ANALISA PERBANDINGAN PERFORMANSI MEKANISME RECOVERY PSL-ORIENTED PATH PROTECTION PADA JARINGAN MPLS

Transkripsi

1 ANALISA PERBANDINGAN PERFORMANSI MEKANISME RECOVERY PSL-ORIENTED PATH PROTECTION PADA JARINGAN MPLS Mohammad Yanuar Hariyawan Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Caltex Riau Jl. Umbansari 1, Rumbai Pekanbaru Riau Telp. (0761) Fax. (0761) or Abstract Multi-protocol Label Switching (MPLS) has become an attractive technology of choice for Internet backbone service providers. MPLS features the ability to perform traffic engineering and provides support for Quality of Service traffic provisioning. To deliver reliable service, MPLS requires a set of procedures to provide protection for the traffic carried on Label Switched Paths (LSP). In this case Lable Switched Routers (LSRS) supports recovery mechanism when failure happened in the network. This paper studied about performance from usage of Haskin and PSL-Oriented Path Protection recovery mechanism by given of aggregate trafik which have self-similarity character. Recovery time and service disruption time will be made as comparator parameter with various bitrate and different position of link failure. From aggregate traffic validation is got average of hurst parameter Mechanism of PSL-ORIENTED Path Protection requires increase of recovery time average of 0,01 seconds when link failure increasingly go away from ingres, recovery time and service disruption time influenced by link failure position, increasingly far position of link failure, would ever greater of time required. Keywords: mpls, psl-oriented path protection, aggregate traffic, hurst parameter 1. PENDAHULUAN Jaringan IP konvensional memiliki keunggulan pada sisi konektivitas dan skalabilitas namun hanya mendukung satu kelas layanan yaitu best-effort. Multiprotocol Label Switching (MPLS) dengan mekanisme packet forwarding dan label swapping-nya membentuk jaringan IP connection-oriented, sehingga secara alami MPLS, selain memiliki sifat-sifat baik jaringan IP juga memiliki fitur istimewa seperti qualityof-service (QoS) dan traffic engineering. Berbagai teknik recovery untuk jaringan berbasis MPLS telah dikembangkan, [1], [2], [3] dan [4] mengembangkan beragam teknik recovery pada jaringan MPLS. Dalam penelitiannya [1] menyebutkan bahwa protection switching menyediakan layanan perbaikan yang cepat tapi kurang efisien dalam penggunaan network resources. Rerouting mempunyai kelebihan dalam mengoptimalkan recovery path, kekurangannya adalah layanan perbaikan yang lebih lambat. Protection switching dan rerouting mempunyai kelebihan dan kekurangan, pemilihan metode recovery harus didasarkan pada tipe proteksi yang dibutuhkan, [2] menyimpulkan bahwa jika perbaikan yang sangat cepat dibutuhkan, contohnya pada trafik voice, fast-reroute merupakan pilihan yang terbaik dan [3] mengajukan model recovery untuk MPLSbased protection LSP, menyarankan mekanisme rerouting pre-qualified efisien, yang dapat membuat path recovery optimal menggunakan informasi status jaringan yang ada dan network resources dengan mempertimbangkan parameter (atau kriteria) 64

