ANALISA PERFORMANSI DAN COVERAGE WIRELESS LOCAL AREA NETWORK B/G/N PADA PEMODELAN SISTEM E-LEARNING

Transkripsi

1 ANALISA PERFORMANSI DAN COVERAGE WIRELESS LOCAL AREA NETWORK B/G/N PADA PEMODELAN SISTEM E-LEARNING Catur Budi Waluyo 1 1 Sekolah Teknik Elektro dan Informatika, Institut Teknologi Bandung 1 catur_budiwaluyo@yahoo.co.uk ABSTRACT E-Learning is one of education methods which can solve the lack of teaching and learning activity in class with flexible time as an either real time or non- real time. E-Learning system is an implementation of IP based communication in data transfer that can be performed in wireless medium. As in data transfer using Wireless Local Area Network (WLAN) with unlicensed band frequency ISM 2.4 GHz, and the other wireless signal is stronger, so that in data transmission from the transmitter to the receiver there are decreasing of Quality of Service (QoS) and interference. In order to ensure that there are no loss data in the data transmission from the transmitter to the receiver and also to save the data rate to reach 150Mbps, it is need a good QoS, large coverage area, and a good Power Link Budget (PLB) of the equipment, and there is no interference inter-area. The objective of this research were to analyze QoS data, determine coverage area, determine the PLB, measure the interference in any area. For the given data rate, the result of QoS test showed the throughput value i.e. 333,59 Kbps; 511,86 Kbps; and Kbps. From the delay test were acquired 2,96ms; 1,898ms; and 1,6038 ms. The jitter value were 3,184 ms; 2,448 ms; dan 2,201 ms. The value of packet loss for all data rate was 0%. There were difference 10.36% for the result of theoritical calculation with the result of measurement in the field because of absorbtion, scattering, and sensitivity of the receiver s equipment. For the interference test, the Signal Interference Ratio (SIR) for measurement test 1 [the distance between the transmitter (Tx) and the receiver (Rx) were 1 meter], measurement point 2 (Tx-Rx were 5 meters), measurement point 3 (Tx-Rx were 10 meter) respectively were -3 db, 6 db, and 3dB. Keywords : E-Learning, wireless, coverage, QoS, Performance, Interference PENDAHULUAN E-Learning adalah salah satu metode pengajaran yang dapat mengatasi kekurangan kegiatan belajar mengajar di kelas dengan waktu yang fleksibel secara real time maupun non- real time. Sistem E-Learning merupakan sebuah implementasi komunikasi yang berbasis Internet Protocol (IP) dalam pengiriman paket data yang dapat dilakukan dengan media kabel maupun tanpa kabel (Wireless). Sebagai suatu sistem, E-Learning sekurang-kurangnya terdiri atas: isi (content), perangkat lunak (software), perangkat keras(hardware), dan media transmisi. Berkaitan dengan isi, perangkat lunak, perangkat keras pada sistem E-Learning dijelaskan pada (Rizal M. 2012). Oleh karena itu, pada makalah ini menitikberatkan pada media transmisi. Berdasarkan (Bachtiar, Arie, dkk. 2007) agar sistem E-Learning memberikan manfaat fleksibel dalam proses belajar mengajar, menjangkau wilayah geografis yang luas tanpa menggunakan kabel dan mempunyai kecepatan 150Mbps maka dalam sistem ini media transmisi yang digunakan yaitu wireless. Akan tetapi berdasarkan (whitepaper,tranzeo.2010 dan Djunaedi S,dkk) transmisi data dari pengirim sampai penerima menggunakan wireless terjadi loss data dan interferensi (Virgono,dkk. 2009). Agar tidak terjadi loss data dan datarate mencapai 150Mbps, maka diperlukan Quality of Service (QoS) yang bagus, coverage area yang luas, dan Power Link Budget (PLB) perangkat yang baik, dan tidak terjadi interferensi antar area. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisa data-data QoS, menghitung coverage area, menghitung PLB, dan mengukur interferensi dalam suatu area. METODE PENELITIAN Perangkat yang digunakan sebagai router akses point yaitu TL MR3420 dan TL WR740N dengan jaringan berbasis infrastruktur. Frequensi tengah yang digunakan GHz dengan standar IEEE b/g/n. Antena yang digunakan jenis omnidirectional dengan penguatan 5 dbi, dengan pemilihan datarate 6 Mbps, 54Mbps, 135Mbps dan perubahan jarak penerima terhadap poin akses A-69

