ANALISA OPTIMISASI LINK TRANSPORT GSM DENGAN SOLUSI CISCO IP RAN MWR DC 2941 TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 ANALISA OPTIMISASI LINK TRANSPORT GSM DENGAN SOLUSI CISCO IP RAN MWR DC 2941 TUGAS AKHIR Diajukan guna memenuhi sebagian persyaratan Dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) Jurusan Teknik Elektro I GUSTI AGUNG ADI WIRA BUWANA NIM JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN BALI 2012

2 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR JUDUL : ANALISA OPTIMISASI LINK TRANSPORT GSM DENGAN SOLUSI CISCO IP RAN MWR DC 2941 NAMA : I GUSTI AGUNG ADI WIRA BUWANA NIM. : UNIVERSITAS : UNIVERSITAS UDAYANA FAKULTAS : TEKNIK PROG. STUDI : TEKNIK ELEKTRO KONSENTRASI : SISTEM TELEKOMUNIKASI NIRKABEL DIUJI TANGGAL : 16 MARET 2012 MENYETUJUI : Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II (I Putu Ardana, ST., MT.) NIP (I Gst Ag. Komang Diafari Djuni H. ST., MT.) NIP MENGETAHUI : Ketua Jurusan (Ir. I Nyoman Setiawan, MT.) NIP

3 LEMBAR PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Jimbaran, Maret 2012 (I Gst. Ag. Adi Wira Buwana) NIM

4 ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI

5 ABSTRAK Teknologi komunikasi seluler GSM menunjukkan perkembangan pesat seiring dengan perkembangan teknologi NGN. Sehingga menjadi sebuah tantangan bagi penyedia layanan komunikasi seluler GSM di Indonesia, untuk selalu menginovasikan layanan layanan baru berbasis NGN kepasaran tetapi tetap bisa menekan biaya backhaul. Untuk itu diperlukan sebuah optimisasi yang tetap mampu mempertahan kualitas layanan. Cisco IP RAN merupakan solusi optimisasi link transport dari cisco,yang dilakukan dengan migrasi ke perangkat keras (hardware) Cisco MWR DC Perangkat ini menerapkan teknologi mobile transport over pseudowire (MToP) yang mendukung backhaul pada lalu lintas IP RAN dari cell - site melalui pembawa (carrier) ethernet, sehingga memungkinkan terjadinya optimisasi link transport untuk layanan suara Pembahasan pada Tugas akhir ini dilakukan dengan pengamatan melalui telnet dengan software securecrt dan juga dengan aplikasi mobile wireless transport manager (MWTM) pada dua site yang telah teroptimisasi. Parameter parameter yang akan diuji seperti delay, latency dan persentase utilization pada dua site pengujian yaitu site I (Denpasar - Tawali) dan site II (Denpasar - Nggongi). Dari pengujian yang dilakukan akan diperoleh hasil apakah implementasi Cisco MWR DC 2941 berhasil atau tidak. Dari hasil analisis dan pembahasan diperoleh bahwa operator jaringan GSM dapat mengurangi biaya backhaul-nya, pada site I sebesar 66,67% dan site II sebesar 50%. Pemilihan kombinasi link IDR sebagai anggota multilink dari hasil uji pada site I dipengaruhi oleh karakteristik IDR yang berbeda yaitu parameter delay round trip time. Hasil persentase (%) utilization saat peak traffic untuk backhaul performance pada site I sebesar 82,62% dan site II sebesar 63,79%. Serta dengan pengujian pembebanan jaringan yang telah diopotimisasi pada dua site nilai latency 533 ms untuk site I dan 513 ms untuk site II, packet loss dibawah 10%, error dibawah 1 % dan end to end delay (one way) dibawah 400ms untuk kedua site sehingga quality of services yang diberikan operator GSM untuk trafik voice pada jaringan yang teroptimisasi tidak mengalami degradasi dan layak digunakan untuk komunikasi suara yang bersifat real time. Kata k unci : GSM, NGN, backhaul, Cisco IP RAN MWR DC 2941, optimisasi, mobile transport over pseudowire, quality of services, trafik voice.

