simulasi dan analisis manajemen buffer pada jaringan metro

Tugas Akhir - 2011
SIMULASI DAN ANALISIS MANAJEMEN BUFFER PADA JARINGAN METRO
ETHERNET DENGAN ALGORITMA THRESHOLD
Vivie Wulandari Sugiarto¹, Sofia Naning Hertiana², Asep Mulyana³
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom
Abstrak
Seiring dengan perkembangan jaman, berkembang pula kebutuhan akan sarana komunikasi.
Perangkat video conference, perangkat telepon IP (VoIP), video streaming, ukuran data yang
semakin besar, dan sebagainya yang akan membuat infrastruktur dan servis yang tersedia tidak
mencukupi. Oleh karena itu, dikembangkanlah teknologi Metro Ethernet.
Metro Ethernet adalah teknologi jaringan Ethernet yang diimplementasikan pada metropolitan
area. Teknologi ini memungkinkan pengguna menikmati koneksi real-time bandwidth tinggi,
seperti transfer data berkecepatan hingga 10Gbps serta infrastruktur yang sangat stabil dan
andal. Ketahanan yang tinggi dari infrastruktur tersebut didukung oleh kabel serat optik sebagai
tulang punggung jaringan Metro Ethernet dalam sebuah topology ring dengan kemampuan 50 ms
fault restoration.
Pada tugas akhir ini dilakukan simulasi menggunakan OPNET modeler 14.5 dan analisis
manajemen buffer jaringan metro ethernet dengan algoritma threshold. Algoritma ini
diimplementasikan ke dalam RED (Random Early Detection) dimana rata-rata ukuran paket yang
berada dalam antrian dibandingkan dengan minimum threshold dan maximum threshold. Sebagai
pembandingnya akan digunakan algoritma WRED (Weighted Random Early Detection). Kemudian
menganalisa parameter-parameter performansinya seperti throughput, delay, packet loss, dan
jitter yang didapat dari simulasi.
Pada scenario perubahan jumlah user memiliki delay yang masih memenuhi standar QoS ITU-T,
delay <150ms, karena memiliki nilai rata-rata delay 0.0604255493 detik untuk RED dan
0.0604435283 detik untuk WRED . Sedangkan pada untuk packet loss 0.007612134% untuk RED
and 0.0079537693% untuk WRED, dan hasil throughputnya 90262.222bps untuk RED and
90262.20369bps untukWRED.
Kata Kunci : Metro Ethernet, real-time, threshold, fault restoration, manajemen buffer,
Abstract
Future telecommunication development will lead to the demand of communication technology.
Video conference devices, voice over IP devices (VoIP), video streaming, the size of data that
always increase and else, will make the services and the infrastructures are not capable anymore
to handle all of those needs. Therefore, Metro Ethernet technology is developed.
Metro Ethernet Network are generally defined as bridge from a network or connecting separate
areas, could also be a network or connecting the region with LAN or WAN backbone network
which is generally owned by service providers. By this technology, users can enjoy real-time
connectivity with broadband application, such as : data transferred up to 10Gbps and reliable
infrastructure which is supported by fiber optic cables with 50ms fault restoration.
This final task is using OPNET Modeler 14.5 as network simulator & carried out simulations using
Random Early Detection (RED) with threshold algorithm inside and Weighted Random Early
Detection (WRED) algorithm to measure the QoS (throughput, delay, packet loss and jitter) of
each service on Metro Ethernet Network so that will get the most appropriate method. From the
test results and analysis obtained that RED and WRED algorithms give the same value and have
not much differences.
In the scenario of a user changes, the results of delay were 0.0604255493s for RED and
0.0604435283s for WRED, the results from simulation of user changes still meets the standards
of ITU-T delay that is <150ms, the results of packet loss were 0.007612134% for RED and
0.0079537693% for WRED, and the results of throughput were 90262.222 bps for RED and
90262.20369 bps for WRED.
