Modul 9. EE 4712 Sistem Komunikasi Bergerak Basic Mobile Teletraffic Engineering. Oleh : Nachwan Mufti A, ST

(1)

9. Basic Mobile Teletraffic Engineering 1

Modul 9

EE 4712 Sistem Komunikasi Bergerak

Basic Mobile Teletraffic

Engineering

Oleh : Nachwan Mufti A, ST

Under construction !

Organisasi

• A. Pendahuluan page 3

• B. Parameter Unjuk Kerja Trafik page 4

• C. Parameter Penggunaan Jalur Trafik page 8

• D. Satuan-Satuan Trafik page 10

• E. Definisi Kapasitas Panggilan ( Call Capacity ) page 12

• F. Distribusi Trafik page 20

• G. Blocking Formulas page 23

(2)

A. Pendahuluan :

Dasar Teori Trafik

Perbedaan utama antara model trafik untuk sistem komunikasi selular 2G dan 3G terutama adalah disebabkan sistem switching yang berbeda, yaitu disebabkan perbedaan tipikal dari circuit switch dengan packet switch. Pada packet switch, semua user membagi penggunaan kanal secara bersama-sama, sehingga ukuran-ukuran kapasitas dalam dimensioning jaringan berbeda, karena dalam hal ini menjadi sangat terkait dengan statistik penggunaan kanal oleh masing-masing user.

Untuk sistem 2G seperti IS-95 atau GSM, perilaku trafik dapat dimodelkan cukup akurat dengan Erlang B. Sedangkan untuk sistem 3G, model tersebut sudah tidak relevan lagi. Sekalipun 3G masing mendukung komunikasi circuit switch, tetapi air interface lebih tepat diasumsikan sebagai packet switch. Karena dalam hal ini sistem 3G mendukung bandwidth on demand.

Sebagai ilustrasi pada sistem CDMA2000, untuk data high speed dialokasikan kanal (serupa kanal trafik pd GSM) yang disebut sebagai Fundamental Channel (FCH). Untuk mengakomodasi bandwidth on demand dapat dialokasikan kanal tambahan yang disebut Supplemental Channel (SCH). Permintaan SCH itu

dinegosiasikan ke network dan pengalokasian SCH oleh network CDMA

dilakukan dengan memperhatikan interferensi latar yang terjadi.

Pada sistem selular lain, kasusnya mungkin akan berbeda, nama kanal logikanya berbeda, dan dasar pertimbangan pengalokasian kanal tambahan bisa juga berbeda karena dalam hal ini sangat terkait dengan metoda akses yang digunakan.

(3)

A. Pendahuluan :

Dasar Teori Trafik

Trunking dan Grade Of Service

• Trunking : Sejumlah besar user membagi sejumlah terbatas kanal • Tiap user dialokasikan pada kanal berdasarkan panggilan

• Jika semua kanal digunakan! User baru akan diBLOK atau

MENUNGGU pada antrian

• Teori trunking : AK Erlang (1917)

• Grade Of Service (GOS) : Ukuran kemampuan user untuk mengakses

trunked system selama jam sibuk ! Prob [call is blocked] atau Prob

[delay > T]

• Ukuran intersitas trafik : ERLANG

• 1 Erlang = Jumlah intensitas trafik yang dibawa oleh kanal, yang

secara penuh digunakan dalam durasi waktu tertentu

(4)

A = Trafik yang datang

B = Probabilitas Blocking

C = Trafik yang dilewatkan

N = Jumlah kanal

η = Utilisasi kanal

(

1 B

)

C

A

−

=

(

)

N

B

1 A

−

=

η

A. Pendahuluan :

(5)









<

≥

=

−

0 t

0

0 t

e

2

1 )

t

(

f

2 t

{

a

T

b

}

f

( )

t

dt

Pr

b a

∫

=

≤

<

A. Pendahuluan :

Kapasitas dari suatu sistem switching selalu diekspresikan sebagai jumlah maksimum panggilan originating plus incoming (O+I) yang dapat diproses sistem switching tersebut pada saat jam sibuk. Dalam hal ini, terdapat persyaratan delay dari dial tone yang kemudian menjadi syarat pembatas.

