1. MPLS sebagai Cikal Bakal GMPLS

Pada trend pembuatan aplikasi-aplikasi terkini pada jaringan besar, bahkan berskala metro, bottleneck kelancaran dan kecepatan paket melalui jaringan salah satunya adalah backbone jaringan itu sendiri. Solusi terdahulu, dan paling mudah, adalah dengan menggelar jaringan private misalnya leased line, frame relay atau ATM via SDH. Namun pendekatan ini dirasakan terlalu mahal dan kompleks, sehingga muncullah keinginan untuk melewatkan paket tersebut melalui jaringan publik, yaitu jaringan IP. Dan ternyata pendekatan ini sangat populer, walaupun pada mulanya sangat sulit karena berbagai kelemahan mendasar pada IP itu sendiri.

Tidak butuh waktu lama, akhirnya IETF menstandarkan solusi MPLS, untuk meningkatkan kinerja forwarding dan kecerdasan trafik engineering pada jaringan packet-based, misalnya IP dan ATM. Jadi MPLS merupakan suatu metode switching sekaligus forwarding pada suatu jaringan dengan memanfaatkan idnetifiakasi berupa label yang ditempelkan pada paket IP. Teknologi yang biasa dikategorikan pada layer 2.5 ini menyederhanakan proses routing yang menjadi beban router (karena harus menganalisa setiap header IP pada paket yang masuk) serta mengoptimalkan pemilihan path melalui kemampuan manajemen class of service dan traffic engineering. Sebenarnya mekanisme seperti ini mirip dengan apa yang terjadi pada ATM switch, dengan kemampuan VP dan VC switchingnya. Dan banyak orang mengatakan bahwa sebenarnya teknologi ATM inilah yang menjadi sumber inspirasi pengembangan MPLS. Maklum saja, saat itu memang ATM lah yang terbukti memberikan kemampuan Manajemen Quality of Service terbaik.

Dalam jaringan MPLS terdapat beberapa elemen yang saling bekerjasama satu dengan lainnya LSP (path yang dibentuk sebagai jalur yang akan dilalui paket MPLS), Label Switching Router (LSR), Label Edge Router (LER), MPLS Egress Node, MPLS Ingress Node, MPLS Label dan MPLS Node.

Gambar. Contoh pembentukan LSP-MPLS untuk merutekan paket dari Pengirim ke Tujuan

Di sini ada CBR (Constraint Based Routing) yang mempertimbangkan network constraint dan user constraint. Pertimbangan kedua constraint inilah yang disebut CSPF (Constraint Shortest Path First) yang kemudian akan menghasilkan explicit route yang berujung pada Resource Reservation (RSVP-TE dan atau CR-LDP). Resource Reservation bertugas memesan resource jaringan pada path spesifik yang telah dipesan sebagai jalan yang akan dilalui paket yang akan dikirim. Sebagai catatan, untuk kasus dimana CR-LDP sudah cukup untuk menjaga kinerja jaringan, maka tidak perlu menggunakan RSVP-TE. Tentunya ini akan semakin berat seiring dengan kebutuhan bandwidth yang kini menjurus ke Bandwidth on Demand, tidak lagi Bandwidth on Forecast.

2. Dari MPLS menuju GMPLS

Teknologi GMPLS (Generalized MPLS) hadir dari usaha pengembangan kemampuan switching dari MPLS untuk dapat mengakomodasi switching untuk non packet, misalnya TDM (Time Division Multiplex), FSC (Fiber Switch Capable), bahkan Lamda Swicth Capable (LSC). Dengan demikian fungsi GMPLS kini bisa “diinstal” di berbagai perangkat berplatform optik seperti SONET ADM, OXC (Optical Cross Connect) dan perangkat yang ada dalam sistem DWDM. Ini jelas tidak seperti MPLS, yang hanya didukung (terutama) oleh router dan switch saja.

