efisiensi dalam akses jaringan internet broadband

Efisiensi dalam Akses Jaringan Internet Broadband

Achmad Maulana Ibrahim

Fakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia

[email protected]

Abstrak

Akses internet broadband berkembang sangat pesat dalam satu dekade terakhir.

Peningkatan akses tersebut tentu diiringi dengan akses ke jaringan broadband. Konsekuensi

dari peningkatan akses ke jaringan broadband adalah kemungkinan penggunaan energi yang

tidak efisien. Efisiensi energi sendiri sangat bergantung dari desain jaringan broadband yang

digunakan. Terkait dengan desain jaringan broadband, terdapat dua tipe yang saat ini

dominan, yakni jaringan fiber-optik dan jaringan nirkabel-fiber-optik. Dua tipe jaringan ini

dapat di desain dan direkayasa ulang guna memenuhi kriteria jaringan hemat energi.

Kata kunci : efisiensi, jaringan, broadband, internet, wireless- optical network, wireless-fiber-

optical network, optical network units, passive optical network, algoritma

I. Pengantar

Jaringan internet broadband (pita lebar) mulai mengalami proses perkembangan yang

signifikan seiring perkembangan teknologi web dan internet. Web yang semakin bervariasi

dalam hal aplikasi dan konten menuntut kemampuan jaringan internet broadband dengan

performa yang lebih cepat dan berkapasitas besar. Internet sendiri telah dipersiapkan dengan

internet protocol (IP) versi 6 sebagai konsekuensi semakin banyaknya pengakses dari hari ke

hari. Tentunya web dan internet ini tidak akan terakomodasi sepenuhnya tanpa peningkatan

kualitas jaringan broadband.

Terkait dengan usaha peningkatan kualitas jaringan broadband, aspek efisiensi energi

menjadi salah satu yang amat krusial dan patut menjadi perhatian. Berdasarkan sumber yang

diperoleh penulis, khusus wilayah Amerika Serikat diperoleh estimasi biaya energi listrik

setara milyaran dolar AS hanya untuk akses internet. (Chowdhury et al., 2009) Jumlah ini

tentu bisa berlipat ganda mengingat pengakses internet di negara-negara lain juga tidak

sedikit.

H a l a m a n | 2

Guna menjembatani kepentingan akses internet dengan kualitas yang memadai dan

efisien dalam energi, penulis mencoba merangkum informasi dari beberapa jurnal dan paper

terkait. Berdasarkan informasi tersebut, penulis memeroleh gambaran bahwa efisensi energi

untuk jaringan broadband sangat bergantung pada desain jaringan itu sendiri dan proses

routing yang terjadi selama jaringan dioperasikan.

Tentunya desain hemat energi harus mampu mengimbangi kualitas jaringan yang telah

lebih dulu operasional. Ada kemungkinan besar bahwa desain baru tersebut akan menjadi

model untuk menggantikan desain lama yang kurang hemat energi. Hal itu yang menjadi inti

pembahasan tulisan ini.

Fakta bahwa desain jaringan yang selama ini digunakan seringkali rakus energi,

memang tidak terbantahkan. Berdasarkan informasi dari salah satu jurnal, estimasi akses ke

jaringan mendominasi energi listrik untuk telekomunikasi, yaitu sekitar 70%. (Chowdhury et

al., 2010). Inilah salah satu alasan diperlukanya perancangan dan pengelolaan jaringan yang

efisien energi.

Dalam tulisan ini, pembahasan akan dibagi dalam beberapa bagian. Di bagian II,

penulis akan mencoba memaparkan secara naratif, tipe-tipe jaringan broadband terkini. Di

bagian III, fokus pembahasan pada isu efisiensi energi dalam jaringan broadband. Di bagian

IV, penulis memberikan ringkasan perbandingan jaringan broadband. Pada bagian akhir V,

kesimpulan akan diberikan.

II. Tipe-tipe Jaringan Broadband Terkini

a. Fiber-Optical Network

Fiber-optical network atau jaringan serat-optik yang berkembang saat ini telah merambah

komunitas rumah dalam bentuk fiber to the home (FTTH). Jaringan serat-optik sendiri

merupakan jaringan yang dikategorikan packet-centric. (Suzuki et al., 2007) Dalam hal

pengembangan FTTH berbiaya rendah, dapat digunakan passive optical line (PON) dengan

optical line terminal (OLT) dan cabang jalur fiber dibagi dalam optical network units

(ONUs) ganda. (Suzuki et al., 2007) Sesuai spesifikasinya dalam IEEE802.3ah, Gigabit

Ethernet PON merupakan desain yang sesuai untuk jaringan optikal yang berbasis packet-

centric ini. (Suzuki et al., 2007) Berikut diberikan ilustrasi keterkaitan infrastruktur

jaringan tetap dan nirkabel broadband.

H a l a m a n | 3

Gambar 1. Infratruktur jaringan tetap dan nirkabel broadband. (Suzuki, 2007)

b. Wireless-Fiber-Optical Network

Wireless-optical network atau jaringan nirkabel-optik merupakan fenomena baru

dalam perkembangan teknologi desain jaringan internet broadband. Tipe ini

mengombinasikan kekuatan masing-masing di sisi belakang (back) dengan basis serat-optik

serta di depan (front) dengan basis wireless (Kantarci, Mouftah 2010) yang umumnya

langsung berhadapan dengan pengguna.

