Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network LAN, 2010.
Up to 6 byte 1 byte 6 byte 6 byte 2 byte 1500 byte 4 byte
Preamble SFD
Destination hardware
addresses Source
hardware addresses
Length DATA
FCS
Cut-through: Fragmen Free : Store-and-forward : tidak ada pengecek- mengecek collision semua error difilter;
an error memiliki latency tertinggi
Gambar 3.6 Mode-Mode Switching yang Berbeda di dalam Sebuah Frame
3.6 Kinerja Switch Ethernet
Untuk menentukan kualitas jaringan Switch Ethernet pada jaringan LAN, maka perlu dilakukan perhitungan kinerjanya. Dalam hal ini, kinerja yang dimaksud untuk
menghitungnya adalah delay end to end suatu frame dari jaringan tersebut. Untuk menghitung kinerja ini, maka terlebih dahulu diperlukan membuat model sistem
jaringan yang akan di analisis.
3.6.1 Model Sistem Yang Dianalisis
Model sistem dari jaringan yang akan dianalisis dapa dilihat pada Gambar 3.7. Pada model sistem ini, jaringan Switch Ethernet dibuat dengan menggunakan
topologi star, yang merupakan topologi yang sederhana dan mudah dalam pengkabelannya. Selain itu, topologi ini juga tidak mempengaruhi station-station
yang lain di dalam jaringan, jika salah satu station mengalami pemutusan hubungan.
Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network LAN, 2010.
a Model Sistemnya Menggunakan 4 station dalam 1 segmen
b Model Sistem Delay end-to-end Pada Switch Ethernet
Gambar 3.7 Model Sistem Yang Dianalisis
Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network LAN, 2010.
3.6.2 Delay end-to-end Suatu Frame Pada Jaringan Switch Ethernet
Analisis delay pada komunikasi ini didasarkan oleh kestabilan operasi pada jaringan Switch Ethernet yang merupakan suatu masalah yang patut untuk dianalisis,
guna terciptanya trafik yang lancar dalam pengiriman data. Kestabilan ini tergantung kepada kondisi operasional yang dihubungkan ke switch dan kapasitas kanal yang
tersedia. Dengan kata lain, dalam satuan unit waktu, switch harus mampu untuk memproses jumlah frame-frame yang dibangkitkan oleh entitas-entitas yang
bersebelahan dan dengan kapasitas bandwith yang cukup besar untuk mensupport alamat trafik ke tujuan.
Analisis perhitungan kinerja Switch Ethernet pada Local Area Network LAN menggunakan sistem antrian. Jenis sistem antrian yang digunakan adalah
MM1. Sistem antrian MM1 dibuat dari kedatangan Poisson, memiliki satu eksponen Poisson server dengan disiplin antrian FIFO First In First Out yang
merupakan suatu peraturan dimana yang akan dilayani terlebih dahulu adalah frame yang datang terlebih dahulu. FIFO ini sering disebut juga FCFS First Come First
Served. Sistem antrian MM1 merupakan single-server
model antrian dengan satu buffer,
yang dapat digunakan untuk sistem yang sederhana. Namun, pada model ini,
buffer dianggap memiliki kapasitas tak berhingga.
Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network LAN, 2010.
Buffer Server
Kedatangan Paket
Keberangkatan Paket
Gambar 3.8 Model Antrian MM1
Pada Gambar 3.8[9] dapat dilihat sebuah model antrian pelayanan tunggal single server. Paket–paket tiba secara acak, kemudian paket antri di dalam buffer
sebelum dilayani oleh server. Setelah selesai dilayani, maka paket meninggalkan sistem antrian.
Dalam suatu sistem antrian terdapat faktor–faktor yang harus diperhatikan agar suatu fasilitas pelayanan dapat melayani paket yang berdatangan, yaitu bentuk
kedatangan paket, bentuk fasilitas pelayanan, kapasitas fasilitas pelayanan untuk menampung paket, utilisasi sistem, dan disiplin antrian yang mengatur pelayanan
kepada paket. Distribusi probabilitas yang sering digunakan adalah distribusi Poisson,
dimana kedatangan paket bersifat bebas, tidak terpengaruh oleh kedatangan sebelum ataupun sesudahnya. Asumsi distribusi Poisson menunjukkan bahwa kedatangan
paket sifatnya acak dan mempunyai rata–rata laju kedatangan sebesar lamda λ .
Proses kedatangan paket–paket yang mengikuti distribusi Poisson dapat dilihat pada Gambar 3.9[9].
Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network LAN, 2010.
Waktu t
t + ∆t
∆t
Gambar 3.9 Interval Waktu Kedatangan Paket pada Proses Poisson
Pada Gambar 3.10 dapat dilihat bahwa sebuah interval waktu yang kecil ∆t
∆
t
→ 0, antara waktu t dan t + ∆t. Jika terdapat interval waktu terbatas yang panjang T [9], seperti dilihat pada Gambar 3.10[9].
Waktu ∆t
∆t ∆t
∆t T
Gambar 3.10 Distribusi Poisson dengan Interval Waktu T
Pada interval waktu T, maka dapat diketahui probabilitas kedatangan pk dari k kedatangan
[9]
yaitu :
k e
T k
p
T k
λ
λ
−
= 3.1
dimana : pk
= probabilitas dari k kedatangan
T =
interval waktu detik λ
= laju kedatangan paket paketdetik
k =
0, 1, 2…
Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network LAN, 2010.
Poisson sering digunakan sebagai model untuk kedatangan paket yang acak ke dalam sistem antrian. Pada analisa ini, perlu untuk menghasilkan suatu urutan
waktu kedatangan paket ...