Setiap perbatasan pada gambar di atas diimplementasikan dalam suatu perangkat switch, misalnya antara antara TDM dengan Lamda terdapat SDH Cross Connect, antara lamda dengan fiber terdapat Optical Cross Connect, antara fiber dengan fiber bundle terdapat Fiber Cross Connect. Sedangkan pada packet / cell terdapat dua switching yaitu switching layer-2 (misalnya MPLS router atau ATM Switch) dan Packet Switching (misalnya IP Router).

Jadi GMPLS yang merupakan konsep konvergensi vertikal dalam teknologi transport, yang tetap berbasis pada penggunaan label namun kini mekanisme yang serupa dikembanngkan untuk jaringan DWDM, misalnya dengan menggunakan panjang gelombang (λ) sebagai label. Maka dikenallah standar MPλS. Bagaimana sebuah lamda dapat dinamai sebagai label? Mudah saja, kita bisa membuat label ”100” untuk lamda 1310 nm, label ”200” untuk lamda 1330 nm, dan seterusnya.

Jika ”G” di dalam istilah GMPLS ini adalah Generalized, lalu apa saja yang bisa digeneralisasikan?

”G” di sini membawa konsekuensi untuk menggeneralisasi segala elemen yang ada pada MPLS dan yang terkait MPLS, dari mulai labelnya, constraint, dan skema pemisahan antara control plane dan data plane. Hal ini dilakukan agar teknologi non paket dapat juga diambil alih pengaturan ”routing” dan ”forwarding”-nya.

Misalnya di protokol RSVP-TE, labelnya digeneralisasi untuk dapat mendukung pembentukan LSP pada setiap level hierarki.

3. GMPLS Framework

Muncul pertanyaan apakah GMPLS yang notabene adalah pengembangan dari MPLS, juga masih bisa disebut teknologi 2.5 ?

Perlu diketahui bahwa GMPLS sebenarnya bukan superset dari MPLS. Jika diibarartkan seorang anak, GMPLS adalah ”anak” yang lebih cerdas dari ibunya (karena kemampuan Traffic Engineeringnya yang semakin baik), lebih gaul (karena bisa diterapkan pada teknologi non packet) dan juga kini si anak bukan hanya jago di teknis namun juga jago di manajemen (karena ditambahkan lagi layer manajemen). Tidak seperti MPLS, GMPLS memiliki Link Management Protocol (LMP) untuk mengatur dan memelihara kesehatan control plane dan data plane antar node.

Jadi yang diambil oleh GMPLS dari MPLS adalah mekanisme Traffic Engineering-nya.

Dengan demikian bicara GMPLS secara keseluruhan adalah suatu sebutan untuk suatu framework yaitu keluarga protokol dengan anggota keluarga yang dapat dibagi dalam tiga kategori yaitu protokol untuk routing, protokol untuk signaling dan Link Management.

Gambar. Framework GMPLS

Dari framework tersebut, tampak bahwa GMPLS ini terlihat ”canggih” dan ”serba komplit”. Tapi muncul tantangan apakah dengan demikian secara keseluruhan mampu memberikan pendekatan yang sederhana dan efektif ? Jika dulu MPLS populer karena mampu memberikan kesederhanaan pada jaringan, kini dengan adanya GMPLS yang serba general ini, muncul keraguan apakah hal itu masih bisa sederhana.

Karenanya saat ini muncul varian lagi dari MPLS ini yaitu T-MPLS, yang merupakan bentuk langsing dari MPLS. T-MPLS ini akan membuat GMPLS semakin langsing dan konsep sederhana dari versi native MPLS masih dapat dipertahankan.