6 ABSTRACT GSM cellular communication technology shows rapid development along with the development of NGN technology. So as to be a challenge for cellular communications service provider GSM in indonesia, for always updating new NGN services innovation to market-based but it still able to reduce the cost of backhaul. So It required an optimization still able to maintain the quality of service. Cisco IP RAN optimization isa transport link solution from cisco, which is done by hardware migration to Cisco MWR 2941 DC. The device is applied over pseudowire transport of mobile technology (MToP) that supports IP traffic backhaul in the RAN from the cell - site by carrier Ethernet,so it can enabling the optimization of the transport link for voice services The discussion in this final task is done by observation through Telnet withsecurecrt software and also with the transport manager of wireless mobileapplications (MWTM) at two sites that have been optimized. Parameters to be tested such as delay, latency and percentage of utilization on twosite testing of the site I (Denpasar - Tawali) and site II (Denpasar - Nggongi). From the tests results we would be obtained if the implementation of the Cisco MWR2941 DC was successful or not. From the results obtained by analysis and discussion of the GSM network operators can reduce backhaul costs, at 66.67% at site I and site II by 50%. The selection of a combination of link IDR as a member of the multilink test results on the site I is influenced by the different characteristics of the IDR parameter is the round trip delay time. The results of the percentage (%) utilization for backhaul traffic during peak performance on a site I by 82.62% and 63.79% at site II. As well as the network load testing that has been in the optimization of the two site values 533ms latency for site I and 513ms for site II, below 10% packet loss, error below 1% and end to end delay (one way) under 400ms, so quality of services provided GSM operator to voice traffic on the optimized network that are not degraded and deserve to be used for voice communication in real time. Keywords : GSM, NGN, backhaul, Cisco IP RAN MWR 2941 DC, optimization, mobile tranport over pseudowire, quality of services, voice traffic.

7 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa, Tuhan Yang Maha Esa karena atas karunia-nya penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul ANALISA OPTIMISASI LINK TRANSPORT GSM DENGAN SOLUSI CISCO IP RAN MWR DC Adapun tujuan dari penulisan laporan penelitian ini adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada Fakultas Teknik Universitas Udayana Progam Studi Elektro, konsentrasi Sistem Telekomunikasi Nirkabel. Dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini, penulis banyak menemui berbagai hambatan, namun berkat petunjuk, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, akhirnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Untuk itu dengan segala kesungguhan dan kerendahan hati penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT selaku ketua jurusan Program Studi Teknik Elektro Universitas Udayana sekaligus sebagai Pembimbing Akademis yang telah memberikan bimbingan, perhatian dan dorongan selama menempuh kuliah di Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana 2. Bapak Putu Ardana, ST., MT. sebagai dosen pengajar dan pembimbing I selama masa penyelesaian Tugas Akhir ini. 3. Bapak I Gst Ag. Komang Diafari Djuni H. ST., MT. sebagai dosen pengajar dan pembimbing II selama masa penyelesaian Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ir Sandy Kusuma selaku pimpinan di PT. Balisoft Lintasmedia yang telah memberi kepercayaan dan kesempatan menempa pengalaman bekerja keliling Indonesia selama masa penyelesaian Tugas Akhir ini. 5. Orang Tua dan keluarga besar yang telah memberi dukungan moral, spiritual serta materi, selama menempuh perkuliahan di Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana.

8 6. Saudara Budi Rai Surya Gusadi Fichy dan Gung WD yang telah memberikan bantuan, dukungan, ide selama penyusunan Tugas Akhir ini. 7. Rekan rekan Teknik Elektro angkatan 2006 reguler dan non regular yang telah memberi masukan yang sangat berarti bagi lancarnya pembuatan laporan Tugas Akhir ini. 8. Juga kepada semua pihak yang telah membantu dalam berbagai hal yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna mengingat keterbatasan kemampuan dan pengalaman yang penulis miliki. Oleh karena itu, saran dan kritik yang bersifat konstruktif dari berbagai pihak sangat penulis hargai dan harapkan. Semoga laporan Tugas Akhir ini dapat memberi kontribusi dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang bermanfaat bagi semua mahasiswa dan pembacanya. Denpasar, Maret 2012 Penulis (I Gst. Ag. Adi Wira Buwana)

9 DAFTAR ISI JUDUL...i LEMBAR PENGESAHAN...ii LEMBAR PERNYATAAN...iii ABSTRAK...iv ABSTRACT...v KATA PENGANTAR...vi DAFTAR ISI...viii DAFTAR GAMBAR...xii DAFTAR TABEL...xvi DAFTAR SINGKATAN...xvii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Manfaat Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Sistematika Penulisan...4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Global System for Mobile Communication (GSM) Perkembangan teknologi GSM Arsitektur jaringan GSM Mobile station (MS) Base station subsystem (BSS) Network switching subsystem (NSS) Operation and maintenance center (OMC) Interface GSM A interface...12