2 performansi seperti penggunaan link. Perbandingan 4 mekanisme recovery dengan menggunakan sumber trafik CBR dan distribusi kedatangan packet eksponensial telah dilakukan [4]. Pada paper ini dilakukan simulasi salah satu mekanisme recovery yaitu mekanisme PSL- Oriented Path Protection dengan memberikan beban trafik self-similar pada jaringan MPLS, pembebanan ini dilakukan untuk mendapatkan kondisi yang mendekati real. Trafik self similar dibangkitkan dengan cara melakukan agregasi terhadap sejumlah source, dimana masing-masing source mengeluarkan paket dengan ukuran yang tetap, sedangkan probabilitas waktu kemunculan dari paketpaket tersebut mengikuti distribusi Pareto. Pada paper dibab 2 dijelaskan tentang MPLS, tipe kesalahan dalam jaringan mekansime Haskin dan mekanisme PSL-Oriented Path Protection, pada bab 3 dijelaskan tentang simulator serta metode yang digunakan pada eksperimen, bab 4 dijelaskan tentang hasil simulasi yang telah dilakukan, dan bab 5 adalah kesimpulan. 2. MULTI PROTOCOL LABEL SWITCHING (MPLS) 2.1 Arsitektur MPLS [1] Header MPLS diletakkan diantara layer 3 (IP) dan layer 2. Informasi terpenting dari header tersebut adalah label yang digunakan dalam menjalankan mekanisme label-swapping, yaitu proses penggantian label yang satu dengan label yang lain dalam setiap router MPLS yang telah ditetapkan sebelumnya. Dengan demikian semua paket dari sumber yang sama akan dilewatkan pada jalur yang sama. Terdapat beberapa istilah penting berkaitan dengan arsitektur MPLS yaitu: Label Switch Routers (LSR) adalah semua router yang digunakan dalam mekanisme MPLS. Gambar 1.1. Arsitektur MPLS Label Edge Routers (LER) adalah bagian dari LSR yang berada diawal LSP (disebut ingress) dan diujung LSP (disebut egress). Label Switch Path (LSP) adalah jalur yang dibuat sebagai tunnel yang menghubungkan ingress dengan egress. Forwarding Equivalent Class (FEC) adalah kumpulan semua paket yang dikirim dalam cara yang sama, satu atau lebih FEC dapat dipetakan pada satu LSP. Untuk membangun sebuah LSP tentunya dibutuhkan adanya signaling protocol, dan pada MPLS dikenal 2 jenis protokol yaitu Label Distribution Protocol (LDP) dan Resource Reservation Protocol Traffic Engineering (RSVP-TE). 2.2 Tipe Kesalahan dalam Jaringan Beberapa resources dalam jaringan mungkin mengalami kegagalan. Error tradisional dalam jaringan adalah kegagalan saluran yang disebabkan oleh saluran terpotong atau unplugged karena kesalahan. Menurut [6], terpotongnya kabel menghasilkan sekitar 25% dari telephone downtime selama Jadi, human factor sangat sering mengakibatkan kegagalan. [7] dan [8] dalam sebuah studi mengamati kejadian yang menyebabkan kegagalan dalam sebuah jaringan. Table 2.1 menunjukkan distribusi dari kejadian kegagalan pada studi tersebut, terlihat bahwa link failures adalah kegagalan yang paling sering terjadi 65

3 Tabel 2.1. Tipe Kegagalan cadangan apabila terjadi fault pada working path. Saat fault terdeteksi maka trafik yang berada pada working path segera dipindahkan ke recovery path karena tidak lagi memerlukan proses signalling untuk pembentukan path baru seperti pada model rerouting. Oleh sebab itu mekanisme protection switching menjadi lebih cepat bila dibandingkan dengan rerouting tetapi memiliki kekurangan dalam hal penggunaan resource yaitu telah disiapkannya recovery path terlebih dahulu sebelum fault terjadi. 