4. Faktor Pendorong Pengembangan GMPLS

Konvergensi dari dunia telecom dan datacom kedalam era infocom mensyaratkan infrastruktur jaringan harus multi service yaitu mampu mendukung beberapa tipe trafik dengan requirement yang berbeda dalam hal QoS. Karena trafik IP akan mendominasi, dan sifatnya yang self similar dan asimetrik terhadap data flow, maka infrastruktur jaringan juga harus mendukung requirement berupa fleksibilitas dan kemampuan untuk bereaksi terhadap perubahan demand terhadap waktu. Inilah ciri teknologi NGN (Next Generation Network), dan MPLS adalah salah satu pemeran utamanya terutama dalam teknologi transport-nya.

Sebenarnya faktor pendorong MPLS ini juga menjadi faktor pendorong GMPLS juga, ditambah lagi dengan munculnya kebutuhan pembentukan LSP secara hirarki karena kini sudah ada kebutuhan switching untuk teknologi yang tidak hanya non IP, tapi juga non paket. Bagaimana kerjasama antara LSP region yang berbeda (dalam multi Autonomous System) juga menjadi PR tambahan bagi teknologi GMPLS.

Jika dihubungkan dengan kebutuhan komersial maka perkembangan GMPLS mendapat dorongan dari teknologi dan market sekaligus. Dari salah satu sisi teknologi, perkembangan internet akhirnya menimbulkan ketidakcocokan antara asumsi kebutuhan bandwidth sebelumnya dengan realitas sebenarnya. Dari salah satu sisi market, untuk memperoleh peningkatan pangsa pasar maka akhirnya kebutuhan bandwidth meningkat secara kontinyu.

Mempermasalahkan mana yang lebih dulu harus diakomodasi adalah tentu tidak sama dengan membandingkan antara mana duluan antara telur dan ayam, yang tidak berujung pangkal. Namun kajian tekno-ekonomi, yang menganalisa secara mendalam semua aspek dari kedua sisi adalah tindakan bijak, namun terkadang menimbulkan persoalan lamanya deployment yang akan dilakukan.

5. MPLS dan GMPLS dalam Skema Konvergensi Jaringan

Ada beberapa skema roadmap konvergensi yang direncanakan oleh operator dunia maupun Indonesia sendiri. Tentu saja skema tersebut akan memanfaatkan kelebihan yang dimilikinya saat ini disamping juga melihat potensi yang dapat dikembangkan di masa datang. Namun demikian, dari sekian banyak roadmap itu sebenarnya semua dalam posisi “wait and see”, apa sebenarnya yang akan benar-benar berkembang baik dari sisi teknologi maupun dari sisi demand. Terlalu naif jika operator hanya melihat dari satu sisi teknologi saja, misalnya, karena bisa jadi demand tidak menuju ke sana. Sialnya lagi, kecenderungan di negara lain seringkali tidak bisa dijiplak di Indonesia. Jadi roadmap para operator di Cina, Jepang, Korea, tidak bisa begitu saja dipakai di sini.

Namun demikian, nampak bahwa MPLS ditetapkan sebagai teknologi transport backbone dalam semua langkah migrasi menuju NGN, misalnya migrasi transport backbone dari TDM (PDH/SDH) ke full IP (IP MPLS) atau jika belum ada infrastruktur eksisting maka akan langsung dibangun jaringan IP/MPLS.

Pada perkembangannya kini, MPLS akan bersanding bersama GMPLS. Tentu saja ada persoalan migrasi dalam hal ini. Skenario migrasi menjadi perhatian penting juga karena jika tidak dilakukan secara “soft” maka akan menimbulkan dampak negatif ekonomi yang tidak kecil.

Saat ini GMPLS telah dikembangkan untuk memetakan trafik IP langsung ke atas layer optik (DWDM) dengan menurunkan kompleksitas dan penyediaan alokasi bandwidth yang cepat dan fleksibel bagi trafik IP. Pendekatan four layer terdahulu (IP over ATM over SDH over DWDM) kini sudah mengarah sepenuhnya ke pendekatan IP/MPLS over DWDM (two layer).

