ANALISIS PERFORMANSI SWITCH ATM ARSITEKTUR LOAD – SHARING BANYAN (PERFORMANCE ANALYSIS OF ATM SWITCH LOAD SHARING
BANYAN ARCHITECTURE)
Rifqi Amirulloh¹, -²
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom
Abstrak
Asynchronous Transfer Mode (ATM) yang berbasiskan B-ISDN, merupakan jaringan yang menjanjikan transfer data berkecepatan tinggi untuk aplikasi multimedia. Hal ini dikarenakan ATM memiliki sistem switching yang unggul di bandingkan dengan sistem lainnya. Dengan ukuran paket yang relatif kecil (53 byte), maka switching dapat di lakukan dengan kecepatan tinggi.
Switch ATM arsitektur Banyan merupakan yang paling populer dan banyak digunakan oleh vendor dalam mendesain, karena Banyan sangat ekonomis, struktur yang modular, dan routing pada Banyan sangat sederhana dan bersifat self-routing. Tetapi pada Banyan dapat terjadi blocking internal yang menyebabkan penurunan unjuk kerja. Untuk mengatasi hal ini,
dikembangkan teknik seperti penggunaan sorter network, batcher-banyan, atau menggunakan teknik routing alternatif.
Dalam Tugas Akhir ini akan dilakukan analisa terhadap performansi arsitektur Load – Sharing Banyan yang merupakan teknik dengan cara menggunakan routing alternatif. Pada teknik ini, setiap sel yang datang pada port input suatu elemen switching (SE) akan diteruskan ke jalur output yang lebih kosong, apakah pada SE tersebut atau pada tetangganya. Hal ini untuk menghindari beban berlebih yang menyebabkan tingginya blocking internal. Tetapi ada
konsekuensi pada teknik ini, yaitu meningkatnya waktu yang dibutuhkan untuk menransfer sel ke tujuan.
Kata Kunci : B-ISDN, ATM Switching, Load – Sharing Banyan
Abstract
Asynchronous Transfer Mode (ATM) which based on B-ISDN, are the network that can guaranteed high speed data transfer for multimedia applications. This matter because of ATM have the preeminent switching system comparing with other system. With small packet size (53byte), high speed switching is possible.
Banyan architecture represents most popular and a lot of used by vendor in their switch design because of Banyan very economic, modular structure, and routing in Banyan very simple and self- routing. But in Banyan can occur internal blocking that causing performance degradation. To solve this problem, technique like using sorter network, batcher banyan, or alternate routing are developed.
This final project analyzes the performance of Load Sharing Banyan architecture. In this
technique, every incoming cell at input port of a switching element (SE) will be transfer to empty output port, whether at the SE or at its neighbor. This is to avoid the excessive burden causing internal blocking. But there is consequence at this technique that is the increasing of time required for transfer the cell to target.
Keywords : ATM, ATM Switching, Load Sharing Banyan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Asynchronous Transfer Mode (ATM) yang merupakan teknologi berbasiskan Broadband ISDN (B-ISDN) mampu memberikan servis terpadu berupa data kecepatan tinggi, video phone, video conferencing, transmisi grafik dengan resolusi tinggi, video on demand dan sebagainya. Pada ATM, seluruh informasi yang akan ditransfer dibagi menjadi paket – paket dengan ukuran tetap yang disebut sel. Ukuran sel pada ATM adalah 53 byte. Dengan ukuran paket yang relatif kecil, maka switching dapat di lakukan dengan kecepatan tinggi.
Sistem switching ATM berbeda dengan sistem switching konvensional, karena switch ATM menggunakan interface berkecepatan tinggi (50 Mbps s/d 2,4 Gbps) dengan kecepatan switching pada backplane mencapai 80 Gbps [4].
Dengan ATM switching, asumsinya adalah ada batas kapasitas pada jaringan ATM. Ini berarti jaringan harus mengukur aplikasi yang disetujuinya untuk dilewatkan dan memastikan bahwa informasi tersebut bisa lewat tanpa ada kemacetan.
Sistem switching ATM tidak ditetapkan dalam standar oleh ITU – T maupun ATM Forum. Sehingga vendor – vendor menggunakan variasi teknik switching sendiri dalam mendesain switch mereka. Banyak penelitian di lakukan dalam mendapatkan arsitektur switch yang optimal dalam hal kecepatan, kapasitas, Cell Loss Ratio, maupun delay. Tentu saja dengan mempertimbangkan beberapa konsekuensi yang menyertainya.
Teknik Load – Sharing Banyan merupakan teknik yang dikembangkan dari arsitektur Regular Banyan yang bertujuan mengurangi blocking internal dan diharapkan dapat mengurangi Cell Loss Ratio. Prinsip dari teknik ini adalah mecarikan jalur yang lebih kosong, sehingga beban tidak berlebih pada suatu elemen switching.
Sekolah Tinggi Teknologi Telkom
Fakultas Teknik Elektro Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
1.2 Tujuan dan Manfaat 1.2.1 Tujuan
Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui prinsip dasar sistem switching ATM, cara kerja switch ATM arsitektur Load Sharing Banyan serta menganalisa terhadap unjuk kerjanya jika dibandingkan dengan arsitektur Regular Banyan. Parameter unjuk kerja yang diamati adalah cell loss, dan delay.
1.2.2 Manfaat
Adapun manfaat dari penyusunan tugas akhir ini adalah untuk mendapatkan desain switch yang optimal, serta sebagai acuan bagi vendor dalam merancang suatu switch berukuran yang lebih besar, terutama arsitektur Banyan.
