). Label kemudian disimpan di Label Information Base (LIB).
b. Bidang Data/Pengiriman (Data or Forwarding Plane), berhubungan dengan pengiriman paket berdasar label yang merupakan mesin pengirim sederhana. Inti dari bidang pengiriman (forwarding plane) adalah header MPLS yang diletakkan antara header layer 2 dan header paket IP seperti Gambar 2.5 [22].
Header MPLS terdiri atas 32 bit data terdiri dari [22].
a. Label (20 bit) merupakan sebuah ID penting yang digunakan untuk mewakili FEC tertentu selama proses pengiriman.
b. CoS (3 bit) merupakan Class of service (CoS), juga dinamakan eksperimen dan digunakan untuk implementasi kualitas layanan.
c. Bottom of Stack (1 bit). MPLS membolehkan banyak label untuk dimasukkan, bit ini menentukan jika label ini merupakan label terakhir dalam paket. Jika bit ini diset (1), maka menunjukkan bahwa ini merupakan label terakhir. d. TTL (8 bit) merupakan waktu hidup (Time to Live) yang digunakan untuk
menandai sejumlah node MPLS dimana paket dilewatkan untuk mencapai tujuan. Nilai disalin dari header paket dan disalin kembali ke header paket IP saat muncul dari LSP. Header tidak mempunyai kemampuan menganalisa header layer network pada kecepatan sedang.
Proses pengiriman paket MPLS ditunjukkan pada Gambar 2.6 [10].
Pada ingress LSR dari domain MPLS, paket IP diklasifikasikan dan dirutekan berdasarkan kombinasi informasi yang dibawa pada header paket IP dan informasi ruting lokal dari LSR. LSR merupakan router pada domain MPLS. Header MPLS lalu dimasukkan pada tiap paket. Pada domain MPLS, LSR akan menggunakan label yang ada pada LIB (Label Information Base) sebagai indeks untuk mencari tabel pengiriman LSR. Tiap router MPLS membangun LIB yang merupakan tabel yang menentukan bagaimana pengiriman suatu paket. Tabel ini menggabungkan tiap label dengan Forwarding Equivalence Class (FEC) dan port keluar yang sesuai untuk meneruskan paket. LIB ini biasanya dibangun sebagai tambahan tabel routing dan Forwarding Informasi Base (FIB). Paket diproses sesuai dengan masukan tabel
pengiriman. Label yang masuk diganti dengan label yang keluar, selanjutnya paket dikirimkan ke LSR selanjutnya. Sebelum paket meninggalkan domain MPLS, header MPLS dibuang. Jalur antara ingress LSR dan egress LSR dinamakan Label Switched Path (LSP).
Komponen-komponen lain pada jaringan MPLS yaitu: a. Forwarding Equivalence Class (FEC)
paket ini akan diteruskan melalui jaringan MPLS melalui lintasan yang sama dengan perlakuan yang sama.
b. Label
MPLS melakukan enkapsulasi paket IP dengan memasang header MPLS [25]. Label adalah bagian dari header, memiliki panjang tetap untuk identifikasi FEC. Label berisi seluruh informasi yang diperlukan untuk proses pengiriman, termasuk proses rekayasa trafik. Label dibentuk berdasarkan pada informasi yang dikumpulkan dari protokol routing IP.
Panjang label yaitu 20 bit, unsigned integer dengan rentang 0 sampai 1.048.575 terdiri dari:
a. 0 sampai 15 merupakan label yang dicadangkan dan mempunyai arti khusus sebagai berikut:
1. Nilai 0 merepresentasikan Label Null IPv4 Explicit.
2. Nilai label ini hanya berlaku di stack label paling bawah yang mengindikasikan bahwa stack label harus dibuang, dan pengiriman paket kemudian harus didasarkan pada header IPv4.
3. Nilai 1 merepresentasikan Router Alert Label.
Alert Option dalam paket IP.