GMPLS mendefinisikan suatu set protokol untuk manajemen link, penentuan topologi dan route, signaling dan survivabilitas jaringan IP dan optik. Dalam implementasinya di layer jaringan core, Protocol GMPLS bekerjasama dengan MPIS.

Ada banyak lembaga yang secara aktif secara kontinyu mengembangkan standar untuk control plane pada teknologi transport (termasuk GMPLS), antara lain :

· ITU, yang mengembangkan ASON yaitu framework yang menggambarkan arsitektur pengendalian dan manajemen untuk mendukung fungsi jaringan switch otomatis berbasis transport optik. Sebagai catatan, ASON tidak sama dan tidak satu domain dengan GMPLS karena GMPLS adalah keluarga protokol sedangkan ASON adalah sebuah arsitektur jaringan optik.

· IETF, yang mengembangkan GMPLS, yang nantinya akan diterapkan pada ASON yang dibuat oleh ITU.

· OIF (Optical Internetworking Forum), yang mengembangkan interface antara user ke network atau sebaliknya dan antara network ke network. Dari lembaga ini muncullah teknologi O-UNI (Optical User Network Interface) dan E-NNI (External Network Node Interface).

· TM Forum, yang terutama mengembangkan manajemen network.

Salah satu contoh penerapan GMPLS, MPLS dan O-UNI dapat diihat pada gambar berikut :

Gambar. Jaringan dan Interface GMPLS

Dari gambar, tampak bahwa ditengah-tengah jaringan ini terdapat Link Management Protocol (LMP). LMP inilah yang akan menjaga kesehatan suatu link (melalui protokol Hello-nya) dan meyakinkan hubungan antar node secara fisik tetap terjaga serta pada kasus tertentu jika ada kesalahan pada suatu titik di jaringan, maka LMP ini akan melakukan isolasi, agar kesalahan ini tidak membuat “kepanikan” di titik-titik lain di jaringan.

Jadi pada implementasinya, untuk jaringan eksisting, penerapan GMPLS akan dimulai dari backbone utama dulu, misalnya dengan diterapkannya ASON, untuk kemudian menghubungkan antar elemen yang telah diinstal MPLS di dalamnya.

Label yang dibentuk dalam GMPLS dibentuk untuk melakukan ekstensi dari representasi single 32 bit number menjadi arbitrary length byte array yaitu pada RSVP dalam bentuk Generalized Label object dan pada CR-LDP berupa Generalized Label TLV dimana GMPLS membawa label dan informasi yang berhubungan untuk dikirim dari satu node ke node yang lain.

Karena pentingnya aspek kontrol dalam jaringan core GMPLS, sebuah control plane yang terpisah diterapkan pada protokol tersebut. Dengan adanya control plane ini maka GMPLS dapat mengontrol secara penuh jaringan optik dibawahnya. Control plane dalam GMPLS menyediakan enam fungsi top-level:

1. Neighbour discovery – Untuk dapat mengatur jaringan maka setiap perangkat yang terhubung ke jaringan harus kenali terlebih dahulu. Perangkat-perangkat tersebut antara lain switch, router, multiplexer (OADM), dan optical cross-connect (OXC).

2. Dissemination of link status – Selain mengetahui hardware apa saja yang terhubung ke jaringan, link yang menghubungkan perangkat-perangkat tersebut juga harus diketahui statusnya apakah link tersebut berjalan dengan normal atau down. Untuk mendapatkan informasi status link ini, suatu protocol routing harus digunakan. Dalam GMPLS, kedua protocol routing OSPF dan IS-IS dimodifikasi untuk keperluan ini.

3. Topology state management – Protokol-protokol yang mendeteksi status link seperti OSPF dan IS-IS dapat dipergunakan untuk mengontrol dan mengatur topologi jaringan.

4. Path management – MPLS menggunakan antara lain protokol RSVP untuk membangun link end-to-end. Namun jika data MPLS melalui jaringan telekomunikasi, protokol-protokol lainnya harus diimplementasi juga seperti UNI, PNNI, dan SS7. Saat ini IETF bekerja untuk memodifikasi protokol RSVP dan LDP untuk mendukung kontrol dan manajemen path.

