RT 02 Konsep Dasar Trafik
Download
Report
Transcript RT 02 Konsep Dasar Trafik
Konsep Dasar Trafik
Rekayasa Trafik
Sukiswo
[email protected]
[email protected]
Rekayasa Trafik, Sukiswo
1
Outline
Tujuan Teletrafik
Besaran Trafik
Jenis Trafik
Pemodelan Trafik
Rekayasa Trafik, Sukiswo
2
Tujuan Umum
Menentukan hubungan antara tiga faktor
berikut :
– Kualitas pelayanan (QoS)
Kualitas pelayanan
– Beban trafik
– Kapasitas sistem
Kapasitas sistem
Rekayasa Trafik, Sukiswo
Beban trafik
3
Sudut pandang trafik
Sistem telekomunikasi dari sudut pandang trafik
Incoming
trafik
users
Outgoing
trafik
sistem
Idenya :
– Sistem melayani trafik yg datang
– Trafik dibangkitkan oleh pengguna sistem
Rekayasa Trafik, Sukiswo
4
Pertanyaan menarik
Diketahui sistem dan incoming trafik, berapa kualitas
pelayanan (QOS) yg dialami users ?
Diketahui incoming trafik dan QOS yg disyaratkan,
berapa seharusnya dimensi sistem ?
Diketahui sistem dan QOS yg disyaratkan, berapa
beban trafik maksimum ?
Rekayasa Trafik, Sukiswo
5
Contoh
Telepon call
– Trafik : panggilan telepon oleh setiap user
– Sistem : jaringan telepon
– QOS : kemungkinan telepon tujuan berdering
7460057
Rekayasa Trafik, Sukiswo
6
Hubungan antara 3 faktor
Secara kualitatif, hubungannya adl sbb :
Kapasitas sistem
Beban trafik
Kualitas
pelayanan
Beban trafik
Kualitas
pelayanan
Kapasitas sistem
Untuk menjelaskan hubungan kuantitatif,
diperlukan model matematik
Rekayasa Trafik, Sukiswo
7
Bidang yg berhubungan
Teori probabilitas
Proses stokastik
Teori antrian
Analisa statistik (pengukuran trafik)
Riset operasi
Teori optimasi
Teori pengambilan keputusan (Markov)
Teknik simulasi (oop)
Rekayasa Trafik, Sukiswo
8
Beda real sistem dg model
Biasanya :
– Model menggambarkan sebagian atau satu
sifat dari real sistem dg kesepakatan dan
bahkan dari satu sudut pandang
– Deskripsi tidaklah sangat akurat tapi
merupakan pendekatan
Sehingga
– Diperlukan kehati-hatian ketika mengambil
kesimpulan
Rekayasa Trafik, Sukiswo
9
Tujuan praktis
Perencanaan jaringan
– Dimensioning
– Optimasi
– Analisa kinerja
Manajemen dan pengaturan jaringan
– Operasi efisien
– Fault recovery
– Manajemen trafik
– Routing
– accounting
Rekayasa Trafik, Sukiswo
10
Besaran trafik
Volume trafik (V)
– Jumlah lamanya waktu pendudukan perangkat
telekomunikasi
– Total holding time
• Holding time = durasi panggilan
– Pangggilan (call) = permintaan koneksi dalam sistem teletraffic
• Holding time = service time
Intensitas trafik (A)
– Jumlah lamanya waktu pendudukan per satuan waktu
– Volume trafik dibagi perioda waktu tertentu
Rekayasa Trafik, Sukiswo
11
Diketahui ada n saluran
Diketahui ada sejumlah p
saluran (dari n saluran
yang ada) diduduki pada
saat bersamaan
Bila tp menyatakan jumlah
waktu pendudukan p
saluran dalam perioda T,
maka :
n
t
p
T
p 0
Rekayasa Trafik, Sukiswo
12
Besaran trafik
Total holding time semua saluran
n
pt
p
V
p 1
Maka intensitas trafik
n
A
p 1
tp
p
T
T
p 1
pt p
n
Rekayasa Trafik, Sukiswo
13
Beberapa pengertian lain
intensitas trafik
Intensitas trafik yang diolah oleh satu
saluran sama dengan peluang (bagian dari
waktu) saluran tersebut diduduki (busy)
Intensitas trafik menyatakan pula jumlah
rata-rata saluran yang diduduki secara
bersamaan dalam perioda waktu tertentu
n
Expected value
p(t /T)
p
p=1
Rekayasa Trafik, Sukiswo
14
Pendekatan lain perhitungan intensitas trafik
•Jumlah wa ktu dari seluruh pendudukan
per satuan waktu (perioda pengamatan)
1
A
T
N
t
n
n 1
Contoh : Suatu berkas saluran terdiri dari 4 saluran.