2.3 Recovery MPLS Acuan untuk pengembangan mekanisme recovery terdapat pada [2]. Secara umum model recovery pada jaringan MPLS dapat diklasifikasikan menjadi dua tipe yaitu rerouting atau protection switching. Recovery dengan rerouting membangun path alternatif atas permintaan yang dilakukan setelah terjadinya fault. Permintaan path baru berarti memerlukan proses signalling mulai dari deteksi fault hingga terbentuknya path baru yang siap digunakan, itulah sebabnya mekanisme rerouting menjadi lebih lambat bila dibandingkan dengan model protection switching. Namun bagaimanapun juga mekanisme rerouting memiliki kelebihan dalam penggunaan resource karena workng path tidak memerlukan cadangan dan recovery path dibangun secara dinamis. Model rerouting dapat dibagi lagi menjadi dua subtipe yaitu establish-on-demand dan prequalified. Establish-on-demand menghitung dan membangun sebuah recovery path hanya setelah fault terdeteksi. Sedangkan pada prequalified, recovery path sudah dihitung sebelumnya pada saat membangun working path tetapi pembangunannya hanya dilakukan setelah fault terdeteksi. Mekanisme recovery dengan model protection switching membangun recovery path sebagai Dari sudut pandang topologi jaringan MPLS, lingkup recovery dapat dibagi menjadi dua yaitu local repair (link/node protection) dan path protection (global repair). Maksud dari local repair adalah untuk proteksi terhadap fault pada link atau node tetangga, dan untuk meminimalkan waktu recovery yang dalam hal ini berarti meniadakan proses propagasi dari sinyal indikator kesalahan. Dalam local repair, node yang mendeteksi fault pada link atau node tetangga merupakan node yang memiliki inisiatif untuk melakukan mekanisme recovery. Sedangkan yang dimaksud dengan path protection (global repair) adalah untuk proteksi terhadap fault pada link atau node yang ada pada working path. Sebuah LSR yang mentransmisikan kedua trafik working path atau recovery path disebut Path Switch LSR (PSL), sedangkan LSR yang merupakan node pertemuan antara working path dan recovery path disebut Path Merge LSR (PML). Baik node ataupun link di sepanjang working path tidak saling bersinggungan dengan node atau link pada recovery path kecuali pada PSL dan PML Mekanisme Recovery PSL-Oriented Path Protection Mekanisme PSL-Oriented Path Protection dikembangkan untuk mendukung mekanisme 1:1 path protection yaitu mekanisme dimana pada kedaan normal trafik-terproteksi melewati working path dan akan dipindahkan 66

4 ke recovery path apabila tejadi fault pada working path (Banarjee, 2001). Aksi switching tersebut dilakukan oleh PSL, oleh karena itu mekanisme ini juga disebut sebagai PSLoriented. Recovery path yang dibentuk tidak dikhususkan sebagai cadangan, tetapi tetap tersedia untuk trafik dengan prioritas rendah. Trafik terproteksi yang dipindahkan ke recovery path akan menduduki trafik berprioritas rendah yang terdapat pada recovery path tersebut. Metode seperti ini sedikit meningkatkan efisiensi dalam penggunaan resource. Gambar 2.1 Mekanisme PSL-Oriented Path Protection 2.6. Kriteria Performansi Beberapa kriteria untuk membandingkan performansi antara mekanisme-mekanisme recovery MPLS telah didefinisikan pada RFC Beberapa kriteria penting yang akan dibandingkan pada Simulasi ini adalah sebagai berikut: Recovery Time, adalah waktu yang dibutuhkan bagi recovery LSP untuk diaktifkan dan mulai membawa trafik setelah terjadi fault. Service Disruption Time, merupakan parameter lamanya gangguan pada sisi penerima yang disebabkan oleh adanya failure dan proses recovery. 3. PEMODELAN TRAFIK AGGREGATE, MEKANISME PSL- ORIENTED PATH PROTECTION Simulasi mekanisme PSL-Oriented Path Protection disimulasikan dengan menggunakan network simulator 2 (NS-2) versi 2.26 yang telah terinstal modul MNS yang berisikan modul-modul MPLS dengan menggunakan LDP dan CR-LDP. Gambar 3.1. Topologi Jaringan Topologi yang digunakan dalam simulasi unjuk kerja mekanisme recovery PSL-Oriented Path Protection ditunjukkan oleh Gambar 3.1. Secara umum topologi jaringan yang digunakan terdiri atas 11 node MPLS dan 17 node IP, dengan keterangan sebagai berikut: node yang terdiri atas 11 router MPLS (node 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, dan 11) dan 2 router IP (node 0 dan node 12). 