5. Link management – Dalam MPLS, Label Switched Path (LSP) digunakan untuk membangun dan membebaskan link dan link-link agregat. Dalam GMPLS dibutuhkan kemampuan untuk membangun dan membebaskan kanal-kanal optik agregat. Link Management Protocol (LMP) mengembangkan fungsi-fungsi MPLS kedalam suatu optical plane dimana pembangunan link akan meningkatkan skalabilitas.

6. Protection and recovery – Dengan MPLS, sebagai ganti satu ring dengan satu ring backup untuk proteksi, jaringan dapat membuat suatu struktur mesh yang memungkinkan terciptanya beberapa path yang berbeda-beda.

6. MPLS dalam Service Hasil Konvergensi

Apa perbedaan antara Service yang mampu disediakan MPLS dengan GMPLS ?

Sebelum menjawab pertanyaan ini, mari kita lihat dulu service yang disediakan MPLS, karena sebagian besarnnya mampu juga nantinya disediakan oleh GMPLS.

Pada implementasinya, ada tiga penggunaan dasar MPLS sebagai service, yaitu

· MPLS VPN

· Layanan real time audio dan video

· MPLS Quality of Service (QoS) based service

· Any Transport over MPLS (AtoM)

· Tarffic Engineering, dimana posisi posisi MPLS di sini adalah orthogonal terhadap traffic engineering alias dapat digunakan bersamaan atau terpisah. Jika suatu jaringan tidak perlu menggunakan TE, maka tidak perlu diinstal TE di sana.

Jadi MPLS dapat digunakan sebagai fondasi berbagai value added service, seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Dan itu dimungkinkan karena MPLS memiliki kelengkapan sifta yang support terhadap kinerja jaringan mulai speed, scalability, security dan service guarantees.

MPLS VPNs

VPNs bukan sesuatu yang baru bagi internetworking. Sejak pertengahan 90an, penyedia jasa layanan telah menawarkan private leased line, Frame relays dan ATM PVCs sebagai sarana penghubung kantor antar perusahaan. IPSec dan metoda enkripsi lainnya telah digunakan untuk membuat intranet pada IP umum atau share (seperti pada internet penyelenggara layanan [ISP] ). MPLS VPNs muncul sebagai teknologi yang standar untuk memenuhi persyaratan VPN, seperti private IP, kemampuan untuk mendukung alamat yang bertumpuk (overlapping address space), intranet, ekstranet (dengan routing optimal) dan koneksitas internet.

Quality of Service Pada Jaringan MPLS

QoS digunakan untuk mendiskripsikan sekumpulan teknik untuk mengatur packet loss, latency/ delay, dan network availability. QoS juga dapat dinyatakan sebagai pengukuran level performansi yang dibutuhkan untuk aplikasi tertentu. Ada dua pendekatan yang berbeda untuk mendukung QoS, yaitu :

a. Signalling QoS : pendekatan ini berdasarkan pada pembentukan koneksi dinamis dengan protokol pensinyalan (RSVP, ATM SVC). Ini digunakan dengan model Integrated Service (IntServ).

b. Configured QoS : pada pendekatan ini yang paling utama adalah memberikan skema manajemen bandwidth pada jaringan IP. Ini dilakukan dengan model DiffServ. Byte Type-of-Service (ToS) di tiap header paket IP yang ada ditandai dengan prioritas atau level layanan yang dibutuhkan oleh paket tersebut.