Di dalam satu jam (jam sibuk) misalnya diketahui
– Saluran 1 diduduki selama total 0,25 jam
– Saluran 2 diduduki selama total 0, 5 jam
– Saluran 3 diduduki selama total 0,25 jam
– Saluran 4 diduduki selama total 0, 5 jam
Maka : A (0,25 0,5 0,25 0,5)jam/1 jam 1,5 jam/jam
Rekayasa Trafik, Sukiswo
15
Pendekatan lain perhitungan intensitas trafik (cont.)
–Hasil - hasil lain
• Waktupendudukan rata - rata:
1
tr
N
N
t
n
n 1
• Jumlah pendudukan per satuan waktu
– C A/t r N/T
A C.t r
– C jumlah panggilan (pendudukan) per satuan waktu (1 jam sibuk)
– t r lamanyawaktu pendudukan rata - rata dinyatakan
dalam satuan waktu yangsama dengan C
• Contoh: C 3600panggilan/jam 60 panggilan/menit 1 panggilan/detik
• tr 1/60 jam/panggilan 1 menit/panggilan 60 detik/panggilan
• Maka: A 3600 x 1/60 60 jam/jam 60 x 1 60 menit/menit 1x60detik/detik
Rekayasa Trafik, Sukiswo
16
Harap diingat bahwa intensitas trafik tidak
bersatuan (dimensionless)
Tetapi, untuk menghormati jasa ilmuwan
Denmark Agner Krarup Erlang (18781929), maka intensitas trafik diberi satuan
Erlang (erl)
Rekayasa Trafik, Sukiswo
17
Contoh-contoh
Misalkan ada suatu sentral. Asumsikan
bahwa
– Rata-rata terdapat 1800 panggilan baru dalam 1
jam, dan
– Rata-rata waktu pendudukan adalah 3 menit
Maka intensitas trafik adalah
a = 1800x3/60 = 90 Erlang
Jika rata-rata waktu pendudukan naik dari 3
menit menjadi 10 menit, maka
a = 1800 x 10/60 = 300 Erlang
Rekayasa Trafik, Sukiswo
18
Contoh-contoh (cont.)
Pertanyaan
Suatu perusahaan rata-rata melakukan panggilan keluar
sebanyak 120 kali pada 1 jam sibuk. Masing-masing
panggilan rata-rata berdurasi 2 menit. Pada arah ke dalam
(menerima), perusahaan tersebut menerima 200 panggilan
yang durasi setiap panggilannya rata-rata 3 menit.Hitung
trafik keluar (outgoing traffic), trafik ke dalam (incoming
traffic), dan trafik total.
