Teknik-Teknik Performansi Sukiswo sukiswok@yahoo.com Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Performansi, Disain dan Managemen Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Teknik-Teknik Performansi Tiga teknik dasar utk analisa performansi Pengukuran/Measurements Mengumpulkan data eksperimental dari prototype atau sistem eksisting Simulasi Eksperimen dg model komputer dari sistem Analisis  Teori Antrian/Queueing Theory Model analitis dari sistem Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Pengukuran/Measurements Melakukan eksperimen pd sistem eksisting atau prototype Kelebihan High saleability Akurasi tinggi Mencakup detail Kelemahan Harus punya peralatan Sulit utk mempertimbangkan semua kasus/nilai parameter Diperlukan jumlah data yg besar yg harus disimpan/dimanipulasi Sulit utk men-generalisasi hasil Perlu usaha utk analisa statistik Sulit utk menentukan sensitivitas Sulit utk melakukan reproduksi Menghabiskan waktu/Time consuming Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT Simulasi Melakukan eksperimen pada model komputer dari suatu sistem Kelebihan Memungkinkan detail dp dicakup Dp membandingkan alternatif disain sistem Dp mengendalikan skala waktu Sistem eksisting tdk diperlukan Kelemahan Sulit utk menggeneralisir hasil Sulit utk mempertimbangkan semua kasus/nilai parameter Sulit utk menentukan sensitivitas Perlu waktu utk mengembangkan dan mengeksekusi simulasi Perlu usaha utk validasi model dan analisa data output Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT Teori Antrian Model analitis dari sistem Kelebihan Cepat Aplikasi utk semua tingkatan dari sistem Memungkinkan tradeoffs dan sensitivitas utk dipelajari Kelemahan Mungkin mencakup aproksimasi Abstraksi detail Perlu waktu untuk mengembangkan model Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Memilih Teknik Performansi Tiap metoda punya rentang aplikabilitas Sebaiknya cross check hasil Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Validasi vs Verifikasi Verifikasi (biasanya mudah dilakukan) Apakah model dibangun secara benar? Model Analitis: “Apakah matematik benar?” Model Simulasi: “Apakah model dikodekan dg tepat?” Validasi (biasanya sulit dilakukan) Apakah model secara akurat merepresentasikan kelakuan sistem yg menjadi perhatian? Model Analitis: “Apakah model ‘benar’?” Model Simulasi: “apakah ini simulasi yg akurat utk pertanyaan yg menjadi perhatian?” Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Pendekatan Sistematis (1) 1. Tentukan objektif studi dan definisikan sistem Tentukan batas sistem Tujuan akan menentukan batas-batas yg tepat 2. List services (fungsi) dan keluaran services 3. Pilih metriks Mis: throughput, latency, availability, dll. 4. List parameter-parameter yg mempengaruhi performansi Parameter-parameter sistem Parameter-parameter beban (workload) Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Pendekatan Sistimatis (2) 5. Pilih faktor-faktor studi Faktor-faktor adalah parameter yg akan divariasikan Parameter lain tetap (fixed) 6. Pilih teknik evaluasi Analitis Simulasi Pengukuran/measurement 7. Pilih workload, atau list permintaan service Distribusi probabilitas utk studi analitis Trace atau distribusi utk studi simulasi Script utk pengukuran Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Pendekatan Sistimatis (3) 8. Eksperimen disain Phase 1: Faktor banyak, nilai sedikit Phase 2: Faktor sedikit, banyak nilai 9. Analisa dan interpreatsi hasil Hasil-hasil adalah random Teknik-teknik statistik diperlukan utk membandingkan hasil-hasil 10. Mempresentasikan hasil Grafik Perbaikan dan iterasi mungkin diperlukan Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT Model Network Bagaimana kita memodelkan? Jaringan (network) secara umum dimodelkan dlm tiga kategori: Resource sharing networks Process networks Switching networks Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Resource Sharing Network (1) Time-shared computer (Programs : CPU/Disk/IO) Statistical multiplexer/concentrator (call :kanal) Packet-based (Packets : Links) Channel-based (Calls : Channels) Multiple-Access and random access networks (Packets : Shared Medium) Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Resource Sharing Network (2) Ukuran performansi Waktu tunggu (waiting time) Probabilitas blocking Pertanyaan Bagaimana relasi antara jumlah user, pola penggunaan, jumlah sumberdaya (resources), dan performansi? Apakah resources diduduki secara adil (atau tepat) oleh user? Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT Proces Network (1) Multi-stage switch Distributed simulation system Manufacturing process Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT Proces Network (2) Ukuran performansi Waktu penyelesaian (delay) Throughput (penyelesaian per unit waktu) Pertanyaan Bagaimana performansi dipengaruhi oleh pola penggunaan yg berbeda? Proses mana yang “bottlenecks” yang membatasi performansi? Apakah input-input berbeda diperlakukan secara adil dlm kaitannya dg performansi? Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT Switching Network (1) Telephone network (Telepon : Circuit Switches) Telephone signaling network (Switches : STPs) X.25 packet network (Komputer : Packet Switches) Internet (Komputer : Routers) Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT Switching Network (2) Ukuran performansi Delay (endpoint to endpoint) Throughput Utilisasi Probabilitas blocking Losses Pertanyaan Apakah topologi terbaik? Bagaimana kita me-route-kan? Bagaimana kita menjamin Quality of Service? Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT Contoh : ISP (1) Suatu ISP menyediakan akses circuit-switched (sal. telepon) ke Internet Berapa banyak saluran (koneksi aktif simultan maksimum) harus didukung? Kepuasan pelanggan  jumlah saluran banyak utk mengurangi probabilitas blocking (sibuk) Biaya operasi  jumlah saluran sedikit utk mengurangi peralatan, saluran, pemeliharaan dan biaya daya Kapan sebaiknya saluran baru disediakan? Bagaimana toleransi dari kepuasan pelanggan dan biaya operasi? Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT Contoh : ISP (2) Kebijakan apa harus diambil utk memaksimumkan keuntungan? Tarif flat atau tarif berdasarkan waktu koneksi? Sesi dibatasi utk X jam? Secara otomatis memutus user yg tdk aktif setelah Y menit? Membedakan service berdasarkan harga? Pertanyaan-pertanyaan ini menentukan objektif dan sistem utk studi performansi Informasi managemen diperlukan utk studi Hasil studi dp diaplikasikan utk optimasi rancangan poll modem (dan kebijakan) Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT Contoh : ISP (3) Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT Contoh : ISP (4) Cat: sistem ini adalah suatu “resource sharing network” User hrs menggunakan bersama (share) sejumlah saluran terbatas Jumlah user melebihi jumlah saluran Jika jumlah user aktif sama dg jumlah saluran, usaha penggunaan oleh user lain yg datang akan blocking Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT Contoh : ISP (5) Metriks Probabilitas blocking Waktu tunggu (sampai suatu saluran bebas) Parameter sistem Jumlah saluran Parameter beban (workload) Jumlah panggilan (laju kedatangan) Panjang panggilan (holding atau service time) Waktu sampai usaha mencoba kembali jika blocking Faktor yg diubah-ubah utk studi Jumlah user (laju kedatangan) Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT Contoh : ISP (6) Teknik-teknik evaluasi Analitis (model Erlang) Pengukuran konfigurasi spesifik utk validasi hasil analitis Memilih beban (workload) Asumsi Holding time Probabilitas kedatangan dari user Karakteristik retry Asumsi dp dikembangkan dg monitoring pola penggunaan Memerlukan network management (monitoring) Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT Contoh : ISP (7) Disain dan eksperimen Mudah utk studi analitis Lebih sulit utk pengukuran Analisa dan interpretasi hasil Juga, mudah utk studi analitis dan lebih sulit utk pengukuran Presentasi hasil Validasi hasil analitis menggunakan pengukuran menambah keyakinan hasil Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: Backbone Service (1) Operator menyediakan service backbone ke perusahaan dan lower-tier ISP Akses Internet ke perusahaan dan ISP Virtual private network (VPN) service utk corporate networks Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: Backbone Service (2) Sistem ini adalah suatu “switching network” Customer networks adalah endpoints IP routers pd backbone adalah switches Backbone network menentukan batas sistem Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: Backbone Service (3) Objektif throughput – relatif