Makalah Seminar Tugas Akhir

Transkripsi

1 Makalah Seminar Tugas Akhir SIMULASI KINERJA PROTOKOL TCP PADA JARINGAN WIMAX MENGGUNAKAN NETWORK SIMULATOR 2 (NS-2) Toni Rachmanto 1), Sukiswo, ST., MT. 2), Ajub Ajulian Z., ST., MT. 2) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jln. Prof. Sudharto, SH., Tembalang, Semarang, Indonesia Abstract Corresponding developments in technology, information access more affordable and easier. Today, more communications media that can be applied as a medium of information access. One way is to use wireless technology or media without cable as the backbone of the communication lines. One of wireless technology is now growing as an access point broadband data communications (Broadband Wireless Access) is a WiMAX. WiMAX stands for Worldwide Interoperability for Microwave Access is nirkbel technology that provides communication with a large bandwidth. WiMAX is the combination between the IEEE standard with ETSI HiperMAN standars. Transport layer protocol type in the data communications network is TCP and UDP. TCP is a transport layer protocol that provides a service known as a connection oriented. Connection oriented means that before two applications exchange data, TCP have to do connection establishment (handshake) first. TCP New reno is an improvement of TCP Reno is allowing packet loss detection more than one in one window. TCP Westwood + is developed by Saverio Mascolo and friends of UCLA based on TCP New reno by changing from the AIMD (Additive Increase Multiplicative-Decrease) to AIAD (Additive Increase Adaptive Decrease). In WiMAX network has five scheduling services are UGS, rtps and ertps using UDP protocol and nrtps and BE are using the TCP protocol. By using the software Network Simulator (NS2) to obtain performance comparation TCP protocol-based services on the WiMAX network with QoS parameters are time delay, packetloss and throughput. Keyword : WiMAX, TCP,New reno, Westwood+, QoS, Network Simulator-2 (NS2). I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan sistem telekomunikasi yang begitu pesat yang mendorong akses data yang semakin besar membutuhkan jaringan Broadband Wireless Acces (BWA) atau titik akses tanpa kabel pita lebar yang handal. WiMAX sebagai teknologi terkini yang mulai dikembangkan sebagai teknologi generasi keempat memberikan solusi kebutuhan akses data pita lebar dan handal. WiMAX dikembangkan oleh IEEE yang merupakan penggabungan antara IEEE dan ETSI HiperMAN. Pada jaringan WiMAX terdapat dua protokol pengiriman data yaitu UDP dan TCP. TCP sebagai protokol connection oriented yang memiliki mekanisme congestion avoidance untuk menjamin pengiriman paket data tidak hilang dan sampai ke tujuan. TCP Westwood+ merupakan TCP yang telah dikembangkan dari TCP New reno dalam mekanisme congestion avoidance perlu untuk di uji perbandingan kinerjanya dalam jaringan BWA WiMAX. Network Simulator 2 (NS2) sebagai aplikasi yang akan mensimulasikan kinerja TCP Westwood+ dan TCP New reno untuk melihat congestion window, waktu tunda dan. 1.2 Tujuan dan Manfaat Tujuan dari penelitian ini adalah mensimulasikan jaringan WiMAX menggunakan 1) Mahasiswa Teknik Elektro UNDIP 1 2) Dosen Teknik Elektro UNDIP program Network Simulator 2 (NS2) serta mengetahui perbandingan kinerja TCP Westwood+ dan TCP New reno dengan parameter throughput, time delay, dan fairness. Diharapkan penelitian ini bermanfaat untuk membantu menganalisa dan mempelajari jaringan WiMAX. Mempelajari mekanisme TCP Westwod+ dibandingkan TCP New reno. 1.3 Pembatasan Masalah 1. Topologi jaringan yang digunakan adalah topologi jaringan WiMAX pada ruang terbuka dengan model Two Ray ground dengan variasi error rate. 2. Analisa kinerja berdasarkan parameter QoS yaitu throughput, time delay, dan fairness pada protokol TCP. 3. Transport Agent yang digunakan TCP dan UDP. 4. Varian TCP yang dibandingkan adalah TCP New reno dan TCP Westwood+. 5. Layanan WiMAX pada protokol TCP yang digunakan adalah nrtps. 6. Tidak membahas secara detail terhadap modulasi dan keamanan jaringan WiMAX. 7. Menggunakan network simulator NS , modul TCP Westwood+ yang dikembangkan UCLA dan modul WiMAX yang dikembangkan NDSL. 8. pengamatan simulasi dibatasi selama 120 detik.

