ELEKTRO INDONESIA - Edisi ke Dua

ELEKTRO INDONESIA                     Edisi ke Dua, April 1996

Telekomunikasi

Kualitas Pelayanan (QoS) Jaringan ATM

Syafruddin Syarif

Diperlukan kualitas pelayanan pada jaringan Asynchronous Transfer Modeselanjutnya disebut ATM karena ATM dapat digunakan untuk menanganiberbagai macam pelayanan (multi service) sehingga ATM merupakantransfer mode yang direncanakan akan digunakan sebagai transfer modepada jaringan masa depan.

Jaringan ATM adalah jaringan Packet-switching karena konsep ATM miripdengan konsep yang digunakan packet-switching yaitu transfer informasidilakukan dalam format sel (informasi yang akan dikirim dibagi menjadipotongan-potongan dengan ukuran tertentu) yang sifatnya connection-oriented artinya sebelum transfer informasi dilakukan harus dibangunhubungan terlebih dahulu atau definisikan sebagai protokol yang berfungsisebagai interface (baca antarmuka) untuk menghubungkan komputer dengankomputer lainnya, membuat tiap komputer yang terintegrasi di dalamnyadapat bercakap-cakap atau bertukar informasi dengan kecepatan tinggi(sampai dengan 155Mbps).

Menurut de Prycker, cara kerja ATM dalam mentransfer informasi dari satupemakai ke pemakai lainnya terbagi atas tiga tahap, yaitu; tahap virtualconnection set-up, tahap transfer informasi, dan tahap virtual connectionrelease. Proses pembentukan hubungan bergantung arsitektur jaringan ATMyang digunakan.

Pada tahap virtual connection set-up dilakukan pemeriksaan apakahresources (kapasitas saluran/bandwidth berupa virtual channel connectionatau virtual path connection VCC/VPC) yang dibutuhkan tersedia, jikaresources tersedia maka dialokasikan resources sebesar yang dibutuhkan.

Pada tahap transfer informasi dilakukan informasi berupa sel-sel denganukuran yang konstan melalui hubungan logika yang telah dibangun padatahap sebelumnya. Setiap sel memiliki memiliki header yang menunjukkanhubungan logika mana yang dituju virtual channel identifier/virtual pathidentifier (VCI/VPI). Transfer sel-sel akan melalui sejumlah switching node,pada switching node tersebut terdapat tabel translasi yang akanmenggantikan nilai VCI/VPI lama menjadi nilai yang baru. Dengan prosestranslasi ini sebenarnya telah dilakukan pula proses routing.

Apabila transfer informasi telah selesai dilakukan maka akan dilakukan tahapvirtual connection release. Pada tahap ini dilakukan penghilangan nilaiVCI/VPI (sehingga nilai VCI/VPI bisa digunakan untuk transfer informasi yanglain) yang berarti hubungan logika yang telah dibangun dan digunakansebelumnya dapat dibubarkan.

Parameter kualitas pelayanan pada jaringan ATM yaitu:
Control Call dan Transfer Informasi.

Parameter control call
Parameter control call berhubungan dengan mode hubungan kanalconnection oriented, ada tiga kontrol yang didefinisikan yaitu; connection set-up delay, connection release delay, dan connection acceptance probability.

Connection set-up delay
Connection set-up delay adalah interval waktu antara call set-up messagetransfer dengan call set-up acknowledge message transfer. RekomendasiCCITT I.351 mendefinisikan hasil sementara untuk connection set-up delaydalam ISDN 64Kbps yang memberikan connection referensi sepanjang27.500 km. Asumsi proses delay ATM menghasilkan sama dengan prosesdelay dalam ISDN, set-up delay rata-rata lebih kecil dari 4.500 ms.

Connection release delay
Connection release delay adalah interval waktu antara call release-messagetransfer dengan penerimaan call release-acknowledge message. Hasilnyasama dengan connection set-up delay. Dalam jaringan ATM release delayrata-rata lebih kecil dari 300 ms.

Connection acceptance probability
Connection acceptance probability adalah bagian dari call yang diterima lebihpanjang dari periode waktu seperti probabilitas bloking dalam jaringantelepon.

Parameter transfer informasi
Jaringan ATM dapat menyediakan sarana transfer informasi bagi berbagaipelayanan, oleh karena itu didefinisikanlah beberapa parameter yang dapatdigunakan untuk mengukur kualitas transfer informasi.
Beberapa parameter transfer informasi tersebut adalah terdiri dari; bit errorratio, cell loss ratio, cell insertion ratio, end to end transfer delay (transferdelay), dan cell delay variation serta skew.

