BAB II DASAR TEORI. Bab ini menjelaskan sekilas mengenai IEEE secara umum, standar

Transkripsi

1 BAB II DASAR TEORI 2.1 Umum Bab ini menjelaskan sekilas mengenai IEEE secara umum, standar fisik IEEE , teknologi multiple access IEEE , pembangkitan trafik, parameter kinerja jaringan, dan simulator. 2.2 IEEE Secara Umum Standar WLAN mengacu pada IEEE yang pertama kali dipublikasikan pada tahun IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) merupakan lembaga independen yang berfokus pada pengembangan inovasi teknologi dan perbaikan untuk kebaikan manusia [3]. Arsitektur dari standar IEEE ditunjukkan oleh Gambar 2.1 [4]. Gambar 2.1 Arsitektur dari WLAN IEEE Standar Fisik IEEE

2 Ada berbagai macam jenis dari standar fisik IEEE , pada pembahasan kali ini hanya akan dibahas tentang IEEE a, IEEE b, dan IEEE g. Tiap tiap standar IEEE memiliki bermacam macam data rate yang berpengaruh terhadap daya jangkau sinyal yang mampu dilaluinya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2 [5]. Gambar 2.2 Perbandingan daya jangkau sinyal tiap standar IEEE IEEE a Standar IEEE a merupakan protokol jaringan WLAN yang dipublikasikan pada tahun Standar ini bekerja pada band frekuensi 5 GHz dengan pola OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) menggunakan 52 sub carrier yang dimodulasi menggunakan teknik BPSK (Binary Phase Shift Keying), QPSK (Quardrature Phase Shift Keying), 16-QAM (16-Quadrature Amplitude Modulation), atau 64-QAM (64-Quadrature Amplitude Modulation). 7

3 Data rate pada IEEE a adalah 6 Mbps, 9 Mbps, 12 Mbps, 18 Mbps, 24 Mbps, 36 Mbps, 48 Mbps, dan hingga 54 Mbps [3] IEEE b Standar b memiliki data rate maksimum sebesar 11 Mbit / s, Produk b muncul di pasaran pada awal tahun Standar IEEE b menggunakan perangkat yang berada dalam frekuensi 2,4 GHz seperti oven microwave, perangkat bluetooth, monitor bayi, telepon tanpa kabel, dan beberapa peralatan radio amatir [6] IEEE g Standar IEEE g mulai diciptakan pada bulan Juni Standar IEEE g bekerja pada frekuensi 2,4 GHZ sama seperti b, tetapi menggunakan skema berdasarkan OFDM sama seperti transmisi a [6]. 2.4 Teknologi Multiple Access IEEE Ada tiga jenis teknologi multiple access pada standar IEEE yaitu mekanisme Basic Access, mekanisme RTS / CTS, dan mekanisme CTS to Self Basic Access Ada dua jenis protokol MAC yang didasari pada standar IEEE yaitu Point Coordination Frame (PCF) dan Distributed Coordination Frame (DCF). PCF adalah mode transmisi dengan pengiriman frame dalam Wireless LAN menggunakan mekanisme poling. Sementara DCF adalah metode akses yang diterapkan pada standar IEEE dan digunakan untuk semua pemancar 8

4 wireless LAN untuk access dalam media transmisi (RF) menggunakan protokol CSMA / CA ( Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance. Jenis interframe space dari DCF yaitu DIFS (DCF Inter Frame Space) yang mempunyai inter frame spaceyang lebih panjang dan digunakan dalam pemancar IEEE dan berfungsi sebagai pendistribusi. Berbeda dengan DIFS, SIFS (Short Inter Frame Space)merupakan space inter frame yang pendek serta digunakan sebelum dan sesudah semua tipe dari pesan telah terkirim. Jenis jenis dari SIFS yaitu RTS (Request to Send) dan CTS (Clear to Send). RTS digunakan untuk cadangan oleh pemancar sedangkan CTS digunakan untuk merespon access pointframe RTS yang berhubungan dengan pemancar. Salah satu dari jenis teknologi multiple access pada IEEE yaitu basic access. Pada basic access, protokol yang digunakan hanya DCF. Arsitektur dari mekanisme basic access ditunjukkan oleh Gambar 2.3. Gambar 2.3 Arsitektur pada mekanisme Basic Access Prinsip kerja dari mekanisme basic accessyaitu ketika sebuah stasiun mengirimkan sebuah paket, maka stasiun tersebut harus menunggu channel menjadi idle. Ketika periode idle terdeteksi sama dengan DIFS, maka akan 9