2 II. DASAR TEORI 2.1 Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) didefinisikan sebagai sebuah sertifikasi untuk produk-produk yang lulus tes dan cocok sesuai dengan standar IEEE WiMAX merupakan teknologi broadband nirkabel yang menyediakan hubungan pita lebar dengan jangkauan yang jauh. WiMAX merupakan evolusi dari teknologi BWA sebelumnya yang memiliki keterbatasan baik dalan kecepatan data ataupun jangkauan layananya. WiMAX merupakan penggabungan antara standar IEEE dengan standar ETSI HiperMAN. Gambar 1. Standar teknis jaringan tanpa kabel ( wireless ) [12] 2.2 Spesifikasi WiMAX Perkembangan Teknologi WiMAX Standar IEEE WiMAX merupakan sebuah standar untuk Wireless Metropolitan Area Network (WMAN) yang merupakan air interface untuk aplikasi BWA sebagai landasan untuk teknologi wireless multimedia generasi ke empat (4G). Sertifikasi IEEE (d) untuk jaringan fixed dan IEEE e secara umum dibuat untuk mendukung aplikasi fixed dan mobile sekaligus pada band terlisensi 2-6 GHz pada kondisi LOS maupun NLOS. WiMAX menyediakan transmisi non line-ofsight (NLOS) sampai 6-10 km (4-6 miles) untuk Customer Premise Equipment (CPE) fixed. Tabel 1. Spesifikasi teknologi WiMAX [2] Topologi Jaringan WiMAX Dalam penggunaan arsitektur jaringan WiMAX dapat digunakan 3 jenis topologi yaitu:. 1. Topologi Point To Point ( PTP ). Pada topologi point to point digunakan untuk menghubungkan antara dua titik yaitu satu pengirim dan satu penerima. Topologi ini biasanya digunakan sebagai backhaul atau transfer dari titik sumber data ( data center, central office dan lain-lain ) ke titik penerima seperti base station penyebar atau juga repeater untuk didistribusikan menggunakan topologi point to multi point ke sejumlah pelanggan. Pada topologi ini pancaran fokus antara dua titik dan throughput radio akan lebih kuat dari topologi point to multi point sehingga jarak antar dua titik bisa sangat jauh. Namun demikian pada topologi ini harus memenuhi kriteria LOS Line Of Sight (terlihat tanpa ada penghalang di antaranya). Boleh ada penghalang di antaranya tetapi tidak boleh masuk dalam area jari-jari pertama zona Fresnel (Fresnel Zone 1). 2. Topologi Point To Multi Point ( PMP ). Topologi PMP biasanya digunakan untuk melayani akses langsung ke pelanggan. Dalam topologi ini BS ( Base Station ) WiMAX melayani beberapa SS ( Sub Scriber ) sekaligus. Kemampuan dari jumlah subscriber tergantung dari tipe QoS yang ditawarkan oleh operator. Ketika tiap SS mendapatkan bandwidth yang cukup besar, maka dapat disimpulkan bahwa kapasitas jumlah pengguna juga akan semakin berkurang dan sebaliknya bila bandwidth yang dialokasikan semakin sedikit, maka kapasitasnya akan semakin besar. Jaringan point-to-multipoint ada yang mampu membentuk jaringan yang baik walaupun diantaranya terdapat penghalang (NLOS = Not Line Of Sight). Teknologi yang digunakan adalah OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Memanfaatkan penghalang (obstacle) sebagai media pemantul sinyal OFDM yang mempunyai banyak pembawa (multi-carrier) sampai ke tujuan. Sehingga sinyal yang datang dari berbagai arah pantulan sampai di sisi penerima dibuat saling memperkuat. Jika jarak antar antena tidak ada penghalang maka jangkauannya akan lebih jauh. 3. Topologi Mesh. Pada topologi mesh merupakan penggabungan antara topologi point to point dan point to multi point sehingga pada setiap titik akan dapat saling terhubung secara langsung untuk melakukan hubungan komunikasi. Topologi ini cocok diterapkan untuk melayani cakupan wilayah yang luas dengan beberapa repeater yang saling terhubung satu dengan yang lainya. 2