2 dilakukan dengan mengamati hasil sinyal yang di terima. Sedangkan pengukuran interferensi dilakukan dengan skenario indoor menggunakan metode interferensi co-channel. Serta pengukuran performansi jaringan dengan menggunakan jaringan lokal berbasis infrastruktur. Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah hardware yang terdiri dari komputer server (dekstop), router acces point (TL MR 3420 dan TL WR740N), komputer user(laptop),dan telepon seluler (handphone). Sedangkan software yang digunakan terdiri dari Wireshark, Wifi Analysis dan Netstumbler. Konfigurasi perangkat router wireless dalam perancangan dan implementasi ini yaitu Akses point ke-1 dengan menggunakan TP Link dengan tipe TL-MR 3420 yang di gunakan untuk interferer (router pengganggu). Sedangkan Akses point ke-2 dengan menggunakan TP Link tipe TLWR740N yang digunakan sebagai victim ( router yang terganggu). Untuk masing-masing parameter perangkat router wireless yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Parameter Perangkat Router Wireless Parameter TL- WR740N TL- MR3420 ERP Transmitter (dbm) ( Access Point) Tinggi Antena receiver (m) Tinggi Antena receiver (m) Frekuensi ( MHz) Maksimum datarate (Mbps) Asumsi Gain Antena Tx & Rx (db) 5 6 Adapun tahapan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : Gambar 1. Alur Tahapan Penelitian PEMBAHASAN Komunikasi pada sistem E-Learning setelah dilakukan implementasi dengan menggunakan jaringan Wireless Local Area Network (WLAN) maka salah satu cara mengetahui performansinya dalam transmisi data ke penerima suatu jaringan dengan cara pengujian Quality of Service (QoS). Hasil pengukuran parameter QoS yang terdiri throughput, delay, jitter, dan paket loss dapat di evaluasi dan di analisis dengan penjelasan berikut. Throughput didefinisikan sebagai kecepatan rata-rata data efektif yang diterima oleh node penerima pada suatu selang waktu pengamatan tertentu. throughput adalah kemampuan suatu jaringan dalam melakukan pengiriman data. Dalam kondisi sebenarnya throughput identik dengan bandwidth. Perbedaannya bandwdth bersifat tetap sedangkan throughput sifatnya dinamis tergantung dengan trafik yang terjadi. Untuk menghitung Throughput dapat dihitung dengan persamaan 1. Dari capture data yang telah dilakukan dengan software wireshark maka didapatkan throughput pada data rate 6 Mbps dengan persamaan 1 yaitu, Packet receiver ukuran paket Throughput = (bps)... (1) Total waktu pengiriman Berdasarkan persamaan 1 maka hasil perhitugan throughput untuk kecepatan transfer 6 Mbps, 54 Mbps, dan 135 Mbps dapat di lihat pada Tabel 2. Berdasarkan Tabel 2 menunjukan bahwa seiring meningkatnya kecepatan transfer maka nilai throughput juga semakin besar. Semakin besar throughput maka data yang diterima semakin besar sehingga kinerja QoS semakin baik. Delay didefinisikan sebagai waktu tunda yang dibutuhkan oleh paket data oleh dari pengirim ke penerima. Delay dipengaruhi oleh perbedaan jarak. Untuk mengetahui delay yang diakibatkan oleh A-70

