Minimalisasi ADD/Drop Multiplexer (ADM) Jaringan Ring Optik WDM Dengan Algoritma Tabu Search.

(1)

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA i

ABSTRAK

Suatu hal yang paling menjanjikan untuk jaringan masa depan yaitu jaringan wavelength division multiplexing (WDM) terutama ketika diperlukan lebar pita

yang cukup besar. Kapasitas transmisi dari suatu link jaringan optik telah mengalami peningkatan secara berarti berkaitan dengan penggunaan teknologi WDM.

Dalam tugas akhir ini dibahas dan dilakukan simulasi algoritma tabu search (TS) untuk melakukan perancangan dari jaringan transport yang didasarkan pada jaringan ring optik SONET atau WDM. Dalam kasus ini trafik grooming digunakan untuk jaringan bidirectional line-switched ring (BLSR). Sasarannya adalah untuk menempatkan panggilan-panggilan yang datang ke panjang gelombang tertentu sebagai cara untuk meminimalkan biaya keseluruhan dari peralatan elektronik (SONET Add/drop Multiplexers atau SADM).

(2)

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA ii

ABSTRACT

The most promising candidate for future networks is wavelength division multiplexing (WDM) networks especially when large bandwidth is to be supported. The transmission capacity of link in today’s optical networks has increased significantly due to wdm technology.

In this paper are explained and used tabu search (TS) algorithms for the design of transport networkas based on SONET or WDM optical rings. In this case, traffic grooming used for bidirectional line-switched ring (BLSR). The objective is to assign calls to wavelength in a way that minimizes total cost of electronic equipment (SONET Add/Drop Multiplexers or SADM).

(3)

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG xiii

I PENDAHULUAN 1

I.1 Latar Belakang 1

I.2 Identifikasi Masalah 2

I.3 Tujuan 3

I.4 Pembatas Masalah 3

I.5 Sistematika Penulisan 4

II SYNCHRONOUS OPTICAL NETWORK 5

II.1. Network Element SDH 5

(4)

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA iv

IV SIMULASI 41

V.1 Model Simulasi 41

IV.2 Trafik Uniform 42

IV.3 Trafik Non-unform 63

V KESIMPULAN DAN SARAN 85

VI.1 Kesimpulan 85

VI.2 Saran 86

DAFTAR PUSTAKA 87

(5)

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA v

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN Halaman

A. Matrik Trafik A-1

B. Program Simulasi B-1

C. Rata-rata ADM C-1

D. Rata-rata Persentasi Penurnan ADM D-1

(6)

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA vi

DAFTAR GAMBAR

GAMBAR Halaman

II.1. Terminal Multiplexer 5

II.2. Regenerator 5

II.3. Add-drop Multiplexer 6

II.4. Cross Connect 6

II.5. Struktur Frame STM-N 7

II.6. Topologi SONET 12

II.7. Sistem transmisi (a) unidirectional (b) bidirectional 13

II.8. Arsitektur broadcast and select 15

II.9. Arsitektur wavelength routing 16

II.10. Trafik dengan dua panjang gelombang 17 II.11. Trafik dengan tiga panjang gelombang 17 II.12. Arsitektur node pada suatu jaringan ring SONET/WDM 18

II.13. Ring SONET tanpa trafik grooming 21

II.14. Ring SONET dengan trafik grooming 22

II.15. Jaringan BLSR 4 titik dengan matrik trafiknya 24 II.16. Jaringan BLSR 5 titik dengan matrik trafiknya 26 III.1. Diagram alir meode descent algoritma tabu search 30

III.2. Unidirected graph 31

(7)

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA dengan random sheet 11

58

IV.5. Grafik persentasi penurunan ADM terhadap jumlah titik jaringan pada g = 1,2, dan 3 untuk trafik uniform searah jarum jam dengan random sheet 11

59

IV.6. Grafik jumlah ADM terhadap jumlah titik jaringan pada g = 1,2, dan 3 untuk trafik uniform berlawanan arah jarum jam dengan random sheet 11

60

IV.7. Grafik persentasi penurunan ADM terhadap jumlah titik jaringan pada g = 1,2, dan 3 untuk trafik uniform berlawanan arah jarum jam dengan random sheet 11