3 2.2.3 Struktur Layer pada Jaringan WiMAX IEEE d Standar WiMAX IEEE d secara khusus mengembangkan teknologi pada lapisan layer 1 atau layer fisik (PHY) dan layer 2 atau layer data link (MAC) untuk mendapatkan kehandalan dalam menjamin QoS yang diberikan pada pelanggan. Berikut ini adalah struktur layer sistem WiMAX. tidak digaransi. Contoh : FTP (File Transfer Protokol) dan video and audio streaming. 4. Extended Real-time Polling Service (ertps). Merupakan kelas yang dibuat berdasarkan efisiensi dari kelas UGS dan rtps yaitu Unicast grant diberikan oleh Base station tanpa meminta terlebih dahulu dan paket yang dapat beragam ( tidak fixed size).merupakan layanan dengan Maximum Sustained Traffic Rate, Maximum latency, Request/transmission polic, dan minimum Reserved traffic Rate. Contoh aplikasi aitu Voice Over IP with silence suppression. 5. Best Effort (BE). Layanan ini cocok untuk trafik yang bersifat best-effort yang tidak membutuhkan jaminan kecepatan data. Layanan ini tidak ada jaminan (requirement) pada rate atau delay-nya. Aplikasi yang menggunakan layanan ini mendapatkan jatah bandwidth yang tersisa setelah keempat tipe layanan di atas mendapatkan bagianya. Contoh: telnet dan layanan internet web surfing. Gambar 2. Struktur layer fisik dan data link WiMAX d [8] 2.3 Quality of Service (QoS) QoS WiMAX. Pembagian kelas QoS WiMAX menurut standar IEEE antara lain: 1. UGS (Unsolicited Grant Service). Didesain untuk mendukung layanan constant bit rate (CBR) yang dapat memberikan transfer data secara periodik dalam ukuran yang sama (burst), untuk mentransmisikan suara yang tidak terkompresi, layanan ini mengirimkan sejumlah data yang telah ditentukan sebelumnya pada interval waktu yang juga telah ditentukan sebelumnya dengan cara mengalokasikan sejumlah time slot untuk setiap koneksi 2. Real Time Polling Service (rtps). Didesain untuk mendukung real-time service flow yang menggenerate variable size data paket dalam periode basis, untuk layanan multimedia terkompresi dengan jumlah bandwidth yang dibutuhkan bisa bervariasi setiap saat. Memiliki daransi rate dan syarat delay telah ditentukan. Contoh layanan ini antara lain MPEG video, VoIP, streaming audio dan video. 3. Non-Real-Time Polling Service (nrtps). Layanan nrtps efektif untuk aplikasi yang membutuhkan throughput yang intensif dengan garansi minimal pada latency-nya. Layanan non real-time dengan regular variable size burst. Layanan mungkin dapat di-expand sampai full bandwidth namun dibatasi pada kecepatan maksimum yang telah ditentukan. Garansi rate diperlukan namun delay Parameter QoS Parameter QoS menggolongkan kualitas transfer yang diberikan oleh suatu koneksi yang diperoleh dengan membandingkan unit data pada sisi masukan dan keluaran interface. Parameter QoS adalah : 1. tunda (time delay) Fairness. 2.4 TCP Transmission Control Protocol (TCP) adalah suatu protokol yang berada di lapisan transport (baik itu dalam tujuh lapis model referensi OSI atau model DARPA) yang berorientasi sambungan (connectionoriented) dan dapat diandalkan (reliable). TCP dispesifikasikan dalam RFC 793. TCP memiliki karakteristik sebagai berikut: 1. Berorientasi sambungan (connection-oriented): Sebelum data dapat ditransmisikan antara dua host, dua proses yang berjalan pada lapisan aplikasi harus melakukan negosiasi untuk membuat sesi koneksi terlebih dahulu. Koneksi TCP ditutup dengan menggunakan proses terminasi koneksi TCP (TCP connection termination). 2. Full-duplex: Untuk setiap host TCP, koneksi yang terjadi antara dua host terdiri atas dua buah jalur, yakni jalur keluar dan jalur masuk. Dengan menggunakan teknologi lapisan yang lebih rendah yang mendukung full-duplex, maka data pun dapat secara simultan dan dikirim. Header TCP berisi nomor urut (TCP sequence number) dari data yang ditransmisikan dan sebuah acknowledgment dari data yang masuk.

