BAB VIII
TRAFIK IP Trafik IP (Internet Protocol), secara fundamental sangat berbeda dibanding dengan trafik telepon suara (klasik). Karenanya, untuk melakukan desain dan perencanaan suatu jaringan IP mobile, perlu dilakukan karakterisasi dan kemudian klasifikasi dari trafik IP tersebut. Langkah pertama untuk analisa dan desain jaringan-jaringan IP wireless adalah menetapkan secara jelas permintaan performansi yang diinginkan dan trafik jaringan yang akan diaplikasikan. Spesifikasi tentu menjadi tidak sederhana dan kemungkinanan besar akan menimbulkan masalah, antara lain karena kebanyakan aplikasi harus dapat beradaptasi terhadap fasilitas dan kemampuan yang dapat diberikan oleh jaringan. Disamping itu, akan terjadi perdebatan apabila pendekatan desain suatu jaringan yang akan datang dilakukan dengan menggunakan informasi trafik dari aplikasi-aplikasi yang ada sekarang. Karenanya, pada pembahasan bab ini, akan diambil asumsi bahwa aplikasi-aplikasi yang memiliki sifat-sifat umum tertentu yang dihasilkan dari lingkungan dan interaksi manusia, adalah independen terhadap infrastruktur jaringan dan dianggap tidak akan menyebabkan perubahan di masa yang akan datang. Lebih jauh, sudah dibahas pada bab terdahulu bahwa adanya Internet telah memunculkan layanan-layanan heterogen dengan tuntutan trafik dan QoS yang berbeda. Beberapa layanan menuntut komunikasi real time, sedangkan yang lainnya tidak. Juga terjadi heterogenitas kebutuhan bandwidth sebagai akibat aliran trafik yang dibangkitkan dari aplikasi-aplikasi yang berbeda. Karena itu, perlu ditetapkan sifat dasar dari trafik IP tersebut dan memberi perhatian khusus pada karakteristik-karakteristiknya. Teknik-teknik tradisional telekomunikasi untuk mendukung QoS adalah hanya berbasis pada trafik suara (voice), dimana alokasi resources adalah bersifat deterministik (pengalokasian dan switching dari kanal-kanal). Sehingga jika dibandingkan dengan jaringan tradisional tersebut, trafik IP mempunyai dua perbedaan utama, yaitu : Alokasi resources bersifat dinamik, dan resources dialokasikan pada konsep berbasis paket Tidak ada dukungan yang jelas untuk alokasi suatu jumlah tertentu dari resources jaringan UNJANI/REKAYASA TRAFIK TELEKOMUNIKASI/BAB VIII
Halaman 1
Di sisi lain, kesederhanaan jaringan-jaringan IP menghasilkan transmisi yang transparan untuk tipe-tipe trafik yang berbeda, dalam hal ini voice, video, audio, dan multimedia, karena semua dilakukan melalui jaringan yang sama. Jadi pada jaringan IP ini, tidak perlu dibangun infrastruktur jaringan untuk setiap trafik tersebut. Karakteristik-karakteristik dari jaringan IP ini, bersama pengembangan dari layanan-layanan yang berbeda yang ditawarkan ke pelanggan, telah memunculkan IP sebagai konsep baru utama untuk jaringanjaringan telekomunikasi.
7.1 Karakterisasi Trafik IP Trafik Internet, dalam hal ini adalah berbasis IP, termasuk kebanyakan layanan-layanan multimedia akan mempunyai karakteistik-karakteristik yang berbeda terkait dengan parameter-parameter trafiknya; bit rate, burstiness, waktu lamanya koneksi, sesuai dengan permintaan terhadap metrik performansinya (misal; delay paket, loss, dan throughput). Dengan memperhatikan aspek-aspek jaringan untuk analisa trafik IP ini, maka perlu untuk menangkap atau memotret sifat dan karakteristik setiap stream individual seperti sifat kumpulan dari trafik Internet. Dalam hal ini, analisa kumpulan trafik Internet dilakukan dengan pengukuran-pengukuran trafik sesungguhnya. Selanjutnya, dilakukan filtrasi komponen-komponen yang berbeda dari kumpulan trafik tersebut terkait pada aplikasi-aplikasi yang dibangun oleh trafik tersebut. 7.1.1 Kumpulan Trafik Internet Tipe layanan yang dominan pada Internet saat ini adalah layanan besteffort, yang artinya bandwith akan dibagi secara sama (equal) kepada semua aliran trafik yang ada. Semua pengendalian transportasi (transport control) dipindahkan ke node akhir dari jalur komunikasi. Di lain hal, Internet secara inisial adalah berbasis pada interaksi client dengan server. Jadi ada node-node jaringan yang berfungsi memberi layanan-layanan khusus untuk pelanggan Internet, disebut server, sedangkan aplikasi-aplikasi dijalankan di terminal pelanggan (personal computer dan terminal mobile) berupa layanan-layanan yang diperlukan pelanggan. Informasi pada sistem digital pada dasarnya terdiri dari urutan bit “nol” dan “satu”. Node-node jaringan dan terminal-terminal men-segmentasi stream informasi tersebut dalam bentuk paket-paket. Pada proses pengiriman informasi, digunakan protokol-protokol transport yang bervariasi tergantung pada kebutuhan trafik-nya (misal TCP atau UDP). UNJANI/REKAYASA TRAFIK TELEKOMUNIKASI/BAB VIII