3 proses transmisi dari satu titik ke titik tujuan maka dapat dilihat pada persamaan 2. Tabel 2. Throughput Berdasarkan Data Rate (Kecepatan Transfer ). Data rate Data Yang Diterima Total Waktu pengiriman Nilai 6 Mbps bit s Kbps 54 Mbps bit s Kbps 135 Mbps bit s Kbps Total delay Delay rata rata =... (2) Total paket yang diterima Berdasarkan persamaan 2 hasil perhitugan delay berdasarkan total delay ( dalam sekon) dan total paket yang diterima pada kecepatan transfer 6 Mbps, 54 Mbps, dan 135 Mbps dapat di lihat pada Tabel 3. Total delay didapatkan dengan menjumlahkan keseluruhan delay yang ada antara paket satu dengan paket lainnya. Tabel 3. Hasil Perhitungan Rata-Rata Delay Data rate Paket Data Yang Diterima Total Waktu pengiriman Nilai 6 Mbps Packet s 2.96 ms 54 Mbps Packet s ms 135 Mbps Packet s ms Berdasarkan standar ITU-T (Rizal M,dkk ) kriteria delay dalam keadaan bagus dan layak dengan rentang ms. Maka perhitungan rata-rata delay data rate wireless pada pemodelan E-Learning ini memenuhi standar layak/bagus dengan nilai 2.96ms, 1.898ms dan 1.604ms. Jitter didefinisikan sebagai variasi delay yang diakibatkan oleh panjang antrian dalam suatu pengolahan data dan penghimpunan ulang paket data di akhir pengiriman akibat kegagalan sebelumnya. Jitter sering disebut latency yang menunjukan banyaknya variasi delay. Untuk menghitung jitter digunakan persamaan 3. Berdasarkan persamaan 3 maka total jitter dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Total Paket yang Diterima dengan Jitter... (3) Data rate Total Variasi delay Total Paket yang diterima Nilai 6 Mbps s paket ms 54 Mbps s paket ms 135 Mbps s paket ms Tabel 4 menunjukan bahwa semakin besar kecepatan transfer suatu perangkat maka nilai jitter suatu jarigan akan berbanding terbalik. Sehingga semakin besar kecepatan transfer maka nilai jitter suatu jaringan semakin kecil dengan nilai masing-masing 6 Mbps(3.184ms), 54 Mbps (2.448ms) dan 135 Mbps(2.201ms). Packet loss yaitu jumlah prosentase paket yang hilang dalam proses pengiriman data dari sumber trafik ke node tujuan. Packet loss dapat terjadi karea tabrakan antar paket dalam jaringan. Untuk menghitung packet loss pada sistem ini dengan menggunakan persamaan %... (4) Tabel 5 menunjukkan prosentase jumlah paket yang hilang dalam proses pengiriman data sebesar 0 %. Hal ini dikarenakan protokol yang digunakan adalah Transfer Control Protocol (TCP) yang memiliki kemampuan untuk pengecekan paket data yang hilang ataupun rusak dan mengirimkannya kembali. A-71

4 Tabel 5. Hasil Perhitungan Packet Loss. Data rate Paket data yang dikirim Paket data yang diterima Nilai 6 Mbps Packet Packet 0 % 54 Mbps Packet Packet 0 % 135 Mbps Packet Packet 0 % Mekanisme propagasi merupakan salah satu faktor utama, pembeda antara pelayanan mobile dan fixed. Perbedaan utama terdapat pada instalasi dan penggelaran, antena dan luas cakupan. Access point pada sistem komunikasi wireless hanya melayani komunikasi data yang berada dalam cakupan (coverage area). Model propagasi dalam komunikasi wireless untuk kondisi outdoor dapat menggunakan rumus free space loss (FSL) (Sukadarmika G,dkk. 2010). Model propagasi FSL digunakan untuk memprediksi kuat sinyal terima ketika pengirim dan penerima dalam keadaan line of sight (LOS) atau tidak ada penghalang diantara pengirim dan penerima (Rapaport TS,page nd Ed.). Untuk menghitung redaman ruang bebas secara matematis dapat dihitung dengan persamaan (5) (6). FSL = 32, log d + 20 log f... (7) (8) Dimana FSL adalah Free space loss dalam decibel (db), d adalah jarak antara transmitter dan receiver dalam km, f adalah frekuensi dalam MHz, r adalah jari-jari fresnel dalam meter, Tx adalah pengirim, Rx adalah penerima, dan Prx adalah daya yang diterima oleh Rx dalam dbw. Berdasarkan persamaan 5 untuk data rate 6 Mbps, 12 Mbps, 13 Mbps, 54 Mbps, 135 Mbps, dan 150 Mbps, maka diperoleh coverage access point WLAN sebagaimana disajikan dalam Tabel 6. Tabel 6. Hasil Perhitungan Jangkauan Akses Point. Data Rate Jarak teori Jarak di Lapangan Selisih Rata-rata 6 Mbps 276 meter 245 meter % 12 Mbps 195 meter 172 meter % 13 Mbps 174 meter 150 meter % 54 Mbps 123 meter 110 meter % % 135 Mbps 44 meter 40 meter 9.09 % 150 Mbps 35 meter 33 meter 5.71 % Berdasarkan Tabel 6 dapat dilihat bahwa coverage access point WLAN b/g/n semakin kecil seiring dengan peningkatan data