4 3. Dapat diandalkan (reliable): Data yang dikirimkan ke sebuah koneksi TCP akan diurutkan dengan sebuah nomor urut paket dan akan mengharapkan paket positive acknowledgment dari penerima. Jika tidak ada acknowledgment dari penerima, maka segmen TCP (protocol data unit dalam protokol TCP) akan ditransmisikan ulang. Pada pihak penerima, segmen-segmen duplikat akan diabaikan dan segmen-segmen yang datang tidak sesuai dengan urutannya akan diletakkan di belakang untuk mengurutkan segmen-segmen TCP. Untuk menjamin integritas setiap segmen TCP, TCP mengimplementasikan penghitungan TCP Checksum. 4. Byte stream: TCP melihat data yang dikirimkan dan melalui dua jalur masuk dan jalur keluar TCP sebagai sebuah byte stream yang berdekatan. Nomor urut TCP dan nomor acknowlegment dalam setiap header TCP didefinisikan juga dalam bentuk byte. Meski demikian, TCP tidak mengetahui batasan pesanpesan di dalam byte stream TCP tersebut. Untuk melakukannya, hal ini diserahkan kepada protokol lapisan aplikasi (dalam DARPA Reference Model), yang harus menerjemahkan byte stream TCP ke dalam "bahasa" yang ia pahami. 5. Memiliki layanan flow control: Untuk mencegah data terlalu banyak dikirimkan pada satu waktu, yang akhirnya membuat "macet" jaringan internetwork IP, TCP mengimplementasikan layanan flow control yang dimiliki oleh pihak pengirim yang secara terus menerus memantau dan membatasi jumlah data yang dikirimkan pada satu waktu. Untuk mencegah pihak penerima untuk memperoleh data yang tidak dapat disangganya (buffer), TCP juga mengimplementasikan flow control dalam pihak penerima, yang mengindikasikan jumlah buffer yang masih tersedia dalam pihak penerima. 6. Mengirimkan paket secara "one-to-one": hal ini karena memang TCP harus membuat sebuah sirkuit logis antara dua buah protokol lapisan aplikasi agar saling dapat berkomunikasi. TCP tidak menyediakan layanan pengiriman data secara one-to-many TCP Standar TCP Standar dirancang oleh Van Jacobson pada akhir tahun 80-an. TCP menggunakan algoritma untuk mengatur pengiriman data untuk menghindari kongesti jaringan dengan suatu fase slow start, congestion avoidance dan fast retransmit. Pada fase slow start, window akan naik secara eksponensial hingga ssthresh tercapai kemudian akan menaikkan secara additive untuk setiap paket yang terkirim. Jika terjadi packet loss akan masuk fase congestion 4 avoidance dengan menurunkan ssthresh menjadi setengahnya dan cwnd=1. Gambar 3. Kontrol kongesti pada TCP [10] TCP New reno TCP New reno merupakan pengembangan dari TCP Reno yang hanya dapat menangani satu segmen paket data yang hilang sehingga dapat menangani pengiriman ulang paket data hilang lebih dari satu dalam satu window tanpa menurunkan ssthresh berkali-kali karena tidak akan meninggalkan fase fast recovery sebelum semua paket dalam satu window di ack semua. Gambar 4. Kontrol kongesti pada TCP Reno [18] TCP Westwood+ TCP Westwood merupakan varian TCP yang dikembangkan oleh Saverio Mascolo dan kawankawan di UCLA yang akan berevolusi menjadi TCP westwood+ dengan pengembangan lebih lanjut berdasar TCP Reno/New reno. Hal yang membedakan antara Westwood+ dengan TCP New reno terletak pada kontrol kongesti. TCP New reno menggunakan AIMD (Additive Increse, Multiplicative Decrease) sedangkan pada TCP Westwood+ menggunakan AIAD (Additive Increse, Adaptive Decrease). Pada AIMD TCP New reno, saat terjadi kongesti maka paket hilang akan direspon dengan menurunkan ssthres dan cwnd menjadi setengah sehingga lebar pita yang dipakai menurun drastis. Pada AIAD TCP Westwood+, paket hilang tidak akan direspon secara ekstrim karena nilai ssthres dan cwnd akan diestimasi secara adaptif berdasarkan bandwidth end-to-end pada jaringan.