10 Ater interface Abis interface Air interface Prinsip kerja GSM Metode access pada GSM Call setup pada jaringan GSM Mobile terminating call (MTC) Mobile originating call (MOC) Layanan pada jaringan GSM Bearer services Teleservice Supplementary services Kualitas layanan voice Grade of services (GOS) Quality of services (QOS) Sistem Komunikasi Satelit IDR untuk Jaringan GSM Next Generation Network (NGN) Wireless Backhaul Teknologi next generation network (NGN) Arsitektur NGN Layanan NGN Migrasi next generation network (NGN) Cisco IP Radio Access Network (RAN) RAN untuk layanan voice berbasis TDM 2G Enkapsulasi aliran bit TDM GSM dengan point to point protocol (ppp) Mobile wireless router (MWR) Spesifikasi hardware dan software Konfigurasi Cisco MWR DC Mobile wireless transport manager (MWTM)...48 BAB III MATERI DAN METODE...51

11 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Data Sumber data Jenis data Teknik pengumpulan data Rancangan Penelitian Site I Site II Spesifikasi Hardware dan Software Spesifikasi hardware Spesifikasi software Analisis Data Alur Analisis Rencana Waktu Pelaksanaan Tugas Akhir...60 BAB IV HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN Tinjauan Umum Latar Teknis Network Elements Hardware Konfigurasi router BSC (near end) BTS (far end) Mekanisme SSH dan Telnet Command task pada router Hasil Analisis Data Site I (Denpasar Tawali) Uji mapping IDR Occupancy Latency Error...88

12 Delay Site II Denpasar Nggongi Occupancy Latency Error Delay Pembahasan Anggota multilink (grup link) Utilization Kualitas layanan (quality of services) Latency Error Delay BAB V PENUTUP Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN LAMPIRAN 1 : DATASHEET CISCO MWR DC 2941 LAMPIRAN 2 : KONFIGURASI BSC SITE I LAMPIRAN 3 : KONFIGURASI BTS SITE I LAMPIRAN 4 : KONFIGURASI BSC SITE II LAMPIRAN 5 : KONFIGURASI BTS SITE II

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Layout Generic dari Jaringan GSM... 7 Gambar 2.2 BSS pada Jaringan GSM... 8 Gambar 2.3 Arsitektur NSS pada Jaringan GSM Gambar 2.4 Interface Jaringan GSM Gambar 2.5 Blok diagram A-Interface pada OSI layer Gambar 2.6 Blok diagram Abis-Interface pada OSI layer Gambar 2.7 Struktur Frame GSM Gambar 2.8 Proses Mobile Terminating Call Gambar 2.9 Proses Mobile Orginating Call Gambar 2.10 Layanan Pada Jaringan GSM Gambar 2.11 Komunikasi Satelit IDR untuk jaringan GSM Gambar 2.12 Unit Kanal Pemancar Satelit IDR Gambar 2.13 Unit Kanal Pemancar Satelit IDR Gambar 2.14 Arsitektur Standar NGN Gambar 2.15 Jaringan Exsiting Gambar 2.16 Model Migrasi NGN Gambar 2.17 Arsitektur RAN dengan TDM Voice pada Jaringan 2G Gambar 2.18 Blok Diagram Dasar Psuedowires Gambar 2.19 Operasi PPP Gambar 2.20 Format Enkapsulasi PPP Gambar 2.21 Cisco MWR 2941-DC Mobile Wireless Router Gambar 2.22 Capture Saat Monitoring Backhaul selama 24 jam Gambar 3.1 Gambaran Umum Skenario Penelitian Gambar 3.2 Peta Site I Gambar 3.3 Topologi Skenario Penelitian Site I Gambar 3.4 Peta Site II Gambar 3.5 Topologi Skenario Penelitian Site II Gambar 3.6 Flowchart Alur Analisis Penelitian Gambar 4.1 Blokset Migrasi Optimisasi Link Transport Disisi BSC... 61