1.3 Permasalahan
Seperti diketahui, Banyan merupakan arsitektur switch yang paling populer dan banyak digunakan oleh vendor karena ekonomis dan routing yang sederhana. Tetapi pada Banyan dapat terjadi blocking internal, apabila dua atau lebih sel ingin menuju ke output yang sama. Apabila hal ini terjadi, tentu saja hanya sebuah sel yang dapat dilayani, sedangkan yang lainnya akan menunggu di buffer atau bahkan dibuang. Untuk itu digunakan teknik seperti Load – Sharing yaitu dengan cara mencari routing alternatif untuk mengurangi blocking internal. Tetapi ada konsekuensi dari teknik ini, yaitu semakin besarnya delay switching.
1.4 Batasan Masalah
Pada tugas akhir ini dibatasi pada masalah – masalah sebagai berikut : 1. Yang dianalisa adalah arsitektur switch Load – Sharing Banyan
berukuran 8x8, 3 stage dan menggunakan elemen switching berukuran 2x2.
3. Menggunakan buffer dengan teknik penjadwalan FIFO, dengan asumsi trafik yang digunakan adalah acak dan seragam.
4. Menggunakan software bantu Delphi 7 dalam mensimulasikan.
Pemrosesan dilakukan secara serial.
1.5 Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah :
• Study Literature
Yaitu pencarian serta pembelajaran literatur terkait berupa buku referensi, artikel –artikel, jurnal ilmiah, serta konsultasi dengan pembimbing.
• Pemodelan sistem serta simulasi
Memodelkan sistem dengan karakteristik yang dimiliki serta mensimulaskan dengan parameter – parameter yang digunakan.
• Studi Analisis
Melakukan analisa berdasarkan data – data hasil simulasi
Tugas Akhir ini disusun dalam beberapa bab, dengan sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini membahas tentang latar belakang penulisan, tujuan penulisan, perumusan masalah, pembatasan masalah, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan.
BAB II ATM SWITCHING
Bab ini membahas tentang teori – teori yang mendukung dalam penulisan Tugas Akhir ini.
BAB III SIMULASI DAN PEMODELAN LOAD SHARING BANYAN Bab ini membahas tentang simulasi dan pemodelan Load Sharing Banyan.
Sekolah Tinggi Teknologi Telkom
Fakultas Teknik Elektro Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
BAB IV ANALISA
Bab ini membahas tentang analisa hasil simulasi pada Bab III.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini membahas tentang berbagai kesimpulan yang dapat diambil setelah melakukan analisa pada Bab IV serta saran untuk penelitian berikutnya.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Load Sharing Banyan merupakan varian dari Regular Banyan dengan menggunakan teknik routing alternatif, yaitu adanya link yang menghubungkan dua elemen switching yang bertetangga dalam stage yang sama.
2. Baik arsitektur Load Sharing Banyan maupun Regular Banyan, dengan memperbesar ukuran buffer akan memperkecil kemungkinan jumlah sel yang hilang. Pada arsitektur Load Sharing Banyan dengan rate 500 Kbps, dan ukuran buffer 4 sel, diperoleh CLR sebesar . Sedangkan jika buffer berukuran 44 dapat diperoleh CLR = 0 (minimum).
10 2
66 ,
9 × −
3. Rate masukan dapat mempengaruhi performansi switch ATM. Rate yang semakin besar menyebabkan performansi menurun dalam hal CLR. Pada LS Banyan dengan rate 50 Kbps dan S = 12, diperoleh CLR . Sedangkan dengan rate 500 Kbps diperoleh CLR hanya sebesar
.
10 3
98 ,
2 × −
10 2
50 ,
2 × −
4. Menaikkan kecepatan link internal menjadi dua kali lipat kecepatan link input, dapat meningkatkan performansi yang jauh lebih baik. Dengan rata – rata ukuran buffer sebesar 5 sel, dapat diperoleh CLR minimum.
5. Ukuran buffer menentukan delay tiap sel. Semakin besar ukuran buffer, maka semakin lama waktu yang diperlukan untuk mentransfer sebuah sel ke tujuan.
6. Rate kedatangan juga mempengaruhi besarnya delay. Pada LS Banyan dengan S = 5 sel dan SF =1, rate 50 Kbps memberikan delay sebesar . Sedangkan pada rate 500 Kbps, dibutuhkan delay sebesar .
10 7
66 ,
1 × −
10 7
41 ,
1 × −
7. Arsitektur Load Sharing Banyan memberikan peningkatan unjuk kerja dalam hal CLR jika dibandingkan dengan Regular Banyan. Tetapi pada LS
Sekolah Tinggi Teknologi Telkom
Fakultas Teknik Elektro Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Banyan, delay yang dibutuhkan lebih besar. Sehingga LS Banyan sangat optimal jika informasi yang dikirimkan adalah data. Karena data tidak sensitif terhadap delay.
5.2 Saran
Beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk pengembangan penelitian lebih lanjut, antara lain :
1. Trafik yang digunakan tidak hanya ABR, tetapi juga menggunakan CBR dan VBR.
2. Pemrosesan pada tiap elemen switching seharusnya menggunakan parallel processing.
3. Bandingkan teknik Load Sharing Banyan dengan teknik lain yang sama – sama bertujuan meningkatkan performansi, seperti Batcher Banyan, ataupun Sorter Network.