5 8 Basic CIDs Primary CIDs Transport/secondary Management CIDs Broadcast CIDs SFID range TTG 200 µs Gambar 5. Kontrol ukuran congestion window (cwnd) pada TCP Westwood+ [18] 2.5 Network Simulator 2 (NS-2) Network simulator (NS) dibangun sebagai varian dari REAL Network Simulator pada tahun 1989 di UCB (University of California Berkeley). Dari awal tim ini dibangun sebuah perangkat lunak simulasi jaringan Internet untuk kepentingan riset interaksi antar protokol dalam konteks pengembangan protokol internet pada saat ini dan masa yang akan 5ating. Network Simulator merupakan salah satu perangkat lunak atau software yang dapat menampilkan secara simulasi proses komunikasi dan bagaimana proses komunikasi tersebut berlangsung. Network Simulator melayani simulasi untuk komunikasi dengan kabel dan komunikasi wireless. III. PERANCANGAN SIMULASI 3.1 Parameter WiMAX Pada perancangan simulasi kinerja protokol TCP pada jaringan WiMAX menggunakan Network Simulator 2 (NS-2) ini akan digunakan untuk menganalisa kinerja TCP New Reno dan TCP Westwood+. Kedua jenis TCP tersebut memiliki karakteristik yang berbeda dalam mengatasi kongesti pada jaringan. Simulasi WiMAX menggunakan NS-2 terdiri dari 1 BS melayani beberapa SS tergantung skenario jaringan pada daerah yang berukuran 1000 m X 1000 m. Perancangan program simulasi bertujuan untuk merancang sistem yang semirip mugkin dengan kondisi jaringan WiMAX yang sebenarnya. Parameter WiMAX yang dipakai dalam modul ini dapat dilihat dalam tabel berikut: 14 RTG 200 µs 3.2 Skenario Simulasi Skenario 1: Server Client Pada skenario pertama ini akan menguji perbandingan kinerja TCP New reno dibandingkan dengan TCP Westwood+ dengan menggunakan konfigurasi sederhana antara 1 server dan 1 client. Konfigurasi ini untuk menguji kinerja TCP juga akan diubah-ubah nilai error rate pada jaringan WiMAX tersebut agar bisa diketahui kinerja congestion window dari masing-masing TCP dengan variasi sebagai berikut: Tabel 3. Error rate pada konfigurasi server client No. Error Rate 1 0, ,01 3 0,1 Gambar dari konfigurasi server client pada jaringan WiMAX node 0 bertindak sebagai server sedangkan node 1 bertindak sebagai client. Layanan QoS dari WiMAX yang digunakan untuk membangkitkan trafik TCP baik TCP New reno dan TCP Westwood+ adalah layanan QoS Non-Real-Time Polling Service (nrtps). Konfigurasi skenario 1 dapat dilihat pada gambar berikut ini: Tabel 2. Parameter pada WiMAX [4] No Parameter Nilai 1 Rasio UL/DL 3:2 2 Jumlah simbol OFDMA tiap frame 3 OFDMA symbol time µs 4 Panjang frame OFDMA 5 ms 5 Jumlah subchannel 30 6 Bandwidth Request opp 12 simbol OFDMA 7 Initial ranging CID Gambar 6. Konfigurasi skenario 1 server client Skenario 2: Konfigurasi Jaringan Antar Layanan QoS WiMAX Pada konfigurasi 2 ini akan menguji perbandingan kinerja antara TCP New reno dan TCP Westwood+ pada jaringan yang terdiri dari beberapa layanan QoS pada WiMAX antara lain layanan UGS

6 (Unsolicited Grant Service), rtps (Real Time Polling Service), ertps (Extended Real Time Polling Service) serta Non Real Time Polling Service (nrtps). Jumlah node pada konfigurasi ini ada 4 buah jadi masingmasing layanan QoS terdapat 1 node untuk membangkitkan trafik layanan. Layanan QoS yang digunakan oleh TCP New reno dan TCP Westwood+ adalah layanan QoS nrtps. Pada konfigurasi ini akan diuji kinerja TCP jika dihadapkan pada layanan WiMAX lainnya yang memiliki garansi kualitas layanan yang lebih mendapat prioritas. Dari skenario ini diharapkan dapat terlihat bagaimana WiMAX memberikan garansi layanan untuk menjaga QoS yang dapat diandalkan. Untuk melihat kehandalan garansi layanan WiMAX maka pada skenario ini akan menggunakan error rate 0,001 dan 0,02. Konfigurasi skenario 2 ini dapat dilihat pada gambar berikut ini: Gambar 8. Konfigurasi uji fairness