Jawab
Out going traffic adalah 120 X 2/60 = 4 erlang
Incoming traffic adalah 200 X 3/60 = 10 erlang
Trafik total adalah 4 + 10 = 14 erlang
Rekayasa Trafik, Sukiswo
19
Karakteristik trafik
Karakteristik tipikal untuk beberapa katagori pelanggan
telepon
–
–
–
–
Private subscriber :
Business subscriber :
Private branch exhange :
Pay phone :
0,01 – 0,04 erlang
0,03 – 0,06 erlang
0.10 – 0,60 erlang
0,07 erlang
Hal ini berarti, misalnya :
–
–
Seorang pelanggan rumahan (private subscriber) biasanya
menggunakan 1% s.d. 4% waktunya untuk berbicara melalui
telepon (pada suatu selang waktu yang disebut “jam sibuk”)
Diperlukan 2250 – 9000 pelanggan rumahan untuk
menghasilkan trafik 90 erlang
Rekayasa Trafik, Sukiswo
20
Perluasan Erlang
trafik data-nontelepon , dari satuan bit menjadi
satuan erlang bisa diubah dengan cara sebagai
berikut:
Trafik sebesar B bit pada pengukuran 1 jam =
B/3600 bps , selanjutnya bila trafik tersebut dibagi
dengan bit-rate yang satuannya sama , hasilnya
adalah akan bersatuan erlang (ingat bahwa erlang
= detik/detik=jam/jam=menit/menit , berarti juga
= bps/bps=kbps/kbps dll )
Rekayasa Trafik, Sukiswo
21
Perluasan Erlang
Workstation digunakan untuk pengiriman
data sebanyak 1000 packet/detik @ 1
kbit/packet dengan kecepatan 5 Mbps ,
trafik = 0,2 Erlang
Rekayasa Trafik, Sukiswo
22
Jenis trafik
Trafik yang ditawarkan (offered traffic) : A
Trafik yang dimuat (carried traffic) : Y
Trafik yang ditolak atau hilang (lost traffic) : R
Relasi ketiga jenis trafik tersebut : A = Y + R
Rekayasa Trafik, Sukiswo
23
Jenis trafik
Definisi-definisi intensitas trafik sebelumnya
mengacu pada carried traffic
Secara natural, offered traffic dapat didefinisikan
sebagai jumlah rata-rata upaya pendudukan selama
perioda waktu yang sama dengan waktu rata-rata
pendudukan dari pendudukan yang sukses
– Arti dari berhasil tergantung dari fungsi perangkat yang
diamati. Sehingga, pendudukan yang berhasil terhadap
perangkat pengendali (common control device) belum
tentu membawa pada keberhasilan pembentukan jalur
komunikasi
Lost trafik dihitung dari perbedaan antara offered
dan carried traffic
Rekayasa Trafik, Sukiswo
24
Jenis trafik
Hanya carried traffic yang dapat diukur
Jenis traffic lainnya harus dihitung
Volume trafik
= Intensitas trafik kali perioda pengamatan = AT
[Erlang-jam]
= Jumlah pendudukan kali waktu pendudukan ratarata = n.h [Erlang-jam]
Sehingga diperoleh relasi dasar : AT = nh
Rekayasa Trafik, Sukiswo
25
Satuan-satuan trafik lain dan konversinya
erl
TU
VE
1 erl =
1TU =
1 VE =
1 CCS =
1 HCS =
1 UC =
1 ARHC =
1 EBHC =
CCS
HCS
UC
ARHC
EBHC
1
36
30
1/36
1
5/6
1/30
6/5
1
Rekayasa Trafik, Sukiswo
26
Model teletrafik
Model teletraffic bersifat stokastik (probabilistik)
– Kita tidak tahu kapan akan datang panggilan
Variabel dalam model tersebut bersifat acak
(random variables)
– Jumlah panggilan yang sedang berlangsung
– Jumlah paket yang ada di buffer
Random variable (peubah acak) dinyatakan oleh
suatu distribusi
– Peluang adanya n panggilan yang sedang berlangsung
– Peluang terdapatnya n paket di dalam buffer
Rekayasa Trafik, Sukiswo
27
Istilah Dalam Proses Trafik
Rekayasa Trafik, Sukiswo
28
Rekayasa Trafik, Sukiswo
29
Model teletrafik
Dua fase dalam pemodelan
– Pemodelan incoming trafik -> model trafik
– Pemodelan sistem -> model sistem
Dua jenis model
– Sistem dg rugi-rugi (loss system)
– Sistem dg antrian (waiting/queueing system)
Dapat dikombinasikan utk memodelkan seluruh
jaringan telekomunikasi
– Model jaringan dg rugi-rugi
– Model jaringan dg antrian
Berikutnya, …Model teletrafik sederhana
Rekayasa Trafik, Sukiswo
30
Model teletrafik sederhana
Pelanggan datang dg laju (pelanggan per satuan waktu)
– 1/ = rata-rata waktu antar kedatangan
Pelanggan dilayani oleh n paralel server
Ketika busy, server melayani dg laju (pelanggan per satuan
waktu)
– 1/ = rata-rata waktu pelayanan
Terdapat m tempat tunggu
Diasumsikan pelanggan yg ditolak (datang ketika sistem penuh)
adl hilang
m
1
n
Rekayasa Trafik, Sukiswo
31
Pure loss system
Tdk ada buffer tunggu (m = 0)
Sudut pandang pelanggan :
– Berapa probabilitas sistem penuh ketika panggilan datang ?
