Konsep Dasar Trafik Rekayasa Trafik Sukiswo sukiswokyahoo com

Konsep Dasar Trafik Rekayasa Trafik Sukiswo sukiswok@yahoo. com sukiswo@elektro. ft. undip. ac. id Rekayasa Trafik, Sukiswo 1

Outline Tujuan Teletrafik Besaran Trafik Jenis Trafik Pemodelan Trafik Rekayasa Trafik, Sukiswo 2

Tujuan Umum 4 Menentukan hubungan antara tiga faktor berikut : – Kualitas pelayanan (Qo. S) Kualitas pelayanan – Beban trafik – Kapasitas sistem Rekayasa Trafik, Sukiswo Beban trafik 3

Sudut pandang trafik 4 Sistem telekomunikasi dari sudut pandang trafik users Incoming trafik sistem Outgoing trafik 4 Idenya : – Sistem melayani trafik yg datang – Trafik dibangkitkan oleh pengguna sistem Rekayasa Trafik, Sukiswo 4

Pertanyaan menarik 4 Diketahui sistem dan incoming trafik, berapa kualitas pelayanan (QOS) yg dialami users ? 4 Diketahui incoming trafik dan QOS yg disyaratkan, berapa seharusnya dimensi sistem ? 4 Diketahui sistem dan QOS yg disyaratkan, berapa beban trafik maksimum ? Rekayasa Trafik, Sukiswo 5

Contoh 4 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 4 Secara kualitatif, hubungannya adl sbb : Kapasitas sistem Beban trafik Kualitas pelayanan Kapasitas sistem 4 Untuk menjelaskan hubungan kuantitatif, diperlukan model matematik Rekayasa Trafik, Sukiswo 7

Bidang yg berhubungan 4 Teori probabilitas 4 Proses stokastik 4 Teori antrian 4 Analisa statistik (pengukuran trafik) 4 Riset operasi 4 Teori optimasi 4 Teori pengambilan keputusan (Markov) 4 Teknik simulasi (oop) Rekayasa Trafik, Sukiswo 8

Beda real sistem dg model 4 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 4 Sehingga – Diperlukan kehati-hatian ketika mengambil kesimpulan Rekayasa Trafik, Sukiswo 9

Tujuan praktis 4 Perencanaan jaringan – Dimensioning – Optimasi – Analisa kinerja 4 Manajemen dan pengaturan jaringan – Operasi efisien – Fault recovery – Manajemen trafik – Routing – accounting Rekayasa Trafik, Sukiswo 10

Besaran trafik 4 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 4 Intensitas trafik (A) – Jumlah lamanya waktu pendudukan per satuan waktu – Volume trafik dibagi perioda waktu tertentu Rekayasa Trafik, Sukiswo 11

4 Diketahui ada n saluran 4 Diketahui ada sejumlah p saluran (dari n saluran yang ada) diduduki pada saat bersamaan 4 Bila tp menyatakan jumlah waktu pendudukan p saluran dalam perioda T, maka : Rekayasa Trafik, Sukiswo 12

Besaran trafik Rekayasa Trafik, Sukiswo 13

Beberapa pengertian lain intensitas trafik 4 Intensitas trafik yang diolah oleh satu saluran sama dengan peluang (bagian dari waktu) saluran tersebut diduduki (busy) 4 Intensitas trafik menyatakan pula jumlah rata-rata saluran yang diduduki secara bersamaan dalam perioda waktu tertentu n Expected value p(t /T) p=1 Rekayasa Trafik, Sukiswo p 14

Pendekatan lain perhitungan intensitas trafik Rekayasa Trafik, Sukiswo 15

Pendekatan lain perhitungan intensitas trafik (cont. ) Rekayasa Trafik, Sukiswo 16

4 Harap diingat bahwa intensitas trafik tidak bersatuan (dimensionless) 4 Tetapi, untuk menghormati jasa ilmuwan Denmark Agner Krarup Erlang (18781929), maka intensitas trafik diberi satuan Erlang (erl) Rekayasa Trafik, Sukiswo 17

Contoh-contoh 4 Misalkan ada suatu sentral. Asumsikan bahwa – Rata-rata terdapat 1800 panggilan baru dalam 1 jam, dan – Rata-rata waktu pendudukan adalah 3 menit 4 Maka intensitas trafik adalah a = 1800 x 3/60 = 90 Erlang 4 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 l Karakteristik tipikal untuk beberapa katagori pelanggan telepon – – l 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 4 trafik data-nontelepon , dari satuan bit menjadi satuan erlang bisa diubah dengan cara sebagai berikut: 4 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 4 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 4 Trafik yang ditawarkan (offered traffic) : A 4 Trafik yang dimuat (carried traffic) : Y 4 Trafik yang ditolak atau hilang (lost traffic) : R Relasi ketiga jenis trafik tersebut : A = Y + R Rekayasa Trafik, Sukiswo 23

Jenis trafik 4 Definisi-definisi intensitas trafik sebelumnya mengacu pada carried traffic 4 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 4 Lost trafik dihitung dari perbedaan antara offered dan carried traffic Rekayasa Trafik, Sukiswo 24