TCP IV. EVALUASI UNJUK KERJA PROTOKOL TCP 4.1 Evaluasi Skenario 1: Konfigurasi Server Client Error Rate 0,001 Pada simulasi pertama ini didapatkan hasil berikut ini: Gambar 7. Konfigurasi antar layanan QoS WiMAX Skenario 3: Uji Fairness TCP Pada skenario 3 ini digunakan untuk menguji fairness antar protokol TCP dalam satu jaringan. Pada skenario ini menggunakan konfigurasi jaringan bottleneck yang terdiri dari 3 sumber trafik TCP yang berjalan dalam satu jaringan. Jadi dalam skenario ini ada 1 server yang melayani 3 client yang membangkitkan trafik TCP secara bersama-sama. Pada protokol yang memiliki tingkat fairness yang baik maka distribusi lebar pita akan merata antara satu trafik dengan trafik yang lainnya, jadi tidak ada trafik yang lebih mendominasi diantara trafik yang lainnya. Sehingga dalam skenario ini akan diuji tingkat fairness antara TCP New reno dan TCP Westwood+ terhadap protokol yang sejenis. Untuk uji fairness ini akan dilakukan dua jenis skenario. Skenario pertama, ketiga trafik TCP akan dibangkitkan secara bersamaan dari awal mulainya simulasi dan skenario kedua, ketiga trafik TCP tidak dibangkitkan bersamaan namun bertahap dengan selang waktu 30 detik. Trafik TCP pertama dibangkitkan pada detik 0, selanjutnya trafik TCP kedua dibangkitkan pada detik ke-30 dan terakhir trafik TCP ketiga dibangkitkan pada detik ke- 60. Gambar skenario uji fairness TCP ini dapat dilihat pada gambar berikut ini: Gambar 9. Congestion window (cwnd) antara TCP New reno dengan TCP Westwood+ e=0,001 Dari gambar 9 di atas terlihat kinerja TCP Westwood+ lebih baik karena cwnd berada di atas TCP New reno. Pada TCP New reno nilai maksimum cwnd mencapai 90, sedangkan pada TCP Westwood+ bisa di atas 120. Tabel 4. Perbandingan TCP New reno dan Westwood+ e=0,001 No Jmh paket TCP New reno tunda Jmh paket TCP westwood+ tunda ,2 0, ,2 0, ,5 0, ,4 0, ,9 0, ,8 0, ,9 0, ,6 0, ,3 0, ,1 0, ,9 0, ,6 0, ,0 0, ,9 0, ,2 0, ,5 0, ,9 0, ,9 0, ,4 0, ,9 0, ,7 0, ,5 0,

7 ,6 0, ,7 0, Total/Rata ,3 0, ,4 0, Error Rate 0,01 Pada simulasi kedua ini menghasilkan data sebagai berikut: Gambar 10. TCP New reno dan Westwood+ e=0,001 Nilai throughput TCP berbanding lurus dengan ukuran window-nya karena menunjukkan jumlah Byte yang dikirimkan untuk tiap 1 MSS (Maximum Segment Size, semakin tinggi ukuran window-nya maka jumlah Byte yang dikirimkan semakin besar sehingga throughput juga menjadi besar. Dari tabel 4 dapat terlihat perbandingan throughput antara TCP New reno terhadap TCP Westwood+, dari tabel tersebut terlihat bahwa throughput TCP Westwood+ lebih tinggi dibandingkan TCP New reno. Pada 10 detik awal simulasi terlihat ukuran cwnd dari kedua TCP sama sehingga throughput dari kedua TCP juga sama sekitar 24,2 Kbps dan jumlah paket yang Byte. Namun untuk detik-detik berikutnya kinerja dari TCP Westwood+ lebih baik dibandingkan dengan TCP New reno. Hal tersebut bisa dilihat pada gambar 10 bahwa throughput TCP Westwood+ berada di atas garis throughput TCP New reno walaupun di detik akhir simulasi TCP New reno bisa di atas TCP Westwood+. Klo dilihat secara total selama 120 detik simulasi, jumlah paket yang oleh TCP New reno berjumlah Byte, sedangkan jumlah paket yang TCP Westwood+ berjumlah Byte. Jadi kinerja TCP Westwood+ lebih baik karena jumlah paket yang lebih tinggi 19,45% dibandingkan jumlah paket yang TCP New reno. Rata-rata throughput TCP Westwood+ yaitu 86,4 Kbps juga lebih tinggi dari throughput TCP New reno pada nilai 72,3 Kbps. Untuk waktu tunda kedua TCP sama pada nilai 0, detik. Gambar 11. Congestion window (cwnd) antara TCP New reno dengan TCP Westwood+ e=0,01 Dari gambar 11 terlihat bahwa congestion window dari TCP Westwood+ lebih baik dibandingkan congestion window dari TCP New reno. Nilai maksimum dari congestion window TCP Westwood+ mencapai sekitar 70-an sedangkan nilai maksimum congestion window TCP New reno hanya mencapai 20-an. Tabel 5. Perbandingan throughput TCP New reno dan Westwood+ e=0,01 No Jmh paket TCP New reno tunda ratarata Jmh paket TCP westwood+ tunda ratarata ,5 0, ,0 0, ,1 0, ,4 0, ,2 0, ,9 0, ,5 0, ,8 0, ,0 0, ,2 0, ,9 0, ,1 0, ,5 0, ,3 0, ,9 0, ,1 0, ,1 0, ,0 0, ,3 0, ,3 0, ,7 0, ,6 0, ,1 0, ,9 0, Total/Rata ,2 0, ,6 0,