Volume panggilan pada suatu switch akan tergantung kepada area geografis, kelas-kelas layanan, dan waktu pengamatan dalam satu hari.

Estimasi kapasitas panggilan yang dapat dilayani suatu sistem switching sangat diperlukan oleh seoranng engineer dalam perencanaan jaringan, juga oleh seorang administrator jaringan.

Kapasitas panggilan dari suatu switch akan bervariasi karena variasi waktu tiap panggilan, campuran berbagai tipe layanan yang diberikan, dan juga karena konfigurasi peralatan. Sedangkan, sebagai faktor pembatas, kapasitas prosesor akan membatasi kapasitas panggilan yang dilayani.

Modul ini akan membahas bagian-bagian penting dalam teletrafik yang sering digunakan dalam rekayasa trafik. Berbagai perhitungan akan disertakan sebagai contoh kalkulasi trafik pada MSC.

(6)

B. Parameter

2 Unjuk Kerja Trafik

Parameter tingkat layanan

atau parameter unjuk kerja layanan ditinjau dari sisi trafik telekomunikasi dapat dikategorikan atas 2 hal yang utama :

• Dial tone delay Adalah jumlah waktu maksimum

pelanggan harus menunggu

sebelum panggilan-nya diputuskan ditolak

• Probabilitas layanan tertolakKemungkinan trunk tidak tersedia untuk panggilan tersebut

1. Dial Tone Delay,

memiliki karakteristik sebagai berikut :

• Sejumlah besar call user bersaing untuk mendapatkan sejumlah kecil ‘server’ ( dial tone connections, dial tone generators )

• Diasumsikan bahwa user akan menunggu selama ‘kanal’ masih tersedia

2. Probabilitas penolakan layanan

, atau kemungkinan bahwa service trunk tidak tersedia, memiliki karakteristik yang hampir sama dengan

dial tone delay, yaitu :

• Sejumlah besar user bersaing untuk mendapatkan sejumlah trunk terbatas • Diasumsikan bahwa tidak ada delay yang diberikan untuk menunggu. User

diberikan akses ke trunk atau diberikan nada sibuk

• User dapat memulai usaha panggilan kembali setelah menerima nada sibuk dan diberikan perlakuan yang sama seperti sebelumnya.

Dapat disimpulkan

, bahwa ukuran dasar dari unjuk kerja trafik adalah probabilitas bahwa waktu menunggu layanan (service delay) melebihi dari waktu yang dispesifikasikan, dengan kata lain, disebut juga sebagai

Probabilitas Blocking.

Pada sistem dengan panggilan dibuang ketika trunk tidak tersedia ( system

loss ), maka probabilitas blocking ini adalah sebagai ukuran unjuk kerja yang

utama.

(7)

Number of Call Attempted

Jumlah total usaha panggilan

Jumlah total usaha panggilan merupakan ukuran yang baik untuk menggambarkan demand pelanggan.

Number of Call Completed

Jumlah total panggilan yang berhasil

Jumlah total panggilan yang berhasil didefinisikan dari panggilan yang

berhasil menerima kembali nada dering (busy atau nada panggil) atau yang terjawab.

GOS (Grade Of Service)

GOS selalu dihitung saat jam sibuk, didefinisikan :

attempt calls BH No. completed calls BH of No. -attempt call BH of No. GOS=

B. Parameter

2

_{Unjuk Kerja Trafik}

Jumlah call yang dijawab secara tipikal adalah lebih rendah daripada jumlah call yang diselesaikan jaringan. Hal ini disebabkan karena beberapa usaha panggilan akan mendapati nada sibuk, atau nada panggil tetapi tidak dijawab. Didefinisikan Answer Bid Ratio (ABR) sbb :

ABR (Answer Bid Ratio)

attempted calls of No. answered calls of No. ABR=

ASR (Answer Seizure Ratio)

seizures of No. answered calls of No. ASR=

Baik ABR dan ASR, adalah ukuran yang baik untuk menyatakan tingkat kepadatan jaringan pada suatu saat tertentu.