Dalam implementasinya, untuk menekan total biaya serta agar mampu melayani

pengguna sebanyak mungkin, dapat digunakan desain wavelength division multiplexing

passive optical network (WDM-PON). Desain inilah yang diharapkan mampu

mengintegrasikan tipe fiber-optik dan nirkabel dengan mulus.(Chang, 2007) Berikut ini

ditampilkan ilustrasi arsitektur jaringan yang mengombinasikan layanan ganda serat-optik dan

nirkabel.

Gambar 2. Arsitektur layanan gabungan serat-optik dan nirkabel. (Chang, 2007)

H a l a m a n | 4

Menurut Sarkar, (Sarkar et.al, 2007) WDM-PON menggunakan pendekatan langsung

dalam bentuk pemisahan kanal panjang gelombang dengan dari OLT ke setiap ONU,

keduanya berlaku dalam arah bolak-balik, baik upstream maupun downstream. Tambahan

lagi, dalam WDM-PON, setiap ONU dapat beroperasi hingga bit rate penuh dalam kanal

panjang gelombang. Namun, Sarkar menggolongkan WDM –PON ini ke dalam wired

network. Hal ini tampak kontras dengan Kantarci yang menggolongkan WDM-PON sebagai

jaringan nirkabel.

Perbedaan penggolongan tersebut memang bukan hal yang krusial. Namun, akan

elegan jika ada suatu kesaman pandangan yang dituangkan dalam bentuk tertulis, misalnya

dalam bentuk paper. Dengan demikian, kesamaan sudut pandang akan memudahkan orang

untuk memelajari dan menggunakan teknologi ini.

III. Akses Internet Broadband Versus Efisiensi Energi

a. Peningkatan akses internet broadband

Sebagai suatu fenomena, peningkatan akses internet dalam sepuluh tahun terakhir

memang layak dicermati. Berdasarkan informasi dari paper Abdollahi et.al (2010), pada

tahun 2000 pelanggan internet broadband di seluruh dunia belum mencapai satu miliar.

Angka ini berlipat hingga lima kalinya pada tahun 2009 menjadi sekitar 4,6 miliar pelanggan.

(Abdollahi et.al 2010) Konsekuensi dari peningkatan jumlah pelanggan ini tentu berupa

berlipatgandanya penggunaan energi.

b. Efisiensi energi dalam akses internet

Seiring peningkatan akses internet, konsumsi energi dalam akses jaringan tentu

berbanding lurus. Hal ini menjadi tantangan tersendiri untuk menghasilkan desain jaringan

dengan konsumsi energi minimal yang dapat diakses oleh sekian banyak user. Dalam konteks

jaringan nirkabel, Chowdhury (Chowdhury et a.l, 2010) menawarkan desain wireless optical

broadband access network (WOBAN) Desain ini mengoptimalkan kombinasi jaringan optik

di sisi backhaul (contohnya PON, seperti telah dijelaskan pada awal tulisan) dengan jaringan

nirkabel di sisi front-end.

Masih menurut Chowdhury (Chowdhury et a.l, 2010), arsitektur akses yang

hierarkikal merupakan ciri dari WOBAN karena gateway sebagai pembuka lalu lintas

agregasi poin.-poin. Setelah melewati gateway, ONUs menjadi agregator berikutnya dan

H a l a m a n | 5

berakhir di level hierarki tertinggi di OLT. OLT-lah yang terhubung langsung dengan

internet. Berikut ini akan diberikan ilustrasi arsitektur WOBAN.

Gambar 3. Arsitektur WOBAN. (Chowdhury et al., 2010)

Dalam hal modus transmisi data, WOBAN di sisi back-end optik, merupakan media-

akses multipoint untuk upstream (daro ONU ke OLT/CO). Namun, untuk downstream dari

front-end nirkabel, jaringan ini bersifat unicast, yang berarti gateway hanya akan

mengirimkan paket ke destinasi spesifik (pengguna). Untuk memperjelas mekanisme ini,

berikut ditampilkan ilustrasi protokol upstream dan downstream untuk WOBAN. (Sarkar et

al. 2007)

Gambar 4. Protokol upstream dan downstream untuk WOBAN. (Sarkar et al. 2007)

Berdasarkan penjelasan aspek teknis tersebut, untuk mendesain topologi WOBAN

yang dapat mengurangi konsumsi energi, kita harus memerhatikan beberapa poin. Pertama,

topologi WOBAN dapat menimbulkan redundansi lintasan bagi suatu paket untuk mencapai

destinasinya. Kedua, variasi beban trafik data pada jam yang berbeda pada hari yang sama.

Jadi, menurut Chowdhury et al., secara selektif node-node dapat “ditidurkan” (masuk ke

modus sleep) saat jam-jam tidak sibuk. Dengan demikian konsumsi energi akan seminimal

mungkin.

