Makalah Seminar Tugas Akhir EVALUASI KINERJA ALGORITMA

Makalah Seminar Tugas Akhir
EVALUASI KINERJA ALGORITMA PENJADWALAN
WEIGHTED ROUND ROBIN PADA WiMAX
Samsul Arifin*, Sukiswo, ST., MT.**, Ajub Ajulian Zahra, ST., MT.**
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia 50275
e-mail : [email protected]
Abstrak – Standar IEEE 802.16 atau WiMAX merupakan teknologi nirkabel yang menyediakan hubungan jalur lebar
dalam jarak jauh, memiliki kecepatan akses yang tinggi dan jangkauan yang luas serta menyediakan berbagai macam
jenis layanan. Masalah yang menarik dan menantang pada WiMAX adalah dalam hal menyediakan jaminan kualitas
pelayanan (QoS) untuk jenis layanan yang berbeda dengan bermacam-macam kebutuhan QoS-nya. Untuk memenuhi
kebutuhan QoS tersebut, maka diperlukan suatu algoritma penjadwalan. Algoritma penjadwalan berfungsi untuk
mengatur proses transmisi dari paket data, seperti mengatur pembagian sumber daya (bandwidth) untuk masing-masing
pengguna.
Pada tugas akhir ini dilakukan simulasi jaringan WiMAX dengan menerapkan algoritma penjadwalan Weighted
Round Robin (WRR). Perancangan program simulasi jaringan WiMAX menggunakan perangkat lunak Network
Simulator – 2 (NS-2) versi 2.29.3. Sedangkan modul WiMAX yang ditambahkan pada NS-2 menggunakan modul WiMAX
yang dikembangkan oleh Network & Distributed System laboratory (NDSL) dengan versi 2.03. Pengujian dilakukan
untuk mengetahui pengaruh algoritma penjadwalan WRR terhadap kinerja dari jaringan WiMAX. Parameter yang
digunakan untuk menguji kinerja dari jaringan WiMAX yaitu throughput, paket hilang, dan rata-rata waktu tunda.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa algoritma penjadwalan WRR mempunyai kinerja yang baik terhadap paket
hilang, dengan nilai paket hilang yang terus menurun hingga mencapai 0%. Pada parameter throughput, WRR
memberikan nilai throughput yang besar untuk jenis layanan yang mempunyai nilai Minimum Reserved Traffic Rate
(MRTR) dan prioritas yang tinggi. Rata-rata waktu tunda yang dihasilkan dalam pengujian mempunyai nilai yang sangat
kecil yaitu dalam orde mikro detik. Hal ini menandakan bahwa algoritma penjadwalan WRR mempunyai kinerja yang
baik dalam menekan rata-rata waktu tunda. Besarnya nilai throughput dan rata-rata waktu tunda pada setiap jenis
layanan juga dipengaruhi oleh banyaknya jumlah Subscriber Station (SS) yang menggunakan jenis layanan tersebut.
Kata kunci: WiMAX, NS-2, Weighted Round Robin
I.
1.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perkembangan teknologi komunikasi nirkabel
(wireless) dewasa ini sangat pesat sekali. Teknologi
nirkabel berkembang dari AMPS, GSM, CDMA hingga
layanan 3G yang saat ini telah dapat melayani tidak
hanya untuk layanan suara (voice) tetapi juga untuk
data, gambar dan video. Teknologi nirkabel telah
banyak diaplikasikan dalam menunjang penyediaan
infrastruktur telekomunikasi khususnya di daerah yang
sulit dijangkau oleh infrastruktur yang menggunakan
kabel (wireline). Sukses penggunaan teknologi
komunikasi nirkabel telah mendorong pengembangan
teknologi menuju ke arah yang lebih baik dalam hal
kapasitas, kecepatan, kualitas, dan lebar bidang
(bandwidth). Salah satu teknologi nirkabel yang
diperkirakan banyak digunakan untuk masa sekarang
dan masa depan adalah WiMAX (Worlwide
Interoperability for Microwave Access).
Teknologi WiMAX mampu menjangkau area
hingga sejauh 50 kilometer tanpa harus ada lintasan
langsung (non line of sight, NLOS) antara base station
(BS) dengan peralatan pengguna (customer premise
Equipment, CPE) dan menyediakan total laju data
hingga 70 Mbps. Teknologi ini juga mendukung
kualitas pelayanan (Quality of Service, QoS) yang
* Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Diponegoro
** Dosen Teknik Elektro Universitas Diponegoro
sangat diperlukan pada layanan multimedia seperti
koneksi audio dan video.
