02. traffic engineering-network planning and dimensioning_3

Manajemen Penyelenggaraan Jaringan Modul-02

Traffic Engineering, Network Planning & Dimensioning

Juli 2010

Manajemen Penyelenggaraan Jaringan Semester Ganjil 2010-2011

1

Rekayasa Trafik(Traffic Engineering) Traffic engineering merupakan pengetahuan dasar untuk membuat analisis dan disain jaringan telekomunikasi. Keberhasilan trafik tergantung dari pada kemungkinan terjadinya kegagalan dalam percakapan atau dengan kata lain subcribers busy. Istilah tersebut dikenal dengan istilah Blocking Probability Blocking Probability adalah Kemungkinan kegagalan hubungan yang disebabkan karena non- availability jaringan ( network non-availability). Blocking dapat diakibatkan oleh berbagai sebab baik bagian switching maupun bagian lain dari network , antara lain subscriber digit interstage switching links call processor trunk between exchanges

Traffic demand vs network cost effectiveness memberikan tingkat Quality of Service dari suatu network

Juli 2010


2

Pola TrafikHigh Traffic

12 10 8 6Low Traffic

4 2 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Traffic

Definisi Busy hour Periode waktu 1 jam secara terus-menerus dimana jumlah panggilan trafik tertinggi. Biasanya antara jam 11.00-12.00, namun tergantung daripada lokasi sentral dan kegiatan ekonomi setempat

Peak busy hour Trafik tertinggi dari suatu hari, berubah day-to day

Time consistent busy hour Pola trafik yang tetap untuk periode tertentu atau musim/waktu tertentu.

BHCA : Busy Hour Call Attemps BHCR : Busy Hour Calling Rates Call Answered : panggilan terjawab Call Seizure Panggilan yang memperoleh out-going circuit di sentral lokal. Rasio jumlah panggilan terhadap panggilan terjawab (design CCR > 75 %).

CCR (Call Completion Ratio)

Juli 2010


4

Contoh Perhitungan TrafikContoh-1 Sebuah sentral telepon melayani 2000 pelanggan. Rata-rata BHCA = 10.000 calls CCR = 60 % Hitung: BHCR (call rata-rata pada jam sibuk)

Jawab: Avarage busy hour call = BHCA x CCR = 10.000 x 0.60 = 6000 calls BHCR = (Average busy hour calls)/(Total subscribers) = 6000/2000 = 3 calls/subscriber

Juli 2010


5

Satuan Trafik (Erlangs) Sebuah server dikatakan berkemampuan 1Erlangs bila perangkat tersebut diduduki selama periode pengamatan 1 jam. Contoh-2 Suatu group terdiri dari 10 server, masing-masing diduduki selama 30 menit dalam suatu pengamatan selama 2 jam. Hitung Trafik yang dapat dilalukan oleh group tersebut Jawab Traffic Carried Out per Sever = (Occupied Duration)/(Total Duration) = 30/120 = 0.25 Erlangs Traffic Carried Out per Group = 10 x 0.25 = 2.5 ErlangsJuli 2010 6

Contoh-3 Satu group perangkat terdiri dari 20 server. Traffic Carried = 10 Erlangs. Rata-rata durasi panggilan = 3 menit. Hitung jumlah call (selama satu jam) yang dapat dihandle oleh Single server Group

Jawab Traffic per server = 10/20 = 0.5 Erlangs Pengamatan 1 jam server akan sibuk selama 0.5 Erl x 60 menit = 30 menit Jumlah call selama 1jam Single server : (30 menit)/(3 menit per call) = 10 calls Group : (20 server x 10 calls/server) = 200 calls