Nilai ABR dan ASR yang rendah mengindikasikan tingkat kepadatan (congestion) jaringan yang tinggi.

(8)

C. Parameter Penggunaan Jalur Trafik

Penggunaan jalur trafik

didefinisikan atas 2 parameter dasar :

• Calling Rate

Adalah ukuran jumlah berapa kali suatu jalur trafik digunakan selama waktu

pengamatan tertentu, Atau sering juga didefinisikan sebagai : Intensitas call tiap jalur trafik (kanal)

selama jam sibuk

• Holding Time

Rata-rata waktu penggunaan jalur trafik (kanal) tiap panggilan

Yang disebut sebagai jalur trafik (kanal) adalah suatu rangkaian (circuit)

dimana suatu komunikasi individual bisa dilewatkan.

Jalur trafik itu bisa jadi adalah : kanal RF, time slot, saluran transmisi,

trunk, atau bahkan switch.

Carried traffic adalah trafik yang diteruskan, sedangkan offered traffic

adalah volume trafik yang datang menuju switch. Terdapat hubungan :

Offered load = Carried load + Overflow

Time of day (hour) 10 110 6 9 12 15 18 21 24 N o . o f Ca lls (K )

Gambar di samping ini adalah contoh variasi trafik jam demi jam pada suatu waktu pengamatan tertentu Kita melihat bahwa jam tersibuk--Busiest Hour--adalah antara jam 10 dan 11 pagi. Didefinisikan bahwa jam sibuk sebagai “ Suatu selang waktu

dengan rata-rata trafik pembicaraan yang tertinggi “ (yang diamati

pada musim tersibuk). Karena trafik selalu berubah dari bulan-ke-bulan , maka kita juga harus mendefinisikan

Average Busy Season (ABS) sebagai 3 bulan (tetapi tidak tentu) dengan rata-rata trafik

BH tertinggi per-access line.

Sistem telepon umumnya tidak dirancang untuk untuk mengatasi maksimum beban puncak, tetapi dari tipikal beban BH-nya. Sedangkan Blocking Probability didefinisikan sebagai “ Rata-rata rasio antara panggilan yang ditolak terhadap total jumlah

C. Parameter Penggunaan Jalur Trafik

(9)

D. Satuan-Satuan Trafik

h

n

T

h

N

T

h

I

C _C N 1 i i C

=

∑

=

Trafik

diukur biasanya dalam Erlang, Persentase Okupansi, 100 call

seconds ( Cent Call Seconds = CCS ), ada juga yang mengukur dalam Peg Count.

Erlang dan CCS

Intensitas trafik didefinisikan sebagai “ Rata-rata jumlah waktu pendudukan

suatu kanal selama waktu pengamatan tertentu “. Biasanya diukur dalam

Erlang atau CCS ( Cent Call Seconds ), dimana terdapat hubungan :

1 Erlang = 1 x 3600 call seconds = 36 CCS

Didefinisikan :

I Intensitas trafik

T Durasi waktu pengamatan

h_i Holding time dari panggilan individual ke-I

N_C Jumlah total panggilan selama pengamatan Rata -rata holding time panggilan

n_C Jumlah panggilan tiap satuan waktu

h

Prosentase Okupansi dan Peg Count

• Prosentas okupansi didefinisikan sebagai prosentase waktu kanal sibuk selama waktu pengamatan

• Peg Count didefinisikan sebagai jumlah usaha pendudukan sebuah kanal.

