tot 0fl ploc. uu,i ut. 30,Lu.J,tees
JJ
\g
padajaringanATM Anafisis kinerjaleakybucketterintegrasi F. AhmadiDjajasugita' , SonySumaryo" -Staf pengajarSTTTelkom Stal pangajarJurusanleknik ElektrotTB, Jt. RadioPalasai 31,\andung, M a s u kM : a r e l1 9 9 8 ;r s v i s im a s u k J: a n u a r'i1 9 9 9d; i t e r i m aJ:a n u a r1i 9 9 9
Sari Padanralialirhini dibaha" artaLsiskirrer.ya /crrA;,buc'Aerterirrteglasipadajaringan ATM dengankornbinasikontrol adaptifl metode mar*itg danmctuJepliontas JugaJitrnjau kinrrja leaiis,brtckethasil dinrelsiorrilg. Sebagaiukwan kinerja digunakanpeluangscl hilangdi Janng:uldan,rl;rglgleul jaringan. Tratik utasukzurdiasumsikanrnodel 2-plraseMlv{BP. Penelitian serupa yang telah dilakukan oleh X, Wut'""'r nrenggunirkanmodel tr-afikmasukartbatch trc.frtcdenganproseskedatanganPoisson dan panjang batcfttcrdisbibusi geornctris. Ilasil sirnulasi menunjukkan peluang sel hilang di jaringan makin berkurang dengan ukuran token poolK yangmakin kecil; berkurangnl'a laju pernbangkitzn token mengakibatkanbertambahnyathroughput jaringan; panjang Dursl rata-rstatralft masukan yang seniakin besar alcur memperbevr hilangnya sel di jaringan; dan kemudian, kinerja leaky bucket makinmeningkat dengan digabungkannya mekanisnre pengontrol kongesti lainnya seperti pengontrolan adaptif, marking, darr pnoritas.Untuk /ea&ybucket hasil dinen.sioning, sinrulasi an[ara lain menunjuklan bahwa jika laju kedatangan x) conformirg (sesuaidengankontrak trafik), malia peluiuig sel hilang di jaringan makin kecil jika token pool makin kecil. Untuk (M+K) yang vma, leakybrcfter denganbuJler mcng\asilkan pelu:urg sel hilang di jaringan lebih kecil dibandingkan dengan tanpa buJfer.Lealgt bucketdenganbuJler M besar dan pembang.liitrmtoken N besar menghasilkan peluang sel hilang di jaringan terkecil. Jika laju kedatangan sel maliin jauh dai con"forning, leaky bucket denganN besar menghasilkan throughput jaingan yang lebih besar. KataKunci: analisis, ntulel, sinulasi, pt'oses kedatattgan, burstiness,Ieuky bucket, kinerla, jaingan ATM, nrultiplekser, adaptif, prioritas, nut ki ng, pendi menstan.
Abstract Pcrformance analysisof lcaky bucketsintcgrated in ATM networks . Thispaperis an analysisof the perfonrrance of leakybuckets,which areintegratedwithin ATM networkscombinedwith adaptive conlrol, markingand prioritizing.Also discussedis the perfonnance of leakybucketdimensioning.This performance is evaluated ttuough networkcell lossprobabilitiesa:rdnetworkthroughput.Thearrivalprocessis a 2-phaseMMBP. Similar researchhasbeen Wu[to'll]usingincorningtrafficrnodelbatchtrafficwith a Poissonarrivalprocessand a geometrically doneby dislributedbatch length. Theresultof the sirnulationshou'sttratthe networkcell lossprobabilityis reducedas the tokenpool sizeK becomes smaller of the tokcngenerationrate causesan increasein the networkthroughput;the networkcell loss andsmaller;the decrease probability is higherin the caseof a larger meanburst length;and the.performanceof the leaky bucket can be increasedby tncorporating othercontrolmechariisms suchas adaptivecontrol,markingandprioritizing.For the lealiy bucketdimensioning, the results of thesimulation show,amongotherthings,thatif the iucomingcell r'ateis conforming (appropriate to trafliccontract) and thetokenpoolis reduced,tleu the probubilityof networkcell lossis alsoreduced.If (M + K) are the same,the bufferedleaky bucket results in a networkcell lossprobability' is smaller0ranfor an unbutTered leakybucket.The leakybucketwith big bufferM andbigtokengeneration N resultin the smallestnetworkcell lossprobability. If the incomingcell rateis far fromconforming, the leaSbucket with big N resultsin a biggernetworkthroughput. Kry wordsAnalysis,model, sinnlalion, arrival process,burstiness,leahy bucket,pedormance,ATM newo*, multiplexer, ptive,pi oi tizing, marking, di n en.s ado i oning.
I
Pendatruluan
policing (Usoge Paranreter Control (WC) Mekanisme dalamterminologi ITLI) merupakan tcknik kontrol kongesti secarapreventif yang nrengontrolaliran trafik darisurnberpada user nehvork interJitcepadajaringun ATM. Mekanismepolicitrg yang populer dan banyak perhatianpara ahli adalahleaAybuckel. mendapat
Mekarrisrne policingmenjaminsumbertrafik mernenuhi kontrak trafrk yang telah disepakatian[ara pemakai denganjaringan pada saat pernbukaanhubungan. Parameterkontrak trafik antara lain mean rate, peak rate dan burstinessdari sumber trafrk. Sepanjang sumbermemenuhibatas kontrak trafik, mekanisme policittgtetaptransparan bagisumber,
3.t
Pltoc. ITB, r,ot..30,No. 3, 1998
Ada dua pendekatanuntuk rnenganalisiskinerja leak bucket. Pendekatan ),ang pertarna adalah rnengkarakterisasi proseskeluaran nrekanisrnepolicittg lealq, bucket tunggal. Pendekaun kedua adalalr leok1, bucket terintegrasi pada jaringan ATM. Dalanr pendekatan kedua ini dapat digunakan traffic descriptor,antaralain laju rata-ratakedatanganscl, dan pan1angburst rala-rala yang juga rnerupakanukuran bur,ctiness. Pendekatankedua ini dilakukan dengarr beberapamodel lealgt bucket yang terhubung dcngan sebuah multiplekser. Kemudian, leaky bucket dikornbinasidengan beberaparnetodekorrtrol korrgesti lainnya, yaitu kontrol adaptif, rnetode ntorking d,an rnetodeprioritas.Pendekatankedua ini diilharni olelr penelitianyang telah cliltrkukanoleh Wull0'ltl. Dnln,r., penelitiannyayang berupa siruulasi digunakan rnodcl trafik masukan berupa batch traffic dengan proses kedatanganPoisson dan panjang batch terdistribusi geometris. Dalam rnakalah ini, surnber trafikn1,a diasumsikanZ-phaseMMBP yang kemudian ditunrnkan menjadiIBP. Makalah ini juga meninjau kinerja leak.ybucket ltt'rsil dinrensioning pada jaringan ATM. Maksud dari dimensioning adalah agar leak.y bucket trausparau terhadap sumber confornting (surnber yang sesuai dengan kontrak trafrk saat pembukaan hubungan). Sebagaiukuran kineda digunakan paratneterpcluang sel hilang di jaringan dan throughpurjaringan. Karena kornpleksnyaperhitungansecara rnatelrralik.analisis hanyaberdasarkandata1,angdiperoiehdari siniulasi.