5. Nilai 2 merepresentasikan Label Null IPv6 Explicit.
6. Nilai label ini hanya berlaku pada stack label paling bawah. Nilai ini mengindikasikan stack label harus dibuang dan pengiriman paket selanjutnya didasarkan pada header IP.
7. Nilai 3 merepresentasikan Label Null Implicit. Ini merupakan label dimana LSR menempelkan dan mendistribusikan, tapi tidak pernah secara nyata muncul dalam enkapsulasi. Saat LSR akan menggantikan label pada stack paling atas dengan label baru, tetapi label baru “Implicit Null”, LSR
akan membuang stack sebagai gantinya. Meskipun nilai ini tidak pernah muncul dalam enkapsulasi, tapi hal ini perlu ditentukan dalam LDP, sehingga nilainya dicadangkan.
8. Nilai 4-15 dicadangkan.
b. 16 sampai 1023 dan 10.000 sampai 99.999 merupakan label yang tidak digunakan oleh software sehingga dapat secara manual dilakukan konfigurasi LSP statis dan meyakinkan tdak terdapat konflik dengan label yang secara dinamis dilakukan oleh software.
c. 1024 sampai 9999 merupakan label yang dicadangkan untuk aplikasi masa depan.
diassign dalam rentang antara 800,000 sampai 1,048,575.
Router MPLS mendukung operasi label sebagai berikut: 1. Push
Push merupakan penambahan label baru pada paket. Untuk paket IPv4, label
baru merupakan label pertama. Bit TTL dan bit S diambil dari header paket IP. Sedangkan CoS MPLS diambil dari jumlah antrian. Jika operasi push ditampilkan pada paket MPLS, maka akan mempunyai sebuah paket dengan dua atau lebih label, inilah yang dinamakan tumpukan label (label stacking). Label paling atas harus mempunyai bit S yang di set 0, dan mengambil CoS serta TTL dari tingkat yang lebih rendah. Label paling atas dalam tumpukan label selalu menginisialisasi TTL dengan 255, terlepas dari nilai TTL dari label yang lebih rendah.
2. Pop
Pop merupakan penghapusan label yang terdapat pada paket. Saat label dibuang, TTL disalin dari label ke header IP dan paket IP yang mendasari dikirim sebagai paket IP murni. Pada kasus banyak label dalam suatu paket (tumpukan label), penghapusan label dari hasil paket MPLS yang lain. Label paling atas terbaru mengambil CoS dan TTL dari label paling atas sebelumnya. Nilai TTL yang dibuang dari label paling atas sebelumnya tidak ditulis kembali ke label paling atas terbaru. 3. Swap
Swap merupakan penggantian label paling atas dari tumpukan label dengan
dikurangi. Router transit mendukung tumpukan label setiap kedalaman. Push, pop dan swap merupakan inti dari operasi label pada MPLS. Di samping itu, label juga dapat melakukan operasi multiple push, dimana terdapat penambahan banyak label (lebih dari 3) pada paket paling atas yang eksisting. Operasi ini ekivalen dengan menambahkan beberapa kali. Selain itu juga terdapat operasi swap and push sekaligus, yaitu penggantian tumpukan paling atas yang eksisting dengan label baru, lalu menambahkan label baru lainnya di atas.
c. Label Switch Router (LSR)
LSR merupakan router yang berada di tengah-tengah jaringan dan berkemampuan meneruskan paket berdasarkan label [26]. LSR pertama disebut ingress LSR dan LSR terakhir disebut egress LSR. Setiap LSR memiliki tabel yang
disebut label switching table. Tabel itu berisi pemetaan label masuk, label keluar, dan link ke LSR berikutnya. Saat LSR menerima paket, label paket akan dibaca, kemudian diganti dengan label keluar, lalu paket dikirimkan ke LSR berikutnya. Sedangkan LSR yang berada di ujung domain MPLS dinamakan edge LSR atau Label Edge Router (LER). LER ini mempunyai kemampuan memanfaatkan
informasi routing untuk menempatkan label pada paket yang akan masuk ke jaringan MPLS maupun membuang label dari paket saat keluar dari jaringan MPLS untuk selanjutnya diteruskan ke tujuan.