Standar
IEEE
802.16
atau
WiMAX
dikembangkan untuk mendukung kebutuhan QoS yang
mengikat dari berbagai macam aplikasi tetapi standar
tersebut tidak menetapkan bagaimana berbagai macam
kebutuhan QoS ini bisa dicapai. Untuk memenuhi
kebutuhan QoS tersebut, maka diperlukan suatu
algoritma penjadwalan. Algoritma penjadwalan
berfungsi untuk mengatur proses transmisi dari paket
data, seperti mengatur pembagian sumber daya
(bandwidth) untuk masing-masing pengguna. Oleh
karena itu, algoritma penjadwalan harus dikembangkan
pada IEEE 802.16 sehingga dapat memenuhi kebutuhan
QoS dari berbagai jenis paket data.
Salah satu algoritma penjadwalan yang
diterapkan pada jaringan WiMAX yaitu Weighted
Round Robin (WRR). Algoritma WRR sesungguhnya
diusulkan untuk digunakan pada jaringan Asyncronous
Transfer Mode (ATM). Akan tetapi, algoritma ini juga
dapat diimplementasikan untuk jaringan lain seperti
jaringan nirkabel WiMAX. Oleh karena itu, perlu
dilakukan suatu evaluasi atau penilaian terhadap kinerja
algoritma WRR pada jaringan WiMAX.
1
1.2
Tujuan
Tujuan penyusunan tugas akhir ini antara lain
adalah sebagai berikut:
1. Mensimulasikan penjadwalan pada jaringan
WiMAX.
2. Mengetahui pengaruh jenis layanan data dan
jumlah SS (Subscriber Station) yang digunakan
terhadap kinerja jaringan WiMAX.
3. Melakukan
evaluasi
terhadap
algoritma
penjadwalan WRR di dalam hubungannya
dengan kinerja jaringan WiMAX.
4. Sebagai bahan kajian perencanaan pembangunan
jaringan infrastruktur WiMAX sehingga
diperoleh kinerja yang optimum.
aplikasi fixed dan nomadic dan standar 802.16e
(802.16-2005) untuk aplikasi portable dan mobile.
Perbandingan ketiga standar tersebut diperlihatkan pada
Tabel 1.
Tabel 1. Perbandingan standar WiMAX
1.3
Batasan Masalah
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini terdapat
beberapa batasan masalah yaitu:
1. Standar WiMAX yang digunakan adalah standar
IEEE 802.16d (perangkat WiMAX tetap dan
portable).
2. Menggunakan perangkat lunak NS – 2 (Network
Simulator - 2) versi 2.29.3. Modul WiMAX yang
diintegrasikan pada NS – 2 dibuat oleh Network
and Distributed Systems Laboratory (NDSL) dan
menggunakan versi 2.03.
3. Menggunakan topologi jaringan WiMAX point
to multi point (PMP).
4. Tidak
membahas
mengenai
manajemen
keamanan pada WiMAX.
5. Tidak membahas mengenai perangkat keras yang
digunakan pada WiMAX.
6. Kinerja WiMAX diukur berdasarkan nilai
throughput, paket hilang, dan rata-rata waktu
tunda.
2.3
Arsitektur Jaringan WiMAX
Secara umum sistem WiMAX tidak berbeda jauh
dengan sistem Wireless Local Area Network (WLAN).
Bila pada WLAN terdiri dari Access Point (AP) yang
tersambung ke jaringan kemudian pelanggan
disambungkan dengan client (device WLAN) dengan
menggunakan WLAN card. Maka sistem WiMAX
secara umum terdiri dari Base Station (BS), Subsriber
Station (SS) dan server di belakang BS seperti Network
Management System (NMS) serta koneksi ke jaringan.
Secara umum konfigurasi WiMAX dibagi
menjadi 3 bagian yaitu SS, BS dan transport site
(bagian back end). Untuk SS terletak di lingkungan
pelanggan (bisa fixed atau mobile) sedangkan BS
biasanya satu lokasi dengan jaringan operator (jaringan
IP/internet atau jaringan TDM/PSTN). Transport site
berfungsi untuk melakukan manajemen jaringan
WiMAX. Konfigurasi jaringan WiMAX diperlihatkan
pada Gambar 1.
II.
2.1
DASAR TEORI
Pengertian WiMAX
WiMAX (Worldwide Interoperability for
Microwave Access) adalah adalah merupakan teknologi
akses nirkabel pita lebar (Broadband Wireless Access
atau disingkat BWA) yang memiliki kecepatan akses
yang tinggi dengan jangkauan yang luas. WiMAX
merupakan evolusi dari teknologi BWA sebelumnya
dengan fitur-fitur yang lebih menarik. Disamping
kecepatan data yang tinggi mampu diberikan, WiMAX
juga merupakan teknologi dengan open standar. Dalam
arti komunikasi perangkat WiMAX diantara beberapa
vendor yang berbeda tetap dapat dilakukan (tidak
proprietary). Dengan kecepatan data yang besar
(sampai 70 MBps), WiMAX layak diaplikasikan untuk
last mile broadband connections, backhaul, dan high
speed enterprise.