5 menghasilkan sebuah nilai initial backoff time. Nilai ini menunjukkan periode bahwa stasiun harus menambah waktu tunda sebelum transmisi. Mekanisme backoff time paling penting digunakan dalam CSMA / CA IEEE untuk mencegah terjadinya collision. Backoff time dapat dirumuskan seperti persamaan (1)[7]: BBBBBBBBBBBBBB TTTTTTee = IIIIII CCCC xx RRRRRRRRRRRR (0,1) xx SSSSSSSSSSSSSSSS...(2.1) Keterangan dari persamaan (2.1) yaitu : 1. Random (0,1) adalah nomor pseudo acak antara 0 dan 1 pada distribusi uniform. 2. CW adalah bilangan bulat dalam rentang nilai CWmin dan CWmax. Nilai CW = 2 x 1 (x dimulai dari sebuah integer didefenisikan oleh stasiun). CW (Contention Window) meningkat secara eksponensial untuk setiap pengiriman ulang. 3. Nilai dari durasi Slot Time tergantung dari nilai karakteristik physic. Slot Time digunakan untuk metode clock. Untuk utilisasi yang rendah, stasiun tidak dianjurkan untuk menunggu waktu yang lama sebelum mengirimkan frame. Jika utilisasi jaringan yang tinggi, stasiun akan menunggu untuk periode yang lebih lama agar meminimalkan kemungkinan stasiun melakukan transmisi pada saat yang sama. Selanjutnya backoff time kembali menurun ketika channel tersebut idlepada periode DIFS. Ketika mencapai waktu nol, paket data akan ditransmisikan [7]. 10

6 2.4.2 RTS / CTS Pada standar terdapat fitur berupa mekanisme RTS/CTS(Request to Send / Clear to Send). Mekanisme RTS/CTS ini dapat diaktifkan ataupun tidak diaktifkan. Tujuan dari penggunaan mekanisme RTS/CTS adalah untuk mengatasi terjadinyahidden Node Problem. Dimana tiap node dapat mendeteksi keadaan base station dan dapat didengar oleh base station, akan tetapi antara node tidak dapat saling mendeteksi. Hal ini dapat menyebabkan collision karena tiap node akan mengirimkan data ke base station. Dengan menggunakan mekanisme RTS/CTS setiap node harus menunggu CTS dari base station sebelum melakukan transmisi [8]. Gambar 2.4 menjelaskan tentang prosedur pertukaran frame untuk mekanisme RTS / CTS sebelum pengirim melakukan transmisi paket data. Ketika stasiun A ingin mengirim paket ke stasiun C, langkah awal yang dilakukan yaitu stasiun A harus mengirimkan frame RTS (panah 1), yang diterima oleh stasiun B dan C (panah berlabel 2) dan terletak pada cakupan pengirim. Stasiun B dan C lalu mengirim framects (panah diberi label 3) yang diterima oleh semua stasiun (panah berlabel 4). Stasiun D, yang tersembunyi dari pengirim (keluar dari jangkauan stasiun A), meskipun tidak dapat menerima frame RTS dari pengirim, tetapi stasiun D dapat menerima frame CTS dari stasiun C, sehingga akan menahan diri untuk melakukan transmisi. Setelah menerimaframe CTS, stasiun A akan memulai melakukan transmisi paket data [9]. 11