Juli 2010


7

Call Second & Call Minute Traffic intensity juga dapat dinyatakan atau diukur dalam besaran lain. Besaran tersebut dikenal dengan istilah CCS (Centum Call Second) yang melambangkan produk call-time. 1 CCS adalah satu panggilan untuk setiap durasi 100 detik. CCS umumnya hanya berlaku bagi percakapan telepon sedangkan untuk traffic data dan lainnya lebih banyak digunakan satuan Erlangs. Disamping CCS dikenal juga CM atau Call minutes untuk traffic intensity. Hubungan CCS dan CCS serta Erlangs adalah 1 Erl = 36 CCS = 3600 CS = 60 CMJuli 2010 Manajemen Penyelenggaraan Jaringan Semester Ganjil 2010-2011 8

Contoh-4 Seorang pelanggan telepon membuat panggilan 3 kali dengan durasi berturut-turut 4, 3 dan 2menit dalam periode 1 jam. Hitung: CCS dan CM Jawab: Trafik dalam Erlangs = (Busy periode)/(Total periode) = (3+4+2)/60 = 0.15 Erl Trafik dalam CCS = {(3+4+2)x60}/100 = 540/100 = 5.4 CCS Trafik dalam CM = 3+4+2 = 9 CM

Juli 2010


9

Network Planning & DimensioningTujuan : Menjamin bahwa jaringan dan layanan baru yang dibangun dapat memenuhi apa yang dibutuhkan oleh pelanggan dan operator itu sendiri Perencanaan jaringan merupakan hal penting yang harus dilakukan sebelum membangun jaringan atau layanan baru

Juli 2010


10

Jaringan TelekomunikasiModel jaringan telekomunikasi yang simpel terdiri dari Node Terminal Network node Link antar node Access network Menghubungkan terminal ke network node Trunk network Menghubungkan network node yang satu dengan yang lainnyaAccess Network

Trunk Network

Network node

TerminalJuli 2010 Manajemen Penyelenggaraan Jaringan Semester Ganjil 2010-2011 11

Tahapan Perencanaan Jaringan Perencanaan jaringan secara tradisional meliputi empat tahap, yaitu Perencanaan bisnis Rencana strategis pengembangan jaringan untuk mendukung rencana bisnis perusahaan

Perencanaan jaringan jangka panjang dan jangka menengah (misalnya untuk 5 s/d 15 tahun) Perencanaan jaringan jangka pendek (misalnya rencana tahunan) Operasi dan pemeliharaan Untuk menjamin agar operasional sehari-hari jaringan dapat berjalan dengan baikJuli 2010 Manajemen Penyelenggaraan Jaringan Semester Ganjil 2010-2011 12

Proses Perencanaan Jaringan Proses perencanaan jaringan meliputi tiga tahap, yaitu: Topological design Network-synthesis Network realization

Juli 2010


13

Topological design Tahap ini meliputi penentuan penempatan komponen jaringan serta cara menghubungkan satu sama lain. Menggunakan metode optimisasi topologi, meliputi penentuan lokasi dan matrix connection yang optimal dari switching

Juli 2010


14

Network-synthesis Menentukan ukuran dari komponen jaringan yang akan digunakan berdasarkan kriteria performansi yang ditentukan, misalnya Grade of Service (GoS). Menggunakan metode "Nonlinear Optimisation", yang meliputi perhitungan untuk menentukan routing plan dan dimensi dari komponen yang diperlukan

Juli 2010


15

Network realization Menentukan bagaimana cara untuk memenuhi kapasitas yang dibutuhkan serta menjamin reliabilitas jaringan Menggunakan metode yang dikenal dengan "Multicommodity Flow Optimisation", meliputi perhitungan untuk menentukan circuit plan secara fisik

Juli 2010


16

Planning process for dimensioning circuit switched networksStartUnit cost Topological designSwitch-location connectivity

DimensioningUnit cost

Traffic matricesGoS constraints

Traffic routingLogical circuit demand

Circuit routingPhysical circuits

Unit-cost evaluation Connection-cost evaluation

No

Converged?Yes

No

Converged?Yes

StopJuli 2010 Manajemen Penyelenggaraan Jaringan Semester Ganjil 2010-2011 17

Forecasting Dalam proses perencanaan jaringan, perlu adanya estimasi traffic intensity untuk memperkirakan beban trafik yang harus didukung oleh jaringan Untuk mengestimasi traffic intensity, perencana harus menggunakan metode telecommunications forecasting