2.2
Standar WiMAX
Sampai saat ini, Standar WiMAX yang paling
terkenal adalah 3 tipe standar yaitu IEEE 802.16 (yang
pertama kali muncul), 802.16d (802.16-2004) untuk
Gambar 1. Konfigurasi Generik WiMAX
2
2.4
Quality of Service (QoS) WiMAX
Medium Access Control (MAC) pada WiMAX
dapat menjalankan QoS dengan berbagai kebutuhan
bandwidth dan aplikasi. Sebagai contoh aplikasi voice
dan video memerlukan waktu tunda (latency) yang
rendah tetapi masih bisa mentolelir beberapa error.
Sebaliknya aplikasi-aplikasi data pada umumnya sangat
sensitif terhadap error. Sedangkan latency bukan
menjadi
pertimbangan
kritis.
Kemampuan
mengalokasikan besarnya bandwidth pada suatu kanal
pada saat yang tepat merupakan konsep mekanisme
penting pada standard WiMAX untuk menurunkan
latency dan meningkatkan QoS.
Aspek lain yang tersedia pada QoS yang terdapat
di WiMAX adalah kemampuan mengatur kecepatan
data (data rate manageability) dimana ditentukan oleh
analisis link antara BS dan SS. Kuat sinyal antara BS
dan SS akan menentukan kecepatan data yang mampu
dikirim ke sisi pelanggan. Besar kecilnya kecepatan
data tersebut didasarkan pada jenis modulasi yang
tersedia (apakah 64 QAM, 16 QAM, QPSK atau
BPSK). Biasanya semakin jauh pelanggan (SS) dari BS,
maka kecepatan datanya akan semakin kecil. Modulasi
64 QAM merupakan modulasi terbaik untuk
mendukung kecepatan data yang paling besar. Standar
IEEE 802.16 mendukung lima jenis (kelas) aliran
layanan menurut kebutuhan QoS, yaitu:
1. Unsolicited Grant Service (UGS). UGS mendukung
aliran data real time yang terdiri dari paket – paket
data yang berukuran tetap pada interval yang
periodik. Pada layanan ini BS akan memberikan
alokasi slot secara periodik untuk SS tanpa harus
melakukan kompetisi untuk mendapatkan alokasi
slot dengan SS yang lain. Contohnya untuk aplikasi
VoIP, T1/E1 atau ATM CBR.
2. Real Time Polling Service (rtPS). rtPS mendukung
aliran data real time yang terdiri dari paket – paket
data yang berukuran tidak tetap atau berubah – ubah
pada interval yang periodik, misalnya MPEG video.
SS pada jenis layanan ini harus melakukan
persaingan atau kompetisi untuk mendapatkan
alokasi slot pada periode uplink.
3. Non – Real Time Polling Service (nrtPS). nrtPS
mendukung aliran data yang mempunyai toleransi
terhadap waktu tunda (tundaan) terdiri dari paket –
paket data yang berukuran tidak tetap dimana
dibutuhkan laju data minimum, misalnya aplikasi
File Transfer Protokol (FTP). Pada layanan ini SS
juga diberi kesempatan untuk bersaing pada periode
persaingan untuk mendapatkan alokasi slot pada
periode uplink.
4. Extended Real Time Polling Service (ertPS) adalah
mekanisme penjadwalan yang dibangun untuk
mengefisiensikan penggunaan bandwidth pada
layanan UGS dan rtPS.
5. Best Effort (BE). BE mendukung layanan yang tidak
mempunyai kebutuhan penting terhadap laju data
dan waktu tunda. Contohnya aplikasi internet (web
browsing), telnet dan email.
2.5 Algoritma Penjadwalan Weighted Round
Robin (WRR)
Algoritma penjadwalan WRR merupakan
pengembangan dari algoritma Round Robin (RR) yang
sebenarnya diusulkan untuk jaringan ATM yang
mempunyai ukuran paket tetap. WRR adalah sebuah
algoritma penjadwalan yang dapat diterapkan pada
berbagai bidang, untuk pemakaian sumber daya secara
bersama-sama pada sebuah komputer atau jaringan.
Algoritma ini dieksekusi atau dijalankan pada
permulaan dari setiap frame pada Base Station (BS).
Pada permulaan frame, algoritma WRR menentukan
alokasi bandwidth diantara SS berdasarkan pada
bobotnya (weight). Bagian yang kritis dari skema WRR
adalah menentukan bobot untuk setiap SS. Bobot
tersebut ditentukan untuk menggambarkan prioritas
relatif dan kebutuhan QoS dari SS. Selama minimum
reserved traffick rate (MRTR) merupakan salah satu
parameter yang ditetapkan oleh SS untuk
menggambarkan kebutuhan QoS-nya, maka dapat
ditentukan bobot untuk masing-masing SS sebagai
berikut:
MRTR i
Wi  n
MRTR j
j
1
dengan:
Wi = bobot SS ke-i
n = jumlah SS
Sebagai contoh, apabila terdapat tiga SS dengan
nilai MRTR SS1 = 50 Kbps, SS2 = 20 Kbps, dan SS3 =
30 Kbps maka bobot SS1 adalah 50 Kbps/(50+20+30)
Kbps = 0,5 atau 50% sedangkan bobot SS2 dan SS3
secara berurutan yaitu 20% dan 30%. Nilai bobot
tersebut akan menentukan besar pengalokasian
bandwidth untuk masing-masing SS. Gambar 2
memperlihatkan
penentuan
alokasi
bandwidth
berdasarkan bobot SS pada algoritma WRR.