Halaman 2
Sementara itu, antara protokol layer transport dan protokol layer link pada Internet (misal SONET dan ATM), terdapat protokol IP. Karenanya kumpulan trafik pada Internet dapat dijadikan referense sebagai trafik IP. Untuk analisa trafik IP ini, biasanya dilakukan pengukuran pada trunk backbone Internet; dilakukan capture trafik dengan memilah protokolprotokolnya, diantaranya trafik TCP (Transport Control Protocol), UDP (User Data Protocol), dan lainnya. Juga dapat dilakukan pengukuran berbasis pada aplikasinya, misal Web, telnet, FTP (File Transfer Protocol), atau e-mail. Pengukuran dilakukan dalam selang 24 jam selama 7 hari. Hasil pengukuran tentu berbeda dari satu tempat dengan tempat lainnya; area, kota, negara, dan lain-lain tergantung berapa besar jaringan IP di daerah bersangkutan dan aktifitas pelanggannya. Gambar 7.1 memperlihatkan contoh analisa trafik Internet berbasis protokol yang datanya merupakan pengukuran pada suatu link antara suatu ISP dan Internet seluruh dunia [sumber data: Toni Janevski, Traffic Analysis and Design of Wireless IP Network, halaman 138]. Sesuai dari hasil pengukuran dan analisa, terlihat bahwa trafik TCP yang aktualnya merupakan trafik Web ternyata mendominasi aplikasi Internet. Sebelum berkembangnya Web, persentase terbesar trafik TCP adalah dihasilkan dari proses transfer file (FTP), surat elektronik (e-mail), dan beberapa aplikasi interaktif lainnya. 100%
Komposisi trafik Internet
90% 80% 70%
TCP
60%
UDP
50% Lain-nya
40% 30% 20% 10%
Juli-01
Mei-01
Mar-01
Jan-01
Nov-00
Sept-00
Juli-00
Mei-00
Mar-00
0%
Gambar 7.1 Analisa trafik Internet dengan basis protokol. UNJANI/REKAYASA TRAFIK TELEKOMUNIKASI/BAB VIII
Halaman 3
Namun setelah diperkenalkannya WWW, yang berbasis Hypertext Transport Protocol (HTTP) pada layer aplikasi TCP pada layer transport, maka trafik Web menjadi sangat dominan pada komposisi kumpulan trafik Internet. Lebih jauh, terbukti bahwa pada semua analisa trafik Internet, trafik TCP adalah selalu paling dominan. Tapi perlu dicatat bahwa hasil tersebut adalah berbasis pada prinsip Internet saat ini dimana layanan yang diberikan menggunakan satu tipe layanan saja (best effort) untuk semua jenis layanan yang diberikan tanpa mendukung mekanisme QoS. Dalam hal ini hanya skenario layanan best effort yang digunakan. 7.1.2 Komponen Trafik Internet Secara umum, trafik Internet diklasifikasikan atas protokol transport (TCP dan UDP) atau aplikasi (Web, telnet, FTP, atau e-mail) yang digunakan. Setiap segmen trafik tersebut terdiri dari stream yang dimultipleks dari koneksi dalam jaringan yang berbeda. Seorang pelanggan dapat saja menginisiasi satu atau lebih stream secara bersamaan (misal koneksi paralel untuk satu session dengan maksud mempercepat targetnya, atau lebih dari satu session diinisiasi dari satu browser). Seperti diperlihatkan pada gambar 7.2, [ sumber data: Toni Janevski, Traffic Analysis and Design of Wireless IP Network, halaman138], dalam trafik 100% 90% Komposisi trafik TCP
80%
HTTP
70%
SMTP
60% 50%
FTP
40%
Lain-nya
30% 20% 10%
Juli-01
Mei-01
Mar-01
Jan-01
Nov-00
Sept-00
Juli-00
Mei-00
Mar-00
0%
Gambar 7.2 Analisa trafik TCP. UNJANI/REKAYASA TRAFIK TELEKOMUNIKASI/BAB VIII
Halaman 4
TCP, pesentase trafik WWW berkisar 55% sampai dengan 90%. Untuk segmen trafik TCP yang lainnya, dibangkitkan dari FTP, Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), dan protokol lain dalam layer aplikasi. Walau pun trafik TCP dominan pada trafik Internet keseluruhan, trafik UDP juga meningkat. Trafik ini dihasilkan terutama oleh komunikasi interserver dan untuk trafik Domain Server Name (DSN). Implementasi UDP sangat baik untuk layanan-layanan real-time dan UDP dapat dikombinasikan dengan Real-Time Protocol (RTP).