60

IV.8. Grafik rata-rata jumlah ADM terhadap jumlah titik jaringan pada g = 1,2, dan 3 untuk trafik uniform dengan random sheet 11

61

IV.9. Grafik rata-rata persentasi penurunan ADM terhadap jumlah titik jaringan pada g = 1,2, dan 3 untuk trafik uniform dengan random sheet 11

62

IV.10. Grafi waktu proses terhadap jumlah titik jaringan pada g = 1,2, dan 3 untuk trafik unform dengan random sheet 11

62

IV.11. Grafik jumlah ADM terhadap jumlah titik jaringan pada g = 1 dan 3 untuk trafik non-uniform searah jarum jam

(8)

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA viii

dengan random sheet 11

IV.12. Grafik persentasi penurunan ADM terhadap jumlah titik jaringan pada g = 1 dan 3 untuk trafik non-uniform searah jarum jam dengan random sheet 11

78

IV.13. Grafik jumlah ADM terhadap jumlah titik jaringan pada g = 1 dan 3 untuk trafik non-uniform berlawanan arah jarum jam dengan random sheet 11

79

IV.14. Grafik persentasi penurunan ADM terhadap jumlah titik jaringan pada g = 1 dan 3 untuk trafik non-uniform berlawanan arah jarum jam dengan random sheet 11

80

IV.15. Grafik rata-rata ADM terhadap jumlah titik jaringan pada g = 1 dan 3 untuk trafik non-uniform dengan random sheet 11

81

IV.16. Grafik rata-rata persentasi penurunan ADM terhadap jumlah titik jaringan pada g = 1 dan 3 untuk trafik non-uniform dengan random sheet 11

82

IV.17. Grafik waktu proses terhadap jumlah titik jaringan pada g = 1 dan 3 untuk trafik non-uniform dengan random sheet 11

(9)

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA ix

DAFTAR TABEL

TABEL Halaman

II.1. Kecepatan transmisi untuk PDH 9

II.2. Kecepatan transmisi untuk SONET/SDH 9

II.3. Matrik trafik untuk 4 titik 21

II.4. SADM tanpa grooming dan dengan grooming 27

II.5. Persentasi penurunan SADM 28

III.1. Solusi Greedy 32

III.2. Iterasi tabu search 34

III.3. Total iterasi tabu search 39

(10)

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA x

(11)

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA xi

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG

SINGKATAN NAMA

WDM wavelength division multiplexing BLSR Bidirectional line-switched ring ADM Add/drop multiplexer

TM terminal multiplexer

VoIP Voice over Internet Protocol HDTV High Definition Television

VOD Video on Demand

SONET Synchronous Optical Network PDH Plesiochronous Digital Hierarchy DS0 Digital signal-0

UPSR Unidirectional path-switched ring LAN Local area network

WAN Wide area network

WADM WDM add/drop

w Jumlah panjang gelombang N Jumlah titik pada jaringan

g Faktor grooming

c circle

(12)

(13)

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA A-1

Lampiran A

Matrik Trafik

Tabel A.1 Matrik trafik uniform

Node 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Tabel A.2. Matrik trafik non-uniform dengan random seed= 10

(14)

Node 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

(15)

Lampiran B

Program Simulasi

Menjalankan program simulasi

1. Jalankan program tabu search.exe

2. Masukan harga jumlah titik awal dan titik akhir 3. Masukan faktor grooming awal dan akhir

4. Masukan maksimal iterasi untuk faktor grooming 1 dan lebih dari 1 5. Masukan harga random seed

(16)

Lampiran C

Rata-rata ADM

Tabel C.1. Rata-rata ADM untuk trafik uniform dengan node 4-20

(17)

(18)

Lampiran D

Rata-rata Persentasi Penurunan ADM

Tabel D.1. Persentasi penurunan ADM untuk trafik uniform dengan node 4-20

N g = 1 g = 2 g = 3 g = 4 g = 5 g = 6 g = 7 g = 8

(19)

Tabel D.3. Persentasi penurunan ADM untuk trafik non-uniform dengan random seed 11 untuk node 4-15

(20)

Lampiran E

Grafik Hasil Simulasi

(21)

Gambar E.2. Grafik rata-rata ADM terhadap node dan faktor grooming untuk trafik uniform dengan random seed 11