Gambar 2. Penentuan alokasi bandwidth berdasarkan bobot
SS pada algoritma WRR
2.6
Network Simulator (NS)
Network simulator adalah sebuah perangkat
lunak yang digunakan untuk mensimulasikan berbagai
macam jaringan komunikasi. NS dibangun dengan
3
menggunakan 2 bahasa pemrograman, yaitu C++ dan
Tcl/Otcl. C++ digunakan untuk library yang berisi
event scheduler, protokol dan network component yang
diimplementasikan pada simulasi oleh user, Tcl/Otcl
digunakan pada script simulasi yang ditulis oleh NS
user dan pada library sebagai simulator objek. Otcl
juga nantinya akan berperan sebagai interpreter.
Ada beberapa keuntungan menggunakan NS
sebagai perangkat lunak simulasi pembantu analisis
dalam riset atau sewaktu mengerjakan tugas
perkuliahan, di antaranya:
1. NS dilengkapi dengan tool validasi.
2. Pembuatan simulasi dengan menggunakan NS jauh
lebih mudah daripada menggunakan software
developer seperti Delphi atau C++. Pengguna hanya
tinggal membuat topologi dan skenario simulasi
sesuai dengan riset.
3. NS bersifat open source di bawah GPL (Gnu Public
License), sehingga NS dapat di Download dan
digunakan gratis
melalui web site NS
http://www.isi.edu/nsnam/dist.
4. Dapat dijalankan di berbagai sistem operasi.
Network simulator (NS) mensimulasikan
jaringan berbasis TCP/IP dengan berbagai macam
medianya. Pengguna dapat mensimulasikan protokol
jaringan (TCP/UDP/RTP), traffic behavior (FTP,
Telnet, CBR, dan lain–lain), Queue management (RED,
FIFO, CBQ), algoritma routing unicast (Distance
Vector, Link State) dan multicast, (PIM SM, PIM DM,
DVMRP, Shared Tree dan Bi directional Shared Tree),
aplikasi multimedia yang berupa layered video, Quality
of Service video-audio dan transcoding. NS juga
mengimplementasikan beberapa MAC (IEEE 802.3,
802.11, 802.16, diberbagai media, misalnya jaringan
wired (seperti LAN, WAN, point to point), wireless
(seperti mobile IP, wireless LAN), bahkan simulasi
hubungan antar node jaringan yang menggunakan
media satelit.
Pada saat simulasi berakhir, NS membuat satu
atau lebih file output text-based yang berisi detail
simulasi jika dideklarasikan pada saat membangun
simulasi. Ada dua jenis output NS, yaitu: file trace yang
akan digunakan untuk analisa numerik dan file
namtrace yang digunakan sebagai input tampilan grafis
simulasi yang disebut network animator (nam).
Tampilan NAM diperlihatkan pada Gambar 3.
Tampilan dari file trace berupa deretan angka
atau kode – kode tertentu dan berbeda antara simulasi
aplikasi yang satu dengan yang lainnya. Tampilan file
trace diperlihatkan pada Gambar 4.
+ 0.51 0 2 cbr 500 ------- 1 0.0 3.0 2 2
- 0.51 0 2 cbr 500 ------- 1 0.0 3.0 2 2
r 0.514 0 2 cbr 500 ------- 1 0.0 3.0 0 0
Gambar 4. Tampilan file trace
2.7
Modul WiMAX Pada NS – 2
NS-2 sampai saat ini tidak mengimplementasikan
modul WiMAX secara langsung. Meskipun demikian,
ada beberapa modul WiMAX untuk NS – 2 yang
dikembangkan oleh National Institute of Standards and
Technology (NIST) dan Network and Distributed
Systems Laboratory (NDSL). Modul – modul ini
mengimplementasikan layer fisik (PHY) dan layer
MAC dari sistem WiMAX. Modul NIST menerapkan
sistem OFDM pada layer fisiknya sedangkan modul
NDSL menerapkan sistem OFDMA dan diterapkan
untuk topologi jaringan point to multipoint (PMP).
Kedua modul tersebut menggunakan teknik duplexing
yang sama yaitu: Time Division Duplex (TDD).
Penambahan modul WiMAX pada NS-2 yang
dibuat oleh NDSL difokuskan dengan menambahkan
protokol MAC 802.16 pada modul MAC NS-2.