rate. Berdasarkan Tabel 6 terdapat perbedaan antara jarak dalam perhitungan dengan jarak di lapangan, hal itu dikarenakan beberapa faktor yaitu pertama penyerapan (Absorbsi), semakin besar Amplitudo gelombang (power) semakin jauh jangkauan dari sinyalnya. Dengan mengurangi besar Amplitudo (power) suatu sinyal, maka jangkauan akan semakin berkurang. Kedua pemecahan sinyal (Scattering), hal ini dapat disebabkan oleh beberapa objek yang dapat memantulkan sinyal dan ujung yang lancip, seperti partikel debu di air dan udara. Ketiga sensitifitas perangkat penerima, setiap perangkat penerima mempunyai karakteristik sensitivitas penerima yang berbeda-beda, jika perangkat penerima mempunyai sensitifitas yang kurang sensitif maka jangkauan yang diterima semakin pendek. Tabel 7. Hasil Perhitungan Jari-jari Zona Fresnel pada Data Rate yang Bervariasi Data Rate Jangkauan (meter) Jari-jari zona fresnel (meter) 6 Mbps 245 meter meter 12 Mbps 172 meter meter 13 Mbps 150 meter meter 54 Mbps 110 meter meter 135 Mbps 40 meter meter 150 Mbps 33 meter meter A-72

5 Jari-jari fresnel merupakan jari-jari antara antenna pemancar dengan antenna penerima dimana diantara kedua antenna tersebut tidak ada penghalang. Berdasarkan persamaan 6 jari-jari fresnel pada kecepatan data 6 Mbps untuk data rate 6 Mbps, 12 Mbps, 13 Mbps, 54 Mbps, 135 Mbps,dan 150 Mbps, maka dapat disajikan pada Tabel 7. Berdasarkan Tabel 7 dapat disimpulkan bahwa semakin jauh jangkauan dari Wireless tersebut maka semakin besar pula untuk jari- jari zona fresnell, tetapi semakin besar peningkatan data rate maka semakin kecil jari-jari fresnellnya. Pada saat sinyal radio berpropagasi di udara akan mengalami redaman dari udara. Besarnya redaman yang terjadi dapat dihitung secara empiris. Redaman itulah yang disebut dengan FSL. Berdasarkan persamaan 7 perhitungan redaman untuk data rate 6 Mbps, 12 Mbps, 13 Mbps, 54 Mbps, 135 Mbps,dan 150 Mbps dapat disajikan pada Tabel 8. Selain perhitungan jari-jari fresnel dan nilai redaman dalam power link budget maka perlu dilakukan perhitungan daya yang diterima. Daya yang diterima menunjukan jumlah level sinyal yang diterima oleh penerima pada sistem komunikasi wireless. Dengan persamaan 8 perhitungan daya yang diterima untuk data rate 6 Mbps, 12 Mbps, 13 Mbps, 54 Mbps, 135 Mbps,dan 150 Mbps, dapat disajikan pada Tabel 8. Tabel 8. Hasil Perhitungan Redaman Dan Daya Yang Diterima Oleh Penerima Pada Masing-Masing Data Rate. Data Rate Free Space Loss Prx (dbm) 6 Mbps db Mbps db Mbps db Mbps db Mbps db Mbps db WLAN dirancang dengan tujuan agar didapatkan sistem komunikasi data menggunakan radio kecepatan tinggi dengan perangkat yang sederhana dan bebas lisensi, sehingga digunakan spektrum frekuensi pita ISM (Industry, Science, and Medical) pada frekuensi 2,4 GHz (Virgono A,dkk.2010 dan Hsin-Chin Liu). Dengan adanya spektrum frekuensi pita ISM maka terjadi pemakaian pita frekuensi yang sama yang mengakibatkan cochannel interference (CCI). Menurut Hsin-Chin Liu jika sumber interferensi chochannel yang kuat, akan menyebabkan penurunan throughput dari WLAN dan hasil variasi masalah transmisi ( delay, jitter dan paket loss). Ada beberapa metode untuk meminimalkan interferensi (Tiwary, dkk. 2010) yaitu penempatan AP (access point), Mengatur daya pancar, Optimasi channel pada AP. Menurut Virgono A,dkk dalam jaringan wireless pengaruh dari interferensi dihitung dengan menggunakan parameter Signal-to-Interference Ratio (SIR) di suatu titik dengan jarak tertentu dari access point. SIR adalah perbanding antara kuat sinyal dengan total kuat sinyal interferensi. Nilai SIR diperoleh dari perbandingan Receive Signal Level (RSL) yang diterima dari access point utama (S) dengan total interferensi yang diterima pada titik pengamatan tertentu.... (9) Pengukuran kualitas sinyal dengan menggunakan 2 router wireless yaitu