(22)

(23)

Gambar E.5. Grafik rata-rata persentasi penurunan ADM terhadap node dan faktor grooming untuk trafik uniform dengan random seed 11

(24)

(25)

Gambar E.8. Grafik waktu proses terhadap node dan faktor grooming untuk trafik uniform dengan random seed 11

(26)

Gambar E.10. Grafik rata-rata ADM terhadap node dan faktor grooming untuk trafik non-uniform dengan random seed 10

(27)

(28)

Gambar E.13. Grafik rata-rata persentasi penurunan ADM terhadap node dan faktor grooming untuk trafik non-uniform dengan random seed 10

(29)

Gambar E.15. Grafik rata-rata persentasi penurunan ADM terhadap node dan faktor grooming untuk trafik non-uniform dengan random seed 12

(30)

Gambar E.17. Grafik waktu proses terhadap node dan faktor grooming untuk trafik non-uniform dengan random seed 11

(31)

(32)

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Permintaan layanan telekomunikasi yang semakin meningkat dan kondisi jaringan yang tidak mengalami perubahan menyebabkan penurunan mutu layanan. Hal ini tentu merugikan bagi pelanggan karena tingkat layanan yang semakin rendah. Untuk mengatasi hal tersebut maka pihak penyedia jasa telekomunikasi harus menambah kapasitas dari jaringan. Untuk meningkatkan kapasitas tersebut dapat digunakan kabel serat optik yang mempunyai lebar pita yang lebih lebar. Kemajuan teknologi transmisi serat optik akhir-akhir ini dan kebutuhan lebar pita bagi pelanggan yang semakin meningkat memaksa penyediaan jasa jaringan telekomunikasi untuk melakukan perubahan atau penggantian pada jaringan kabel tembaga ke jaringan serat optik. Penggunaan serat optik sebagai pengganti kabel tembaga dapat meningkatkan layanan yang membutuhkan lebar pita yang cukup lebar.

(33)

Pada jaringan WDM tersebut terdapat terminal yaitu Add-Drop Multiplexer (ADM) yaitu alat tempat menambah atau mengurangi jumlah aliran trafik setiap panjang gelombang dalam jaringan optik.

Biaya tertinggi pada suatu jaringan optik tergantung pada jumlah Add/Drop Multiplexer (ADM) yang dipakai pada jaringan tersebut, dengan semakin bertambah ADM yang digunakan maka biaya pada jaringan tersebut akan semakin bertambah pula.

Dalam kasus ini trafik grooming digunakan untuk jaringan bidirectional line-switched ring (BLSR). Sasarannya adalah untuk menempatkan

panggilan-panggilan yang datang ke panjang gelombang tertentu sebagai cara untuk meminimalkan biaya keseluruhan.

Banyak metoda yang dapat digunakan untuk penelitian ini. Salah satu metoda yang digunakan adalah algoritma tabu search. Algoritma tabu search memanfaatkan informasi tentang urutan pencarian untuk panduan pendekatan dalam mengatasi masalah optimalisasi lokal. Penggunaan algoritma tabu search diharapkan dapat diperoleh suatu perancangan yang paling baik berdasarkan batasan secara ekonomi maupun teknik.

1.2. Identifikasi Masalah

Identifikasi masalah pada tugas akhir ini antara lain :

1. Bagaimana perencanaan suatu jaringan optik yang sudah ada untuk

mengurangi jumlah ADM?

(34)

1.3. Tujuan

1. Menganalisis algoritma tabu search untuk minimalisasi add/drop multiplexer pada jaringan ring optik WDM.

2. Melakukan simulasi algoritma tabu search untuk mengetahui jumlah

ADM yang minimal pada suatu jaringan ring optik dengan trafik tertentu agar terjadi penghematan.

3. Memberikan perkiraan penurunan jumlah ADM terhadap faktor

grooming pada algoritma tabu search yang digunakan pada simulasi

1.4. Pembatasan Masalah

1. Topologi yang digunakan untuk menghubungkan antar sentral yaitu

topologi ring.