Protokol MAC 802.16 tersebut antara lain terdiri dari
modul MAC, packet, timer dan traffic. Protokol MAC
tersebut juga mengimplementasikan algoritma WRR
sebagai algoritma penjadwalannya untuk mengatur
transmisi dari paket-paket data.
III.
PERANCANGAN SISTEM DAN PERANGKAT
LUNAK
3.1 Parameter Simulasi
Pada program simulasi jaringan WiMAX terdapat
parameter-parameter yang dapat mempengaruhi hasil
simulasi. Parameter-parameter ini dapat digolongkan
menjadi dua bagian yaitu parameter yang telah
didefinisikan oleh modul WiMAX dan parameter yang
didefinisikan oleh perancang.
3.1.1 Parameter Simulasi Pada Modul WiMAX
NDSL
Untuk mendukung kinerja dari modul WiMAX
yang
dikembangkannya,
NDSL
menggunakan
parameter-parameter tertentu pada layer fisik dan layer
MAC yang sesuai dengan standar IEEE 802.16.
Parameter-parameter tersebut juga disesuaikan dengan
spesifikasi dari intel sebagai penyedia chipset untuk
perangkat komunikasi WiMAX. Nilai dari parameterparameter modul WiMAX NDSL untuk layer MAC
diperlihatkan pada Tabel 2 dan parameter-parameter
untuk layer fisik diperlihatkan pada Tabel 3. Sedangkan
nilai untuk parameter-parameter system time
ditunjukkan pada Tabel 4.
Gambar 3. Tampilan Nam
4
Tabel 2. Parameter layer MAC
Untuk parameter QoS pada SS, sebenarnya telah
didefinisikan pada modul WiMAX tetapi parameter
QoS ini bisa juga didefinisikan oleh perancang. Pada
simulasi ini, parameter QoS yang digunakan
mengambil default dari modul NDSL seperti
diperlihatkan pada Tabel 6.
Tabel 6. Parameter QoS pada modul WiMAX NDSL
Tabel 3. Parameter layer fisik
3.2
Program Simulasi Jaringan WiMAX
Program simulasi jaringan WiMAX terbagi
menjadi beberapa tahapan utama yaitu pengaturan
parameter untuk simulasi, inisialisasi, pengaturan
parameter node, pembuatan node, pembuatan aliran
trafik data yang terdiri dari uplink dan downlink, dan
akhir program. Keseluruhan proses tahapan utama
pembuatan simulasi jaringan WiMAX dapat dilihat
pada Gambar 5.
Tabel 4. Parameter system time
3.1.2 Parameter yang Didefinisikan Perancang
Selain
parameter-parameter
yang
telah
didefinisikan pada modul WiMAX terdapat pula
parameter-parameter yang dapat didefinisikan oleh
perancang. Parameter-parameter tersebut antara lain
model propagasi, jenis protokol routing, topografi,
waktu simulasi, daya pancar antena, jumlah SS, jenis
aplikasi pada SS, parameter QoS, dan lain-lain.
Parameter-parameter yang didefinisikan oleh perancang
pada umumnya merupakan parameter yang tidak
didefinisikan pada modul WiMAX. Nilai dari
parameter-parameter tersebut ditunjukkan pada Tabel 5.
Gambar 5. Diagram alir tahapan pembuatan simulasi
Tabel 5. Parameter simulasi jaringan WiMAX yang
didefinisikan perancang
3.3
Skenario Program Simulasi Jaringan WiMAX
Program simulasi jaringan WiMAX ini dibuat
dengan berbagai macam skenario yang didasarkan pada
variasi jenis aplikasi layanan WiMAX yang
ditransmisikan. Variasi jenis aplikasi layanan WiMAX
tersebut diterapkan baik pada BS maupun pada SS.
Pembuatan berbagai macam skenario ini bertujuan
untuk mengetahui pengaruh jumlah jenis layanan yang
ditransmisikan terhadap kinerja dari algoritma
penjadwalan WRR.
5
Program simulasi jaringan WiMAX ini terdiri
dari 5 macam skenario yang masing-masing skenario
memiliki jumlah jenis layanan WiMAX yang berbedabeda. Keseluruhan skenario dapat dilihat pada Tabel 7.
throughput dapat dihitung berdasarkan persamaan
berikut ini.
iTt 1
Throughput Pi
; 0 t T
(1)
iTt
Tabel 7. Skenario simulasi jaringan WiMAX dengan variasi
jumlah jenis layanan
Dengan menggunakan persamaan diatas nilai
throughput untuk setiap jenis layanan pada keseluruhan
skenario dapat diketahui, seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 8.
IV.
4.1
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Pengujian Keluaran Hasil Simulasi
Terdapat dua data keluaran dari hasil simulasi
yaitu data berbentuk file trace dan data yang berbentuk
visualisasi nam trace. File trace digunakan untuk
proses analisis numerik sedangkan file nam trace
digunakan untuk melihat kejadian-kejadian yang terjadi
pada simulasi yang disajikan dalam bentuk tampilan
grafis. Tampilan dari file trace dan nam trace masingmasing diperlihatkan pada Gambar 6 dan Gambar 7.