7 Gambar 2.4 Proses pertukaran frame pada mekanisme RTS / CTS CTS to Self Standar IEEE g mendefinisikan mekanismects to Self sebagai alternatif padamekanisme RTS / CTS untuk mengurangi overhead dalam sistem WLAN. Tidak seperti mekanismerts / CTS, mekanisme CTS to Self tidak efisien untuk mengatasi terjadinyahidden terminal problem. Gambar 2.5 menjelaskan tentang prosedur pertukaran frame untuk mekanisme CTSto Self sebelum pengirim melakukan transmisi paket data. Ketika stasiun A ingin mengirim paket ke stasiun C, langkah awal yang dilakukan yaitu stasiun A mengirimkan sebuah frame CTS (panah 1) yang diterima dari stasiun B dan C (panah berlabel 2). Kedua stasiun akan menunda melakukan transmisi. Namun, stasiun D, yang keluar dari daerah cakupan pengirim, tidak akan menerima frame CTS dan tidak bisa mendeteksi transmisi A. Oleh karena itu, jika stasiun D melakukan transmisi, makaakan terjadi collision. Akibatnya, frame CTS to Selfhanya dapat mencegah terjadinya transmisi dua atau lebih stasiun pada slot yang sama. CTS to Self harus digunakan hanya ketika semua stasiun dapat saling mendeteksi sama lain [9]. 12

8 Gambar 2.5 Proses pertukaran framepada mekanisme CTS to Self 2.5 Pembangkitan Trafik Ada beberapa jenis distribusi pembangkitan trafik, pada pembahasan kali ini hanya akan dibahas tentang pembangkitan trafik distribusi poisson dan pembangkitan trafik distribusi exponential Distribusi Poisson Pada penelitian Tugas Akhir ini, distribusi poisson digunakan pada Packet Length Distribution pada bagian Packet Size yang terdapat pada Pamvotis Simulator. Beberapa asumsi untuk proses Poisson yaitu : 1. Peluang terjadi satu kedatangan antara waktu tt dan tt + tt adalah sama dengan λ tt + oo( tt). Dapat ditulis P {terjadi kedatangan antara tt dan tt + tt} = λ tt + oo( tt), dengan λ adalah suatu konstanta yang independent dari N(t), dengan N(t) merupakan proses counting, tt adalah elemen penambah waktu, dan oo( tt)dinotasikan sebagai banyaknya 13

9 kedatangan yang bisa diabaikan jika dibandingkan dengan ( tt), dengan oo( tt) ttoo, dinotasikan : lim tt = 0. tt 2. P{lebih dari satu kedatangan antara tt dan tt + tt } adalah sangat kecil atau bisa dikatakan diabaikan = oo( tt) 3. Jumlah kedatangan pada interval yang berurutan adalah tetap dan independen, yang berarti bahwa proses mempunyai penambahan bebas, yaitu jumlah kejadian yang muncul pada setiap interval waktu tidak bergantung pada interval waktunya [10] Distribusi Exponential Pada penelitian Tugas Akhir ini, distribusi exponential digunakan pada Packet Generation Rate Distribution pada bagian Packet Generation Rate yang terdapat pada Pamvotis Simulator. Variabel random kontinu X berdistribusi eksponensial dengan menggunakan parameter ϴ > 0, jika mempunyai fungsi distribusi seperti pada persamaan (2.2) [10] : 1 ff(xx; ϴ) = ϴ eexx ϴ xx > 0 0 xx yyyyyyyy llllllllllllll...(2.2) Dengan ϴ merupakan parameter skala. (2.3) [10] : Sedangkan fungsi distribusi kumulatifnya ditunjukkan dalam persamaan FF(XX; ϴ) = 1 ee xx ϴ, x > 0...(2.3) 14