sederhana Memaksimumkan throughput jaringan diberikan suatu batasan biaya Meminimumkan biaya diberikan batasan throughput minimum Faktor-faktor throughput Topologi jaringan Kapasitas link Kapasitas router Algoritma routing (efisiensi) Beban/workload (karakteristik trafik) Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: Backbone Service (4) Network management Identifikasi problem Bottlenecks Problem routing Jaringan pelanggan yg misbehaved Kegagalan link dan router Memonitor trafik utk memodelkan beban Evaluasi performansi Studi pengaruh perubahan disain jaringan Studi pengaruh perubahan beban Identifikasi bottlenecks Perencanaan proaktif utk pertumbuhan jaringan Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: Backbone Service (5) Disain Jaringan Atur kapasita link, kapasitas router, dan topologi Optimisasi routing Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: Backbone Service (6) Objektif: Quality of service (QoS) atau service level agreement (SLA) – relatif kompleks Jaminan throughput dlm suatu perioda waktu tertentu Maksimum delay Maksimum variasi delay Ketersediaan/availability Isue pd customer network memerlukan network management Monitoring service level agreements Policing traffic Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: Backbone Service (7) Isue backbone network Bagaimana set SLA sehingga operator dp memenuhi untuk satu set network resources yg diberikan? Bagaimana mengoptimasikan network utk satu set SLA yg diberikan? Seberapa harus di-charge utk SLA yg diberikan? Bagaimana mengoptimalkan revenue? Managemen, evaluasi performansi, dan disain harus dipandang sbg megoptimalkan operasi jaringan (dan revenues) Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: Packet Switch Design (1) Suatu peralatan vendor dirancang sbg suatu high-performance Layer 3 IP switch Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: Packet Switch Design (2) Sistem ini adalah suatu “process network” jika diimplementasikan sbg suatu multi-stage switch Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: Packet Switch Design (3) Sistem ini adalah suatu “resource sharing network” jika diimplementasikan sbg suatu TDMA bus Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: Packet Switch Design (4) Ada banyak isue performansi Aggregate dan per port throughput Delay input-to-output Variasi delay (jitter) Probabilitas blocking Packet loss krn overflow antrian Reliabilitas Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: Packet Switch Design (5) Tidak ada sistem operasional utk di-manage (monitor), shg mencakup hanya … Disain Evaluasi performansi (dan biaya) Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: MAC Protocol Design (1) Seorang peneliti sedang mengembangkan protocol multiaccess control baru utk wireless ad hoc network Ini adalah suatu “resource sharing network” Station (mis., A, B, dan C) adalah user-user Radio spectrum adalah shared resource (medium) Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: MAC Protocol Design (2) Ada banyak isue performansi Throughput sistem Delay packet Alokasi throughput utk user (keadilan) Utilisasi kanal Probabilitas tabrakan/collision Ada sejumlah faktor mempengaruhi performansi Trafik yg ditawarkan (offered traffic) Jumlah station (dan penempatan) Karakteristik kanal Operasi protokol Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: MAC Protocol Design (3) Dan, ada banyak isue disain … Bagaimana menggunakan bersama/share spektrum? Skim Circuit-switched Frequency division multiple access (FDMA) Time division multiple access (TDMA) Code division multiple access (CDMA) Skim Packet-switched time division multiplexed (TDM) Reservation-based TDM schemes, mis., packet reservation multiple access (PRMA) Contention-based TDM schemes, mis., carrier sense multiple access (CSMA) Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT

Contoh: MAC Protocol Design (4) Optimiasi atau “tuning” suatu skim basic Berapa kanal utk dialokasikan dlm suatu sistem circuit-switched? Efektifitas dari skim collision avoidance dlm suatu contention-based system? Efisiensi dari skim scheduling dlm suatu reservation-based system? Menspesifikasikan performansi sistem Berapa banyak user? Berapa kapasitas per user? Persyaratan physical layer? Kinerja Jaringan Telekomunikasi, Sukiswo ST, MT