satu(1) buah yang sebagai router yang terganggu dan satu (1) buah sebagai router penganggu. Pada analisis kualitas sinyal router yang terganggu menggunakan TL-WR740N dan router yang sebagai penganggu menggunakan TL-MR3420. Hasil pengukuran penerima dengan kondisi dan jarak berbeda terhadap interferer dinyatakan dalam RSL yang disajikan pada Tabel 9. Sinyal yang diinginkan (S) adalah RSL dari SSID dengan nama Victim Access point dan sinyal interference (I) adalah RSL dari interferer access point maka dengan persamaan 9 di dapat SIR sebagai berikut pertama titik pengukuran 1 ( Jarak Tx- Rx yaitu 1 meter ), SIR (db) = - 28 dbm (- 25) dbm = - 3 db. Kedua titik pengukuran 2 ( Jarak Tx- Rx yaitu 5 meter ), SIR (db) = - 41 dbm (- 35) dbm = 6 db. Ketiga titik pengukuran 10 ( Jarak Tx- Rx yaitu 10 meter ), SIR (db) = - 50 dbm (- 53) dbm = 3 db. A-73

6 Tabel 9. Pengukuran Kualitas Sinyal pada Kondisi di Dalam Ruangan (dbm) Titik Pengukuran 1 meter (titik 1) 5 meter (titik 2) 10 meter (titik 3) Kondisi Interferer Acces Point (MR3420) Victim Acces Point (WR 740N) Pengukuran SNR RSL Noise SNR RSL Noise AP 1 aktif AP 2 Aktif AP aktif AP 1 aktif AP 2 Aktif AP aktif AP 1 aktif AP 2 Aktif AP aktif KESIMPULAN Dari proses perancangan, implementasi dan pengujian dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut untuk datarate yang ditentukan, hasil uji QoS menunjukkan nilai throughput Kbps, Kbps, dan Kbps. Hasil uji delay diperoleh 2.96ms, 1.898ms, dan ms. Nilai jitter yang diperoleh yaitu 3.184ms, ms, dan 2.201ms. Sedangkan nilai packet loss untuk semua datarate adalah 0%. Terdapat selisih perhitungan sebesar 10.36% antara hasil perhitungan secara teoritis dengan pengukuran di lapangan yang dikarenakan terjadi absorbsi, scattering, dan sensitivitas dari perangkat penerima. Pada pengujian interferensi nilai Signal Interferrence Ratio (SIR) untuk titik pengukuran 1 [jarak pengirim (Tx) dan penerima (Rx) sejauh 1 meter], titik pengukuran 2 (Tx-Rx sejauh 5 meter), titik pengukuran 3 (Tx-Rx sejauh 10 meter) masing-masing yaitu -3dB, 6dB, dan 3dB. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis ingin mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada Ir. H. Djoko Achyanto,M.Sc dan Dr. Iskandar, S.T, M.T atas bimbingan, arahan dan motivasinya sehingga penelitian ini dapat terlaksana dengan baik. DAFTAR PUSTAKA Bachtiar, Arie, dkk Learning Management System Using Moodle and Multimedia Content on E-Learning Competensi Webmaster Series Djunaedi S, Hendrantoro G dan Affandi A. Pengembangan Jaringan Akses Nirkabel Pita Lebar Berbasis WiFi Pada Backhaul WIPAS Untuk E-Learning. Jurnal ITS. No Surabaya Hsin-Chin Liu. VoIP Applications over WLAN with Multistage Interference Cancellation Smart Antennas &isnumber= tanggal akses 24 September Rapaport TS Wireless Communications principle and practice 2nd.Prentice hall. The United State of America Rizal M, Purwanto Y, Sholekan Perancangan Aplikasi Synchronous Elearning dengan fasilitas video conference,chatting,dan presentasi online berbasis web. Jurnal Proyek Akhir IT Telkom. Bandung Sukadarmika Gede, ER Ngurah Indra, Linawati, Saputra Nyoman Wendy Analisa Coverage WLAN(wireless Local area Network) a menggunakan opnet modeler.jurnal teknologi elektro vol.9 no2 Juli-desember Universitas Udayana.Bali Tiwary Prabhat Kumar, Niwas Maskey, Suman Khakurel, Gitanjali Sachdeva Effects of Cochannel Interference in WLAN and Cognitive Radio Based Approach to Minimize It International Conference on Advances in Recent Technologies in Communication and Computing. IEEE society. Virgono A, Sumadjudin B, Rosy A, Hutomo P Analisa Pengaruh Besar Area Hotspot dan interferensi pada WLAN IEEE b. Jurnal Penelitian dan Pengembangan TELEKOMUNIKASI, Juni 2009, Vol. 14, No. 1 Whitepaper Wireless Link Budget Analysis. Tranzeo Wireless. Tranzeo Wireless Technology Inc. A-74