Juli 2010


18

Telecommunications forecasting Penyedia jasa telekomunikasi biasanya melakukan forecasting untuk membantu dalam perencanaan jaringan Forecasting yang akurat akan membantu operator dalam pengambilan keputusan yang tepat dalam investasi yang berkaitan dengan pengembangan produk

Juli 2010


19

Technology

Factor-faktor yang mempengaruhi forecasting

subscriber access - fibre, wireless, wired, cellular, TDMA, CDMA, handsets application - telephony, PBXs, ISDN, videoconferencing, LANs, teleconferencing, internetworking, WANs technology - broadband, narrowband, carriers, fibre to the curb, DSL

Economics Global Economics - Economic climate, predictions, estimates, economic factors, interest rates, prime rate, growth, management's outlook, investors' confidence, politics Sectoral Economics - trends in industry, investors outlook, telecommunications, emerging technologies growth rate, recessions, and slowdowns Macroeconomics - inflation, GDP, exports, monetary exchange rates, imports, government deficit, economic health

Demographics Measurement of number of people in regions how many were born, are living and died within a time period The way people live health, fertility, marriage rates, ageing rate, conception, mortality

Juli 2010


20

Forecasting methods Judgment-based methods Survey methods Time series methods Analogous methods Causal models

Juli 2010


21

Judgment-based methods Berdasarkan opini dan pengetahuan orang yang dianggap berpengalaman pada bidang yang bersangkutan dengan forecasting Terdapat dua metode, yaitu: Delphi method Estimasi para ahli mengenai perkembangan di masa datang berdasarkan serangkaian pertanyaan yang diajukan Metode ini dianggap kurang reliabel,

Extrapolation Metode yang biasa digunakan dalam forecasting Berdasarkan asumsi bahwa perkembangan di masa yang akan datang merupakan kelanjutan dari perkembangan di masa lalu (the past is a good predictor of the future).

Juli 2010


22

Survey methods Berdasarkan opini pelanggan, yang hasilnya akan cukup akurat apabila survey dilaksanakan dengan benar. Metode: Menentukan target group Menentukan sample group dari target group yang dianggap secara tepat mewakili populasi dari target group Mengajukan pertanyaan kepada sample group, dan mencatat setiap jawabannya Jawaban dianalisis dengan menggunakan metode statistical dan analytical

Metode ini hasilnya akurat apabila sample group merupakan subset yang mewakili target group secara akurat, dan menjawab setiap pertanyaan dengan tepat

Juli 2010


23

Time series methods Berdasarkan pengukuran atas kejadian secara periodik Data hasil pengukuran digunakan untuk membuat forecast dengan meng-ekstrapolasikan ke masa yang akan datang Beberapa contoh Time Series Methods: Exponential smoothingBerdasarkan moving average dari data yang dianalisis (misalnya data penjualan)

Cyclical and seasonal trendsMenggunakan data yang lalu untuk menentukan pattern atau trend yang terjadi secara siklus atau periode musiman

Statistical modelsPengembangan hubungan statistikal di antara variabel

Juli 2010


24

Analogous methods Membandingkan kesamaan kejadian antara kejadian di tempat lain (foreign events) dengan kejadian yang sedang dipelajari (current events) Foreign events biasanya dipilih pada waktu di mana mereka sudah lebih mature dari current events Berdasarkan observasi terhadap foreign events, dapat dilakukan forecasting mengenai perkembangan current events di masa yang akan datang Analogous methods dapat dibagi ke dalam dua kelompok, yaitu: Qualitative (symbolical) models Quantitative (numeric) modelsJuli 2010 Manajemen Penyelenggaraan Jaringan Semester Ganjil 2010-2011 25