BER (bit error ratio)
BER didefinisikan sebaagi perbandingan antara bit error yang terjdi denganjumlah bit total pada field informasi. Terjadinya bit error sepenuhnya bukandisebabkan kesalahan pada level ATM, tetapi disebabkan sistem transmisiyang digunakan. Dengan digunakannya serat optik sebagai media transmisipada jaringan ATM diharapkan bit error yang terjadi pada jaringan ATM lebihkecil daripada bit error yang terjadi pada jaringan konvensional.

CLR (cell loss ratio)
CLR adalah perbandingan antara jumlah lost cell dengan jumlah sel totalyang dikirim oleh user dalam interval waktu tertentu. ALL-1 sampai denganALL-4 mempunyai field pendeteksi urutan sel untuk mengetahui terjadinyalost cell pada penerima. Sel-sel mengalami lost pada jaringan disebabkanoleh buffer overflow atau karena terjadinya bit error pada cell header yanghanya dapat dideteksi tetapi tidak dapat dikoreksi.

Tabel-1 menunjukkan rekomendasi bit error rate untuk beberapa pelayananB-ISDN.

Tabel-1
Recommended BER Values for Some VBR B-ISDN Aplications


Aplication       Bit rate      BER^       BER*
Videophone       2 Mbps      3x10^-11     1.3x10^-6Videoconference  5 Mbps      1x10^-11     1.8x10^-6TV Distribution  20-50 Mbps  3x10^-13       6x10^-7MPEG1            1.5 Mbps    4x10^-11     2.5x10^-6MPEG2            10 Mbps     6x10^-12     1.5x10^-6

^Without error handling in AAL.
*Single-bit error correction on cell basis and additional cell loss correction in ALL.
MPEG: Motion Picture Experts Group

Tabel-2 menunjukkan CLR objektif untuk aplikasi beberapa B-ISDN.

Tabel-2
CLR Objectives for Various B-ISDN Applications


Aplication       Bit rate      CLR^       CLR*
Videophoneⁱ       64 Kbps-2 Mbps  1x10^-8        8x10^-6Videophone^o       2 Mbps          1x10^-8        8x10^-6Videoconference^o  5 Mbps          4x10^-9        5x10^-6TV Distribution^o  20-50 Mbps      1x10^-10       8x10^-7MPEG1^o            1.5 Mbps        1x10^-8      9.5x10^-6MPEG2^o            10 Mbps         2x10x10^-9     4x10^-6

^Without error handling in AAL.
*Single-bit error correction on cell basis and additional cell loss correction in ALL.
ⁱCBR Service.
^oVBR Service; bit rates are average values for VBR service.

CIR (cell insertion ratio)
Dalam menyalurkan sel daapt terjadi kesalahan pada header yang tidakterdeteksi oleh header error checking (HEC). Header suatu sel ATMberhubungan dengan alamat tujuan sel tersebut, sehingga apabila terjadikesalahan pada header yang tidak terdeteksi dapat menyebabkan seltersebut dikirim ke tujuan yang salah.
CIR didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah sel-sel yangdikirimkan ke tujuan yang salah dengan jumlah sel total yang dikirim.Penanganan CIR lebih sulit daripada lost cell. Pada beberapa serviskedatangan sel-sel yang tidak diharapkan karena terjadinya CIR dapatmenyebabkan terminal kehilangan sinkronisasi. Selain itu terjadinya CIRmenyebabkan bertambahnya trafik aliran sel pada jalur yang lain, masalahpenurunan kualitas pelayanan (QoS) akan timbul apabilajalur tersebut tidakmemiliki ukuran bandwidth yang cukup untuk menampung sel-sel yang salahtujuan itu.

Tabel-3 memperlihatkan hasil CIR untuk aplikasi B-ISDN didefinisikan olehResearch on Advanced Communication in Europe (RACE) Consortium 1022(Teknologi ATM)

Tabel-3
Recommended CIR Values for some B-ISDN Aplications

Service                   CIR
Telephony                 1x10^-3Data transmission         1x10^-6Distributive computing    1x10^-6Hi-fi sound               1x10^-7Remote process control    1x10^-3

CTD (cell transfer delay)
CTD antara dua titik dalam jaringan didefinisikan sebagai waktu sejak bitpertama sel meninggalkan titik asal pengamatan sampai tibanya bit terakhirsel tersebut di titik tujuan pengamatan. CTD dipengaruhi oleh proses-prosesyang terjadi selama perjalanan sel dari sumber ke tujuan yang menimbulkandelay, misalkan: coding delay, packetization delay, propagation delay,transmission delay, switching delay, queueing delay, reassembly delay dansebagainya.