Sudut pandang sistem
– Berapa faktor utilisasi server ?
1
n
Rekayasa Trafik, Sukiswo
32
Pure waiting system
Jumlah buffer tunggu infinite (m = ~)
– Jika semua n server dipakai ketika pelanggan datang, dia akan
menempati satu buffer
– Tdk ada customer yg hilang, tetapi sebagian harus menunggu
sebelum dilayani
Sudut pandang pelanggan
– Berapa probabilitas dia harus menunggu “terlalu lama” ?
Sudut pandang sistem
– Berapa faktor utilisasi server ?
1
n
Rekayasa Trafik, Sukiswo
33
Mixed system
Jumlah buffer finite (0 < m < ~)
– Jika semua n server dipakai tapi terdapat buffer yg bebas
ketika pelanggan datang, dia menempati satu buffer
– Jika semua n server dan semua m buffer dipakai ketika
pelanggan datang, dia tdk dilayani sama sekali tapi dibuang
– Beberapa pelanggan hilang dan beberapa pelanggan harus
menunggu sebelum dilayani
m
1
n
Rekayasa Trafik, Sukiswo
34
Infinite system
Jumlah server tak hingga (n = ~)
– Tdk ada pelanggan yg hilang, tiada yg harus menunggu sbl dilayani
– Terkadang Model hipotesis ini dpt digunakan utk mendapatkan
hasil aproksimasi dari real sistem dg kapasitas sistem terbatas
– Memberikan batasan kinerja real sistem dg kapasitas sistem
terbatas
– Lebih mudah utk dianalisa dibanding model dg kapasitas terbatas
1
Rekayasa Trafik, Sukiswo
35
Formula Little
Perhatikan sistem dg :
– Pelanggan baru datang dg laju
Asumsi stabilitas
– Sekarang dan kemudian sistem tdak pernah penuh
Konsekuensi
– Pelanggan keluar dari sistem dg laju
Let
– N = jumlah rata-rata pelanggan dalam sistem
– T = waktu rata-rata pelanggan dalam sistem
Formula Little : N = .T
Rekayasa Trafik, Sukiswo
36
Model klasik trafik telepon
Model rugi-rugi dipakai utk menggambarkan jaringan
telepon (circuit switched)
– Diawali oleh matematikawan AK Erlang (1878-1929)
Perhatikan link antara dua sentral telepon
– Trafik berisi panggilan telepon yg berhasil pada link
Erlang memodelkan ini sbg pure loss system (m = 0)
– Pelanggan = call
dg laju kedatangan =
– Waktu pelayanan = call holding time
h = 1/= waktu holding rata-rata
– Server = jumlah kanal pada link, n
1
Rekayasa Trafik, Sukiswo
37
Intensitas trafik
Pada jaringan telepon :
Trafik
Panggilan
Jumlah trafik digambarkan dg intensitas trafik
a, yaitu perkalian laju kedatangan dg
holding time h.
a = .h (erl)
Satuan intensitas trafik adl erlang (erl)
– Trafik 1 erlang berarti rata-rata 1 kanal dipakai
Rekayasa Trafik, Sukiswo
38
Contoh
Perhatikan sentral lokal dg :
– Rata-rata 1800 panggilan baru dalam 1 jam
– Rata-rata holding time adl 3 menit
Intensitas trafik
a = 1800 * 3 / 60 = 90 erlang
– Jika rata-rata holding time meningkat dari 3 menit
mjd 10 menit, maka intensitas trafik
a = 1800 * 10 / 60 = 300 erlang
Rekayasa Trafik, Sukiswo
39
Karakteristik trafik
Beberapa karakteristik trafik berdasai kategori
subscriber :
–
–
–
–
Private
Bisnis
PBX
Wartel
0,01 – 0,04 erlang
0,03 – 0,06 erlang
0,10 – 0,60 erlang
0,07 erlang
Maksudnya
– Jenis private menggunakan 1% s/d 4 %dari waktunya di
telepon (disebut juga “jam sibuk”)
Dari contoh tadi:
– Dibutuhkan 2250 s/d 9000 private subscriber utk
membangkitkan trafik 90 erlang
Rekayasa Trafik, Sukiswo
40
Blocking
Pada sistem loss, beberapa panggilan hilang
– Sebuah panggilan hilang jika n kanal dipakai ketika
panggilan datang, istilah Blocking mengacu pd kejadian ini.