Causal models Causal model adalah model abstrak yang dibuat dengan menggunakan logika sebab akibat untuk menguraikan perilaku dari sebuah sistem Merupakan metode forecasting yang paling akurat, namun karena sedemikian kompleksnya, sehingga biasanya hanya bisa dibuat dengan menggunakan program komputer. Akurasi forecasting dengan model ini tergantung dari akurasi data yang digunakan

Juli 2010


26

Akurasi forecasting Untuk memperbaiki serta men-test akurasi forecasting dapat dilakukan cara-cara sbb: Menggunakan beberapa metode forecasting, dan membandingkan apakah hasilnya kira-kira sama Mengecek kesalahan dengan cara statistik dan menyatakannya dalam root mean squared error

Untuk meningkatkan akurasi, disarankan sbb: Data yang digunakan diukur dan diperoleh seakurat mungkin Memilih metode forecasting yang paling tepat Proses forecasting dilakukan dengan cara seakurat mungkin

Juli 2010


27

Traffic matrix Traffix matrix T = T(i,j) Menguraikan traffic interest antar sentral N elemen (N = jumlah sentral) Elemen T(i,i) = estimasi trafik dalam sentral i (dalam Erlang) Elemen T(i,j) = estimasi trafik dari sentral i ke sentral j (dalam Erlang)

Problem Pertambahan jumlah elemen matrix yang sangat tinggi: 600 sentral = 3600 elemen Solusi: pembuatan matrix secara hirarki Higher level : trafik antar traffic area Lower level : trafik antar sentral dalam satu traffic area

Juli 2010


28

Contoh perhitungan traffic matrix:Dalam satu sentral lokal (1) Data: Dalam satu area sentral lokal terdapat 1000 pelanggan perorangan dan 10 perusahaan yang menggunakan PBX Estimasi trafik setiap pelanggan perorangan sebesar 0,025 Erlang, dan setiap perusahaan sebesar 0,200 Erlang

Pertanyaan: Berapa total intensitas trafik (a) berasal dari seluruh pelanggan? Berapa call arrival rate () apabila mean holding time (h) diasumsikan 3 menit?

Jawab: a = 1000x0,025 + 10x0,200 = 25 + 2 = 27 Erlang = a/h = 27/3 = 9 call/menitJuli 2010 Manajemen Penyelenggaraan Jaringan Semester Ganjil 2010-2011 29

Contoh perhitungan traffic matrix:Dalam satu sentral lokal (2) Data: Dalam periode forecasting selama 5 tahun peningkatan pelanggan baru diestimasikan linier 100 pelanggan per tahun Karakteristik trafik pelanggan perorangan meningkat menjadi 0,040 Erlang Jumlah perusahaan yang menggunakan PBX diestimasikan menjadi 20 pada akhir periode forecasting

Pertanyaan: Berapa estimasi total intensitas trafik (a) pada akhir periode forecasting?

Jawab: a = (1000 + 5*100)*0,040 + 20x0,200 = 60 + 4 = 64 ErlangJuli 2010 Manajemen Penyelenggaraan Jaringan Semester Ganjil 2010-2011 30

Contoh perhitungan traffic matrix:Banyak sentral lokal (3) Data: Terdapat tiga sentral lokal yang diasumsikan ukurannya sama Diasumsikan pula bahwa setengah dari trafik tiap sentral adalah trafik lokal sedangkan setengahnya terbagi rata menuju ke dua sentral lainnya

Traffic matrix

Area1 2 3 Jumlah

132 16 16 64

216 32 16 64

316 16 32 64

Jumlah64 64 64 132

Pertanyaan: Buat traffic matrix T yang memperlihatkan traffic interest antara sentral-sentral tersebut pada akhir periode forecasting

Jawab: T(i,i) = 64/2 = 32 Erlang T(i,j) = 64/4 = 16 ErlangJuli 2010 Manajemen Penyelenggaraan Jaringan Semester Ganjil 2010-2011 31

Dimensioning TujuanMenentukan kapasitas minimum yang diperlukan yang masih memenuhi persyaratan Grade of Service (GoS). Untuk itu dimensioning meliputi perencanaan jaringan untuk peak-hour traffic, yaitu satu jam dalam satu hari di mana intensitas trafik paling padat.