(a) Grafik nilai throughput pada skenario 1
(b) Grafik nilai throughput pada skenario 2
Gambar 6. Tampilan bentuk dari data trace file
Gambar 7. Tampilan jendela NAM
(c) Grafik nilai throughput pada skenario 3
Perhitungan dan Analisis Performansi
Dari data trace file dapat dihitung nilai dari
parameter-parameter yang menunjukkan kinerja dari
jaringan WiMAX. Parameter-parameter tersebut adalah
throughput, paket hilang, dan rata-rata waktu tunda.
4.2.1 Throughput
Throughput merupakan jumlah paket data yang
diterima setiap detik. Throughput biasanya dinyatakan
dalam satuan bit per second (bps). Perhitungan nilai
throughput dilakukan untuk setiap jenis layanan yang
digunakan pada simulasi jaringan WiMAX. Nilai dari
(d) Grafik nilai throughput pada skenario 4
4.2
6
bukan suatu permasalahan. Nilai dari paket hilang dapat
dihitung dengan persamaan (2) berikut ini.
i T t 1
D i

Paket Hilang iiTTtt1
 S i
 i T
 t



100



; 0 t T
(2)
Paket hilang dihitung dengan membagi jumlah
paket yang mengalami drop dengan jumlah paket yang
dikirim. Paket hilang biasanya dinyatakan dalam persen
(%). Nilai paket hilang dari keseluruhan skenario
diperlihatkan pada Gambar 9.
(e) Grafik nilai throughput pada skenario 5
Gambar 8. Grafik nilai throughput pada keseluruhan skenario
Dari gambar grafik nilai throughput diatas, dapat
diketahui bahwa jumlah SS yang menggunakan suatu
jenis layanan tertentu mempengaruhi nilai throughput
dari jenis layanan tersebut. Semakin banyak SS yang
menggunakan jenis layanan itu, maka semakin besar
nilai throughput-nya. Dari gambar 8 juga dapat
diketahui bahwa algoritma penjadwalan WRR
memberikan nilai throughput yang besar untuk jenis
layanan yang mempunyai nilai Minimum Reserved
Traffic Rate (MRTR) yang besar. Selain berdasarkan
nilai MRTR besarnya nilai throughput juga dipengaruhi
oleh prioritas dari masing-masing jenis layanan. Nilai
throughput rata-rata pada setiap jenis layanan untuk
keseluruhan waktu simulasi ditunjukkan pada Tabel 8.
(a) Grafik nilai paket hilang pada skenario 1
Tabel 8. Nilai throughput rata-rata pada setiap jenis layanan
(b) Grafik nilai paket hilang pada skenario 2
Secara keseluruhan jenis layanan rtPS memiliki
nilai throughput yang paling besar dibanding jenis
layanan lainnya. Hal ini disebabkan jenis layanan rtPS
memiliki nilai MRTR yang paling besar dan prioritas
medium (3).
4.2.2 Paket hilang
Paket hilang menunjukkan banyak jumlah paket
yang hilang. Paket hilang terjadi ketika satu atau lebih
paket data yang melewati suatu jaringan gagal
mencapai tujuannya.
Paket yang hilang atau drop dapat menurunkan
performansi terutama pada aplikasi seperti teknologi
streaming, Voice over IP (VoIP), online gaming, dan
video conference. Akan tetapi, sangat penting untuk
diketahui bahwa paket hilang tidak selalu
mengindikasikan adanya suatu permasalahan dalam
jaringan. Jika besarnya paket hilang masih dapat
diterima oleh tujuan, maka terjadinya paket hilang
(c) Grafik nilai paket hilang pada skenario 3
(d) Grafik nilai paket hilang pada skenario 4
7
4.2.3 Rata-rata waktu tunda
Waktu tunda (latency) merupakan interval waktu
yang dibutuhkan oleh suatu paket data saat data mulai
dikirim dan keluar dari proses antrian dari titik sumber
awal (source node) hingga mencapai titik tujuan
(destination node). Waktu tunda yang dihitung pada
simulasi ini adalah rata-rata waktu tunda, bukan waktu
tunda per paket. Untuk menghitung rata-rata waktu
tunda digunakan perumusan sebagai berikut.
i Tt 1
i T t1

RTi STi 
i T t

i Tt
Rata - rata Waktu Tunda 
i Tt 1
 ; 0 t T


RP

i


i Tt


(e) Grafik nilai paket hilang pada skenario 5
Gambar 9. Grafik nilai paket hilang pada keseluruhan
skenario
(3)
Rata-rata waktu tunda dihitung dengan
mengurangi jumlah waktu penerimaan paket dengan
jumlah waktu pengiriman paket, kemudian hasilnya
dibagi dengan jumlah paket yang diterima. Untuk
mengetahui perubahan nilai rata-rata waktu tunda
selama simulasi berlangsung, maka rata-rata waktu
tunda dihitung per satu detik simulasi. Rata-rata waktu
tunda pada perhitungan ini dinyatakan dalam satuan
mikro second (µs) atau mikro detik. Nilai rata-rata
waktu tunda pada setiap jenis layanan untuk
keseluruhan
skenario
yang
dihitung
dengan
menggunakan persamaan (3) diperlihatkan pada
Gambar 10.