2. LSP domain atau working path diset melalui jalur router 0 router 1 router 2 router 3 router 4 router 5 router 11 router Satu Agent/UDP sebagai router dari pembangkitan aggregate trafik yang terdapat pada node Satu Agent/ Null sebagai penerima paket data atau node tujuan yang terletak pada node link trafik yang menghubungkan node2 pada topologi jaringan dengan bandwidth masing-masing sebesar 30 Mb. 6. Parameter shape sebesar Simulasi akan dilakukan selama 10 detik, pada detik ke-5, link pada working path putus. Ketika upstream LSR pada working path mendeteksi adanya link yang mengalami putus, mekanisme recovery akan mulai bekerja. Trafik aggregate dibangkitkan dengan cara melakukan agregasi terhadap sejumlah source, dimana masing-masing source mengeluarkan paket dengan ukuran yang tetap, sedangkan probabilitas waktu kemunculan dari paketpaket tersebut mengikuti distrribusi Pareto, 67

5 dimana varibel yang terdapat didalamnya adalah parameter shape (α). Pada penelitian [9] disimpulkan bahwa penambahan jumlah source tidak menghilangkan sifat bursty dari trafik selfsimilar, maka pada perancangan sumber trafik digunakan 15 source yang mempunyai probabilitas kemunculan mengikuti distribusi pareto. Mekanisme recovery PSL-Oriented Path Protection yang akan disimulasikan pada dua kondisi. Yang pertama, lokasi fault yang berpindah di sepanjang working LSP, mulai dari link yang terdekat hingga link yang terjauh dari sumber trafik. Dan yang kedua pada flow traffic yang berbeda-beda, yaitu pada 1000 kbps, 1500 kbps, 2000 kbps dan 2500 kbps. Nomor urut tabel ditulis di bagian atas tabel yang dijelaskan, contoh: Tabel 1, Tabel 2(a). Nomor urut gambar ditulis di bawah gambar yang dijelaskan, contoh: Gambar 1, Gambar 2(a). 4. HASIL SIMULASI 4.1 Validasi Trafik Self-Similar Teknik yang digunakan dalam pendeteksian parameter H adalah pendeteksian H dengan metode R/S plot. Dari hasil pengujian sumber trafik self-similar yang dibangkitkan dengan cara melakukan agregasi terhadap sejumlah source, terlihat bahwa parameter H rata-rata 10 kali pengambilan data yang didapat berkisar antara dan , nilai tersebut masih berada dalam range 0.5 H 1, sehingga dapat dikatakan bahwa trafik hasil perancangan mempunyai sifat self similar. Pada Gambar 4.2 dapat dilihat bahwa dengan meningkatnya rate packet maka nilai H mempunyai kecenderungan pula untuk meningkat. Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Hurst Vs Rate Hurst Estimasi Parameter Hurst 1000k 2000k 3000k 4000k 5000k Rate (bps) Gambar 4.2. Estimasi Hurst, H= Pengujian Mekanisme PSL-Oriented Path Protection Gambar 4.3 memperlihatkan saat trafik secara normal mengalir pada working LSP, ditunjukkan garis tebal. Sesuai dengan perencanaan bahwa pada detik 5 terdapat sebuah link pada working LSP yang mengalami fault. Ketika link antara LSR4- LSR5 terjadi fault, paket yang sedang dalam proses transmisi pada link LSR4-LSR5 didrop seketika. LSR4 mendeteksi adanya fault tersebut dan membentuk LSP baru dengan cara mengirimkan sinyal LDP label-request ke egress. Selama proses pembuatan LSP baru trafik akan terus diterima oleh LSR4 tanpa bisa diteruskan dan dianggap packet drop karena LSP baru belum terbentuk. 68