Proses dimensioning meliputi Menentukan topologi jaringan, routing plan, traffic matrix, dan persyaratan GoS Menentukan maximum call handling capacity sentral, dan jumlah maksimum kanal antar sentral yang diperlukan

Ketentuan dimensioning Beban trafik tidak boleh mendekati 100% Perencana harus selalu melakukan pengukuran trafik pada jaringan, dan pemeliharaan serta peningkatan untuk dapat memenuhi kebutuhan yang berubah-ubah

Juli 2010


32

Model jaringan telepon Jaringan telepon terdiri dari: Network node (sentral) Link yang menghubungkan nodeB

Traffik berisi percakapan (call) Dalam membangun percakapan terdapat dua tahap: Call establishment phase Membangun route hubungan melalui jaringan Information transfer phase Melakukan percakapanA

Juli 2010


33

Dua macam proses trafik Proses di tiap network node Untuk membangun call Setiap call memerlukan (dan memperebutkan) sarana prosesing di tiap node (sentral) sepanjang route yang ditempuh Proses ini memerlukan waktu (beberapa milidetik)

Proses di tiap link Untuk transfer informasi Setiap call menduduki satu kanal pada setiap link sepanjang route Transfer informasi akan berakhir apabila salah satu pihak yang berkomunikasi memutuskan hubungan Transfer informasi (call holding time) biasanya berlangsung beberapa menit

Juli 2010


34

Traffic dimensioning pada jaringan telepon(simplified) Asumsi: Sudah ditentukan parameter berikut Topologi jaringan dan routing Traffic matrix GoS yang disyaratkan

Network nodes dimensioning: Menentukan call handling capacity Jumlah maksimum call yang dapat dibangun oleh node (sentral) dalam satu satuan waktu

Links dimensioning: menentukan jumlah kanal yang dibutuhkan Jumlah maksimum call yang dapat disalurkan melalui linkManajemen Penyelenggaraan Jaringan Semester Ganjil 2010-2011

Juli 2010

35

Traffic process during call establishment

Juli 2010


36

Call (request) arrival intensity ():Jumlah (permintaan) call yang datang pada satu node dengan satuan calls/min

Call processing time (s)Biasanya dinyatakan dalam satuan millisrcond Diasumsikan call request diproses oleh satu prosesor dengan buffer tak terhingga 1/s = kecepatan rata-rata prosesing setiap call request

Traffic load (): = s Grade of Service measure:GoS measure = Mean waiting time E[W]E[W ] s

1 = s E[W] akan mendekati tak terhingga apabila mendekati 1

Juli 2010

Manajemen Penyelenggaraan Jaringan 37 Semester Ganjil 2010-2011

37

Example

Dimensioning the node1

Asumsi: Tiga sentral lokal yang terhubung satu sama lain Traffic matrix (T) terlampir Fixed (direct) routing: call melalui route terpendek Mean holding time (h) = 3 menit

2

3

Tugas: Tentukan call handling capacity yang diperlukan di tiap node untuk memenuhi persyaratan GoS < 50%

Area 1 2 3 Jumlah

1 60 30 30 120

2 15 30 15 60

3 15 15 30 60

Jumlah 90 75 75 240

Juli 2010


38

Jawab Node-1 Call request dari area-1: [T(1,1) + T(1,2) + T(1,3)]/h = 90/3 = 30 calls/min Call request dari area-2: T(2,1)/h = 30/3 = 10 calls/min Call request dari area-3: T(3,1)/h = 30/3 = 10 calls/min Total call request arrival rate: (1) = 30 + 10 + 10 = 50 calls/min Call handling capacity yang diperlukan: (1) = (1)/(1) = 0,5 (1) 2x (1) = 100 calls/min

Node-2 Total call request arrival rate: (2) = [T(2,1)+T(2,2)+T(2,3)+T(1,2)+T(3, 2)]/h = (75+15+15)/3 = 35 calls/min Call handling capacity yang diperlukan: (2) 2x (2) = 70 calls/min