Dua tipe bloking
– Call blocking Bc = probabilitas panggilan yg datang
mendapati n kanal dipakai, bagian panggilan yg hilang
– Time blocking Bt = probabilitas n kanal dipakai pd sebarang
waktu, bagian waktu dimana n kanal dipakai
Jika panggilan datang dg distribusi Poisson maka
Bc = Bt
– Bc menghasilkan pengukuran yg lebih baik utk kualitas
pelayanan thd subscriber, sdg Bt lebih mudah dlm
perhitungan
Rekayasa Trafik, Sukiswo
41
Laju panggilan
Pada loss system setiap panggilan yg datang akan
dilayani atau dibuang
Sehingga ada 3 jenis laju panggilan
– offered = laju kedatangan semua panggilan
– carried = laju panggilanyg dilayani
– lost = laju panggilan yg dibuang
Note :
– offered = carried + lost =
– carried = .(1 – Bc)
– lost = .Bc
offered
Rekayasa Trafik, Sukiswo
carried
lost
42
Aliran trafik
3 laju panggilan membawa ke 3 konsep trafik:
– Trafik yg ditawarkan, aoffered = offered.h
– Trafik yg dilayani,
acarried = carried .h
– Trafik yg dibuang,
alost = lost.h
Note
aoffered = acarried + alost = a
acarried = a.(1-Bc)
alost = a.Bc
– Trafik yg ditawarkan dan yg dibuang adl kuantitas hipotesis,
trafik yg dilayani dpt diukur (ingat formula Little).Trafik yg
dilayani adl jumlah rata-rata kanal yg dipakai pd link
Rekayasa Trafik, Sukiswo
43
Analisa teletrafik
Kapasitas sistem, n = jumlah kanal pd link
Beban trafik, a = intensitas trafik yg ditawarkan
QOS (sudut pandang subscriber)
Bc = probabilitas panggilan yg datang mendapati
semua n kanal dipakai
Asumsi loss system M/G/n/n adl
– Panggilan datang dg distribusi Poisson dan laju
– Holding time adl terdistribusi secara identik dan independen
bergantung distribusinya dg rata-rata h
Shg hubungan kuantitatif antara 3 faktor trafik
diberikan sbg formula blocking Erlang.
Rekayasa Trafik, Sukiswo
44
Formula blocking Erlang
Bc = Erl (n,a) = (an / n!) / ai / i!
Note : n! = n.(n-1)…2.1
Nama lain : Formula Erlang, Rumus Erlang-B,
Rumus rugi-rugi Erlang, Rumus pertama Erlang
Rekayasa Trafik, Sukiswo
45
Contoh
Misal tdp kanal n=4 pd suatu link dan trafik yg
ditawarkan a=2 erlang, maka probabilitas
blocking panggilan Bc adl :
Bc = Erl(4,2)
=(24/4!)/1+2+22/2!+23/3!+24/4!= 2/21 9,5 %
Jika kapasitas link ditingkatkan mjd n=6,
maka Bc akan turun mjd :
Bc = Erl(6,2) 1,2 %
Rekayasa Trafik, Sukiswo
46
Kapasitas vs trafik
Diberikan QOS, Bc < 20 %, kapasitas n yg diperlukan
bgt intensitas trafik a sbb :
n(a)=min{N=1,2,…|Erl(N,a)<0,2}
Rekayasa Trafik, Sukiswo
47
QOS vs trafik
Diketahui kapasitas n=10 kanal, QOS yg bgt
intensitas trafik a, sbb :
1 – Bc(a) = 1 – Erl (10,a)
Rekayasa Trafik, Sukiswo
48
QOS vs kapasitas
Jika intensitas trafik a = 10 erlang, maka QOS bgt
kapasitas n adl :
1-Bc(n) = 1 – Erl(n,10)
Rekayasa Trafik, Sukiswo
49