(

PC

O

)

.

h

U

=

−

U Waktu pendudukan total ( Usage )

PC Peg Count tiap periode pengamatan O Overflow tiap periode pengamatan

Rata-rata waktu pendudukan kanal

h

Didefinisikan Prosentase Okupansi ,

sbb :

Usage

Maximum

Usage

Measured

Okupansi

%

=

D. Satuan-Satuan Trafik

(10)

E. Definisi Kapasitas Panggilan (Call Capacity)

Call capacity

berhubungan dengan cara pandang kita dalam melihat sistem switching 1. Global View Keseluruhan sistem switching dipandang sebagai 1 unit. Tiap

permintaan proses ke switch dihitung sebagai suatu usaha pendudukan. Pendekatan ini digunakan pada prosesor sentral yang terlibat dalam pemrosesan panggilan. Pada global view, kita bahwa volume call adalah jumlah dari call originating dan incoming (O+I)

a. Originating Call (O)

• Partial dial calls - Panggilan-panggilan yang terputus dan yang selesai

• Intraoffice calls - semua panggilan yang secara keseluruhan ditangani switch dari saluran oroginating ke saluran terminas keluar.

• Outgoing calls - seua panggilan yang berasal dari saluran switch, tetapi berakhir pada switch yang berbeda

b. Incoming Call (I)

• Incoming-Terminating calls - Semua panggilan yang berakhir pada switch tapi berasal dari switch yang berbeda

• Tandem calls - Panggilan trunk to trunk di dalam switch

• Direct inward dialling (DID) - panggilan menuju sistem PABX

2. Component View Komponen diperhatikan sebagai subsystem. Tiap permintaan proses ke komponen dilihat sebagai usaha pendudukan (attempt).

Pendekatan ini digunakan pada prosesor-prosesor periferal yang terlibat dalam pemrosesan panggilan. Pada component-view, volume panggilan didefinisikan sebagai jumlah dari Originating

(O) + Terminating (T) half call

a. Originating Half-Call

• Satu Originating Half Call adalah untuk tiap originating call, sebab 2 koneksi periferal peralatan diperlukan untuk menyelesaikan 1 panggilan. Jika suatu komponen melayani baik jalur pelanggan dan juga saluran trunk, maka incoming dan outgoing half call perlu ditambahkan pada volume half call total.

b. Terminating Half-Call

• Satu Terminating Half Call adalah untuk tiap incoming-terminating call, dan untuk tiap intraoffice call.

(11)

Sistem sentral SPC (Stored Program Control) memiliki kemampuan

penanganan panggilan berupa prosesor yang secara real time mampu melakukan call processing.

Kapasitas penanganan panggilan (call capacity ) dari prosesor tersebut

didefinisikan sebagai : “ Jumlah maksimum call per jam yang bisa

ditangani prosesor tersebut dengan tetap menjaga kriteria unjuk kerja layanan yang sudah ditetapkan “

Prosesor sentral memiliki parameter kapasitas call :

High Day Busy Hour (HDBH) Originating + Incoming = HDBH (O+I)

Sedangkan prosesor komponen periferal memiliki parameter kapasitas call :

High Day Busy Hour (HDBH) Originating + Terminating = HDBH

(O+T)

E. Definisi Kapasitas Panggilan (Call Capacity)

Originating Terminating Intraoffice Tandem Outgoing Incoming Attempt

Tipe-Tipe Panggilan

(Call) Pada Sentral Switching

call yang dilakukan pelanggan sentral

call yang diterima pelanggan sentral

Jika saluran terminating dan originating terhubung pada sentral yang sama

Jika call datang dari sentral lain dan keluar menuju

sentral lain pula

Call keluar dari sentral menuju sentral lain

Call datang dari sentral lain

Ke pelanggan

Ke sentral lain

(12)

1. (O + T) = Originating + Terminating

Adalah ukuran beban trafik pada sisi pelanggan baik dari sentral sendiri maupun dari sentral lain

2. (O + I) = Originating + Incoming

Adalah ukuran beban trafik trunk incoming dan beban trafik sirkuit. Dapat dikatakan juga sebagai ukuran beban trafik pada sentral switching.