6 Gambar 4.3. Aliran trafik pada working LSP mekanisme PSL-Oriented Path Protection besarnya recovery time dan service disruption time semakin bertambah pada lokasi link fault yang semakin jauh dari PSL. Hal ini disebabkan oleh adanya FIS yang harus dikirimkan kembali ke PSL, sehingga pada lokasi link fault yang semakin jauh dari PSL maka proses pengiriman FIS akan semakin lama. Tabel 4.1. Recovery Time Mekanisme PSL Oriented Path Protection Setelah egress menerima label-request maka dengan segera mengirimkan sinyal LDP labelmapping kembali ke LSR4 melalui jalur yang sama. Setelah menerima sinyal LDP labelmapping, LSR4 telah memperoleh informasi bahwa LSP baru telah terbentuk dan segera melakukan tahap akhir dari proses recovery yaitu membelokkan trafik dari working LSP ke recovery LSP, seperti yang ditampilkan pada Gambar 4.4.Dan untuk seterusnya trafik akan mengalir dari sisa working LSP ke recovery LSP yaitu pada LSR1-LSR2- LSR3- LSR4- LSR9- LSR10- LSR11. Gambar 4.4. Pengalihan aliran trafik ke recovery LSP pada mekanisme PSL-Oriented Path Protection Hasil pengujian mekanisme PSL-Oriented Path Protection dapat dilihat pada table 4.1 dan 4.2, nilai 1000k, 1500k, 2000k dan 2500k menunjukkan rate data. Posisi link failure antara node1 dan node2 ditunjukkan dengan notasi 1-2 dan setreusnya. Pada Tabel 4.1 dan Tabel 4.2 terlihat bahwa pada lokasi link fault yang bervariasi, untuk Tabel 4.2 Service Disruption Time Mekanisme PSL Oriented Path Protection 5. KESIMPULAN 1. Trafik dengan sifat self-similar dapat dibangkitkan dengan menggunakan aggregate trafik berupa 15 sumber trafik yang berdistribusi pareto dengan α = 1.2, yang menghasilkan parameter hurst ratarata Recovery time mekanisme PSL-Oriented Path Protection bergantung posisi link failure, semakin jauh posisi link failure terjadi, recovery time yang dibutuhkan juga semakin besar, yang mempunyai nilai rata-rata kenaikan sebesar 0,01 detik ketika link failure bergeser semakin menjauh dari posisi ingress. 3. Service disruption time juga bergantung pada posisi link failure, semakin jauh posisi link failure akan meningkatkan nilai parameter service disruption time dengan kenaikan rata-rata sebesar 0,02 detik. 69

7 DAFTAR PUSTAKA [1] J. Foo, 2000, A Survey of Sevice Restoration Techniques in MPLS Network, Department of Electrical and Computer System Engineering, Monash University [2] Ed. Harrison, 2001, Protection and Restoration in MPLS Network, Data Connection White Paper [3] G. Ahn, J. Jang, and W. Chun, 2002, An efficient rerouting scheme for MPLSbased recovery and its performance evaluation, Telecommunication Systems, vol. 9, pp [4] J. M.O Peterson, 2005, MPLS Based Recovery Mechanisms, University of Oslo [5] S. Yoon, H. Lee, D. Choi, Y. Kim, G. Lee, and M. Lee, 2001, An efficient recovery mechanism for mpls-based protection lsp, Joint 4th IEEE International Conference on ATM (ICATM), pp [6] R. Kuhn, 1997, Sources of failure in the public switched telephone network IEEE Computer [7] Network Strategy Partners, LLC, 2002, Reliable IP Nodes: A Prerequisite To Profitable IP Services Whitepaper [8] C. Labovitz, A. Ahuja, F, Jahanian, 1999, Experimental Study of Internet Stability and Wide-Area Backbone Failure Technical Report, University of Michigan [9] Setijadi, Eko, 2002, Rancang Bangun Pembebanan Trafik Self-Similar pada Testbed Jaringan MPLS over IP di Laboratorium Jaringan Telekomunikasi Elektro ITS,Tesis 70