Bab 1. Pengantar Rekayasa Trafik Dr. Jusak
Tugas Pendahuluan
1. Apa yang dimaksud dengan rekayasa trafik?
2. Apa kegunaan/fungsi mempelajari rekayasa trafik?
Pengantar
Barangkali kejadian seperti ini sering anda temui!!!!!
what the ... *$^#@???
Solution
what the ... *$^#@???
• Trafik dibangkitkan oleh pengguna sistem
• Sistem melayani (mengolah) trafik yang masuk • Trafik dapat berupa panggilan yang harus
disambungkan pada jaringan telepon, paket yang harus dirutekan pada jaringan data, request
untuk web server dsb.
Sistem
Incoming traffic Outgoing traffic
Definisi
Teletraffic theory :
The application of probability theory to the solution of problems concerning planning, performance
evaluation, operation, and maintenance of telecommunication systems. (Iversen, 2002)
Tujuan teori teletraffic adalah :
to make the traffic measurable in well defined units, through mathematical models derive the
relationship between grade-of-service (GoS) and
system capacity in such a way that theory becomes a tool by which investments can be planned
Klasifikasi Tugas Rekayasa Trafik
Menurut Rekomendasi ITU tentang rekayasa trafik terdapat 4 klasifikasi tugas, yaitu:• Traffic demand characterisation,
• Grade of Service (GoS) objectives,
• Traffic control and dimensioning,
Traffic Demand Charaterisation
Karakterisasi trafik dilakukan dengan menggunakan model yang mendekati perilaku statistik dari trafik jaringan dengan jumlah populasi yang besar. Karakterisasi trafik meliputi:
• Traffic Modelling: model dibangun untuk
menyederhanakan karakteristik trafik yang sangat
kompleks ke dalam seperangkat parameter, misalnya: mean, standard-deviation, index of dispersion counts, dsb).
• Traffic Measurement: pengukuran terhadap trafik
dilakukan untuk melakukan validasi terhadap model dan untuk melakukan estimasi terhadap parameter-parameter yang didefiniskan dalam model..
Traffic Demand Charaterisation (2)
• Traffic forecasting: dibutuhkan untuk tujuan planning and
dimensioning. Dalam proses
perencanaan seringkali
dibutuhkan bukan hanya data permintaan trafik saat ini saja melainkan juga ramalan akan permintaan trafik yang akan datang.
Grade of Service Objectives
• Grade of Service (GoS) adalah seperangkat parameter dalam rekayasa trafik untuk memberikan pengukuran tingkat kelayakan sistem telekomunikasi pada kondisi tertentu. Misalnya, probabilitas blocking, probabilitas delay dan sebagainya.
• GoS sangat berkaitan erat dengan unjuk kerja jaringan (Network Performance) yang didefinisikan sebagai
kemampuan jaringan untuk memberikan fungsi komunikasi antar pengguna.
• Quality of Service (QoS) dalam jaringan komunikasi
Traffic Controls and Dimensioning
• Setelah karakteristik permintaan trafik diketahui dan GoS objectives ditentukan, maka selanjutnya rekayasa trafik bertugas untuk memberikan desain dan operasi jaringan dengan biaya memadai sambil menjaga agar permintaan trafik dapat dipenuhi dan GoS tercapai.
• Network dimensioning bertugas untuk menjaga agar
jaringan memiliki kemampuan yang cukup agar
permintaan trafik dapat terenuhi. Di dalamnya termasuk fungsi menentukan dimensi dari jaringan fisik atau logika, desain topologi, perencanaan trafik pada saat jam sibuk, dsb.
Traffic Controls and Dimensioning
• Traffic control adalah kontrol terhadap jaringan agar GoS tercapai. Traffic control meliputi:
• Traffic routing,
• Network traffic management controls,
• Service protection methods,
• Packet-level traffic controls,
Performance Monitoring
• Pada saat jaringan telah beroperasi dengan baik, diperlukan
pengawasan terus-menerus
terhadap GoS yang dibutuhkan.
• Sekalipun dimensi jaringan telah direncanakan dan diatur dengan
baik, kondisi-kondisi seperti overload
traffic, failure situations dsb yang
tidak dihitung dalam proses network
Beberapa Pertanyaan Menarik
• Bila diketahui kondisi sistem tertentu dan trafik yang masuk
Bagaimana Quality of Service (QoS) yang dialami pengguna?