14 Gambar 4.2 Blok Diagram Dasar Psuedowires Gambar 4.3 Topologi Optimisasi Link Transport GSM Abis Gambar 4.4 Cisco MWR DC Gambar 4.5 Posisi Komponen Cisco MWR DC Gambar 4.6 Penomoran Slot dan Port Cisco MWR DC Gambar 4.7 Tampilan Browser Mozilla Firefox Saat Mengakses VPN Gambar 4.8 Tampilan Jendela RSA SecureID Gambar 4.9 Tampilan Jendela Browser Login VPN Berhasil Gambar 4.10 Tampilan Jendela Browser SLL Connected Gambar 4.11 Tampilan Jendela SecureCRT New Session SSH Gambar 4.12 Tampilan Jendela SecureCRT Connect ke Hostname Server Gambar 4.13 Tampilan Jendela SecureCRT Telnet ke IP VLAN Gambar 4.14 Capture Command show interface description Gambar 4.15 Capture Command show ip interface brief Gambar 4.16 Capture Command show controller e1 up Gambar 4.17 Capture Command show controller e1 down Gambar 4.18 Capture Command show gsm-abis traffic Gambar 4.19 Capture Command show gsm-abis peer brief Gambar 4.20 Capture Command show interface summary Gambar 4.21 Capture Command show ip sla statistics Gambar 4.22 Capture Command : show interface serial backhaul Gambar 4.23 Capture Command show interface multilink Gambar 4.24 Network Topologi Site I Gambar 4.25 Topologi Site I Gambar 4.26 Hasil Tes Ping Multilink 1Saat Interface Serial 0/9 Unplug Gambar 4.27 Backhaul Performance Saat PCMB 68 di Shutdown Gambar 4.28 Hasil Tes Ping Multilink 1 Saat Interface Serial 0/8 Unplug Gambar 4.29 Backhaul Performance Saat PCMB 74 di Shutdown Gambar 4.30 Hasil Tes Ping Multilink Gambar 4.31 Backhaul Performance Saat PCMB 47 di Shutdown... 82

15 Gambar 4.32 Backhaul Performance pada Multilink 1 Periode 3 Desember Januari Gambar 4.33 Shorthaul Performance pada Interface Serial 0/0:1 Periode 3 Desember Januari Gambar 4.34 Grafik Shorthaul Performance pada Interface Serial 0/0:1 Periode 3 Desember Januari Gambar 4.35 Shorthaul Performance pada Interface Serial 0/1:1 Periode 3 Desember Januari Gambar 4.36 Grafik Shorthaul Performance pada Interface Serial 0/1:1 Periode 3 Desember Januari Gambar 4.37 Shorthaul Performance pada Interface Serial 0/2:1 Periode 3 Desember Januari Gambar 4.38 Grafik Shorthaul Performance pada Interface Serial 0/2:1 Periode 3 Desember Januari Gambar 4.39 Uji Latency Site I dengan Ping dfbit 1500 byte Gambar 4.40 Error Counts Backhaul PCMB 68 disisi BSC (Near End) Gambar 4.41 Error Counts Backhaul PCMB 68 disisi BTS (Far End) Gambar 4.42 Error Counts Backhaul PCMB 74 disisi BSC (near end) Gambar 4.43 Error Counts Backhaul PCMB 74 disisi BTS (far end) Gambar 4.44 Error Counts Backhaul PCMB 68 disisi BSC (Near End) Gambar 4.45 Error Counts Backhaul PCMB 68 disisi BTS (Far End) Gambar 4.46 Error Counts Backhaul PCMB 74 disisi BSC (Near End) Gambar 4.47 Error Counts Backhaul PCMB 74 disisi BTS (Far End) Gambar 4.48 Konfigurasi IP SLA Site I Gambar 4.49 Network Topologi Site II Gambar 4.50 Topologi Site II Gambar 4.51 Backhaul Performance pada Multilink 1 Periode 3 Desember Januari Gambar 4.52 Shorthaul performance pada interface serial 0/0:1 pada periode 3 Desember Januari

16 Gambar 4.53 Grafik Shorthaul performance pada interface serial 0/0:1 pada periode 3 Desember Januari Gambar 4.54 Shorthaul performance pada interface serial 0/1:1 pada periode 3 Desember Januari Gambar 4.55 Grafik Shorthaul performance pada interface serial 0/1:1 pada periode 3 Desember Januari Gambar 4.56 Uji Latency Site II dengan Ping dfbit 1500 byte Gambar 4.57 Error Counts Backhaul PCMB 54 disisi BSC (Near End) Gambar 4.58 Error Counts Backhaul PCMB 54 disisi BTS (Far End) Gambar 4.59 Error Counts Backhaul PCMB 54 disisi BSC (Near End) Gambar 4.60 Error Counts Backhaul PCMB 54 disisi BTS (Far End) Gambar 4.61 Konfigurasi IP SLA Site II Gambar 4.62 (a) Quote Grafik Backhaul Performance PCMB 68 + PCMB Gambar 4.62 (b) Quote Grafik Backhaul Performance PCMB 74 + PCMB Gambar 4.63 Grafik Backhaul Performance Site I (Denpasar - Tawali) pada Multilink 1 Periode 3 Desember Januari Gambar 4.64 Grafik Backhaul Performance Site II (Denpasar Nggongi) pada Multilink 1 Periode 3 Desember Januari Gambar 4.65 Monitoring Traffic Multilink 1 Site I Denpasar Tawali Gambar 4.66 Monitoring Traffic Multilink 1 Site II Denpasar Nggongi Kode 2.1 Konfigurasi Controller & Interface Backhaul Cisco MWR DC Kode 2.2 Konfigurasi Controller & Interface Shorthaul Cisco MWR DC Kode 2.3 Konfigurasi Network Select Cisco MWR DC Kode 2.4 Konfigurasi Multilink Cisco MWR DC Kode 4.1 Konfigurasi Optimisasi Pada BSC Site I Kode 4.2 Konfigurasi Optimisasi Pada BTS Site I... 69