Keywords : Metro Ethernet, real-time, threshold, fault restoration, manajemen buffer,
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Dunia telekomunikasi baik di Indonesia maupun di dunia terus-menerus
berevolusi, kebutuhan akan komunikasi meningkat pesat, sepesat perkembangan
teknologi pendukung lainnya. Perangkat video conference, perangkat telepon IP atau
perangkat VoIP, video streaming, ukuran data yang semakin besar, dan banyak lagi
perkembangan komunikasi membuat infrastruktur dan layanan aplikasi yang tersedia
tidak mencukupi lagi. Demi memenuhi kebutuhan tersebut teknologi komunikasi data
mulai dikembangkan oleh banyak pihak. Media yang mampu melayani kebutuhan
seperti inilah yang disebut Next Generation Network (NGN).
Aplikasi NGN membutuhkan sebuah jaringan yang dapat dilewati data dalam
jumlah besar, dapat melakukan transfer data dengan cepat, kebal terhadap masalah
komunikasi dan yang terpenting haruslah murah serta mudah dalam implementasinya.
Salah satu teknologi yang mampu melayani kebutuhan ini adalah Metro Ethernet.
Metro Ethernet merupakan teknologi jaringan Ethernet yang diimplementasikan
di sebuah metropolitan area. Teknologi ini memungkinkan pengguna dapat menikmati
koneksi real-time berbasis bandwidth tinggi, seperti transfer data berkecepatan hingga
10Gbps, VoIP, high-definition video conference, infrastruktur yang sangat stabil dan
handal, maupun koneksi multimedia antarkantor cabang dalam suatu perusahaan.
Ketahanan yang tinggi dari infrastruktur didukung oleh kabel serat optik sebagai tulang
punggung jaringan Metro Ethernet dalam sebuah topology ring dengan kemampuan 50
ms fault restoration.
Kualitas servis (QoS) pada Metro Ethernet merupakan pertimbangan yang
penting untuk mendapatkan performansi yang maksimal pada jaringan ini. Oleh karena
itu, dibutuhkan algoritma antrian yang dapat mengatur kongesti dan mengurangi delay
pada node jaringan. Berdasarkan cara kerjanya, metoda antrian dibagi menjadi dua jenis
yaitu : packet schedulling dan packet loss management. Pada tugas akhir ini akan
disimulasikan metode antrian packet loss management pada buffer Metro Ethernet
menggunakan algoritma Threshold.
1
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
1.2
Maksud dan Tujuan Penulisan
Maksud dan tujuan penulisan dari tugas akhir ini adalah:
1. Mempelajari pemodelan jaringan metro ethernet untuk penggunaannya di masa
sekarang.
2. Mempelajari dan menyimulasikan pemodelan manajemen antrian jaringan
metro ethernet menggunakan OPNET Modeler 14.5.
3. Mengkaji dan mengevaluasi kinerja algoritma Threshold dalam menangani
kongesti antrian pada buffer jaringan Metro Ethernet.
1.3
Perumusan Masalah
Perumusan masalah pada tugas akhir ini adalah :
1. Bagaimana cara memodelkan jaringan Metro Ethernet yang dapat melayani
kebutuhan Triple Play pada OPNET modeler 14.5?
2. Bagaimana pengaruh pemakaian algoritma Threshold pada buffer jaringan
Metro Ethernet dalam menjamin kualitas pengiriman layanan data, voice dan
video?
3. Bagaimana QoS pada jaringan Metro Ethernet dalam melakukan layanan Triple
Play dilihat dari sisi delay, jitter, throughput dan packet loss?
4. Bagaimana pengaruh perbedaan jumlah user dengan komposisi user yang
berbeda-beda terhadap parameter-parameter performansi?
5. Bagaimana pengaruh perbedaan ukuran buffer terhadap parameter-parameter
performansi?