• Bila diketahui trafik yang masuk dengan QoS yang dipersyaratkan
Bagaimana suatu sistem di-dimensioning (ditentukan dimensinya)?
• Bila diketahui kondisi sistem dan QoS tertentu
Berapa beban trafik maksimum yang dapat dilayani sistem dengan baik?
Hubungan Antar Ketiga Faktor
Rekayasa Trafik menentukan hubungan antara ketiga faktor:1. Quality of Service (QoS) 2. Traffic load (beban trafik),
Hubungan Antar Ketiga Faktor (2)
• Sistem dapat berupa
• Perangkat tunggal (link dalam jaringan IP, packet processor, dll)
• Seluruh atau sebagaian jaringan.
• Trafik terdiri atas:
• Bits, packets, burst, flow, calls, connections.
• Tergantung pada sistem dan skala waktu yang digunakan.
• Quality of Service:
• Seperangkat parameter untuk mendefinisikan kinerja layanan yang menentukan tingkat kepuasan user.
Hubungan Antar Ketiga Faktor (3)
• Hubungan kualitatif:
• Untuk menyatakan hubungan antara ketiga faktor
secara kuantitatif,diperlukan model matematis
20
Dengan QoS tertentu Kapasitas sistem Dengan tertentu
Dengan
Model dalam Rekayasa Trafik
• Model rekayasa trafik adalah model stokastik (probabilistik)
• Sistem biasanya bersifat deterministik, sedangkan trafik bersofat stokastik.
• “You never know, who calls you and when”.
• Variabel dalam model ini adalah viariabel acak, misalnya: • Jumlah panggilan,
• Waktu kedatangan panggilan.
• Variabel acak biasanya didefinisikan oleh fungsi distribusi, misalnya:
• Probabilitas terdapat n panggilan.
• Proses stokastik mendeskripsikan pergerakan waktu dari variabel acak.
Teletraffic Models
Dalam rekayasa trafik terdapat tiga tipe model:
• Loss systems,
• Queueing systems,
Simple Teletraffic Model
• Customers arrive at rate 𝜆 (customers per time unit).
• 1/𝜆=average inter-arrival time (waktu antar kedatangan).
• Customers are served by 𝑛 parallel servers.
• In the busy time, a server serves at rate 𝜇 (customers per time
unit)
• There are at least 𝑛 service places and at most 𝑚 waiting
places.
• It is assumed that block customers (arriving in full system) are lost.
Pure Loss System
• Finite number of servers (𝑛 < ∞), 𝑛 service places, no
waiting places (𝑚 = 0).
• If the system is full (with all 𝑛 servers occupied) when a customer
arrives,
• it is not served at all but lost
• Some customers may be lost
• From the customer’s point of view, it is interesting to know
e.g.
Infinite System
• Infinite number of servers (𝑛 = ∞), no waiting places
(𝑚 = 0)
• No customers are lost or even have to wait before getting served
• Sometimes,
• this hypothetical model can be used to get some approximate results for a real system (with finite system capacity)
• Always,
• it gives bounds for the performance of a real system (with finite system capacity)
• it is much easier to analyze than the corresponding finite capacity models
Pure Queueing System
• Finite number of servers (𝑛 < ∞), 𝑛 service places, infinite
number of waiting places (𝑚 = ∞)
• If all 𝑛 servers are occupied when a customer arrives, it occupies
one of the waiting places.
• No customers are lost but some of them have to wait before getting served
• From the customer’s point of view, it is interesting to know
e.g.
Lossy Queueing System
• Finite number of servers (𝑛 < ∞), 𝑛 service places, finite
number of waiting places (0 < 𝑚 < ∞)
• If all 𝑛 servers are occupied but there are free waiting places when
a customer arrives, it occupies one of the waiting places.
• If all 𝑛 servers and all 𝑚 waiting places are occupied when a
customer arrives, it is not served at all but lost.
• Some customers are lost and some customers have to wait before getting served.
Pure Sharing System
• Finite number of servers (𝑛 < ∞), infinite number of
service places (𝑛 + 𝑚 = ∞), no waiting places.