7.2 Klasifikasi Trafik IP Analisa trafik IP menunjukkan adanya heterogenitas jaringan terkait dengan layanan-layanan dan aplikasi yang berbeda yang diberikan. Sebagai akibatnya adalah layanan dengan range yang sangat bervariasi karakteristiknya dan kebutuhan-kebutuhan yang berbeda akan ada dalam jaringan. Untuk dapat melakukan desain jaringan, terutama untuk akses wireless ke Internet, maka perlu dilakukan klasifikasi trafik yang ada saat itu dan trafik yang diperkirakan terjadi di jaringan pada masa kedepannya. Berikut akan dibuat klasifikasi trafik IP berdasarkan kebutuhan QoS dari layanan-layanan yang berbeda. Pada tabel 7.1 diperlihatkan layanan-layanan yang telah ada pada Internet serta layanan yang diperkirakan akan muncul ketika diberikan dukungan QoS. Karakteristik layanan, didasarkan pada : 1. Tipe layanan (audio, video, data, dan multimedia) 2. Distribusi dari informasi. Data pada tabel 7.1, tidak mungkin memuat semua layanan yang mungkin ada. Tetapi setidaknya sudah memasukkan layanan-layanan dengan tipe yang berbeda dan kebutuhan QoS yang berbeda, yang secara umum dapat membentuk klasifikasi trafik. Saat ini untuk kebanyakan aplikasi dari Internet tidak meminta layanan yang bersifat real-time, tapi ketat untuk adanya dukungan QoS. Aplikasi pada tabel 7.1 juga menggambarkan aplikasi multimedia yang meliputi audio, video, dan data/image. Dari perspektif pelanggan, aplikasi tersebut dapat diklasifikasikan atas 3 group utama : Aplikasi interaktif ( misal Telepon IP) UNJANI/REKAYASA TRAFIK TELEKOMUNIKASI/BAB VIII
Halaman 5
Tabel 7.1 Klasifikasi aplikasi Internet dengan tipe informasi, kebutuhan realtime, dan kecenderungan untuk dukungan QoS. Aplikasi
Audio
Video
Data
QoS
X X
Real Time 2 1 1
WWW Telepon IP Konferensi multimedia Audio Streaming Video Streaming Download file E-mail Multimedia-mail E-commerce Service on demand
X X
X
X X X X
X X X
X X X X X
2 2 3 3 3 1 2
2 2 3 3 3 1 2
3 1 1
Penjelasan permintaan : 1-tinggi, 2-medium, 3-rendah
Layanan-layanan distributif (misal audio atau video streaming dan Web TV) Service on demand (misal e-mail, video atau audio on demand, dan transfer data). Kebutuhan layanan diklasifikasikan berdasarkan pada packet loss, packet delay dan variasi delay (jitter), serta throughput. Berdasarkan analisa dan diskusi di forum-forum internasional terhadap kebutuhan QoS untuk kondisi saat ini dan aplikasi-aplikasi Internet yang akan datang, sesuai dengan karakteristik trafik dari Internet ( dengan dua tipe trafik utama yang tergantung pada trafik protokol transport: TCP dan UDP), maka dihasilkan suatu klasifikasi global (yang berlaku umum) dari aplikasi Internet yang membagi kelas trafik menjadi dua kelas utama, yaitu : Kelas A : trafik dengan dukungan QoS, pelayanan dengan prioritas yang lebih tinggi Kelas B : trafik tanpa dukungan QoS, pelayanan dengan prioritas lebih rendah Dalam kelas A, trafik dibagi dalam tiga sub-kelas : Sub-kelas A1 : trafik dengan prioritas tertinggi dari keseluruhannya UNJANI/REKAYASA TRAFIK TELEKOMUNIKASI/BAB VIII
Halaman 6
Sub-kelas A2 : trafik dengan variabel bit rate dan dukungan untuk komunikasi real-time Sub-kelas A3 : trafik best-effort dengan garansi QoS minimum, tetapi lebih tinggi kelasnya dibanding trafik best-effort seperti yang didefinisikan pada kelas B. Tabel 7.2. Klasifikasi dari aplikasi Internet. Kelas
Sub-kelas
A
A1
Prioritas tertinggi
A2
Real time
A3
Best effort minimum
B
Tipe flow
Best effort
Aplikasi Telepon IP, video-conference, ecommerce Video/audio streaming, service on demand WWW, download file secara segera, multimedia mail e-mail, download file ter-schedule
UNJANI/REKAYASA TRAFIK TELEKOMUNIKASI/BAB VIII
Halaman 7