1. LSR Ingress
router selanjutnya dalam lintasan. Tiap LSP dapat hanya mempunyai 1 router ingress.
2. LSR Egress
LER pada akhir domain MPLS dinamakan LSR Egress. Router ini menghapus enkapsulasi MPLS, lalu mentransformasikannya dari paket MPLS ke paket IP, dan mengirimkan paket ke tujuan akhir menggunakan tabel pengiriman IP. Tiap LSP dapat mempunyai hanya 1 router egress. Router ingress dan egress dalam suatu LSP bukan merupakan router yang sama.
3. LSR Transit
LSR transit merupakan router perantara dalam LSP antara LSR ingress dan LSR egress. LSR transit mengirim paket MPLS yang diterima ke router selanjutnya dalam lintasan MPLS. Suatu LSP dapat tidak berisi transit router atau dapat berisi banyak transit router, sampai dengan maksimum 253 router transit dalam suatu LSP tunggal. Satu LSR tunggal dapat merupakan bagian dari banyak LSP, dan dapat merupakan LSRingress dan egress untuk satu atau lebih LSP dan juga dapat merupakan LSR transit di satu atau lebih LSP.
4. Label Switched Path (LSP)
Protocol (IGP) menuju jaringan tujuan. Pada Gambar 2.5, LSP ditunjukkan pada
garis berwarna merah muda. LSP menghubungkan titik-titik LSR. Untuk menyusun LSP, tabel label switching di setiap LSR harus dilengkapi dengan pemetaan dari setiap label masukan ke setiap label keluaran. Proses melengkapi tabel ini dilakukan dengan protokol distribusi label (Label Distribution Protocol/LDP).
5. Label Stack
Dengan menempatkan banyak label pada paket, MPLS dapat mendukung desain routing secara hirarki. Serangkaian label yang dikaitkan pada paket dinamakan label stack. Saat paket melewati jaringan, hanya label paling atas yang dipertukarkan.
Label disusun dengan cara yang terakhir masuk, maka yang pertama keluar. Dengan kata lain, label paling atas menandakan LSP tertinggi, dan masing-masinglabel berturut-turut menandakan LSP terendah berikutnya.
Rekayasa trafik MPLS merupakan perangkat optimal yang digunakan untuk mengurangi biaya seluruh operasi dengan lebih efisien dalam penggunaan sumber daya bandwidth dengan mencegah kondisi dimana sebagian penyedia layanan terjadi kelebihan utilisasi (overutilized), sedangkan sebagian lain kurang dimanfaatkan (underutilized). Ada tiga hal berkaitan dengan rekayasa trafik MPLS [27] yaitu: a. Pemetaan paket ke dalam FEC
b. Pemetaan FEC ke dalam trunk trafik
Rekayasa trafik MPLS meliputi beberapa hal sebagai berikut [27]: a. Manajemen lintasan
Manajemen lintasan meliputi proses-proses pemilihan rute eksplisit berdasar kriteria tertentu, serta pembentukan dan pemeliharaan tunnel LSP dengan aturan-aturan tertentu. Proses pemilihan rute dapat dilakukan secara administratif atau secara otomatis dengan proses routing yang bersifat constraint-based. Proses constraint-based dilakukan dengan kalkulasi berbagai alternatif routing untuk
memenuhi spesifikasi yang ditetapkan dalam kebijakan administratif. Ada dua protokol pensinyalan yang digunakan yaitu RSVP-TE dan CR-LDP. Manajemen lintasan juga mengelola pemeliharaan lintasan, yaitu menjaga lintasan selama masa transmisi, dan mematikannya setelah transmisi selesai.