H a l a m a n | 6

Terkait usaha efisiensi WOBAN, Chowdhury et al. kembali mengusulkan suatu

algoritma untuk menonaktifkan ONU secara terkoordinasi. Susunan algoritma tersebut adalah

sebagai berikut.

Algoritma shut-down ONU terkoordinasi

Input: WOBAN topology, Low Watermark (LW), and High

Watermark (HW).

Output: Set of ONUs that can be shut down.

• Initialization: Initialize LW and HW.

• Measurement: At different hours of the day, OLT

quantifies traffic load at different ONUs by

measuring

the length of corresponding input queues

(maintained

by the OLT).

• Decision: ONUs,

—If load LW, shut down ONU.

—else if load HW, keep ONU active and turn on

another inactive ONU.

—else keep ONU active.

Menurut Chowdhury et al., algoritma ini memang belum sepenuhnya menjadi standar

dalna IEEE untuk mendefinisikan ONU dalam status energi rendah, namun proposal

IEEE.802.3av telah diajukan untuk melengkapi kondisi tersebut.

IV. Tabel Perbandingan Desain Jaringan Broadband

Tipe Jaringan Basis Back end Front end

Fiber Optik Packet-centric

FTTX (Fiber to the x)

X = {Node, Buliding,

Home, Curb, etc.}

Optikal Optikal

H a l a m a n | 7

(Hybrid) Nirkabel-

Fiber Optik

Packet-centric

Optikal Nirkabel

V. Kesimpulan

1. Akses internet yang semakin meningkat dari hari ke hari memerlukan

penanganan akses dan desain jaringan yang hemat energi.

2. Desain jaringan broadband hemat energi dapat diimplementasikan, baik dalam

jaringan fiber-optik maupun nirkabel fiber-optik dengan bantuan algoritma shut-

down ONU terkoordinasi.

3. Penulis manyarankan implementasi algortima shut-down ONU terkoordinasi juga

dalam jaringan optikal yang telah operasional agar tercapai efisiensi maksimum

dalam penggunaan energi untuk akses jaringan.

VI. Daftar Pustaka

Jurnal dan Paper

Abdollahi, S.R.; Al-Raweshidy, H.S.; Nilavalan, R.; Darzi, A.; , "Future broadband

access network challenges," Wireless And Optical Communications Networks

(WOCN), 2010 Seventh International Conference On , vol., no., pp.1-5, 6-8 Sept.

2010

doi:10.1109/WOCN.2010.5587309

URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5587309&isnumb

er=5587304

Chowdhury, P.; Tornatore, M.; Sarkar, S.; Mukherjee, B.; , "Towards Green

Broadband Access Networks," Global Telecommunications Conference, 2009.

GLOBECOM 2009. IEEE , vol., no., pp.1-6, Nov. 30 2009-Dec. 4 2009

doi:10.1109/GLOCOM.2009.5426298


er=5425208

http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5587309&isnumber=5587304






H a l a m a n | 8

Chowdhury, P.; Tornatore, M.; Sarkar, S.; Mukherjee, B.; , "Building a Green

Wireless-Optical Broadband Access Network (WOBAN)," Lightwave Technology,

Journal of , vol.28, no.16, pp.2219-2229, Aug.15, 2010

doi:10.1109/JLT.2010.2044369


er=5524641

Gee-Kung Chang; Jianjun Yu; Zhensheng Jia; , "Architectures and Enabling

Technologies for Super-Broadband Radio-over-Fiber Optical-Wireless Access

Networks," Microwave Photonics, 2007 IEEE International Topical Meeting on ,

vol., no., pp.24-28, 3-5 Oct. 2007

doi:10.1109/MWP.2007.4378126


er=4378110

Kantarci, B.; Mouftah, H.T.; , "Reliable and fast restoration for a survivable wireless-

optical broadband access network," Transparent Optical Networks (ICTON), 2010

12th International Conference on , vol., no., pp.1-4, June 27 2010-July 1 2010

doi:10.1109/ICTON.2010.5548954


er=5548932

Suzuki, M.; Horiuchi, Y.; Hayashi, M.; Otani, T.; , "Optical Network for High-Quality

Broadband Services," Transparent Optical Networks, 2007. ICTON '07. 9th

International Conference on , vol.1, no., pp.46-49, 1-5 July 2007

doi:10.1109/ICTON.2007.4296027


er=4296000

Sarkar, S.; Dixit, S.; Mukherjee, B.; , "Hybrid Wireless-Optical Broadband-Access

Network (WOBAN): A Review of Relevant Challenges," Lightwave Technology,

Journal of , vol.25, no.11, pp.3329-3340, Nov. 2007

doi:10.1109/JLT.2007.906804


er=4397111

Web

http://www.ftthcouncil.eu/documents/studies/FTTH-Definitions-

Revision_January_2009.pdf diakses pada 22 November 2010, pukul 12.40














http://www.ftthcouncil.eu/documents/studies/FTTH-Definitions-Revision_January_2009.pdf

http://www.ftthcouncil.eu/documents/studies/FTTH-Definitions-Revision_January_2009.pdf

efisiensi dalam akses jaringan internet broadband

Documents