8 Gambar 12. TCP New reno dan Westwood+ e=0,01 Dari gambar 12 di atas terlihat bahwa throughput TCP Westwood+ masih berada di atas TCP New reno. Secara keseluruhan berdasarkan tabel 5, selama simulasi throughput dari TCP Westwood+ sekitar 37,6 Kbps, nilai itu sekitar dua kali lipat dari throughput dari TCP New reno yang hanya berkisar pada 18,2 Kbps. Klo dilihat dari total paket yang, pada TCP Westwood+ dapat mengirimkan paket sejmlah Byte dan TCP New reno dapat mengirimkan paket sejumlah Byte. Jadi paket yang dapat dikirimkan TCP Westwood+ lebih tinggi 107% dibandingkan pada TCP New reno. Perbedaan yang cukup jauh tersebut membuktikan bahwa kinerja dari TCP Westwood+ lebih baik dalam kondisi jaringan yang agak buruk tersebut. Untuk waktu tunda masih sama untuk masing-masing TCP dan tidak terjadi kenaikan dibandingkan pada kondisi jaringan dengan error rate sebelumnya yaitu pada 0, detik Error Rate 0,1 Pada simulasi ketiga ini menghasilkan data sebagai berikut: Gambar 13. Congestion window (cwnd) antara TCP New reno dengan TCP Westwood+ e=0,1 Dari gambar 13 di atas terlihat pada error rate 0,1 terjadi kongesti yang cukup besar selama simulasi hal ini ditandai dengan nilai cwnd yang jatuh ke nilai awal slow start berulang-ulang. Namun jika dibandingkan antara TCP Westwood+ dan TCP New reno maka masih terlihat kinerja yang lebih baik pada TCP Westwood+ namun tidak terlalu jauh. Nilai maksimum dari TCP Westwood+ lebih tinggi pada nilai 12 sedangkan TCP New reno pada nilai 9. Dari gambar tersebut jg dilihat bahwa nilai minimum TCP Westwood+ adalah 2 sedangkan pada TCP New reno adalah 1. Tabel 6. Perbandingan kinerja TCP New reno dan TCP Westwood+ pada e=0,1 No Jmh paket TCP New reno tunda Jmh paket TCP westwood+ tunda ratarata ,0 0, ,9 0, ,1 0, ,9 0, ,7 0, ,9 0, ,6 0, ,2 0, ,0 0, ,2 0, ,6 0, ,8 0, ,6 0, ,6 0, ,9 0, ,9 0, ,3 0, ,0 0, ,2 0, ,1 0, ,2 0, ,4 0, ,3 0, ,5 0, Total/Rata ,0 0, ,9 0,

9 Jmh Byte 4.2 Skenario 2: Konfigurasi Jaringan Antar Layanan QoS WiMAX Error Rate 0,001 Pada simulasi keempat ini menghasilkan data sebagai berikut: Gambar 14. TCP New reno dan Westwood+ e=0,1 Dari gambar 14 di atas terlihat bahwa throughput TCP Westwood+ masih berada di atas TCP New reno. Secara keseluruhan berdasarkan tabel 6, selama simulasi throughput dari TCP Westwood+ sekitr 4,9 Kbps, tidak terpaut jauh dari throughput dari TCP New reno yang berkisar pada 4,0 Kbps. Klo dilihat dari total paket yang, pada TCP Westwood+ dapat mengirimkan paket sejumlah Byte dan TCP New reno dapat mengirimkan paket sejumlah Byte. Jadi paket yang dapat dikirimkan TCP Westwood+ lebih tinggi 20,5% dibandingkan pada TCP New reno. Perbedaan yang tidak terlampau jauh tersebut masih dapat membuktikan bahwa kinerja dari TCP Westwood+ lebih baik dalam kondisi jaringan yang sangat buruk tersebut. Untuk waktu tunda masih sama untuk masing-masing TCP dan tidak terjadi kenaikan dibandingkan pada kondisi jaringan dengan error rate sebelumnya yaitu pada 0, detik. Gambar 16. Congestion window (cwnd) antara TCP New reno dengan TCP Westwood+ e=0,001 Dari gambar 16 di atas dapat dilihat kinerja TCP Westwood+ saat diuji pada jaringan yang ada trafik lain masih menunjukkan kinerja yang lebih baik dibandingkan dengan TCP New reno. Nilai maksimum cwnd TCP Westwood+ mampu mencapai di atas 170 sedangkan pada TCP New reno hanya 40. secara keseluruhan antar layanan QoS dapat dilihat pada tabel dan gambar berikut. Tabel 7. Perbandingan kinerja TCP New reno dan TCP Westwood+ e=0,001 Layanan QoS Paket TCP New reno delay Paket TCP Westwood+ delay UGS ,79 0, ,76 0, Perbandingan Jumlah Paket error rate ertps ,32 0, ,31 0, rtps ,65 0, ,17 0, nrtps ,88 0, ,79 0, TCP Newreno TCP Westwood+ Gambar 15. Perbandingan jumlah paket yang TCP dengan variasi error rate Gambar 17. TCP New reno dan Westwood+ 9