Dari grafik nilai paket hilang pada Gambar 9
terlihat bahwa nilai paket hilang pada permulaan
simulasi mempunyai nilai yang sangat besar. Hal ini
disebabkan pada permulaan simulasi, SS dan BS sibuk
melakukan proses ranging untuk memasuki jaringan.
Dari Gambar 9 juga terlihat bahwa nilai paket hilang
mengalami penurunan hingga mencapai nilai 0 %
setelah beberapa detik dari waktu simulasi.
Menurunnya nilai paket hilang menandakan bahwa
algoritma penjadwalan WRR mempunyai kinerja yang
baik dalam menekan nilai paket hilang. Nilai paket
hilang secara keseluruhan waktu simulasi ditunjukkan
pada Tabel 9.
Tabel 9. Nilai paket hilang pada setiap jenis layanan
(a) Grafik nilai rata-rata waktu tunda pada skenario 1
Berdasarkan Tabel 9 dapat diketahui bahwa
perubahan jumlah SS yang menggunakan jenis layanan
tertentu secara umum tidak mempengaruhi besarnya
nilai paket hilang. Sebagai contoh, skenario kedua dan
ketiga memiliki jumlah SS yang menggunakan jenis
layanan UGS sama yaitu 2 SS tetapi nilai paket hilang
pada skenario ketiga lebih besar dari skenario kedua.
Jenis layanan ertPS pada skenario ketiga memiliki
jumlah SS yang lebih sedikit dibanding skenario kedua
tetapi nilai paket hilangnya lebih besar. Sedangkan
jenis layanan BE yang mengalami peningkatan jumlah
SS mempunyai nilai paket hilang yang lebih besar
dibanding skenario sebelumnya.
(b) Grafik nilai rata-rata waktu tunda pada skenario 2
8
Tabel 10. Nilai rata-rata waktu tunda pada setiap jenis
layanan
Dari Gambar 10 dan Tabel 10 dapat diketahui
bahwa perubahan jumlah SS yang menggunakan jenis
layanan tertentu mempengaruhi nilai rata-rata waktu
tunda. Secara umum kenaikan jumlah SS akan
meningkatkan nilai rata-rata waktu tunda. Jenis layanan
ertPS memiliki nilai rata-rata waktu tunda yang paling
tinggi dibanding jenis layanan lainnya. Tingginya nilai
rata-rata waktu tunda pada jenis layanan ertPS
dikarenakan algoritma penjadwalan WRR tidak terlalu
cocok apabila digunakan pada aplikasi multimedia.
(c) Grafik nilai rata-rata waktu tunda pada skenario 3
V.
5.1
PENUTUP
Kesimpulan
Berdasarkan proses yang telah dilakukan pada
tugas akhir ini, mulai dari perancangan sampai
pengujian dan analisis, dapat disimpulkan beberapa hal,
antara lain :
1. Besarnya nilai throughput pada suatu jenis layanan
dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu banyaknya
jumlah SS yang menggunakan jenis layanan
tersebut, prioritas antrian, dan MRTR.
2. Jenis layanan rtPS memiliki nilai throughput paling
besar diantara jenis layanan lainnya pada setiap
skenario jaringan, nilai throughput terbesar dari jenis
layanan rtPS yaitu 1040,832 Kbps. Sedangkan jenis
layanan BE mempunyai nilai throughput yang
paling kecil, nilai throughput terkecil dari jenis
layanan BE yaitu 4,648 Kbps.
3. Dari besar nilai throughput yang diperoleh
menunjukkan bahwa algoritma penjadwalan WRR
mempunyai kinerja yang baik untuk jenis layanan
yang mempunyai nilai MRTR dan prioritas antrian
yang tinggi.
4. Algoritma penjadwalan WRR kurang adil terhadap
jenis layanan yang mempunyai MRTR dan prioritas
antrian yang kecil, seperti jenis layanan BE.
5. Paket hilang pada simulasi jaringan WiMAX ini
terjadi pada permulaan dari simulasi dengan nilai
paket hilang yang sangat besar. Hal tersebut terjadi
karena, pada permulaan simulasi BS dan SS sibuk
melakukan proses ranging untuk memasuki
jaringan.
6. Secara umum paket hilang yang terjadi pada setiap
jenis layanan dari simulasi ini tidak terpengaruh oleh
banyaknya jumlah SS.