(35)

1.5. Sistematika Penulisan

Untuk mendapatkan gambaran yang jelas dan lengkap tentang masalah yang akan dibahas, maka penulisan Tugas Akhir ini dibagi menjadi lima bab dengan sistematika sebagai berikut :

• Bab I. Pendahuluan

Bab ini berisi penjelasan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, manfaat dan tujuan penelitian, metodologi penelitian, dan sistematika pembahasan yang akan digunakan dalam tugas penelitian ini.

• Bab II. Landasan TeoriSynchronous Optical Network

Bab ini berisi penjelasan mengenai Network element SDH, dasar SONET (TeoriSynchronous Optical Network ) dan arsitektur SONET dan berisi penjelasan tentang arsitektur WDM, wavelength assignment, trafik grooming, dan trafik grooming pada bidirectional line-switched ring (BLSR).

• Bab III. Algoritma Tabu Search

Bab ini berisi penjelasan tentang dasar algoritma tabu search dan pemakaian algoritma tabu search.

• Bab IV. Simulasi

Bab ini berisi penjelasan tentang proses simulasi, hasil simulasi, dan analisa dari hasil simulasi.

§ Bab V. Kesimpulan dan Saran

(36)

85 UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan dapat dibuat kesimpulan sebagai berikut :

1. Algoritma tabu search dapat digunakan untuk melakukan penghematan jumlah ADM trafik grooming pada jaringan ring optik, hal ini terbukti dengan percobaan simulasi yang dilakukan dapat mengurangi jumlah ADM yang dibutuhkan dengan dilakukan penggabungan trafik (trafik grooming), untuk 15 titik dengan trafik uniform jika tanpa grooming akan diperoleh jumlah ADM = 105 dan trafik non-uniform = 317, jika dilakukan grooming dengan g = 2 diperoleh jumlah ADM = 84 dan trafik non-uniform ADM = 215, untuk trafik uniform mengalami penurunan sebesar 20 % dan pada trafik non-uniform 17,9%.

2. Dalam melakukan perhitungan simulasi, trafik non-uniform akan memerlukan waktu yang lebih lama untuk mendapatkan nilai yang optimal, hal ini disebabkan karena jumlah trafik yang lebih besar. Untuk 15 titik jaringan dengan trafik uniform memiliki trafik 105 sedangkan untuk trafik non-uniform dengan random seed 10 memiliki trafik 339 saat g = 2

(37)

86

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA

V.2 Saran

(38)

DAFTAR PUSTAKA

[1] A. Chiu, E. Modiano, “Traffic Grooming Algorithm for Reducing Electronic Multiplexing Cost in WDM Ring Networks”, IEEE Journal of

Lightwave Technology, Vol. 18, No. 1, Januari, 2000.

[2] Beby H.A.Manafe.,Johanis F.M.Bowakh.”Traffic Grooming pada jaringan WDM”. The first Conference on Telematics System, Services, and Applications, ITB, Bandung, Indonesia, May 2004.

[3] Fred Glover, Manuel Laguna, ‘”Tabu Search”, Kluwer Academic Publishers, Boston, 1997.

[4] G. David Morley, Wayne D. Grover, “Current Approaches in the Design of Ring-based Optical Networks”, Proceedings of the 1999 IEEE Canadian

Conference on Electrical and Computer, Shaw Conference Center, Edmonton, Alberta, Canada May 9-12 1999, p.220-p.225.

[5] G. David Morley, Wayne D. Grover, “Tabu Search Optimization of Optical Ring Transport Networks”, Proceedings IEEE Globecom 2001,

San Antonio, Texas Nov. 25-29, 2001.

[6] J. Q. Hu, “Traffic Grooming in WDM Ring Networks: a Linear Programming Solution”, Journal of Optical Networking, Vol. 1, No. 11,

November, 2002.

[7] O. Gerstel, P. Lin, G. Sasaki, “Wavelength Assignment in a WDM Ring to Minimize Cost of Embedded SONET Rings”, Proceedings of IEEE

(39)

[8] Rajiv Ramaswami, Kumar N. Sivarajan, “Optical Networks : A Practical Perspective ”, Morgan Kaufmann Publishers, Inc., San Francisci, CA,

1998.

[9] Thomas Agung S., “Trafik Grooming pada Jaringan Optik Ring Bidirectional”, The first Conference on Telematics System, Services, and

Applications, ITB, Bandung, Indonesia, May 2004, p.164-p.169.