proses-4^/r,rl'o" rnendasarinya diasumsikan bebas )'?11F, s a t u s a r n i lt a r n n ) ' f l ' '
Gambar1 Proses 2-ohase MMBP Model ? - pha:e MMBP ditunjukkaupada Gambar l. Padaau'al slot, proseskedatanganpindah dari fase I ke fase2 denganpcluang(l - p), dan pindahdari fase2 ke fase I dcngan peluang (i - q) Selana fase l, kedatangan terjadidenganpeluangcr1.dan selamafase 2, kedatangan ter-jadidenganpeluanga2. Apabilact1= c{.2rnaka proscs MMBP hanya rncrnpunyai satu fase selringgaprosesMMBP rnenjadi prosesBernoulli. Dan, apabila crl alau ct2 saura dengan nol, rnaka proses MMBP rrrenjadi prosesInterrupted Bernoulli Process
s
d sl
Dalaur ruodcl IBP, burstiness dinyatakan dalam pararneterpanjangperiode burst rata-raia[31. Kerr,ud,on. dalam IBP. jika a1 = l. fasenyadinarnakanfase aktif
Model simulasi dan asumsi
2.1 Model proseskedatangan Proses kedatangan sel -vang masuk ke leokv bucket berupa model Markot, Modulatecl Bernoulli Process O,IMBP).Modcl ,ini,lebihsesuaiuntuk analisisjaringrrr kecepatan tinggi t''"1.Skalawaktu dalamMMBP dibagi dalam slot-slot dengan parrjang vang tetap. Pcluang bahrva sebuah slot berisi sel sesuai dengan proscs Bernoulli denganparameteryang bembahsesuaidengan fase (kondisi) dari r proses lularkot, (r-slate llorkoy process\,yangbebasterhadapproseskeda(angan. Pada awal tiap slot, prosesA.,Iorkovberpindah dari fase (.state) i ke fasej denganpeluangpii atautetapberadadi fasei denganpeluangp;;. Maka :
IZa- /.' = l u
i=1..
(l)
;-l
Padafasei, slot berisi sel denganpeluanga, dan tak ada seldenganpeluang(l - a;). Peluangkedatangan scl darr
I
(rBP).
2.2 Burstincss
2
l I
dan slot sclalubcrisi sel.Didefinisikanjuga peubahacalr B yang rncrrl,atakan panjangperiodebrl"s/dalam satuan slot. Distribusin,aklu1,angdihabiskandalarnfaseaktif atau burst darr durasi periode aktif rata-rata atau pun1anqpcriodc b rrr.r'/ r:lta-rataberturut-turutdinyatakan scbaeai'-'':
P(B=i)=(l-p)p'-' EtBl = I /(l-p)
i>l
(2) (3)
Jika cr2= ().fascnvadinarnakanfasediarn.Didefinisikan pula pcubahacak S )'aug menyatakanpanjangperiode d i a r nd a l a n rs a l r r a ns l o t .D e r n i k i a nj u g a d i s t r i b u sw i aktu lang dihabiskandalarn fase diatn dan durasi,Beriode d i a u rr a l a - r a t b a c n u n l l - t r r n rdl i n y a t a k a sn e b a g a i t ' i . P(S=i)=(l-q)qi-'
Etsl = l/(l-q)
i>t
(4)
(-s)
Peluang.steod.t' .stolc IBP berada dala,4 fase aktif dan cliamberlrrnrl-trrnrtdi nvatakandengan[8]:
p d II
sz al ln di sl< se m( dir SA:
te{ ber
2.4 Mo Gar buc, part dapi prio (mul
mela
PROC. ITB,VOL.30,NO. 3, ]998
rs=(l-q)t(z-p-q)
35
ns=(l-p)/(z-p-ct)
(6)
Peluang sebuahslot berisi sel : U
-
q,(l- o\
(1)
lLDUI
sernua /eaAy bucket diasurnsikan hanya berupa data. Sumber trafik data lersebut diasumsikan dapat dintodelkan dengan nrodel Ittterrupted Bernoulli Process(IBP).
\z-p-q)
2.3 Model Leaky Bucketlal
KeJanngan
TokenPool K
Gambar2 Model LeakvBucket Dalammodel lealry bucket terdapatdua macam antriau )artusebuahantrian sel\buffer) berukuranM dan token pool benrkuran K. Yang rnenjadi dasar pendekatan nelodelealqt bucket adalah bahrva sel sebelult nrasuk kejaringan harus mendapatkantoken terlebih dahulu. Setiapkedatangansel akan membutuh-kansatu toA'el? dan akan segera meninggalkan leaky bucket apabila setidaknya ada satu token yang berada dalarn roA'sn pool. Token dibangkitkan pada laju konstan dan ditempatkandalam token pool. Jumlah token yang dapat menunggu di dalam token pool terbatas,sehinggapada saaltokenpool penuh, token yang datang berikutnl,a akan dibuang. Sernentara sel-sel datang dan menggunakan token, token-token baru akan pada saatperiodepernbangkitannyatiap N dibangkitkan slotdan ditempatkandi dalarnpool. Apabila masih ada sel dr dalam buffer, tidak akan ada token )'ang menunggudalam token pool. Ukuran buffer yang digunakanadalah terbatas,dan sel yang datang pada saatbuffer telah penuh akan dibuang. Jadi, tak pernalr terjaditokendan sel beradadi leak.vbucket pada rvaklu bersamaan.
2.1 Model sistemjaringan ATM Modeliaringan,ATMyang digunakanditurlukkan pada 3"""''. Model tersebutrnernperlilmlkan Garnbar leak.v bucketyang dapat dirnodifikasi dengan pengontrolan pararnetermasukan. Pengontrolan paraneter tersebut dapat berupa pengontrolan adaptif. marking atarr prioritasKeluaranlealqtbucket diumpankanke MUX (multiplekser) yang dihubungkan ke jaringan ATM melaluilink kecepatantinggi. Sunrber trafik urasukarr
Gambar3 Modelsimulasi leakybucketterintegrasi padajaringan
Kapasitas/lrl' diasunrsikan155 Mbit/s, yang ekivalen 5 d e n g a n1 5 5x 1 0 6 /( 5 3 x 8 ) r 3 . 6 5x I 0 s e l/ d e t i kd a n saru sel pal,loocl ATM sebanyak 48 okt.t[2]. Diasurnsikandalarn salu slot rvaktu cukup untuk rrrerrgirin*ansatu sel ATM ke link 155 Mbit/s pada prrncak laju transnrisi.Maka, lebar satu slot sarna -6detik. c i e n g a5n3 x 8 / ( l - i 5 x 1 0 6) x Z . ' l l x l 0 jaringan sebagaiperbandingan Di definisikan througlrput dari banyakuyirscl vang rneninggalkanrnultiplekser lerlradapbanvaknvasel yang dibangkitkanoleh seluruh surnberselarnan slol u,aktu.Sernentara itu. peluangsel hilang di .jaringandiasumsikansebagaiperbandingan banyaknyascl t,ang hilang di rnultiplekserterhadap banvaknl'ascl I ang nrasukke multiplekser.
2.5 Modclnrultiplcliscr ATM urultiplekserureneriurasel denganpanjangtetap dari seiumlahincontingline y,angberbedadan kemudian nrengirirnkannvakeluar pada outgoing line tunggal.
PROC.ffg, T'OL,30,NO. 3, 1998
Dalarn multiplekser terdapat buffer dengan kapasitas terbatas.Sel yang datangakan hllang di jaringan ketika buffer multiplekser sudah penult" ATM rnultiplekserumutnnya dimodelktrnberupabuffer dengan server tunggal dan dengan layanan deterministik,dengan N slreant kedatangan (lihat Gambar4) t'r. Dalam simulasi ini stream kedatangart berasal dari keluaran lealgt bucket Waktu pelayanan adalah dete-rniinistikyang lamanya satu slot waktu (! -o 2.73 x 10 detik; da'i outgoing /lre; diasuntsikansalu slot tersebut cukup untuli ntentransrnisikansatu sel keluar dari multiplekser.Setiapproseskedatanganjuga dibagi-bagi dalam slot. dan salu slot kedatangan lebarnyasama dengan slot dari outgoittg line (sen'ice s/ot). Disiplin pelayanansel adalah FIFO (/rlr.v ln Fir.sl Out) slot dari stream kedatanganberadadi arltara Batas-batas balas service slot. Jika sel datang ketika bu.ffar multiplekserkosong, sel akan tnenunggu sanlpai arval dafi sen,ice s/ot berikutnya, dan kernudian sel tersebtrt rnulai dilayani. Sel meninggalkansisternrnultiplckscr pada akhir,serviceslot tersebut.Untuk .iclasrna,lihat Garnbar5t"',
tersebut.pada jaringau dioaluasi hubungan antara periodc pernbangkitan token dengan throughput jaringan. hubungan ukttratt tnaksitnurn token pool terhadappeluangsel hilang di jaringan, dan hubungan parrjarrgbxrsr rirtil-ratalcrhadapthro ug hpu t jaringan. Untuk sirrtulitsi/col'r' hucket, dasar ukuran buffer liap leok.vbucketdibuatsebesarlrtungkin.karenakita ingin bucket. penganrltsel hilang padalea'xt'^ rrreniirtirnalkan
3 . 1 H a s i ls i m u l a sdi a n a n a l i s i s Ganrbar6 dan 7 ntcnunjukkanhasil sirnulasiukuran toA'anpool tcrhldap peluang sel lrilang di rrraksinrrrru (di urulliplckser). Pada sintulasi tcrsebut .jaringan o k t t t N s e b e s a2r s l o t . d i g t r n a k apr tc r i c d ep c r n b a n g k i t at n I a j u k e d a t a n g a snc l r a t a - r a t ap = 0 . 2 . j u r n l a l t s e l y a n g diunrpankanke rrtullipleksersebanl'ak5 000 000 sel, drrrrrrntrrkGarnbar6 digrtnakanpanjangburst rala-rata r d i E r n a k a nE I B l = 2 0 E t B l = 5 d a r tu n t u kG a n t b a 7
1 80E{1 0
1 Antr-nl
i
.or r aoe
!
o^^-^"
E r zoE-or r E r.oor-o
N lncoming Lines
--f-[-J-|-Jl-fl
lllllltf-1
_-r trr!rL_Jv'
fi
oLrtso.sr,re
r-'----'
o
6.ooE-02
c
.^^-^^
E
) nntr-n) 0 00E+00 6
I
10
12
14
Ukuran bufier Mux
Gambar4 Modelantrianmultiplekser peluangsel hilangdi tokenpoolterhadap Gambar6 Pengaruh jaringan, EIB]=5 Kedatangan
2 008-01 180E-01 1.60E-01 1. 4 0 E - 0 1 120E-01 l mE-o1 I 00E-02 6 mE-02 4 00E-02 2 ffiE0Z 0 00E+00
Ft-p."l=f l-l-t_pool=s I ]--*-t_pool=s]
Lfi:!=leelll
seldatangdansel keluarpadamuitiplekser Gambar5 Hubungan
padajaringart 3 Leakybucketdasarterintegrasi ATM Untuk simulasi leat"ybucket dasar, sistetnleak)' buckct belum dimodifikasi dengan trtckanisnte pcngolttrol lainnl'a. Untuk ntengevaluasikiner.la leak.t' buckel
peluang di selhilang tokenpoollerhadap 7 Pengaruh Gambar jaringan, EIB]=20 Gaml
S e la k a uh i l a n gd i . j a r i t r g aanp a b i l as e l d a t a n gp a d as a a t r r r u l l i p l c k s cprc n t r h .D i t r i s i r n u l a s ti e r l i h a tp e l u a n gs e l h i l a r r gd i . i a r i n g a r rt r t a k i n b c r k u r a n gd e n g a n u k u r a n rlraksir)uunto|'anVtol rattg tttakirt kecil. Ukuran buffer
PROC. ITB. VOL.30.NO. 3. ]998
)l
multlplekser)'ang semakin besar juga akar scrttakin peluang sel hilang di jaringan. Panlang rnengurangi burst rata-rata yang semakin bcsar .jtigl akan mernperbesar hilangnl'a sel di jaringan Hasil simulasi hubungan periode kedatartganlokctt terhadap throughput jaringan diperlihatkan pada Gambar 8. Pada sirnulasi ini throughput jaringarr merupakanperbandingan dari banyaknl'a sel )ang neninggalkanrnultiplekser terhadap banraknla sci lang dibangkitkanseluruh surnbervang sarrtparpada multiplekserselama 2 500 000 slot uaktu Untuk sirnulasidigunakanukurarr rnultiplckscr scbcsar-l sel. EIBl=10,ukurantokenpool littp leak.vbucketsebcsar5 token. Hasil sirnulasi urenunjukkarr derrgtin bcrlainbahnr a periodekedatangantoken, throughput jztringanssnrakirr Ini berartimakirrbanl'akscl vang sarnpaidi bertambah. jaringan tanpa nlengalanri kongesti. Bagailrauaprrn. denganbertambahnyaperiodekedatauganlol'er, urakirr bertantbahpula sel yang hilang di bulfer leak.y'buckct apabilaukuranbuffer lersebuttidak cukup paniang.
1 00E+00 I 00E-01 o 8.00E-01 .: 7 00€-01 .9 n nrp-nr
t a n=it L
3. s.ooc-or 31 4 oo€-01
o E F
^J \^e^--u^l . 2ooE-ot 1.00E-01 0 00E+00 01
i
--]-N=2 -."F !'.1-3
L-l:!-11
03
05
a7
09
Lajuledatangansel
G a m b a r 8 H u b u n g a np e r r o d ek e d a t a n g a nt o k e n t e r h a d a p throughput ianngan
o .E .9 a gt I F
1. 0 0 E + 0 0 9 00E{1 8 00E{1 7.00E{1 o . o o oe t 5.00E{1 4 00E{1 3ooE{l 200E{1 100E{1 0.00E+00
Hasii sirrrrrlasi lruburrganpar!ang bur.\t rala-rataE[B] lerltadap thrctughput .jarirtgan ditunjukkan pada G a r r i b a9r . U k u r a n - u k u r a\lal n g d i g u n a k z rand a l a hl a . y u k c d a l a n g a nt o k e n N = l . p l n i a n g u r u l t i p l e k s e=r , l s e l , toketrpool = 5 tokan.Pan;angbur.ttrtrla-ralayang besar rrrenurrlukkan tingkat burstine.ss l'ang lebih tinggi yang nrcngakibatkan berlanrbahnva peluang terjadinya krrngesti di Janngan. I-lasilnya bempa troughput ditunjukkan laringan rang lcbih rcndah sebagairnana p a d aG a r r r b a9r.
.4
K o n t r o l l c u k . 1h' u c k c l s e c a r aa d a p t i f
K o r r l r o l k o n g c s t rs c c a r ap r c v c n t i f s c n r a t at i d a k b r s a r n c n g h i l u n g k asni l l u as c k a l ik o n g e s t ri , a r . rtgc r j a d ip a d a . j a r r u g a nA T N 1 K c t r k a k o r r g c s t it c r j a d i . d i p c r l u k a n r c u k s i u r r t u k l n c n g , a t a sni r a s a l i r l i t u . k a r c n a i t u l a h d i p c r l r r k a n . j r rkgoan t r o lk o n g c s tri c a k t i fs e c a r a d a p t i f . P a d ak o n t r o lu d a p t i lr r k L r r a r r - u k u tr o: nktc r p t o o l a l a ul a l u p c r n b a r r g k i t aI (r)rk ( t t ,p . c r r r b uthc r g i l l l t r u l gp a d e k o n d i s i r" ' I b c b a n t r a f i k . i a r i n g i 1 1 1 l I J r k r rb c b a n t r a l i k s a n g a t rcrrdalr.trkurantokut pool alau laju penrbangkitantoken d r r p a t d i t a r r r b a l rJ. i k a b c b a n t r a l l k t i n g g i , u k u r a n paranrctcr lcrscbut dapat dikrrrangi. Beban trafik . j l r i n g u nd a p u td i t c n t u k a nc l c n g a nu r e n l a n t ; lj u r n l a hs c l r a r r g a d a d r b L r f / c r. l a r i n g a n( n r u l t i p l c k s c r )J. a r i n g a n rrre n g i l i n r k l n p c s i t ns t a t u st r l f i k . j l r i n g a n k e p c r n a k a i i i a p l r tr n c n g i r t upr a r a u l e t c r - p a r a n t e t e r s c l r i r r g gpt rc r r u r k l d lcul:.t'hLic kct tcrscbLrt D a l a r n s i n r u l a sri u n g d i l a k u k a u .p e n g , o u t r o l aand a p t i f d i l a k r r k a nd c n g a np c l l g , a l r r r ar rnk r r r a nn r a k s i n r u rtno f t e r r y r r r o lu n t u k l r i r r g a l l r l r p c n r b a n g k i t a n l o A ' c nt e r t e n t u . Urrluk ulcnllnltlnl kondisi hulfar nrultiplckscr. l ,i s i n i d i p i l i h 1 0 % d t g r u t a k a tdt r r a l t i i r g r ti h r a . s h o l t d d a r r 8 l \ " 1 , d l t r i u k r r r a r r n r i r k s i r r r u r rD . ra . larn proscs rrdrtptasi.rrkrrranroA'crrltortl dikuritngi jika isi buffer rrtrrltiplckscrlcbih duri 80%, rnaksintunt Jiktr buffer r s i r r v ak t r r a r r gr l i r r il 0 ' 2 , n r a k s i n r r r uur k. u r a nt o k e np o o l c l i l r r r r r b r.rLl r. .j k r r r atnc t l ' a np r t o l d i . j a g ak o n s t a nj i k a i s i hu.ffcrautttritJ()'2,sarrrplri 8()ilir.
[--+s1s]=! I I --.-
EIBI=20l
L..L Eftlgol
r - N O 9 6 @ N @ O
ooooooooo Laju kedatangan
sel
Gambar9 Hubunganpanjangbursfrata-rataterhadapthroughput jaringan
l. I
l l a s i Is i n r uI i t s it l : u rt n : r l i s i s
Urrttrk sirrrrrlusi throuthput jaringan pcriode p c r r r b r r r r g k i t at r trk c n N = 2 s l o l . u k u r a n b u f f e r r n r r i t i p l c k s sc cr b c s l r5r s c l . E I B l = 2 0 . u a k t u s i r n u l a s i sclarrur2 -i(X)0(X)slot u'aktu. Ukuran bufJertiap leakv b t r c : k adti b r u r st c b c s anr r L r r r g k i U n .n t u k p e n v e d e r h a n a a r r scrtttrarrkurarrarlal tokcn pool ulltuk /enbl bucket aclalrtifdibual sanrascbesarl5 token,scdangkanuntuk l a r r g t i d a k l d a p t i f t o A a np o o l . j u g ab c m k u r a nl 5 t o k e n . toAt:npttol bcrkurang2 brla isi brl/cr ntux lebih Ukur'rrrt . b c n a r n b a h2 b i l a d a r i 8 0 ' ) i ,t r k t r r r t r ri t a l < s i r n u n r n dv a n isi htt/fcr rrrrrr krtnlng dari -l()'2,.Ukuran token pool
t,t?.oc. I7'u,roL. 30,No. 3, 1998
l8
dijaga tetap bila isi bu/Jbr nux antara 407
i € ! i*
l ko-'rd=,o i-+-Sebng - f - S e l a n g k o n t r o1l = L--+-__I,d"I4gqt,f,tq_11]
s.ooeor l.ooe-or s.ooeor z.ooeor
1.ooE{t 0.00E+00 0.1
0.2
03
Laju kcdatangan
0.4
2.00F01 1.50801
6-
= ; =tt
f=ftra,.'si;ili;l
oc o'g o.9
1.00E 01
:
5.00E-02
E 6
SC
sc
U n t u k s i n r u l a s ip c l u a n g s c l h i l a n g . j u m l a h s e l y a n g n r a s u kk e u r u l l i p l c k s esr c b a n l a k5 j u t a s c l . N = 2 s l o t . l a j u k e d a l a n g a ns c l r a l a - r a t ap = 0 2 . E l B l = 2 0 . u k u r a n hucketscbcsarrnungkin.Juga, scmua huffar tilp le ak.v' ukurarr att'ttl IoA'cnpool untuk leaky bucket adaptif d i b u a t s a l n a .l a i t u l 5 / o k e i r .s c d a n g k a nu n t u k y a n g r o o l. i u g ab c n r k u r a nl 5 l o k e n . t i d a ka d a p l i Lt o k c t p
E
di
G: ak ke thr
Korrrbirrasileuk.t, hucket dengan metode prioritas Scl varrgdatitngakan dibuangpadanodejaringan 1,ang i n g c s t i ,D c n g a n l n e l o d ep n o r i t a s . s c d ; u r gr r c r r g a l ; r r ikr o s c l d c n g u np r i o r i t l r sr c n d i l hi t k a n d i b u a r t gl c b i h d a h u l u d a r i p a d as c l d c n g a n p r i o l i t a s v a n g l c b i h t i n g g i . I n i b c r g u n ap a d a . j a r i n g aAnT M y a n g u r c n v e d i a k al n ayanan dcrrgarrbcrbagaitingkat (nrultiplegraclesof sentices) kelaslar';rnan(.service clo.sse s) yangberbeda. rrrrtrrk
Leaky aucket Adaptil
ED
h d pr
5cl
Gambar 10 Hubunganperubahantoken poollerhadap throughput)atingan
E
(
Kincrja leakv bucketkolltrol adaptif dalarnpeluangsel liilang di jarilgarr rnenunjukkanpeningkatan.yaitu Icbilr kccil dibarrdiugkandcugan leok.vbucket dasar s c p c r lvi a n gd i t r r n j u k k adr ta l a n rC a m b a rI l .
Leaky Bucket Adaptif 1.00E+00 o 9.00E{1 0 n rntrJI 'F 7 00E41 '-6 00E{1
tltroughputvarrglcbih kecil dibandingkan rrrcrrglrasilkan a d e u g a n1 ' a n g d a p t i f .
--r- Selangtontrol=20 I I
l-_tot.o:1,1,,e"u1
E
0.0OErO0
OOPR& U k u r abnu t t eM r ux
perubahan peluang tokenpoollethadap Gambar'tl Hubungan selhilang dijaringan Garnbar l0 rnenunjukkan hasil sirnulasi throughput jaringan dengandua hargaselangu'aktukontrol ulnpan balik. yaitu I slot u'aklu dan 20 slot rvaktu. Sclang waktu kontrol urnpan balik ini mcrcpresentasikau selangrvaktupengirimanpesanstatustrafik lariugan ke pemakai; dalam hal ini leal,y bucket. Selang l'aktu kontrol yang lebih kecil akan rnempunvai throughpul vang lebih besar dibandingkandengan selang u'aktu kontrol yang lebih besar. Selang u'aktu kontrol 1"ang lebih kecil akan membuatleaky bucket cepat tanggap terhadap kondisi traltk di jaringan. sehingga /eai'r., bucket tidak terlalu latna rnembanjirijaringan apabila jaringan sedangdalam keadaankongesli. Garttbar l0 juga memperlihatkan leakv bucketdasardengarrukttratt rnaksimurn token pool tetap scbcsar l5 toA'cn
U r r t r r ks i r t r r r l a sdii a s r r r t t s i k adna t a d a r i l e a k v b u c k e t I prioritas kc--I. data dari leok.vbucket 2 rrrcrrrptrnvai prioritas dcrrgan 2. data dari leak.vbucket 3 dengan p r i o r i t a s3 . d a n d a t ad a r i / e a A ' r ' b u c k-el td e n g a np r i o r i t a s l . M o d c l s i n r r r l i r sr ni r r l t i p l c k s cdrc n g a nr n c t o d ep r i o r i t a s d r r p l t d i l i h a t p a d a G a u r b a rl 2 D a t a d c n g a n p r i o r i t a s l c b i h t i r t g g i a k a n d i l a l ' a r t it c b i l r d a h u l u o l e h s e n , e r d a t ad c n g a np r i o r i t a sv a n gl e b i hr e n d a h . daripada M o d c lp r i o r i t a sv a n gd i g u n a k a ns c b a g aci o n t o hs i r n u l a s i di sirri adalahnrodclpriorilasnon-preemptive, l'aitu sel dcngan pnorilas lang lcbih tirrggi tak dapat l n c n g i n t e n l p ssic l v a n pp r i o r i l a s n v al c b i h r e n d a hy a n g ''. s c d a n gd i l a v a n si e r v c r ' D i s i p l i u p c l a v a n a nu n t u k s e l s c l v a u g d a t a n g d c n g r u tp r i o r i l i r sl a n g s a n r a s c s u a i d e r t g apr tr i u s i pF l F O . Sel dalanO
Gamb
6K m
Dalarn hubun masuk meleb pembu kondis simula priorita diangga
l._
J:["
I
2+
I
3-
J
t
4+
Mrsa/
Gambar12 Modelantrianmultiplekser denganmetodaprioritas
39
tTB, VOL.J0, NO. 3, 1998 PROC.
5.1 Hasil simulmi dan analisis Gambar13 menunjuklianperbandinganpeluangsel dari lealqtbucket2 dengan prioritas ke-2 htlang di laringan dibandingkandengan bila tanpa prioritas. Digrrnakan periodepembangkitantoken N=\, ukuran ntultiplekser 4 sel, ukuran buffer tiap leaky bucket berukuran sebesar ukuran token pool sebesar5 tokert. sebesar-besarnya, jumlah E[BI=20, sel dari lealcy bucket 2 yang multiplekser sebanyak5 juta sel. ke diumpankan Gambar13 juga menurtjukkanbahwa tnetodeprioritas akanmengurangipeluang sel hilang di jaringan. Makin kecilnyapeluangsel hilang bera(i makin bcrlarttbahnl'a throughputjaingan.
7.00E{1 6 00E-01
N
5.00E{1
I t'LBz;t
4.00E{1
>6
i.: !F
;€
--*-L82
3.00E4r
effiia;l pnorrtaske-2
2.00E41 o
1.00E{1 0.00E+00 0.1
0 A.
Urrtrrk sirrrtrlasidcrrgan pendekatanntorking, apabila bu.ffcrntnltiplckscrpenrrhdart di dalantnyaterdapatsel bcrtanda.urakascl bcrtartdatersebutakan dibuangbila scl tak bc(allda dir(angkc multiplckscr.Sel tak bertanda a k a r r d i b u a n g p u l a d i u r u l t i p l e k s e rb i l a b u f f e r pcurrhdan tak ada scl bertandadi bulfer rrruftipfckscr rrrrrltiplckscr.
6 . 1 H a s i ls i m r r l a sdia n a n i t l i s i s
Gambar13 Peluang sel dari leaky bucket 2 dengan prioritas ke-2 hilang di jaringan
Kombinasi marking
Dalaursinrulasiscperliyang dituttjukkanpada Gambar 11. violating cell ter.ittdiapabila sel datang ke lealgt bucketpada lritungarrlebih tinggi dari ltarga threshold 1'angdrtentrrkantiap pcriode N slot. Pencacahuntuk t,iololing cel/ selalu di-resetdi akhir rnerrgidentifikasi slot kc-N
0.3
Lajuk.datangansel
6
Dalarn sinrulasiini diuji dua rnacarnpendekatanll0'lll trntrrk rnengaltrsiviolating cell. Yang pertama adalah (markittg)sel datang yang violating dengarrrnerrandai dan ntenrperbolel*anttyantasuk ke buffer lealry bucket. Sel bertanda tersebut akan disalurkan ke jaringan apabila mendapat Ioken. Apabila node jaringan rnerrgafanrikongesti. t,i
leaky
bucket
dengan
metode
G a n r b a r l 5 d a n 1 6 I t t e n u jnu k k a t t h a s i l s i m u l a s i tlrroughput.ilringandari dua rnetodc.yaitu penandaan violating cell. Qlt.scariling) ltrrorkirtg)darr pcrrtbuartgtlrt p c r i o d e pcrnbangkitan i n i d i g r r n a k : r r r [Jutuk sirnrrlasr rr;A'crrN= 3 slot. thre,sholclscbcsar2 sel, E[B]=20. rrktrrarrhufier dan tokcn pool berlunlt-lurut tnasingrrrasingscbcsar9999 sel dan 5 tol'en,ukuranbuffer nux { scl untuk Garrrba1 r 5 d a r r 7 0 s e l u n t u k G a m b a r1 6 , dau rvaktusiutulasisclarnaI 0()0000 slot rvaktu.
selama berlangstrngnl'a Dalarn jaringan ATM, hubungan mungkin bisa terjadi perubahan trafik Dari Gartrbar l-5 dart l6 terlihat bahwa throughput masukanke jaringan sehingga trafik yang ter.jadi jariugan urcningkal dcngan diterapkannya tnetode melebihi bandwidth yang dialokasikan pada rvakltt pitda trrarkittg leak.r,hucket. Dari gantbar itu terlihat pmbukaan hubungan. Sel-sel yang tnengakibalkan prrla rucrringkat dcngan beflambahnya throrrghput kondisi tersebut dinarnakan violating cell. Dalnrtt b u / / c r r t r r l r t r plckscr. r r k r r r a u lealqtbucketdasar,dengankontrol adaptifdatl sirnulasi prioritas,semua sel 1'ang Inasttk ke leakv bucket selyang tidak violating. dianggap
^.,"^"o'l["ln
serdatans
i:lllr"
il r r l
"-, tnoi"ioratrng"cerrl r"i"i!iifi!r I r.",ii]"1ili!n"",,r
tlttl lllli l,t,tt I
slot 1
slot 2
slot 3
slot 4
Keterangan Mtsalkan: N = 5 slotiThreshold= 2 sel
cell Gambar 14 r,/iolating
slot 5
|
1. 0 0 8 0 +0 9 00E-01 I 00E-01 7 00E-01 6 00E.01 5.0cE-01 4.008-01 3 0 0 E -10 1 2 00E-0 r 00E.01 0 00Ea00 01
[--.-M;,k,'r-l L-ryb_qq,.g.l
02
03
04
Laju kedatangan sel
Ganibar15 LeakybuckefdenganmetodeMarking,mux=4sel
40
PltO(-.r7.B,r'OL.30,NO. 3. 1998
8
1.008+00 9.00E-01 o 8.00E-01 I .: 7.ooE-o1
$ s ooe-or 3 s.ooe-or E
i:iDiscardrng j
.9 4 ooE-01 I 3.ooE-ol E F
2.00E-01 1.00E-01 0.008+00 0.3
0.4
Laju kedatangan icl
Gambar16 LaakybuckefdenganmelodeMarking,mux=70sel
7
Pendimensian leuky bucket
Agar operasi ke4a leaky bucket transparan terhadap sumberconforming,secaraumum telah disetr{ui bahu,a peluang sel hilang pa{a /eal'y bucket sebaikn-va kurang P.iuong sel hilang tlrganrung iari tOa 1 utuu 10.10;tJ'ol. padanilai M + K. bukan pada nilai individu M atauK. Pendirnensian leaky bucket dilakukan dcngan menentukan parameter M + K dan N (periode pembangkitantoken). SetelahM+K ditentukan,nilai individu M dan K dapat ditentukan berdasarkan toleransidelay dari aplikasi rnasukan leaLrybucket. Dalam percobaan yang telah dilakukan, digunakan proseskedatangan(sutnber) canformirry dcngan kasus model proseskedatanganBernoulli denganp+q= I dan clr= az = 0.1 sehinggalaju kedatangansel rala-ralap = 0.1 dan C" waktu antar -kedatansansel sebcsar0.9 t'l dl ''"'. Beberapalusil percobaanpendiurensianmclalui simulasi ditunjukkan pada Tabel l. Metode analisis keluaran data hasil sirnulasi yang digunakan adalah metodereplikasibebas(i n dep en clen t r ep I i co/lon) dengan l0 replikasi, selang keyakinan 90%. dan pada tiap replikasi dibangkitkan sebanyak l0o scl akibat program simulasi. Ini berarti bahrvauntuk keterbatasan sirnulasi, agar leaky bucket transparan. diperlukan peluangsel hilangkurangdari l0--'.
Hasil sinrulasi le aky pada jaringan ATM
b
40
N
Peluanqsel hilano
a
0+0
4
6.'l6162e-619.3395e-7
2
5.252525e-6+1,37451 e-6
I
0+0
100 t 000
0+0 8
0+0
dimensioning
Jika laju kedatangansel rata-rataconforming(p=0.1), rnaka peluangscl hilang di jaringan rnakin kecil jika ukuran token pool nrakin kecil. Untuk (M+K) yang sarna,ieaA'ybucketdengan bLtffernenghasilkanpeluang scl ltilang di jaringan yang lebih kecil dibandingkan dertganlanpa buffer. [-eok.vhucket dcngan buffer besar dan N bcsar nrenghasilkanpeluang sel hilang di j a r i n g a n1 ' a n gk c c i l : i n i t e r l i h a t p a d a u k u r a n M = 3 9 ; K=l. N=tt 1'angnrcnghasilkan /o.ssjaringan terkecil. Jika la.iu kedatanganscl rata-rata makin jauh dari confornring,leok.vbucket denganN besarrnenghasilkan throughput jaringan yang lcbih bcsar. Throughput diasurusikan scbagaipcrbandinganbanvaknyasel yang k c l r r a rd a r i n r r r l t i p l c k s ct rc r h a d a pb a n y a k n y as e l y a n g dibangkitkan sclunrh surnber yang sarnpai ke rrrrrlliplckscr sclarnan slot u,aktu.Leak.vbuckel dengan pcluang scl hilang di .jaringanterbesarmenghasilkan Ihro ughput jarirrgantcrkecil.
6.00E-02
-r-
K=6,N=2
5 00E-02
-+-
K=40,N=8
4 00E-02 3.00E-02 qi
2.008-02 1.00E-02
q)
0.00E+00 sNo(t
U k u r a nb u l f e rm u x
peluangsel hilangdi jaringan, Gambar17 Simulasi E[B]=s,p masukan= 0.'1
1.40E-01 1 20E-0'r
Tabef1 Pendimensran lea4vbucketmelalui denoan simulasi sumber modelBernoulli M+K
bucket
1.00E-01 8 00E-02 6 00E-02 OJ q
4.00E-02 2.00E-02
o
-*-o-
N/F1 ,K=5,lrts 2 N,ts"| ,K=39,N
0 00E+00 vf'*9: Ukuran buffer mux
peluang p Gambar18 Simulasi sel hrlangdi jaringan, E[81=5, m a s u k a= n 0.2
4l
ITB, VOL.30,NO. .t, 1998 PROC.