(d) Grafik nilai rata-rata waktu tunda pada skenario 4
(e) Grafik nilai rata-rata waktu tunda pada skenario 5
Gambar 10. Grafik nilai rata-rata waktu tunda pada
keseluruhan skenario
Nilai rata-rata waktu tunda yang dihasilkan
secara keseluruhan mempunyai nilai yang sangat kecil
yaitu dalam orde mikro detik. Kecilnya nilai rata-rata
waktu tunda menandakan bahwa algoritma penjadwalan
WRR mempunyai kinerja yang bagus dalam menekan
nilai rata-rata waktu tunda. Nilai rata-rata waktu tunda
untuk setiap jenis layanan pada semua skenario
ditunjukkan pada Tabel 10.
9
7. Dari hasil pengujian, Algoritma WRR menunjukkan
kinerja yang baik dalam menekan terjadinya paket
hilang.
8. Besarnya nilai rata-rata waktu tunda dari setiap jenis
layanan dipengaruhi oleh banyaknya jumlah SS
yang menggunakan jenis layanan tersebut.
9. Nilai rata-rata waktu tunda terkecil terjadi pada jenis
layanan UGS sebesar 0,167 mikro detik. Sedangkan
nilai rata-rata waktu tunda terbesar terjadi pada jenis
layanan ertPS yaitu sebesar 0,752 mikro detik.
[9] Wibisono, G., Gunadi Dwi Hantoro, WiMAX
Teknologi Broadband Wireless Access (BWA) Kini
dan Masa Depan, Informatika, Bandung, 2006.
[10] Wirawan, A.B., Eka Indarto, Mudah Membangun
Simulasi dengan Network Simulator-2, ANDI,
Yogyakarta, 2004.
[11] ------, Mobile WiMAX – Part I: A Technical
Overview
and
Performance
Evaluation.http://www.wimaxforum.org/Mobile_
WiMAX_Part1_Overview_and_Performance.pdf.
Agustus 2007.
5.2
Saran
Untuk penelitian selanjutnya diharapkan bisa
memperbaiki kekurangan dan kelemahan yang terdapat
pada penelitian tugas akhir ini. Beberapa saran yang
bisa diberikan adalah sebagai berikut :
1. Pengujian dengan menggunakan parameterparameter layer fisik (frekuensi kerja, bandwidth,
daya pancar, RX threshold) yang lain.
2. Pengujian dilakukan dengan bentuk topologi
jaringan WiMAX yang lain, seperti topologi
jaringan mesh.
3. Perancangan simulasi jaringan dapat dibuat dengan
menambah jumlah node agar aliran trafik yang
terjadi semakin padat sehingga akan lebih diketahui
kehandalan kinerja dari sistem.
4. Pengembangan penelitian selanjutnya dapat
dilakukan
dengan
menggunakan
algoritma
penjadwalan yang lain dan membandingkan
kinerjanya dengan algoritma WRR.
Samsul Arifin (L2F003538)
Penulis lahir di Jakarta Barat, 17
September 1985. Menempuh
pendidikan di SDN 01 Reksosari
Suruh Semarang, SDN 07 Rawa
Buaya Jakarta Barat, SLTPN 264
Jakarta, dan SMUN 33 Jakarta.
Saat ini masih menyelesaikan
studi Strata-1 di Jurusan Teknik
Elektro
Fakultas
Teknik
Universitas
Diponegoro
Semarang, dengan mengambil konsentrasi Elektronika
Telekomunikasi.
Menyetujui dan Mengesahkan,
Pembimbing I
DAFTAR PUSTAKA
[1] Ahson,
S.,
Mohammad
Ilyas,
WiMAX
Technologies, Performance Analysis, and QoS,
CRC Press, London, 2008.
[2] Arifin, A., Airspan WiMAX Presentation, PT.
Airspan Networks Indonesia, 2007.
[3] Chen, J., Chih-Chieh Wang, The Design and
Implementation of WiMAX Module for ns-2
Simulator, Pisa, Italia, 2006.
[4] Dahiya, N., Performance Analysis of Wimax,
Independent Study Report, Indian Institute of
Technology Delhi, India, 2007.
[5] Dhrona, P., A Performance Study of Uplink
Scheduling Algorithms in Point to Multipoint
WiMAX Networks, Thesis of Master of Science,
Queen’s University, Kanada, 2007.
[6] Ghai, A., Nihit Purwar, Evaluation of 802.16
Broadband Wireless Access MAC.
[7] Permana, A.A., Analisis Modulasi Adaptif Pada
jaringan Akses Nirkabel Pita Lebar WiMAX
Standar IEEE 802.16d (Studi Kasus di Base
Station BRI II Sudirman Jakarta), Skripsi S-1,
Universitas Diponegoro, Semarang, 2007.
[8] Wibisono, G. et al, Konsep Teknologi Seluler,
Informatika, Bandung, 2008.
Sukiswo, S.T., M.T.
NIP. 132 162 548
Pembimbing II
Ajub Ajulian Zahra, S.T., M.T.
NIP. 132 205 684
10