6. Bagaimana pengaruh adanya bermacam-macam background traffic terhadap
parameter-parameter performansi?
2
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
1.4
Batasan Masalah
Beberapa hal yang dibatasi pada tugas akhir ini adalah :
1. Perancangan & penyimulasian jaringan Metro Ethernet menggunakan simulator
jaringan OPNET Modeler 14.5.
2. Algoritma penjadwalan yang digunakan adalah WFQ (Weight Fair Queuing).
3. Algoritma manajemen buffer yang digunakan adalah algoritma Threshold yang
terdapat pada RED (Random Early Detection) dan WRED (Weighted Random
Early Detection) dalam buffer jaringan Metro Ethernet.
4. Trafik yang dialirkan adalah voice (VoIP), data (browsing) dan video (Video on
Demand).
5. Parameter jaringan yang akan dianalisis adalah delay, packet loss, jitter dan
throughput.
1.5
Metodologi Penulisan
Metode yang akan digunakan pada tugas akhir ini adalah dengan sebagai berikut:
1. Studi literatur
Mencari informasi dari berbagai sumber seperti jurnal, buku, pencarian melalui
internet dan artikel-artikel yang berkaitan serta mempelajari konsep dasar dan
teori-teori yang digunakan dalam mengimplementasikan jaringan Metro
Ethernet.
2. Pemodelan Sistem
Pada bagian ini akan dilakukan pemodelan jaringan Metro Ethernet yang
didasarkan pada jaringan asli Metro Ethernet yang telah ada.
3. Implementasi manajemen antrian algoritma Threshold
Pada bagian ini jaringan Metro Ethernet yang telah dimodelkan akan dilakukan
penyimulasian pada buffer jaringan menggunakan algoritma antrian yang telah
penulis pilih.
4. Analisis QoS dan pengambilan kesimpulan
Setelah penulis membuat model jaringan Metro Ethernet yang telah disertai
proses manajemen antrian pada buffer menggunakan algoritma threshold,
selanjutnya penulis menganalisis performansi dari sistem yang telah dibuat.
3
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
Kemudian dapat disimpulkan secara keseluruhan mengenai sistem tersebut
berdasarkan parameter-parameter QoS yang ada.
1.6
Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan,
metodologi penelitian, dan sistematika penulisan dari tugas akhir ini.
BAB II DASAR TEORI
Berisi teori-teori mengenai jaringan Metro Ethernet beserta bagian-bagian
pada manajemen performansinya sehingga dapat dianalisis solusi terbaik agar
kemacetan trafik jaringan dapat diminimalisir.
BAB III PEMODELAN SISTEM DAN SIMULASI
Berisi penjelasan tentang model sistem yang dipergunakan dan perancangan
simulasi masalah kemacetan trafik pada jaringan Metro Ethernet dengan
parameter-parameter simulasi yang sesuai.
BAB IV ANALISIS HASIL IMPLEMENTASI SISTEM
Berisi tentang analisis hasil performansi dari pemodelan system yang sudah
dibuat dengan parameter QoS yang meliputi packet loss, delay, troughput dan
jitter.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil pembahasan dari bab-bab
sebelumnya dan saran yang diharapkan dapat menjadi perbaikan atas tugas
akhir yang telah dibuat.
4
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan dari hasil proses simulasi dan analisis maka dapat ditarik kesimpulan sebagai
berikut:
1.
Algoritma WRED menghasilkan nilai QoS yang lebih baik pada layanan video,
karena algoritma WRED mempunyai keunggulan pada layanan dengan bobot paket yang
besar seperti voice dan video, sedangkan algoritma penjadwalan RED mengasilkan nilai QoS
yang lebih baik pada layanan dengan panjang paket berubah-ubah seperti HTTP.
2.