10 2.6 PacketGenerationRate Packet Generation Rate merupakan suatu tingkatan perpindahan paket dalam tiap satu satuan waktu. Satuan dari packet generation rate yaitu paket per detik. Ketika packet generation ratekecil, jalur terpendek digunakan untuk menyampaikan paket ke tujuan, tetapi ketika packet generation rate besar, beban trafik pada node sentral dibagikan ke selain node sentral menggunakan metode routing[11]. 2.7 Parameter Kinerja Jaringan Parameter kinerja jaringan menunjukkan kemampuan sebuah jaringan dalam menyediakan layanan yang lebih baik bagi trafik yang melewatinya. Beberapa parameter kinerja jaringan yaitu throughput, utilization, media access delay, queuing delay, total packet delay, dan jitter Throughput Throughput menunjukkan jumlah bit yang diterima dengan sukses perdetik melalui sebuah sistem atau media komunikasi dalam selang waktu tertentu yang pada umumnya dilihat dalam satuan bit/s [3]. 15

11 2.6.2 Utilization Utilization adalah persentase kapasitas channel node diduduki. Utilization merupakan throughput node dalam bit/s untuk setiap kecepatan data node. Persamaan 2.4 menunjukkan formula untuk menghitung utilization [9]. uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu = tthrrrrrrrr hpppppp nnnnnnnn (bbbbbb ) kkkkkkkkkkkkkkkkkk dddddddd nnnnnnnn...(2.4) Media Access Delay Media access delay menunjukkan nilai total delay akibat antrian dan contention paket data yang diterima oleh MAC WLAN dari layer yang lebih tinggi. Delay dari media akses dihitung untuk tiap paket dikirimkan ke physical layer pada waktu tertentu [3] Queuing Delay Queuing Delay merupakan delay dari dibangkitkannya sebuah paket sampai transmittermelakukan transmisi. Queuing Delay relatif terhadap packet generation rate dari media access delay [9] Total Packet Delay Total Packet Delay merupakan jumlah dari media access delay dan queuing delay. Total Packet Delay adalah total delay dari dibangkitkannya sebuah paket sampai diterimanya paket olehreceiver [9]. 16

12 2.6.6 Jitter Jitter adalah variasi dari nilai delay antar paket yang dikirimkan. Jitter diakibatkan oleh antrian yang terjadi di jaringan. Jitter dapat menyebabkan sampling disisi penerima menjadi tidak tepat sasaran sehingga informasi menjadi rusak. Ukuran paket juga mempengaruhi nilai jitter tersebut dimana semakin besar ukuran paket maka proses penerimaan paket tersebut juga menjadi semakin lama sehingga jitter yang dihasilkan menjadi besar [12]. 2.8 PamvotisSimulator Pamvotis simulator adalah sebuah simulator WLAN untuk semua standar fisik dari IEEE seperti IEEE a, IEEE b, dan IEEE g. Versi saat ini adalah Pamvotis 1.1. Fitur dasar dari Pamvotis Simulatoryaitu : 1. Mendukung kemampuan data rate. Ini berarti bahwa setiap node dapat bekerja pada data rate sendiri, tergantung pada jarak dari penerima. 2. Mendukunghidden terminal problem. Node dapat dikonfigurasi untuk berada di LOS atau NLOS, agar hidden terminal problem dapat diselidiki. 3. Mendukung berbagai sumber trafik yang berbeda. 4. Mendukungmekanisme CTS to Self. 5. Mendukung semua lapisan fisik baru dari spesifikasi IEEE g yang meliputi: ERP-DSSS / CCK, ERP-OFDM, ERP-PBCC, dan DSSS-OFDM. 6. Mendukung fungsi e EDCA IEEE untuk Quality of Service (QoS) dan Layanan Diferensiasi pada IEEE WLAN. 17

13 7. Mendukung banyak hasil statistik seperti throughput dalam bit dan paket per detik, utilization, media access delay, queuing delay, total packet delay, delay jitter, packet length dan retransmission attempts. 8. Mendukungkemampuan untuk simulasi waktu yang sangat panjang, hingga abad. 9. User interface yang ramah, yang memungkinkan konfigurasi simulasi cepat dan mudah [9]. 18