Node-3 Total call request arrival rate: (3) = [T(3,1)+T(3,2)+T(3,3)+T(1,3)+T(2,3)]/h = (75+15+15)/3 = 35 calls/min Call handling capacity yang diperlukan: (3) 2x (3) = 70 calls/min

Juli 2010


39

Traffic process during information transfer

Juli 2010


40

Grade of Service measure: GoS measure = Call blocking probability (B)

Erlangs blocking formula

B Erl(n, a)

an n! ai i 0 i!n

a = Offered traffic = h = Call arrival intensity (calls/min) h = Holding time (min) n! = n(n-1)(n-2)1

Juli 2010


41

Table: B = Erl(n,a)B = 1% n: 35 channels 36 channels 37 channels 38 channels 39 channels a: 24.64 erlang 25.51 erlang 26.38 erlang 27.26 erlang 28.13 erlang B = 1% n: 50 channels 51 channels 52 channels 53 channels 54 channels 55 channels 56 channels a: 37.91 erlang 38.81 erlang 39.71 erlang 40.61 erlang 41.51 erlang 42.41 erlang 43.32 erlang

40 channels 41 channels42 channels 43 channels 44 channels 45 channelsJuli 2010

29.01 erlang 29.89 erlang30.78 erlang 31.66 erlang 32.33 erlang 33.44 erlang

57 channels 58 channels 59 channels60 channels

44.23 erlang 45.13 erlang 46.04 erlang46.95 erlang42


Example

Dimensioning the links Asumsi:1 Tiga sentral lokal yang terhubung satu sama lain dengan two way links Traffic matrix (T) terlampir Fixed (direct) routing: call melalui route terpendek Mean holding time (h) = 3 menit3 15 15 30 60 Jumlah 90 75 75 240

2

3

Area 1 2 3 Jumlah

1 60 30 30 120

2 15 30 15 60

Tugas: Tentukan dimensi link untuk memenuhi persyaratan GoS : B 1%

Juli 2010


43

Jawab Link 1-2 Offered traffic 12: a(1,2) = T(1,2) = 15 Erlang Offered traffic 21: a(2,1) = T(2,1) = 30 Erlang Total offered traffic: a(1,2) = T(1,2)+T(2,1) = 15+30 = 45 Erlang Kapasitas kanal yang diperlukan: n(1,2) min{i l Erl(I,45) 1%} n(1,2) = 58 kanal

Link 1-3 Total offered traffic: a(1,3) = T(1,3)+T(3,1) =15+30 = 45 Erlang Kapasitas yang diperlukan: n(1,3) min{i l Erl(I,45) 1% n(1,3) 58 kanal

Link 2-3 Total offered traffic: a(2,3) = T(2,3)+T(3,3) =15+15 = 30 Erlang Kapasitas yang diperlukan: n(2,3) min{i l Erl(I,30) 1% n(2,3) 42 kanal

Juli 2010


44

Reference1. Wikipedia, the free encyclopedia, referring to Penttinen A., Chapter 10 Network Planning and Dimensioning, Lecture Notes: S-38.145 Introduction to Teletraffic Theory, Helsinki University of Technology, Fall 1999 Farr R.E., Telecommunications Traffic, Tariffs and Costs An Introduction For Managers, Peter Peregrinus Ltd, 1988 Kennedy I. G., Forecasting, School of Electrical and Information Engineering, University of the Witwatersrand, 2003 Goodman A., Surveys and Sampling, 7th November 1999

2.

Network planning and dimensioning Helsinki University of Technology, Networking Laboratory, referring to A. Olson, ed. (1997) Understanding Telecommunications 1 Student Literature, Lund, Sweden A. Girard (1990) Routing and Dimensioning in Circuit-Switched Network Addison Wesley, Reading, MA

Juli 2010


45

02. traffic engineering-network planning and dimensioning_3

Documents