Penambahan jumlah user akan mempengaruhi parameter performansi, semakin besar
jumlah user akan mengakibatkan nilai QoS semakin menurun. Pada layanan voice, setiap
jumlah user memiliki delay yang masih memenuhi standar QoS karena memiliki nilai ratarata 0.0604255493 detik untuk RED dan 0.0604435283 detik untuk WRED . Sedangkan pada
layanan video, jumlah user 10 dan 20 untuk masing-masing LAN masih dalam standar QoS,
akan tetapi nilai delay pada user 30 sudah melampaui standar ITU-T yaitu >400msec.
Namun, secara keseluruhan nilai delay pada layanan video masih memenuhi standar ITU-T
yaitu 2.5544497203 detik untuk RED dan 2.994493197 detik untuk WRED.
3.
Penambahan jumlah background traffic di jaringan yang masih memenuhi standar
delay ITU-T yaitu 20% dari bobot tiap-tiap link karena masih memenuhi standar QoS ITU-T
yaitu 150ms dengan nilai delay 0.0656640193s untuk RED dan 0.0670171303s untuk WRED
pada layanan voice. Sedangkan pada layanan video, nilai delaynya sudah melampaui standar
ITU-T yaitu 11.179431493s untuk RED dan 11,1014544767s untuk WRED.
4.
Perubahan komposisi trafik yang dominan di jaringan akan mempengaruhi nilai QoS
untuk masing-masing layanan. Pada layanan video dapat dilihat bahwa performansi delay
jaringannya kurang memenuhi standar ITU-T yaitu 11.179431493s untuk RED dan
11.1014544767s untuk algoritma WRED. Namun, untuk layanan voice dapat dilihat bahwa
nilai delaynya masih dalam standar ITU-T yaitu 0.0604075443s untuk RED dan
0.0604111267s untuk WRED.
5.
Dari simulasi penambahan buffer dapat diketahui ukuran buffer minimum untuk
kondisi jaringan dipenuhi trafik user dengan jumlah user di tiap LAN adalah 10 user. Pada
saat layanan voice, delay yang diperoleh masih dalam standar ITU-T yaitu 0.0604128367s
untuk RED dan 0.06071999s untuk WRED. Sedangkan pada layanan video, delay yang
46 Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
diperoleh sudah melebihi batas standar nilai delay ITU-T yaitu 8.895629206s untuk RED dan
10.63504867s untuk algoritma WRED.
5.2 SARAN
Saran yang dapat diajukan untuk penelitian lebih lanjut mengenai topik ini adalah:
1.
Untuk simulasi selanjutnya dapat digunakan topologi jaringan yang berbeda dengan
karakteristik perangkat di jaringan yang berbeda pula.
2.
Dapat di analisis jenis antrian yang berbeda selain RED dan WRED.
3.
Dapat digunakan algoritma lain yang mungkin lebih akurat.
47 Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
DAFTAR PUSTAKA
1. Andrew S. Tanenbaum, ” Jaringan Komputer ”, Jakarta , 2000.(edisi bahasa indonesia)
2. Desiana BR Ginting1, Andhy Indarto, “IMPLEMENTASI METRO ETHERNET
NETWORK”. ( Artikel di internet jurnal.bl.ac.id/wp-content/uploads/2007/02/TELTRONVol3 No2-artikel4-Juli2006.pdf)
3. Prashant Gandhi and Bob Klessig, "Metro Ethernet WAN Services and Architectures",
International Engineering Consortium’s Annual Review of Communications, June 2003,
www.iec.org
4.
Yuhardin,
“Next
Generation
Network
dengan
Metro
Ethernet”,
juli
2006.
http://scriptintermedia.com/view.php?id=474&jenis=ITKnowledge
5. The Future in the Metro, VTT Technical Research Center of Finlad, 2003
6. (http://www.metroethernetforum.org , http://www.metroethernetforum.net).
7. Park, K., Willinger, W.: Self-Similar Network Traffic and Performance Evaluation. John
Wiley & Sons, Inc. (2000)
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi