BAB II DASAR TEORI
2.1 Teori Dasar SDH Synchronous Digital Hierarchy (SDH) merupakan hirarki pemultiplekan yang berbasis pada sistem transmisi sinkron yang ditetapkan oleh CCITT (ITU). Sebelum kemunculan SDH, standar transmisi yang ada dikenal dengan PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) yang sudah lama ditetapkan oleh CCITT. Suatu jaringan plesiochronous tidak menyinkronkan jaringan tetapi hanya menggunakan pulsa-pulsa detak (clock) yang sangat akurat di seluruh simpul penyakelarnya (switching node) sehingga laju slip di antara berbagai simpul tersebut cukup kecil dan masih bisa diterima. Mode operasi seperti ini barangkali memang merupakan suatu implementasi yang paling sederhana karena bersifat menghindari pendistribusian pewaktuan di seluruh jaringan. Selain itu, SDH merupakan sebuah transport atau pembawa untuk tributary (trafik) PDH dan ATM cell melalui jaringan transmisi yang biasanya berbasis optik. Pada hal ini SDH dapat dilihat sebagai layer (lapisan) bawah yang
8
9
berfungsi sebagai pembawa untuk layer diatasnya. Konsep pembagian layer ini sangat penting dan juga merupakan salah satu ciri yang membedakan SDH dengan system transport lainnya. Konsep dari layering telah membawa proses rekontruksi dari frame standar menjadi lebih modern dan membentuk konsep “layer network” pada dunia telekomunikasi. Dengan adanya konsep layering pada transmisi digital, maka keseluruhan fungsi transmisi akan dibagi-bagi menjadi beberapa fungsi disetiap layer-nya, dimana fungsi pada setiap layer terpisah satu dengan lainnya. Implementasinya pada transmisi SDH dengan adanya penggunaan overhead di setiap layer-nya dan berfungsi mengatur alokasi data informasi (trafik) pada setiap layernya. Dengan adanya pengaturan tersebut, akan meningkatkan efesiensi dari proses transmisi, dimana setiap layer secara keseluruhan akan bertanggung jawab atas fungsinya masing-masing tanpa harus mempengaruhi layer-layer lainnya. Hal ini memungkinkan overhead pada suatu layer dapat diakses tanpa harus membongkar overhead pada layer lainnya terlebih dahulu. Gambar 2.1 menunjukan secara berurutan layer arsitektur dari SDH.
10
Gambar 2.1 Arsitektur layer dari SDH Dalam hal capability jaringan SDH mendukung kapasitas bandwidth yang terdiri dari beberapa E1. Secara umum jaringan SDH seperti pada Gambar2.2 berikut.
Gambar 2.2. Jaringan SDH secara umum
11
Perangkat-perangkat yang terhubung dan membentuk jaringan SDH disebut Network element (NE). Setiap NE terhubung dengan NE lainnya dengan suatu Link dengan kapasitas bandwidth tertentu (STM 1, STM 4, STM 16, atau STM 64). Setiap NE terhubung dengan jaringan PDH melalui tributary.
SDH memiliki dua keuntungan pokok : fleksibilitas yang demikian tinggi dalam hal konfigurasi-konfigurasi kanal pada simpul-simpul jaringan dan meningkatkan kemampuan-kemampuan manajemen jaringan baik untuk payload trafiknya maupun elemen-elemen jaringan. Secara bersama-sama, kondisi ini akan memungkinkan jaringannya untuk dikembangkan dari struktur transport yang bersifat pasif pada PDH ke dalam jaringan lain yang secara aktif mentransportasikan dan mengatur informasi. Tawaran-tawaran spesifik yang diciptakan oleh SDH diantaranya termasuk:
•
Self-healing; yakni pengarahan ulang (rerouting) lalu lintas komunikasi secara otomatis tanpa interupsi layanan.
•
Service on demand; provisi yang cepat end-to-end customer services on demand.
•
Akses yang fleksibel; manajemen yang fleksibel dari berbagai bandwidth tetap ke tempat-tempat pelanggan.
Sebelum munculnya SDH, hirarki pemultiplekan sinyal digital untuk Amerika/Kanada, Jepang dan Eropa berbeda-beda seperti dinyatakan pada tabel 2.1. Dengan adanya SDH, hirarkinya diseragamkan menjadi seperti terlihat pada Gambar 2.3. Dari Gambar 2.3 tersebut terlihat bahwa pada level
12
atau tingkat yang paling tinggi, jaringan transport SDH adalah jaringan n x STM-1 (n x 155 Mbps). Tabel 2.1. Hirarki Sinyal Digital di Amerika, Jepang, dan Eropa
Level
Amerika/Kanada Jepang (Mbps)
Hirarki
Eropa (Mbps)
(Mbps)
1
1,544
1,544
2,048
2
6,312
6,312
2,442
3
44,736
32,064
34,368
4
274,176
97,728
139,264
5
-
379,200
560,840
Gambar 2.3. Perbandingan Hirarki antara PDH dan SDH
13
STM-1 (Synchronous Transport Module) adalah modul transport sinkron level-1 . Sebuah frame tunggal STM-1 dinyatakan dengan sebuah matriks yang terdiri dari sembilan baris dan 270 kolom. Frame ini dibentuk dari 2430 byte, setiap byte terdiri dari 8 bit. Frame STM-1 berisi dua bagian, bagian SOH (Section Overhead) dan bagian VC (Virtual Container) yang merupakan payload-nya. Gambar 2.4 menyatakan struktur frame STM 1, Gambar 2.5 menyatakan struktur VC-nya, sedang Gambar 2.6 menyatakan alokasi byte pada SOH.
Gambar 2.4. Struktur Frame STM1
Pada prinsipnya frame sinyal transmisi pada SDH adalah satu byte (8 bit) dalam sebuah frame dikirim byte per byte (bit per bit) dari kiri kiri ke kanan dan dari atas kebawah. Setelah satu baris dikirim, baris berikutnya akan dikirim. Setelah satu frame selesai dikirim, frame selanjutnya dikirim.
Gambar 2.5. Struktur Virtual Container (VC)
14
A1 and A2
: frame alignment word
B1
: Regenerator setion error monitoring
J0
: STM1 identifier (16 bytes word)
E1
: Service channel (transport a 64Kbit/s channel)
F1
: user channel. May be used fornetwork exploitation
D1-D3
: Data communication Channel at 192 Kbit/s
B2
: Multiplexing section error monitoring
K1 and K2
: Automatic protection switching signalling
D4-D12
: Data communication Channel at 576 Kbit/s
S1
: bytes of synchronization status
M1
: Binary code for number of errored blocks
E2
: service channel at 64 Kbit/s Gambar 2.6. Alokasi Byte pada SOH
15
Data atau suara yang dikirim melalui jaringan SDH dirubah menjadi bitbit. Setiap bit tersebut digabung membentuk satu byte. Byte-byte tersebut selanjutnya digabung membentuk frame. Standar frame SDH paling rendah adalah STM 1. Berikut proses pembentukan frame SDH.
Gambar 2.7. Proses Pembentukan Frame SDH
2.2 Komponen Dasar Jaringan SDH Komponen dasar dari frame SDH merupakan sinyal-sinyal perantara dalam proses multipleksing dan mapping, yang susunannya mempunyai nama dan kecepatan data yang berbeda-beda. Berikut penjelasan hirarki dari sinyal perantara pada SDH. 2.2.1 Container Container adalah struktur informasi yang akan membentuk Virtual Container pada payload. Untuk setiap jenis Virtual Container (VC) yang telah didefinisikan pada sistem SDH memiliki jenis container yang sesuai. Fungsi
16
utama dari container adalah untuk membentuk bit-rate dari sinyal informasi tributary agar sesuai dengan rekomendasi sistem SDH (Recommendation ITUT G.702). Jenis container dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.2. Jenis Container Container Bit-rate (Mbit/s) c-11 1,544 c-12 2,048 c-2 6,311 c-3 34368 atau 44,376 c-4 139,264
2.2.2 Virtual Container (VC-n) Virtual Container merupakan gabungan antara container dengan POH (Path Overhead). Setiap container akan diberikan byte tambahan yaitu byte POH untuk keperluan monitoring container tersebut, sehingga dapat mengetahui status hubungan dari layer trafik selama proses transmisi. VC dibedakan menjadi 2 tingkatan: 1) Lower Order Virtual Container: LO VC-n (n = 1, 2, 3) Komponen ini terdiri dari atas sebuah container-n (n = 1, 2, 3) dengan lower Order Virtual Container POH yang sesuai untuk level ini. Sebelum disusun kedalam frame STM-1, Lower Order VC ini akan dimultipleks terlebih dahulu kedalam VC yang lebih tinggi (High Order VC). 2) High Order Virtual Container: HO VC-n (n = 3, 4) Komponen ini tersusun atas sebuah container-n (n = 3, 4) atau beberapa gabungan dari Tributari Unit Group (TUG-2 atau TUG-3)
17
yang ditambahkan dengan Virtual Container POH yang sesuai dengan level High Order ini. 2.2.3 Tributari Unit (TU-n) TU merupakan struktur informasi yang menyediakan adaptasi antara LO-VC dengan HO-VC. Untuk menggabungkan LO-VC kedalam HO-VC diperlukan
pointer
(TU-Pointer).
TU-Pointer
ini
berfungsi
untuk
menentukan awal posisi LOVC didalam HO-VC. Jadi isi TU adalah LO-VC plus pointernya (TU-Pointer). 2.2.4 Tributari Unit Group (TUG – n) Sebuah TUG merupakan gabungan satu atau beberapa TU. Sebelum digabungkan kedalam HO-VC, beberapa TU sejenis terlebih dahulu digabungkan menjadi satu melalui multipleks byte demi byte dan dinamakan TUG. Ada dua jenis TUG yaitu : 1) TUG-2, berisikan gabungan TU-11/TU-12 yang sejenis atau sebuah TU-2. 2) TUG-3, berisikan gabungan TUG-2 yang sejenis atau sebuah TU-3. 2.2.5 Administrative Unit (AU-n) AU merupakan struktur informasi yang menyediakan adaptasi antara HOVC kedalam STM-n, AU terdiri dari HOVC dengan AU-Pointer. AUPointer ini menunjukkan posisi awal HOVC didalam frame STM-n. Ada 2 jenis AU yaitu AU-4 dan AU-3. Dalam satu frame STM-1 bisa terdapat 1 x AU – 4 atau 3 x AU – 3. Penempatan VC – 3 bisa langsung kedalam
18
payload STM-1 dengan melalui AU – 3 atau secara tidak langsung melalui AU = 4, dimana 3 buah VC = 3 dimapping kedalam VC – 4. 2.2.6 Administrative Unit Group (AUG) Beberapa AU atau sebuah AU yang telah menyusun seluruh payload pada frame STM dapat dikatakan Administrative Unit Group (AUG). Sebuah AUG dapat terdiri dari 1 x AU – 4 ataupun 3 x AU – 3. 2.2.7 Synchronous Transport Module (STM – N) STM adalah struktur informasi yang mendukung hubungan section layer dan terdiri dari payload informasi dan SOH (Section Overhead) untuk manajemen sistem. Laju data dasar dari STM adalah 155,520 Mbit/s dan jalur data STM-N adalah kelipatan N dari 155,520 Mbit/s. 2.3 Topologi Jaringan SDH Topologi jaringan SDH adalah hubungan geometris unsur-unsur penyusun jaringan SDH, dalam hal ini Link dan NE. Topologi jaringan SDH sangat menentukan efisiensi, kehandalan, dan kinerja jaringan SDH. Topologi jaringan SDH diklasifikasikan menjadi togpologi chain , star, tree, ring, dan mesh. Topologi Chain merupakan topologi jaringan dimana setiap NE terhubung dengan NE lain dalam satu garis lurus. Topologi ini mirip dengan topologi bus pada jaringan komputer.
19
Gambar 2.8. Topologi Chain
Topologi star merupakan topologi jaringan dimana ada sebuah NE yang bertindak sebagai sentral dan NE lain terhubung langsung dengan NE tersebut. Topologi star biasanya digunakan pada jaringan akses dimana tidak membutuhkan kehandalan dan kecepatan transmisi trafik, sifat-sifatnya antara lain: •
Ada satu sentral yang berderajat lebih tinggi dibandingkan sentral lainnya, yaitu sentral utama
•
Hubungan antar sentral harus melalui sentral utama, dan tidak ada hubungannya langsung antar sentral yang sederajat.
•
Konsentrasi saluran besar dengan efisiensi saluran yang tinggi.
Gambar 2.9. Topologi Star
Topologi tree / Bus merupakan gabungan antara topologi dasar chain dan star. Topologi jaringan ini biasanya digunakan pada layanan broadcast seperti CATV, sifat-sifatnya antara lain:
20
•
Pusat dapat diletakan pada salah satu tempat.
•
Biaya jaringan minimum.
•
Tidak memiliki back up atau route alternative.
•
Serta pemasangan (installasi) yang relative cepat.
Gambar 2.10. Topologi Tree
Topologi ring merupakan topologi dimana setiap NE terhubung dalam suatu jaringan dan membentuk lingkaran, sifat-sifatnya antara lain: •
Pusat bisa terletak dimana saja.
•
Biaya jaringan relative lebih kecil
•
Memungkinkan adanya back up dan memberikan route alternative.
Gambar 2.11. Topologi Ring
21
Topologi mesh merupakan topologi dimana setiap NE terhubung dengan NE lainnya secara langsung, sifat-sifatnya antara lain: •
Tiap sentral memiliki derajat yang sama.
•
Hubungan langsung tanpa adanya sentral transit, sehingga lebih cepat.
•
Konsentrasi saluran agak berkurang dan efisiensi saluran lebih rendah dibandingkan topologi star.
Gambar 2.12. Topologi Mesh
Penggunaan dari berbagai macam topologi jaringan itu dipilih sesuai dengan keadaan dan faktor-faktor tertentu, namun dari berbagai macam bentuk topologi tersebut yang umum digunakan atau paling banyak digunakan pada jaringan SDH adalah topologi Bus dan Ring, hal ini dikarenakan fleksibilitasnya yang lebih tinggi, dimana jumlah traffik yang didrop pada suatu lokasi tertentu dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan yang sesungguhnya pada lokasi tersebut dan kapasitas traffik pada topologi ini dapat disesuaikan atau diatur secara terus menerus. Selain dari segi
22
fleksibilitasnya secara konfigurasinya topologi ring juga mempunyai keuntungan lain, yaitu kehandalan atau survivability jaringan dan efisiensi biaya.
2.4 Teori Dasar Analisa Trafik Secara umum trafik dapat diartikan sebagai perpindahan informasi dari satu tempat ke tempat lain melalui jaringan telekomunikasi. Besaran dari suatu trafik telekomunikasi diukur dengan satuan waktu, sedangkan nilai trafik dari suatu kanal adalah lamanya waktu pendudukan pada kanal tersebut. Salah satu tujuan perhitungan trafik adalah untuk mengetahui unjuk kerja jaringan (Network Performance) dan mutu pelayanan jairngan telekomunikasi (Quality of Service).
2.4.1 Besaran Trafik Volume
Trafik,
didefinisikan
sebagai
jumlah
total
waku
pendudukan. Intensitas Trafik, didefinisikan sebagai jumlah total waktu pendudukan dalam suatu selang pengamatan tertentu (per satuan waktu). t =T
Volume Trafik = V =
∫ J (t )dt ……………………………...…(2.1) t =0
Dimana : T = periode waktu pengamatan J(t) = jumlah kanal yang diduduki saat t
23
Tinjauan 1 p = jumlah saluran yang diduduki tp = total waktu pemdudukan p saluran
Intensitas trafik = A =
VolumeTrafik V = ……………..…………(2.2) T T
t
A=
V 1 = J (t )dt T T ∫0
A=
1 1 n = J ( t ) dt ∑ ptp T ∫0 T p =0
dimana 0 <= t <= T
t
n
A=∑p p =0
J(t) = diskrit = p
tp T
Tinjauan 2 N = jumlah saluran yang diamati T = peride pengamatan Tn = total waktu pendudukan saluran ke n (jam) Pada tinjauan ini intensitas trafik merupakan jumlah seluruh waktu pendudukan pada N buah saluran per satuan waktu pengamatan T A=
1 N ∑ tn …………………………………………………………(2.3) T n=1
Waktu pendudukan rata-rata tiap saluran
1 tr = N
N
∑t n =1
n ……………………………………………………(2.4)
24
Jumlah pendudukan rata-rata per satuan waktu C =
A N = tr T
………………..……………………………………(2.5)
2.4.2 Macam – Macam Trafik 1. Offered Traffic (A) adalah trafik yang ditawarkan atau yang mau masuk ke jaringan. 2. Carried Traffic (Y) adalah trafik yang dimuat atau yang mendapat saluran. 3. Lost Traffic (R) adalah trafik yang hilang atau yang tidak mendapat saluran.
G = elemen gandeng (switching network) Hubungan trafik yang ditawarkan (A), trafik yang hilang (R), dan trafik yang dimuat (Y) dalam setiap Link adalah : A = Y + R…............................................(2.6) Jika p adalah jumlah paket yang masuk ke suatu NE, b adalah paket yang berhasil menggunakan Link dan tr adalah waktu rata-rata pendudukan paket dalam Link, maka : A = p . tr……………….……………………(2.7) Y = b . tr…………………………………….(2.8) R = (p – b) . tr………………………………….(2.9)
25
2.4.3 Grade Of Service (GOS) Grade of Service (GOS) adalah probabilitas panggilan ditolak (diblok) selama jam sibuk. Secara sederhana pengertiannya adalah sebagai berikut, untuk GOS sebesar 2% berarti dalam 100 panggilan akan terdapat 2 panggilan yang tidak mendapatkan saluran atau di blok oleh sistem. Dalam lingkungan wireless, target desain GOS adalah 2% atau 5%. Tabel GOS diperlukan untuk mengetahui berapa kanal yang dibutuhkan untuk minimum GOS yang disyaratkan. Terdapat perbedaan antara blocking rate dan blocking probability. Blocking rate didefinisikan sebagai jumlah yang terukur dari suatu base station, sedangkan blokcing probability didefinisikan sebagai peluang suatu panggilan di-block karena ketiadaan kanal bebas pada suatu base station. Pada sejumlah kanal ketika beban bertamba2h maka blocking probability juga mneingkat. Blocking probability digunakan sebagai ukuran Grade Of Service (GOS). Erlang-B Model Blocking probability, GOS berdasarkan Erlang-B adalah : P(blocking) =
A N / N! N
………………………………………….(2.10)
∑ Ai / i! i =0
Pada model ini berlaku beberapa asumsi: 1. Sistem berada dalam kondisi statistical equilibrium. 2. Besar beban yang ditawarkan tertentu (diketahui).
26
3. Kedatangan panggilan berdasarkan proses Poisson, yaitu distribusi kedatangan antar panggilan adalah eksponensial, dan panggilan yang di block tidak dapat langsung membuat hubungan baru. Distribusi waktu kedatangan panggilan eksponensial. Beban yang ditawarkan memenuhi persamaan : A=
λ ………………………………………(2.11) µ
λ = pola kedatangan Poisson (panggilan/detik) µ = waktu pelayanan panggilan (detik/panggilan)