Jenis trafik 4 Hanya carried traffic yang dapat diukur 4 Jenis traffic lainnya harus dihitung Volume trafik = Intensitas trafik kali perioda pengamatan = AT [Erlang-jam] = Jumlah pendudukan kali waktu pendudukan rata = 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 = 1 TU = 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 4 Model teletraffic bersifat stokastik (probabilistik) – Kita tidak tahu kapan akan datang panggilan 4 Variabel dalam model tersebut bersifat acak (random variables) – Jumlah panggilan yang sedang berlangsung – Jumlah paket yang ada di buffer 4 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 4 Dua fase dalam pemodelan – Pemodelan incoming trafik -> model trafik – Pemodelan sistem -> model sistem 4 Dua jenis model – Sistem dg rugi-rugi (loss system) – Sistem dg antrian (waiting/queueing system) 4 Dapat dikombinasikan utk memodelkan seluruh jaringan telekomunikasi – Model jaringan dg rugi-rugi – Model jaringan dg antrian 4 Berikutnya, …Model teletrafik sederhana Rekayasa Trafik, Sukiswo 30

Model teletrafik sederhana 4 Pelanggan datang dg laju (pelanggan per satuan waktu) – 1/ = rata-rata waktu antar kedatangan 4 Pelanggan dilayani oleh n paralel server 4 Ketika busy, server melayani dg laju (pelanggan per satuan waktu) – 1/ = rata-rata waktu pelayanan 4 Terdapat m tempat tunggu 4 Diasumsikan pelanggan yg ditolak (datang ketika sistem penuh) adl hilang m 1 n Rekayasa Trafik, Sukiswo 31

Pure loss system 4 Tdk ada buffer tunggu (m = 0) 4 Sudut pandang pelanggan : – Berapa probabilitas sistem penuh ketika panggilan datang ? 4 Sudut pandang sistem – Berapa faktor utilisasi server ? 1 n Rekayasa Trafik, Sukiswo 32

Pure waiting system 4 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 4 Sudut pandang pelanggan – Berapa probabilitas dia harus menunggu “terlalu lama” ? 4 Sudut pandang sistem – Berapa faktor utilisasi server ? 1 n Rekayasa Trafik, Sukiswo 33

Mixed system 4 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 4 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 4 Perhatikan sistem dg : – Pelanggan baru datang dg laju 4 Asumsi stabilitas – Sekarang dan kemudian sistem tdak pernah penuh 4 Konsekuensi – Pelanggan keluar dari sistem dg laju 4 Let – N = jumlah rata-rata pelanggan dalam sistem – T = waktu rata-rata pelanggan dalam sistem 4 Formula Little : N = . T Rekayasa Trafik, Sukiswo 36

Model klasik trafik telepon 4 Model rugi-rugi dipakai utk menggambarkan jaringan telepon (circuit switched) – Diawali oleh matematikawan AK Erlang (1878 -1929) 4 Perhatikan link antara dua sentral telepon – Trafik berisi panggilan telepon yg berhasil pada link 4 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 4 Pada jaringan telepon : Trafik Panggilan 4 Jumlah trafik digambarkan dg intensitas trafik a, yaitu perkalian laju kedatangan dg holding time h. a = . h (erl) 4 Satuan intensitas trafik adl erlang (erl) – Trafik 1 erlang berarti rata-rata 1 kanal dipakai Rekayasa Trafik, Sukiswo 38

Contoh 4 Perhatikan sentral lokal dg : – Rata-rata 1800 panggilan baru dalam 1 jam – Rata-rata holding time adl 3 menit 4 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 4 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 4 Maksudnya – Jenis private menggunakan 1% s/d 4 %dari waktunya di telepon (disebut juga “jam sibuk”) 4 Dari contoh tadi: – Dibutuhkan 2250 s/d 9000 private subscriber utk membangkitkan trafik 90 erlang Rekayasa Trafik, Sukiswo 40

Blocking 4 Pada sistem loss, beberapa panggilan hilang – Sebuah panggilan hilang jika n kanal dipakai ketika panggilan datang, istilah Blocking mengacu pd kejadian ini. 4 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 4 Jika panggilan datang dg distribusi Poisson maka Bc = B t – Bc menghasilkan pengukuran yg lebih baik utk kualitas pelayanan thd subscriber, sdg Bt lebih mudah dlm perhitungan Rekayasa Trafik, Sukiswo 41

Laju panggilan 4 Pada loss system setiap panggilan yg datang akan dilayani atau dibuang 4 Sehingga ada 3 jenis laju panggilan – offered = laju kedatangan semua panggilan – carried = laju panggilanyg dilayani – lost = laju panggilan yg dibuang 4 Note : – offered = carried + lost = – carried = . (1 – Bc) – lost = . Bc offered Rekayasa Trafik, Sukiswo carried lost 42

Aliran trafik 4 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 4 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 4 Kapasitas sistem, n = jumlah kanal pd link 4 Beban trafik, a = intensitas trafik yg ditawarkan 4 QOS (sudut pandang subscriber) Bc = probabilitas panggilan yg datang mendapati semua n kanal dipakai 4 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 4 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! 4 Note : n! = n. (n-1)… 2. 1 4 Nama lain : Formula Erlang, Rumus Erlang-B, Rumus rugi-rugi Erlang, Rumus pertama Erlang Rekayasa Trafik, Sukiswo 45

Contoh 4 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 % 4 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 4 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 4 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 4 Jika intensitas trafik a = 10 erlang, maka QOS bgt kapasitas n adl : 1 -Bc(n) = 1 – Erl(n, 10) Rekayasa Trafik, Sukiswo 49