b. Penempatan trafik
Setelah LSP dibentuk, trafik harus dikirimkan melalui LSP. Manajemen trafik berfungsi mengalokasikan trafik ke dalam LSP yang telah dibentuk. Ini meliputi fungsi pemisahan, yang membagi trafik atas kelas-kelas tertentu, dan fungsi pengiriman, yang memetakan trafik itu ke dalam LSP. Hal yang harus diperhatikan dalam proses ini adalah distribusi beban melewati deretan LSP. Umumnya ini dilakukan dengan menyusun semacam pembobotan baik pada LSP-LSP maupun pada trafik-trafik. Ini dapat dilakukan secara implisit maupun eksplisit.
c. Penyebaran informasi keadaan jaringan
meliputi bandwidth link maksimal, alokasi trafik maksimal, pengukuran rekayasa trafik default, bandwidth yang dicadangkan untuk setiap kelas prioritas, dan atribut-atribut kelas resource. Informasi-informasi ini akan diperlukan oleh protokol persinyalan untuk memilih routing yang paling tepat dalam pembentukan LSP. d. Manajemen jaringan
Performansi rekayasa trafik MPLS tergantung pada kemudahan mengukur dan mengendalikan jaringan. Manajemen jaringan meliputi konfigurasi jaringan, pengukuran jaringan, dan penanganan kegagalan jaringan. Pengukuran terhadap LSP dapat dilakukan seperti pada paket data lainnya. Aliran trafik dapat diukur dengan melakukan monitoring dan menampilkan statistik hasil. Path loss dapat diukur dengan melakukan monitoring pada ujung-ujung LSP, dan mencatat trafik yang hilang. Path delay dapat diukur dengan mengirimkan probabilitas paket melintasi LSP dan mengukur waktunya.
e. Protokol pensinyalan
mendukung persinyalan berdasar QoS dan routing eksplisit. CR-LDP adalah protokol yang bekerja di atas TCP atau UDP.
2.5. Differentiated Service Dalam Jaringan MPLS Dengan Rekayasa Trafik
Differentiated Services (Diffserv) merupakan diferensiasi layanan dengan membagi trafik atas kelas-kelas, dan memperlakukan setiap kelas secara berbeda [16]. Terdapat tiga layanan yang disediakan yaitu layanan premium, layanan assured dan layanan best-effort. Tujuan utama dari arsitektur DiffServ ini adalah untuk menyediakan frame yang terukur untuk mendukung tersedianya kualitas layanan.
Terdapat dua metode implementasi kualitas layanan dalam MPLS yaitu menggunakan EXP Infered Label Switching Path (E-LSP) dan menggunakan Label Infered Label Switching Path (L-LSP) [3]. Dengan E-LSP, satu LSP dapat membawa
secara simultan beberapa kelas trafik yang berbeda. Sedangkan dengan L-LSP, satu LSP hanya dapat membawa satu kelas trafik saja.
Identifikasi kelas dilakukan dengan memasang kode DiffServ, disebut Differentiated Service Code Point (DSCP) ke dalam paket IP dan dilakukan dengan tidak menambah header baru, tetapi dengan menggantikan field TOS (Type of Service) di header IP dengan field DS (Differentiated Service field). DiffServ dalam jaringan MPLS dilakukan dengan cara berikut:
yang mempunyai panjang hanya 3 bit, memungkinkan beberapa informasi dalam DSCP akan hilang pada saat pemetaan. Hanya 3 bit paling kiri yang berisi informasi berguna, yang nantinya akan disalin ke CoS. 3 bit paling kiri tersebut terdiri dari 2 bit paling kiri yaitu kelas layanan (service class) dan 1 bit sisanya yaitu antrian layanan (service queue).
b. Proses penyeleksian paket berdasar pada field DS atau dinamakan klasifikasi Behaviour Aggregate Classification (BA) dilakukan berdasarkan CoS.
c. Kemudian pada egress LSR, header MPLS dibuang.
Perlu diperhatikan bahwa MPLS itu sendiri tidak dapat menyediakan diferensiasi layanan, sehingga perlu dilengkapi dengan teknologi lain yang mampu untuk mengklasifikasikan paket dalam kelas-kelas yang berbeda yaitu menggunakan mekanisme Diffserv [28]. Sedangkan kualitas layanan dalam MPLS untuk mengatasi kemacetan dan penyeimbangan beban dilakukan dengan cara rekayasa trafik. Kombinasi penggunaan Diffserv dalam rekayasa trafik dengan mekanisme MPLS diharapkan mampu menyediakan jaminan kualitas layanan). Ide kombinasi ini adalah mendefinisikan kelas-kelas trafik yang prioritasnya telah dialokasikan untuk ditempatkan pada LSP [29].
2.6. Telkom sebagai Pengguna Teknologi Tera Router dengan Transport DWDM
dan teknologi transport DWDM. Teknologi Tera Router pada backbone Telkom juga mengimplementasikan teknologi MPLS yang mendukung protokol pensinyalan berbasis LDSP dan RSVP-TE. Telkom mendefinisikan jaringan transport ke dalam dua tingkat hirarki yaitu jaringan transport backbone dan jaringan transport regional. Jaringan transport backbone didefinisikan sebagai jaringan yang menghubungkan berbagai kota besar di Indonesia dan pulau-pulau besar di Indonesia. Sedangkan jaringan transport regional didefinisikan sebagai jaringan yang menghubungkan node-node dalam regional Telkom. Penelitian tesis ini difokuskan pada jaringan
backbone Telkom.
[image:60.612.119.519.416.673.2]Topologi jaringan backbone tera router yang dikembangkan oleh Telkom dapat dilihat seperti Gambar 2.7 [17].
Topologi Gambar 2.7 menjelaskan bahwa backbone inti jaringan Telkom sampai dengan saat ini terdiri dari dua puluh enam (26) tera router yang ditempatkan di beberapa tempat di wilayah Indonesia. Tera router atau disebut terabit router pada teorinya memungkinkan kapasitas jaringan pada skala terabit. Pada beberapa wilayah
masih menggunakan optik dengan bit rate 10 Gbps, sedangkan untuk beberapa wilayah lainnya menggunakan optik yang memiliki kapasitas transport sampai 40 Gbps (sekitar 3,2Tbps per kabel serat optik). Besarnya kapasitas transport tergantung
dari kepadatan jumlah trafik tiap-tiap wilayah. Rencana ke depan, kapasitas ini akan ditingkatkan sampai 100 Gbps, seperti yang telah dilakukan oleh NTT Com dari Jepang. Dengan kemampuan ini, operator tidak perlu menambah kabel serat optik
baru untuk meningkatkan kapasitas jaringannya.
Dengan menerapkan jaringan backbone tera router menggunakan transport DWDM, trafik besar dapat terakomodasi dan juga meningkatkan kehandalan, ketahanan dan kinerja. Tujuan utama dibangunnya backbone tera router ini yaitu agar trafik dapat disatukan ke dalam satu inti baru sehingga lebih hemat pada penggunaan link fisik dan peralatan, juga mampu meningkatkan kualitas layanan karena
menerapkan DiffServ dan rekayasa trafik dengan mekanisme MPLS.
cahaya, sehingga trafik MPLS dengan beberapa label dapat dipetakan masing-masing kedalam panjang gelombang yang berbeda-beda dalam sistem DWDM. Tujuannya adalah untuk menyediakan jaringan yang secara keseluruhan mampu menangani bandwidth besar dengan kualitas yang konsisten dan pengendalian penuh.
Beberapa layanan Telkom yang tersedia saat ini terdiri dari [19]: a. Layanan IP Transit
Layanan IP Transit adalah layanan interkoneksi trafik ke global internet dengan fitur full route BGP Internet dan menggunakan blok IP dan AS (Autonomous System) number milik pelanggan. Layanan ini menjamin kualitas layanan (QoS) 1:1 sampai dengan ke upstream provider dengan jumlah hop lebih pendek dan waktu tunda (delay) lebih rendah, sehingga menempati prioritas tertinggi dan dikategorikan layanan premium.
b. ASTINet
Layanan ASTINetmerupakan layanan solusi temporer yang bersifat best-effort, dimana QoS dengan rasio bandwidth ke gateway Internet 1:1 sampai ke
upstream penyedia layanan tidak dapat dijaminkan karena masih sharing bandwidth dengan layanan TelkomNet lainnya. Ratio bandwidth ke gateway
Internet yang bisa dijaminkan hanya sebesar 1:2 atau 1:4. c. Layanan Data (VPN/IP, suara, video)
Teknologi VPN IP MPLS merupakan suatu layanan yang dibangun di atas Integrated Network Architecture yang secara dinamis dapat mengenali jenis
kinerja dan ketersediaan. Layanan data ini merupakan kombinasi dari layanan premium dan layanan best-effort dan merupakan layanan waktu nyata (real time) yaitu layanan yang membutuhkan jaminan delay minimal dan jaminan kesediaan alokasi sumber daya tertentu.
d. Speedy
Speedy merupakan brand dari layanan akses internet end-to-end yang dikategorikan mempunyai prioritas terendah dalam jaringan. Speedy menggunakan teknologi Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) dan menerapkan konsep best effort. Best effort merupakan konsep dimana paket-paket dapat dikirimkan setiap waktu, tanpa terlebih dahulu bernegosiasi dengan kemampuan jaringan, sehingga tidak ada jaminan kualitas layanan. Speedy memiliki QoS dengan rasio bandwidth yang dijaminkan sebesar 1:24
sampai 1:32. Berdasar hasil diskusi dengan Manager Broadband Network Operation and Maintenance PT. Telkom, meskipun trafik speedy menempati
prioritas terendah di jaringan, trafik speedy merupakan trafik terbesar 80% di jaringan dibandingkan dengan trafik-trafik lainnya.
BAB 3
METODE PENELITIAN
Penelitian ini mengkaji mengenai penerapan rekayasa trafik dengan mekanisme MPLS. Penelitian dilaksanakan dengan menggunakan simulasi jaringan tera router di laboratorium, dimana data untuk simulasi diperoleh dari data primer sebenarnya yang terdapat di PT. Telkom Divisi Multimedia, Jl. Kebon Sirih, Jakarta Pusat. Adapun penjabaran metode penelitian meliputi rancangan penelitian, populasi dan sampel, variabel penelitian, proses penelitian, diagram aktivitas kerja penelitian, dan instrumen penelitian.
3.1. Rancangan Penelitian
Tahap pertama penelitian berupa pengamatan langsung pada jaringan tera router yang bermanfaat untuk mendapatkan gambaran awal dan data awal tentang karakteristik trafik yang ada pada jaringan sebenarnya. Tahap kedua yaitu hasil pengamatan pada tahap pertama merupakan bahan dasar untuk pembuatan skenario simulasi. Setelah skenario-skenario simulasi selesai dibuat, maka tahap berikutnya melakukan eksperimen-eksperimen antara lain dengan perangkat lunak (software) simulator yang hasilnya dipergunakan untuk analisis.
3.2. Populasi dan Sampel
3.3. Variabel Penelitian
Variabel pada penelitian ini meliputivaribel tergantung dan variabel bebas. Variabel tergantung merupakan variable yang nilainya tergantung pada variable lain. Variabel tergantung pada penelitian ini yaitu kualitas layanan (Y). Kualitas layanan merupakan kemampuan untuk memberikan prioritas berbeda untuk aplikasi yang berbeda, pengguna, data yang mengalir, atau untuk menjamin tingkat kinerja tertentu ke aliran data [11]. Atribut yang mempengaruhi kualitas layanan [10] yaitu delay, variasi delay (jitter), paket hilang (packet loss), dan throughput.
Sedangkan variabel bebas yaitu variabel yang nilainya tidak tergantung pada nilai variabel lain. Variabel bebas pada penelitian ini yaitu differentiated service (X1) dan rekayasa trafik (X2
a. Atribut parameter trafik, yaitu karakteristik trafik yang akan ditransferkan termasuk nilai puncak, nilai rata-rata, ukuran burst yang dapat terjadi.