Coding delay adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengkonvermasi sinyalnon digital menjadi pola bit sinyal digital. Delay ini tergantung pada algoritmakoding yang digunakan pada perangkat lunak atau perangkat keras yangdigunakan. Coding delay juga dapat terjadi pada aplikasi-aplikasi yang tidakmembutuhkan proses transformasi sinyal, misalkan pada proses kompresidata.
Packetization delay terjadi karena dalam melakukan pembentukan sel-selATM dibutuhkan waktu untuk melakukan segmentasi terhadap datakemudian menambahkan overhead yang diperlukan untuk sel-sel ATM.Packetization delay ini bergantung pada lapis adaptasi yang digunakan.
Propagation delay adalah waktu yang dibutuhkan untuk menyalurkan selpada media fisik dari sumber ke tujuan. Propagation delay bergantung padajarak antara sumber dan tujuan.
Transmission delay adalah waktu yang diperlukan untuk mengirimkansebuah sel secara lengkap sebanyak 53 byte (53 x 8 bit = 424 bit). Delay inibergantung pada kecepatan link yang digunakan.
Switching delay adalah waktu yang diperlukan oleh sebuah sel untukmelewati switch. Switchimg delay terbagi 2 (dua) yaitu; fixed switching delaydan queeing delay. Fixed switching delay bergantung pada kecepataninternal switch yang digunakan dan ukuran overhead yang digunakan padasel tersebut. Sedangkan queuing delay disebabkan oleh terdapatnya antriansel pada buffer untuk menghindari loss cell.
Reassembly delay adalah delay yang diperlukan untuk membentuk dataaplikasi dari sel-sel ATM pada node tujuan.

Tabel-4 mengilustrasikan hasil end-to-end delay rata-rata untuk aplikasipelayanan B-ISDN dan juga pengukuran yang didefinisiakn oleh Research onAdvanced Communication in Europe (RACE) Consortium 1022 (TeknologiATM).

Tabel-4
Some service attributes for B-ISDN Applications

Service                 BER        CLR         Delay(ms)
Telephony               1x10^-7       1x10^-3          -Without echo cancelers    -          <25            -With echo cancelers       -          <500           -Data transmission        1x10^-7       1x10^-7       1,000  Distributive computing  1x10^-7       1x10^-7          50Hi-fi sound             1x10^-7       1x10^-7       1,000Remote process control  1x10^-7       1x10^-7       1,000

CDV (cell delay variation)
Delay total yang terjadi antara node asal sampai node tujuan terdiri dari fixeddelay dan random delay. Fixed delay disebabkan oleh propagation delay, transmission delay dan lain-lain. Sedangkan random delay disebabkan oleh terjadinya queueing delay. Oleh karena itu waktu antara pengiriman sel (interarrival time) padanode asal berbeda dengan interarratival time sel pada node tujuan. Selainqueueng delay, penyebab perbedaan interarrival time dan interexit timeadalah kerena terjadinya proses multiplexing. Untuk menanggulangi CDVdigunakan buffer dan kemudian mengatur interexit time sel semirip mungkindengan interarrival time.

Tabel-5 memperkenalkan delay dan syarat CDV untuk pelayanan bermacamvideo.

Tabel-5
Delay and Delay Variation Objectives for Two-Way Session
Audio and Video Service


Aplication                     Delay(ms)         CDV(ms)
64 Kbps video conference       300                1301.5 Mbps MPEG NTSC video         5                6.520 Mbps HDTV video               0.8                116 Kbps compressed voice        30                130256 Kbps MPEG voice              7                9.1

Skew
Skew didefinisikan sebagai perbedaan waktu tampilan antara dua objek yangberhubungan. Misalkan antara tampilan gambar dengan suara.

Tabel-6 adalah tabel skew objektif dalam aplikasi multimedia.

Tabel-6
Skew Objektives in Multimedia Applications

Aplication

Audio + text or still image (one-way session)
Audio + video (multipoint-to-multipoint session).
.
.
.
.
.
Complex teleconferencing
Audio + video + still image + text

Skew Objektive

Coarse skew < 1 sec
Coarse skew < 200 ms
Fine skew;
- Audio in advance of video < 20 ms
- Video in advance of audio < 120 ms
coarse skew < 200 ms
Fine skew;
- Audio in advance of video < 20 ms
- Video in advance of audio < 120 ms

Daftar Pustaka De Pryker, M., ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE: SOLUTION FORBISDN, Ellis Horwod, (1993). Raif O.Onvural, ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE: PerformanceIssues, Artech House, Inc., (1994). Syafruddin Syarif, ATM TEKNOLOGI JARINGAN MASA DEPAN, (1996).

Tulisan lainnya A Concept of Advanced Technology Satellite Systems for Asia Pacific : Rural Communications Applications