9.00F02
c
g B.ooEo2 E 7.ooFo2
I E! .g ; 3 E
**-
K=6,N=2
#
K=40,N=8
o.ooaoz
-*-
5.00F02 4.ooE-02 3.ooEo2 2.ooEo2 1.00E02
-*_
1.00E+O0
8.ooE-01 F Et 'E 6.ooE,o1
[rFS,K=1,l'# 2 +-ftF39,l(=1 ,N
F
-a
i/F1,K=5,|'F 2 --a-- lvF1,K=39,N =8
i0. c.ooe'oo
4.ooE-ol
9 z.ooe-or F
0 00E]{0
l-;K=6Ntl l-,{--K=4o,ts8 I -*---t+s,x=t,ru1 | I -x- tvts39,K='l ,I 1ru=sl 1--**NF1,K=s,Ni l---lvts1,x=39'l lN=8i
qq\ct oo()o<)
L a j u k e d a t a n g a ns e l
U k u r a nb u f f e r m u x
cambar19 Simulasipeluangsel hilangdi jaringan,E[B]=20'p masukan= 0.1
E[B]=?O,ukuranmux = Gambar22 Simulasithraughputlatingan, 4 sel
c
1.20E-01
--.}- K=6,N=2
9
tr
1.00E-01
--r-- K=40,N:8.
Pcluaugscl lriliutgdi .iaringantttakinberiturangtlengan irkuran token pottl yang tnakin kecil. Dengan berkurangnl'a l:r.iu perlrbangkitan token, throughput jarirrgarr senrakin beflanrbair. Panjang burst rala-rala trafik urasukan)'allg selnakinbesarakan memperbesar hilangny'ascl di jaringan dan juga akan mengurangi throughptrtjaringan.Kirrerja leak.vbucket di jaringan dengan dapatrlitingkatkartdcrlgalllncnggabttngkannya rnekanisrue pcrrgontrol kortgesti lainnya seperli pcngonlrolanaclaptii.ntarking.dan prioritas.Tetapi,hal ini akan ntcnatttbaltbcbart pentroscsandalaln sistem Ie ak.vbucket dan.iarittgan.
G ttl
G E It E
--l-
8.00802
leS,K=1,l'tsi rl zl
5 00F02
--)(- t'F39,K=1,N1
4.00E-02
--*- wr K=s,rFl
=6^ l
o 0l c E J !,
c
1
al
2.@&O2
lvts1,K=39,N1
:$l
0.00EJ{o
.ff'o(o
U k u r a nb u f f e rm u x
peluangsel hilangdi jaringan'E[B]=zc,p Gambar20 Simulasi masukan= 0.2
1.00E+00 E G Ctl
8.00E-01
G
6.00E-01
c J tt tt t
o
4.00E-01 2.00F01
Kesimpulart
Jika la-iukeiatitngan scl can.ftirnring,nlaka peluang sel hilang di jarirrgan rttakiu kecil iika token pool makin kecil. Untrrk (M+K) )'ang satna.leak.vbucket dengan buffer nrcnghasilkartpeluattg scl Ililang di jaringan lcbih kccil dibandingkan dengan tanpa huffer' Lealey hucket dcrtgarthu.[[erbesar dan periode pcrrnbangkitan pcluang sel hilang di toA'enN besar rttcrtgltasilkart jaringan tcrkccil. Jika la.iukedatangansel rnakin jauh dari confonttine. leok.v buckat dengan N besar throughputjaringan yang lebih besar' rrrcnghasifkan Leok.vhtrckcrtlctrgartpeluangsel hilang yang besardi gltasilkaIt thro ughp ut iaringanyangkecil. .jaringarr rrtett
g.616fioO (t
f'
l''
O)
ooooo Laju kedatangan sel
l 0 Daftar pustakn I.
E[BI=S'uktrranmux = Gambar21 Simulasithroughputiaringan' 4 sel
Teletraffic:Theory Akirrranr.H.artdK. KarvashitnR, and ..lpplicotions, Springcr-Verlag.Nclv York' 199.1. Dc Pn'ckcr. M., .'ls.vnchr
-). lloltsirrgcr.D..& H. Pcrros.ll'aitrrtgT'imeand Cell Loss Prohohilitv .'lnalvsis for the Bulfered Leal"y
PRO(-.l7'8, t'OL. 30,NO. 3, 1998
42
of Conrputer Bucket, TechnicalReport,Departrnent Science,NorthCaroline State University. Nortlr 1992. Carolina,September 4 . Holtsinger,D.S,and H.G. Perros. Performance Analysis of Lealqt Bucket Policing Alechanisnrs, Technicalreport,Department of Conrputer Science, NorthCarolineStateUniversity,November199L ) . Hong, Suk.W and H.G. Perros,Atr .4pproxintate Analysis of an ATM Multiplexer v,ith l,lultiple HeterogenousBursty Awivals, Technical report, Departmentof ComputerScience,No(lr Caroline StateUniversity,August1991. Kleinrock, Leonard. Queueing.lvslcrrr,I'ol. I: Theory,Wiley, NewYork, 1976.
M.Larv. Averill & W. David Kelton. Sinulation l,Iodeling <(' .;laaly.sls,2nd edition. Mc Graw-Hill I n t e r n a t i o n aEld i l i o n s .1 9 9 1 .S i n g a p o r e . Onvrrral O.. Raif. ,,ls.vnchronousTransfer Mode. Perfornroncc/.r'.r'uc.s. Arleclt House.Inc. t994. S. Lavenbcrg. Stephcn. Contputer Performance A,lodelingI'[otrclbook,Acadernic Press, NewYork, 1983.
1 0 . Wrr. X..1. Larnbadaris.H. Lee and A.R. Kaye, A Conrparative Stucl.vo.f Sone LeaAy Bucket Network '91. pp. .4ccessSchenres. ICC 1586-1591.
lt
Wrr. X.. Leok.r,[Juckel CongestionControl in ATM .\'strlorA.\.M.Eng. Tlresis. Dept. of Systemsand CornpirtcrEngccring.CarlclonUniversity,1993.
j
I
I ( t t .s
s s
A
J L q d li t' ll
kr p(