Lingkungan trafik

umumnya juga akan diklasifikasikan berdasarkan kepadatannya dan memiliki karakteristik distribusi trafik yang berbeda

• Metropolitan, daerah utama metropolitan dengan trafik sebagian besar disebabkan aktifitas bisnis

• Single System City ( SSC ), Daerah layanan adalah kota ukuran sedang • Suburban, Daerah layanan dengan sebagian besar daerah pemukiman • Rural, daerah pertanian dan pemukiman

Ukuran Beban Sentral Switching

E. Definisi Kapasitas Panggilan (Call Capacity)

Traffic Environment Type Metro SSC Suburban Ineffective " False start " Permanent signal 10 1 12 2 18 2 Partial Dial " Abandon " Time Out 3 1 4 1 5 1 Intraoffice " Answerred " No answer " Busy 12 2 2 24 2 4 17 3 4 Outgoing " Answerred " No answer " Busy 34 5 5 17 3 3 28 4 5 Incoming –Terminating " Answerred " No answer " Busy 27 5 4 18 2 3 28 5 4 Tandem 0 19 0 Standar komposisi

berbagai jenis panggilan

(dlm %) yang digunakan

untuk penghitungan kapasitas panggilan prosesor sentral. Standar ini tidak

didasarkan dari kondisi terbaik atau terburuk, tetapi umum digunakan untuk dimensioning awal jaringan untuk berbagai kasus lingkungan

Standar komposisi

berbagai jenis panggilan

(dlm %) yang digunakan

untuk penghitungan kapasitas panggilan prosesor sentral. Standar ini tidak

didasarkan dari kondisi terbaik atau terburuk, tetapi umum digunakan untuk dimensioning awal jaringan untuk berbagai kasus lingkungan

Sumber : Bell Communication Research (Bellcore)

Tabel :Standar komposisi panggilan untuk Prosesor Sentral

E. Definisi Kapasitas Panggilan (Call Capacity)

(13)

Traffic Environm ent Type Metro SSC Suburban Ineffective " False start " Permanent signal 81 11 2 14 2 Partial Dial " Abandon " Time Out 2 1 3 1 4 1 Originating " Answerred " No answer " Busy 40 6 8 37 5 6 36 6 7 Terminating " Answerred " No answer " Busy 34 6 5 38 4 6 33 6 7 Standar komposisi berbagai jenis panggilan (dlm %) yang digunakan untuk penghitungan kapasitas panggilan prosesor periferal yang digunakan untuk kontrol saluran pelanggan

Standar ini tidak didasarkan dari kondisi terbaik atau terburuk, tetapi umum digunakan untuk dimensioning jaringan untuk berbagai kasus lingkungan Standar komposisi berbagai jenis panggilan (dlm %) yang digunakan untuk penghitungan kapasitas panggilan prosesor periferal yang digunakan untuk kontrol saluran pelanggan

Standar ini tidak didasarkan dari kondisi terbaik atau terburuk, tetapi umum digunakan untuk dimensioning jaringan untuk

berbagai kasus

lingkungan Sumber : Bell Communication Research _(Bellcore)

Tabel : Standar komposisi panggilan untuk prosesor periferal untuk kontrol saluran pelanggan

E. Definisi Kapasitas Panggilan (Call Capacity)

E n v ir o n m e n t ( O + I) C a ll / lin e M e t r o S u b u r b a n R u r a l 3 .5 – 4 .0 2 .0 – 2 .5 1 .2 – 1 .5

Tabel

Contoh karakteristik intensitas trafik untuk Originating + Incoming (O+I) di US

Sumber : Bell Communication Research (Bellcore)

E. Definisi Kapasitas Panggilan (Call Capacity)

(14)

F. Distribusi Trafik

A p p l i c a t i o n T r a f f i c T y p e D i s t r i b u t i o n M o b i l e M o b ile t o L a n d M o b ile t o M o b ile L a n d t o M o b ile 6 5 % 5 % 3 0 %

Tipikal distribusi trafik pada lingkungan metropolitan di United States

Distribusi trafik

adalah sebaran panggilan yang dikategorikan umumnya atas wilayah pelayanan, atau mungkin pada kondisi-kondisi khusus (mis. handoff, location updating, dsb) yang menjadi titik perhatian dalam analisis.