2 1
≤ ≤
≤ =
t t
t dimana kejadian ke i terjadi pada saat ti
i = 1, 2,… dan distribusi dari waktu kejadian {ti} mengikuti pola tertentu. :
max t
t i
t N
i
≤ =
adalah jumlah kejadian yang terjadi pada saat atau sebelum t untuk
≥ t
[10]. Sebuah proses { ,
≥ t
t N
} dikatakan proses Poisson jika : 1.
Paket yang tiba sebanyak satu paket, pada suatu waktu. 2.
Nt + s – Nt adalah jumlah kedatangan pada interval waktu t, t + s, adalah independen dari {
t u
u N
≤ ≤
, }.
3. Distribusi dari Nt + s – Nt independen dari t untuk t, s
≥0.
Data-data asli yang berasal dari workstation sumber pada suatu LAN, akan dikemas terlebih dahulu dalam bentuk frame dengan menambahkan header dan tailer
yang dibutuhkan oleh protokol untuk membawa frame LAN. Oleh karena itu, waktu pemrosesan 1 frame dalam bit pada workstation adalah :
µ
tambahan proc
N T
= 3.2
dimana : T
proc
= waktu pemrosesan 1 frame dalam bit pada workstation detik. N
tambahan
= jumlah bit tambahan header dan tailer untuk tiap frame bit. µ
= laju pelayanan frame dalam bit bitdetik.
Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network LAN, 2010.
Waktu perambatan tiap bit sepanjang kanal-kanal T
prop
[11] adalah :
∑
=
=
k c
prop
C c
Leng T
1
3.3 dimana :
T
prop
= waktu propagasi frame detik. k
= jumlah kanal yang digunakan. Leng c = panjang tiap kanal meter.
C = kecepatan sinyal propagasi pada medium transmisi 2 x 10
8
ms.
Waktu yang diperlukan untuk mengirimkan semua bit data, disebut dengan waktu transmisi T
trans
[11] diberikan oleh :
c Rate
Size T
f trans
= 3.4
dimana : Size
f
= ukuran frame dalam bit. Rate c
= laju kanal c bps.
Untuk menjamin sistem menjadi stabil pada antrian dengan pelayanan ganda, maka dapat dilihat bahwa
λ µ . Sehingga, akan didapat utilization ρ [9] dari
sistem sebesar : µ
λ ρ =
3.5
Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network LAN, 2010.
dimana : ρ =
utilisasi sistem. λ =
laju kedatangan frame framedetik. µ =
laju pelayanan frame framedetik.
Parameter ρ ini sering disebut juga dengan intensitas trafik. Untuk antrian
dengan satu pelayanan dan kapasitas buffer tak terbatas, jika nilai ρ mendekati dan
melampaui satu, maka akan dijumpai keadaan kongesti, jadi waktu tunggu dalam antrian akan meningkat, dan paket–paket lain yang tiba sering diblok. Dengan
informasi ini, maka dapat ditemukan parameter-parameter kinerja dalam suatu sistem antrian, yaitu :
Laju lalu lintas kedatangan frame merupakan rata-rata jumlah frame yang ditransmisikan melalui switch per satuan waktu, parameter
λ didapatkan dari hukum Little[9] yaitu :
∑
∞ =
= =
k
T k
kp k
N λ
T k
N λ
=
T k
N =
λ 3.6
dimana: λ
= laju kedatangan frame framedetik. Nk
= jumlah kedatangan frame frame. T
= waktu total operasi detik.
Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network LAN, 2010.
Parameter ρ
o
merupakan persentase dari utilisasi link atau intensitas trafik dalam keadaan kosong atau probabilitas[9] bahwa server kosong adalah :
µ λ
ρ −
= 1 ρ
− = 1
3.7 Untuk model sistem antrian MM1, jumlah frame rata-rata[12] dalam sistem
N diberikan oleh persamaan :
ρ ρ
− =
1
sistem
N 3.8
Lamanya waktu total yang dibutuhkan sejumlah frame dalam sistem merupakan penjumlahan waktu yang dibutuhkan frame untuk mengantri dengan
waktu yang dibutuhkan frame ketika dilayani dalam sebuah sistem. Berdasarkan hukum Little[9] , persamaannya adalah :
sistem sistem
t N
⋅ =
λ
λ
sistem sistem
N t
= 3.9
di mana : N
= rata-rata jumlah pelanggan di dalam sistem antrian frame. λ
= laju kedatangan frame framedetik.
sistem
t = total waktu rata-rata yang dihabiskan sejumlah frame dalam sistem
detik.
Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network LAN, 2010.
Waktu yang dibutuhkan server untuk melayani frame[14] dapat diperoleh dari persamaan :
µ 1
=
service
t 3.10
Karena waktu service merupakan distribusi eksponensial dengan rata-rata 1
µ, maka probabilitas dari selesainya proses layanan dalam sebuah penambahan interval adalah sebesar
µδ. Hubungan kedatangan dengan kelahiran sama dengan hubungan keberangkatan dengan kematian sehingga didapat parameter dari proses
tersebut yaitu, λ
n
= λ dan µ
n
= µ. Diagram transisi kondisi sistem antrian MM1
dapat digambarkan sebagai berikut[12] :
1 2
n
λ λ
λ λ
λ
µ µ
µ µ
µ
Gambar 3.11 Diagram Transisi Kondisi Sistem Antrian MM1
Waktu yang dialami frame dalam antrian[14] di switch, yaitu :
service sistem
queue
t t
t −
=
3.11
Akhirnya, didapat delay end-to-end[13] dari model sistem jaringan ini sebesar : Delay end-to-end
proc sistem
trans prop
T t
T T
2 +
+ +
=
3.12
Ami Farina : Analisis Kinerja Koneksi Jaringan Switch Ethernet Pada Local Area Network LAN, 2010.