MPLS dan DiffServ merupakan teknik yang saling melengkapi yang dapat diimplementasikan pada suatu jaringan IP QoS. DiffServ memberikan mekanisme QoS sedangkan MPLS memberikan kemampuan rekayasa trafik dan teknik routing sehingga meningkatkan optimasi resource jaringan. MPLS dan DiffServ beroperasi pada layer yang berbeda. DiffServ beroperasi pada layer 3 sedangkan MPLS beroperasi antar layer 2 dan layer 3. Dengan menggunakan MPLS QoS, penyelenggara layanan dapat memberikan berbagai macam kelas layanan (Class of Service) dengan jaminan QoS kepada para pelanggan. Paket-paket akan diklasifikasikan ke dalam beberapa kelas pada LER ingress dengan arsitektur DiffServ. Tiap-tiap kelas akan dibedakan dengan menggunakan informasi bit pada DSCP. Pada DiffServ, trafik dibagi ke dalam beberapa kelas dan masing-masing ditangani secara berbeda khususnya ketika jumlah resource jaringan terbatas.

Pelanggan termotivasi menggunakan internet sebagai sarana umum untuk sejumlah aplikasi yang bermacam-macam mulai dari transfer file sampai dengan layanan yang sensitif terhadap delay dan jitter seperti suara. MPLS menawarkan fleksibilitas bagi penyelenggara untuk membedakan tiap-tiap trafik. Bit precedence digunakan hanya untuk mengklasifikasikan paket ke dalam kelas-kelas yang berbeda dan berdasarkan kebijakan service provider berupa SLA yang menentukan tipe layanan dan klasifikasinya. SLA dapat bersifat kuantitatif (misalnya trafik dengan tingkat layanan A akan dikirimkan dengan latency kecil) maupun kualitatif (misalnya 90% trafik dari tingkat layanan A latency kurang dari 50 ms). Dalam hal ini SLA merupakan kesepakatan non teknis yang ditawarkan oleh service provider kepada pelangggan. Service provider menentukan spesifikasi tingkat layanan sesuai dengan SLA yang ada.

Operator dapat mengambil dua buah pendekatan yang mendukung MPLS based class forwarding :

a. Aliran trafik yang melalui LSP tertentu dapat diantrikan untuk ditransmisikan pada masing-masing LSR outgoing interface berdasarkan setting bit precedence.

b. Service provider dapat menetapkan multiple LSP antara tiap-tiap pasang LER. Masing-masing LSP dapat diterapkan rekayasa trafik untuk mendukung performansi dan jaminan bandwidth. Di ujung akhir LSR dapat ditempatkan prioritas trafik tertinggi pada suatu LSP dan untuk trafik best effort dapat ditempatkan pada LSP lainnya.

Any Transport over MPLS (AToM)

AtoM adalah aplikasi yang membawa Layer 2 traffic, seperti Frame Relay (FR), Ethernet,dan ATM melewati awan MPLS.

Service GMPLS

GMPLS, yang bersinergi dengan ASON, mampu memberikan service yang beraneka ragam, yaitu :

a. Service yang ber-range lebar yang dapat ditawarkan, antara lain :

· Classical data (best effort Internet, Frame Relay)

· Ethernet (EPL, EVPL, EPLAN, EVPLAN)

· L1/L2/L3 Virtual Private Network (VPN)

· SONET/SDH switched connection (STS-n, VC-n)

· OTH switched connection (ODU, OCh)

b. Deployment skenario service yang beraneka, seperti :

· All services interface at the IP level

· Various services interface at L1, L2, and L3

· Various options for L1 and L2 topologies and re-configurability in access, metro, and core networks

REFERENSI

1. Rendy Munadi, Diktat Kuliah Advanced Telecommunication Network, Jurusan Teknik Elektro-S2, IT Telkom

2. Kuncoro Wastuwibowo, Pengantar MPLS, Ilmukomputer.com, 2003

3. Hezekieli Gulo, Integrasi Internet Dengan ATM dan MPLS, 2008

4. Akhmad Ludfy, Overview GMPLS, http://www.ristinet.com, Telkom RDC, 2006

5. Polaris Networks, GMPLS The New Big Deal in Intelligent Metro Optical Networking (white paper).