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