Distribusi trafik akan bermanfaat dalam dimensioning kanal atau saluran yang diperlukan antar sistem switching / sentral.

Karena tipikal pembicaraan yang berbeda untuk tiap wilayah, maka umumnya distribusi trafik yang digunakan dalam perencanaan mengacu pada hasil pengukuran trafik pada masa-masa sebelumnya, dan distribusi trafik untuk perencanaan adalah ekstrapolasi dari hasil rekaman pengukuran trafik yang sudah dilakukan. Di bawah ini adalah contoh distribusi trafik di wilayah Amerika Serikat.

G. Teknik Switching

Beberapa konsideran

dalam teknik rekayasa sistem switching , baik pada lingkungan komunikasi kabel maupun wireless adalah :

• Bahwa rekayasa, administrasi, maupun maintenance sistem switch selalu berbasis pada beban trafik saat jam sibuk dan pada musim trafik tersibuk • Parameter serta komponen-komponen jam sibuk digunakan untuk melihat

trend kecenderungan, membuat proyeksi, mengeset kapasitas, serta menurunkan parameter-parameter trafik kondisi mendatang

• Delay kecepatan dial-tone biasanya diukur kalau tes call tidak dapat menerima dial-tone selama 3 detik

• Probabilitas blocking sisi terminating biasanya akan diukur jika terminating call tidak dapat diselesaikan karena kekurangan jalur komunikasi yang tersedia

• Trunk group busy hour adalah durasi waktu dimana beban trunk grup

maksimum. Data jam sibuk trunk grup digunakan memberikan jumlah trunk yang cukup dan sesuai persyaratan layanan.

• Data trafik umumnya dikumpulkan selama satu hingga dua minggu tiap

(15)

• Lima hari dari minggu yang memiliki beban trafik tersibuk disebut busiest

week

• Jam-jam dengan trafik tersibuk pada minggu tersibuk disebut Office Busy

Hour

• Tiga (3) bulan , tapi tidak selalu, dengan beban trafik tertinggi dan memiliki Busy Hour (BH) , disebut sebagai Busy Season

• Untuk mengestimasi trafik, dapat dipakai pedoman berikut :

5 .

1

4 .

1 ABS

Call

T

O

HD

−

≈

+

7 .

1

6 .

1 ABS

Call

I

O

HD

−

≈

+

G. Teknik Switching

G. Blocking Formulas

∑

=

N 0 i i N

!

i

A

!

A

)

A

,

N

(

B

∑

∞ = −

=

N i i A B

!

i

A

e

P

Rumus Erlang B

Rumus Poisson

Rumus Erlang-B digunakan dengan

asumsi-asumsi :

• Terdapat sejumlah tak terbatas panggilan datang • Jumlah trunk/saluran terbatas

• Masing-masing call independent satu sama lain • Probabilitas user menggunakan kanal (waktu

service) berbasis pada distribusi eksponensial • Panggilan datang (input) terdistristribusi Poisson Digunakan untuk sistem tunggu dengan delay tunggu adalah sebesar Mean Holding Time

• A = Offered traffic • N = Jumlah trunk

(16)

[

]

(

)

(

)

∑

− =

−

+

−

=

1 N 0 i N i N

N

A

1 !

N

A

!

i

A

N

A

1 !

N

A

,

N

C

Rumus Erlang C

∑

− = −













−











 −











 −

=

s 1 N i i 1 s B

D

s

D

N

1 s

s

D

s

P

Rumus Binomial

Asumsi yang digunakan :

• Sumber terbatas

• Kerapatan trafik adalah sama tiap sumber

• Loss call dapat ditangani

Asumsi yang digunakan :

• Digunakan untuk sistem antrian. Untuk call yang tidak dapat dilayani segera, akan dimasukkan dalam antrian selama yang diperlukan • Sumber tak terbatas

• Input Poisson

• Exponensial holding time

Pelajari kembali kasus-kasus penggunaan rumus probabilitas blocking !

G. Blocking Formulas

(17)

Lampiran

Tabel Erlang B