). Differentiated Service merupakan sebuah metoda pengalokasian sumber daya jaringan yang mampu memberikan jaminan kualitas
layanan yang lebih baik dengan mekanisme klasifikasi paket dan pembedaan
perlakuan serta alokasi sumber daya jaringan untuk trafik-trafik tertentu [30].
Sedangkan rekayasa trafik adalah proses pemilihan saluran data trafik untuk menyeimbangkan beban trafik pada berbagai jalur dan titik dalam network [4]. Atribut yang berhubungan dengan pembentukan lintasan (LSP) pada rekayasa trafik terdiri dari [8]:
untuk menjaganya tetap hidup.
c. Atribut prioritas (setup priority) menunjukkan prioritas pentingnya trunk trafik yang dipakai baik dalam pemilihan path, maupun untuk menghadapi keadaan kegagalan jaringan.
d. Atribut pre-emption (holding priority) untuk menjamin bahwa trunk trafik berprioritas tinggi dapat disalurkan melalui path yang lebih baik dalam lingkungan DiffServ.
e. Atribut perbaikan (resilience) untuk menentukan perilaku trunk trafik dalam keadaan kegagalan.
f. Atribut kebijakan (policy) untuk menentukan tindakan yang diambil bagi trafik yang melanggar.
3.4. Proses Penelitian
Proses penelitian tesis meliputi pengumpulan data, perancangan skenario simulasi, pembuatan eksperimen simulasi, dan analisis data.
3.4.1. Pengumpulan data
Pengumpulan data dilakukan peneliti melalui penelitian lapangan yang dilakukan di PT. Telkom Divisi Multimedia dan penelitian laboratorium yang dilakukan dengan menggunakan Network Simulator 3 (NS-3).
A. Penelitian Lapangan
mendapatkan data nyata. Hasil dari penelitian lapangan ini merupakan sumber data primer yang didapatkan langsung dari PT. Telkom Divisi Multimedia Jakarta. Observasi pada jaringan tera router ini bermanfaat untuk mendapatkan gambaran awal dan data awal tentang karakteristik trafik yang ada pada jaringan sebenarnya. Data yang diperoleh akan digunakan untuk membangun simulasi jaringan yang memiliki karakteristik data yang sesuai dengan sistem nyata yang ada di lapangan.
Observasi yang dilakukan peneliti di lapangan meliputi: a. Observasi data delay (peta latency) jaringan Tera Router
Hasil pengamatan peta latency (data delay) jaringan IP Backbone yang terdapat di lapangan menggunakan delay dua arah (round-trip delay). Perbedaan delay dapat disebabkan oleh:
- panjang kabel (akibat beda jalur kabel) transmisi - banyaknya transponder DWDM yang dilewati b. Observasi topologi fisik jaringan tera router
Pengukuran round-trip latency ini dilakukan dengan menjalankan aplikasi ping routing global (bukan VPN) dari IP loopback. Ping tidak melakukan pengolahan
paket, akan tetapi hanya mengirim respon kembali ketika menerima paket (yaitu melakukan no-op), sehingga merupakan cara yang relatif akurat untuk mengukur latency. Link antar router di jaringan IP Backbone ini sudah menggunakan Direct over WDM (dari router langsung ke transponder DWDM) tidak melalui SDH. Pada
Gambar 3.1, data delay IP Backbone di lapangan ditunjukkan dengan tulisan berwarna hijau.