• If there are at most 𝑛 customers in the system (𝑥 ≤ 𝑛), each
customer has its own server. Otherwise (𝑥 > 𝑛), the total service rate (𝑛𝜇) is shared fairly among all customers.
• Thus, the rate at which a customer is served equals 𝑚𝑖𝑛 𝜇, 𝑛𝜇/𝑥 . • No customers are lost, and no one needs to wait before the
service.
• But the delay is the greater, the more there are customers in the system. Thus, delay is an interesting measure from the customer’s point of view.
Lossy Sharing System
• Finite number of servers (𝑛 < ∞), finite number of service
places (𝑛 + 𝑚 < ∞), no waiting places
• If there are at most 𝑛 customers in the system (𝑥 ≤ 𝑛), each
customer has its own server. Otherwise (𝑥 > 𝑛), the total service rate (𝑛𝜇) is shared fairly among all customers.
• Thus, the rate at which a customer is served equals 𝑚𝑖𝑛 𝜇, 𝑛𝜇/𝑥 . • Some customers are lost, but no one needs to wait before the
Little’s Law
• Consider a system where • new customers arrive at rate 𝜆.
• Assume stability:
• Every now and then, the system is empty
• Consequence:
• Customers depart from the system at rate 𝜆.
• Let
• 𝑁 = average number of customers in the system
• 𝑇= average time a customer spends in the system = average delay
• The Little’s formula
𝑁 = 𝜆. 𝑇
Little’s Law (2)
• Rumusan Little’s Law adalah sebagai berikut:
the average number of customers in a queueing system is equal to the average arrival rate of customers to that system, times the average time spent in that system.
• Little’s law juga dapat diperluas untuk menghitung jumlah
pelanggan dalam antrian sebagai berikut: 𝑁 𝑞 = 𝜆. 𝑊
𝑁 𝑞 is the average number of customers in the queue, 𝑊 refers to the average time spent waiting in the queue.
Little’s Law (3)
• Little’s Law juga dapat digunakan untuk menghitung
jumlah pelanggan yang sedang menerima layanan dengan rumusan:
𝑁 𝑠 = 𝜆. 𝑠
𝑁 𝑠 refers to the average number of customers in the service facility (or facilities),
𝑠 refers to the average time spent in the service box. Note:
Perlu diketahui bahwa:
𝑁 = 𝑁𝑞 + 𝑁𝑠 𝑇 = 𝑊 + 𝑠
Latihan
1. Di dalam sebuah pure loss system telekomunikasi,
panggilan datang dengan laju 20 panggilan per menit. Apabila waktu rata-rata sebuah panggilan
menggunakan sistem adalah 30 detik. Berapa jumlah rata-rata panggilan yang dapat dilayani oleh sistem?
2. Di dalam ruang antrian sebuah rumah sakit, setelah di
lakukan survey didapatkan fakta bahwa rata-rata selisih waktu kedatangan antar passien adalah 2,5 menit.
Apabila seorang pasien rata-rata mendapatkan layanan konsultasi selama 12 menit. Berapa rata-rata jumlah
Latihan
3. Anggaplah sebuah link sistem telekomunikasi sebagai
sebuah pure loss system. Rata-rata sebuah panggilan menggunakan link adalah 50 detik, sedangkan laju
kedatangan jumlah panggilan ke dalam link adalah 1,2 panggilan per detik. Apabila link hanya mampu
menampung sebanyak 45 panggilan setiap waktu berapa jumlah panggilan yang tidak dapat
Latihan
Perhatikan histori
pemrosesan paket data oleh router ditunjukkan dalam tabel. Tentukan:
1. Laju kedatangan
paket data.
2. Jumlah paket data di
dalam sistem
menurut Little’s Law.
(ms) paket datang proses oleh router (ms) 1 80 5 3 85 7 7 100 10 8 75 4 12 82 5 15 110 12 16 90 8 18 95 8 23 92 7 25 85 6
Short History
• Ilmu rekayasa trafik dan teori
antrian digagas pertama kali oleh seorang ahli matematika dari
Denmark bernama A.K. Erlang.
• Selanjutnya namanya digunakan sebagai satuan ukuran statistik dari trafik yang ditawarkan atau trafik yang dapat dibawa pada sebuah layanan telepon.