17 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Standar Delay Propagasi Tabel 2.2 Keunggulan NGN dibanding PSTN dan Internet Tabel 2.3 Spesifikasi Sistem Cisco MWR DC Tabel 2.4 Spesifikasi Power MWR DC Tabel 2.5 Environment Specifications MWR DC Tabel 2.6 HWIC Module MWR DC Tabel 3.1 Rencana Waktu Pelaksanaan Tabel 4.1 Spesifikasi Teknis MWR DC Tabel 4.2 Summary Tes Ping Saat Integrasi Site I Tabel 4.3 Summary Performa BH dan SH dengan MWTM client Tabel 4.4 Summary Shorthaul Performance Site I (Denpasar - Tawali) Periode 3 Desember Januari Tabel 4.5 Summary Shorthaul Performance Site II (Denpasar Nggongi) Periode 3 Desember Januari Tabel 4.6 Summary Monitoring Backhaul Performance Periode 3 Desember 2011 : 02:00 am 3 Januari 2012 : 02:00 am Tabel 4.7 Summary Hasil Pengujian Latency Tabel 4.8 Hasil Monitoring Traffic pada Saat Pengujian Latency Tabel 4.9 Summary Error Counts Site I Denpasar Tawali Tabel 4.10 Summary Error Counts Site II Denpasar Nggongi Tabel 4.11 Perbandingan Error Counts dengan Paket Input Site I Denpasar Tawali Tabel 4.12 Perbandingan Error Counts dengan Paket Input Site II Denpasar Nggongi Tabel 4.13 Spesifikasi Delay ITU-T G

18 DAFTAR SINGKATAN ATM asynchronous transfer mode AAL0 ATM adaption layer 0 ACR adaptive clock recovery AGCH access grand channel AMPS advances mobile phone system API application programming interface AuC authentication center BER bit error rate BH backhaul BSC base station controller BSS base station subsystem BSSAP base station sub-system application part BSSMAP base station sub-system management application part BTS base transceiver station CDA circuit duplex asynchronous CDMA Code Division Multiple Access CDS circuit duplex syndrome CESoPSN circuit emulation services over PSN CLI command line interface CLIP call line identification presentation CLIR call line identification restriction CSMA-CD carrier sense multiplexing and collision detection DC direct current DCS digital cellular system DTAP direct transfer application part EDGE enhanced data rates for GSM evolution EIR equipment identity register ESC engineering service circuit

19 ETSI FEC` GOS GPRS GSM. GUI HLR IDR IP ISDN ITU-T ME MLPPP MOC MPLS MSC MTC MToP MWR MWTM NGN NMT NSS OMC OSS PAD PCH PDS PLMN POPs PSN european telecomunication standard institute forward error correction grade of services General Packet Radio Service global system for mobile communication graphical user interface home location register intermediate data rate internet protocol integrated service digital network international telecomunication union mobile equipment multilink point-to-point protocol mobile terminating call multiprotocol label switching mobile switching center mobile terminating call mobile transport over packet mobile wireless router mobile wireless transport manager next generation network nordic mobile telephone network switching subsystem operation and maintenance center operation and support system package assembler disassembler paging channel package duplex synchronous public line mobile network points of presence packet-switching

20 PSPDN packet switched public data network PSTN public switch telephone network PVC permanent virtual circuit PW pseudowires PWE3 pseudowire emulation edge to edge QoS quality of services QPSK quadrature phase shift keying RACH random access channel RAN radio access network RBS radio base station RTT round trip time SABM set asynchronous balance mode SAToP structure-agnostic TDM over packet SCCP signaling connection control part SDCCH stane alone dedicated control channel SH shorthaul SIM subcriber identification module SMS short message service SS7 signalling system no. 7 SSOG satellite system operation guide TDM time division multiplexing TDMA time division multiple access TMSI temporary mobile subscriber identity TRC transcoder controller UA unnumbered acknowledge UMTS universal mobile telecommunications system VLR visitor location register VoIP voice over IP VPN virtual private networks WAN wide area network

21 BAB I PENDAHULUAN