c. Observasi trafik pada jaringan tera
d. Observasi trafik Speedy di BRAS
Observasi juga dilakukan spesifik terhadap trafik Speedy. Observasi trafik Speedy tidak dilakukan pada jaringan tera, melainkan dilakukan pada Broadband
Remote Access Server (BRAS). BRAS merutekan trafik dari dan ke peralatan
broadband remote access seperti DSLAM pada jaring
(ISP). BRAS terletak di dalam inti jaringan ISP dan menggabungkan sesi pengguna dari jaringan akses. Di BRAS inilah, ISP melakukan manajemen kebijakan dan kualitas layanan. BRAS hanya digunakan khusus untuk trafik Speedy. BRAS pada awalnya merupakan server, akan tetapi saat ini sudah dilengkapi dengan kemampuan router, sehingga disebut juga sebagai router tepi (edge router). BRAS yang berfungsi sebagai router di sentral bertugas:
1. Melakukan agregasi output DSLAM.
2. Memberikan sesi PPP over IP atau ATM. BRAS sebagai poin terminasi bertanggung jawab menetapkan sesi parameter seperti alamat IP pelanggan. 3. Menjalankan kebijakan Quality of Service (QoS).
4. Meneruskan trafik ke backbone Internet, sebagai hop pertama dari pelanggan ke Internet.
trafik Speedy merupakan data yang berada pada BRAS, yaitu perangkat sebelum masuk ke tera router. Trafik Speedy dikelompokkan berdasarkan penggunaannya sesuai protokol (terlampir). Item yang diamati terdiri dari total bandwidth (Mbps), total bandwidth (%), jumlah bandwidth masuk (Mbps) dan jumlah bandwidth keluar (Mbps). Pengelompokkan berdasarkan protokol meliputi HTTP Browsing, HTTP Download Manager, HTTP File Transfer, HTTP Streaming, All Others, HTTP,
HTTP Audio, BitTorrent, HTTPS, Flash Media, Bit Torrent DHT, DNS, FTP, Skype, SMTP, Yahoo Chat, NNTP, Other P2P, HTTP Proxy, Yahoo SIP RTP, POP3 SSL, RTP, IMAPS, Mobile Browser, FTP DATA, Gnutella, MSN Game, Yahoo Video, Games lain, FIGHTERACE-TCP, POP3, ICMP, RTSP, GRE, SIP-RTP, ExoSee,
eDonkey, STUN, SSH, CamFrog, FIGHTERACE-UDP, All Service, SIP, Console
Games yang lain, SopCast, MSN RTP, Black and White, SIP RTCP,
VOCALTEC_IPHONE, Local Management. e. Observasi utilisasi BRAS
Observasi terhadap utilisasi BRAS meliputi ketersediaan (occupancy) bandwidth, port, dan license. Data ketersediaan bandwidth penting untuk mengetahui
bandwidth yang sudah digunakan dan bandwidth yang masih tersedia, hal ini supaya
disediakan dengan kapasitas tertentu mempunyai occupancy yang masih kecil, maka tidak perlu dilakukan ekspansi atau penambahan data.
f. Kelas layanan pada jaringan tera
Observasi terhadap kelas layanan jaringan merupakan hal penting dan utama untuk mengetahui pembagian tingkat layanan pada jaringan. Tujuan observasi pembagian kelas layanan ini adalah untuk parameter masukan simulasi guna mendapatkan kualitas layanan yang terbaik pada jaringan. Pada intinya, data tersebut digunakan untuk mengukur ketersediaan bandwidth, port dan lisensi. Hasil pengamatan di lapangan menunjukkan bahwa klasifikasi kelas layanan trafik dibagi dalam empat kategori yaitu kontrol, trafik real time, trafik critical, dan trafik best effort. Tujuan observasi pembagian kelas layanan ini adalah untuk parameter
masukan simulasi guna mendapatkan kualitas layanan yang terbaik pada jaringan. Pemetaan berdasarkan CoS seperti ditunjukkan Tabel 3.1.
Tabel 3.1. Pemetaan berdasarkan CoS
EXP (CoS) Kelas Layanan
000 001 010 011 100 101 110 111
Trafik Best Effort (Internet) Tidak dipakai Tidak dipakai
Trafik Critical untuk layanan Corporate (VPN)
Tidak dipakai
Trafik Real Time (Voice, Video) Tidak dipakai
Kualitas layanan yang dapat dijaminkan untuk kontrol