10 Dari data di atas dapat dilihat kinerja masingmasing TCP berdasarkan nilai throughput pada jaringan dengan trafik jamak. TCP New reno adalah throughput dari layanan nrtps mengalami fluktuasi anatar 30 Kbps sampai dengan 60 Kbps dengan nilai throughput 36,88 Kbps. Nilai throughput layanan QoS UGS, ertps dan rtps dilihat dari tabel 7 dengan throughput sekitar 34,79 Kbps, 31,32 Kbps dan 184,65 Kbps. Sedangkan waktu tunda UGS, ertps, rtps dan nrtps yaitu berturut-turut 0, detik, 0, detik, 0, detik dan 0, detik. Jumlah paket yang pada TCP New reno berjumlah Byte. Pada TCP Westwood+ ini memiliki nilai throughput sebesar 84,79 Kbps, lebih tinggi dari TCP New reno. Perbandingan throughput antara TCP New reno dan TCP Westwood+ dapat dilihat pada gambar 17. Jumlah paket yang pada TCP Westwood+ terjadi kenaikan sebesar 130% menjadi Byte. Jumlah paket untuk layanan QoS lainnya dapat dilihat di tabel 7, dengan jumlah paket terbesar yang terkirim adalah pada layanan rtps. Untuk waktu tunda tidak mengalami perubahan dan masih sama baik pada simulasi menggunakan TCP Newereno dan TCP Westwood+. Dari data simulasi tersebut dapat disimpulkan bahwa kinerja TCP Westwood+ pada jaringan trafik jamak lebih baik dibandingkan TCP New reno Error Rate 0,02 Pada simulasi kelima ini menghasilkan data sebagai berikut: Gambar 18. Congestion window (cwnd) antara TCP New reno dengan TCP Westwood+ e=0,02 Dari gambar 18 di atas dapat dilihat bahwa nilai cwnd dari TCP Westwood+ masih berada di atas cwnd TCP New reno. Nilai maksimum cwnd TCP Westwood+ bisa sampai nilai 28 sedangkan nilai maksimum cwnd TCP New reno hanya 17. Hal itu menunjukkan dengan kenaikan error rate menjadi 0,02, TCP Westwood+ masih lebih baik dalam menangani error jaringan. Tabel 8. Perbandingan kinerja TCP New reno dan Westwood+ Layanan QoS Paket TCP New reno delay ratarata Paket TCP Westwood+ delay ratarata UGS ,50 0, ,36 0, ertps ,10 0, ,18 0, rtps ,62 0, ,73 0, nrtps ,41 0, ,84 0, Gambar 19. TCP New reno dan Westwood+ Dari data di atas dapat dilihat kinerja masingmasing TCP berdasarkan nilai throughput pada jaringan dengan trafik jamak. TCP New reno adalah throughput dari layanan nrtps mengalami fluktuasi antara 2 Kbps sampai dengan 17 Kbps dengan nilai throughput 8,41 Kbps. Nilai throughput layanan QoS UGS, ertps dan rtps dilihat dari tabel 8 memiliki throughput sekitar 33,50 Kbps, 30,10 Kbps dan 177,62 Kbps. Sedangkan waktu tunda UGS, ertps, rtps dan nrtps yaitu berturut-turut 0, detik, 0, detik, 0, detik dan 0, detik. Jumlah paket yang pada TCP New reno berjumlah Byte. Pada TCP Westwood+ memiliki nilai throughput sebesar 12,84 Kbps, lebih tinggi dari TCP New reno. Perbandingan throughput antara TCP New reno dan TCP Westwood+ dapat dilihat pada gambar 19. Jumlah paket yang pada TCP Westwood+ terjadi kenaikan sebesar 53% menjadi Byte. Jumlah paket yang terkirim untuk layanan QoS lainnya dapat dilihat di tabel 8, dengan jumlah paket terbesar yang terkirim adalah pada layanan rtps. Untuk waktu tunda tidak mengalami perubahan dan masih sama baik pada simulasi menggunakan TCP Newereno dan TCP 10

11 Westwood+. Dari data simulasi tersebut dapat disimpulkan bahwa kinerja TCP Westwood+ pada jaringan trafik jamak lebih baik dibandingkan TCP New reno. Satu hal yang mungkin bisa kita ketahui dengan membandingkan tabel 7 dan tabel 8, kita bisa melihat bahwa throughput dari UGS, ertps dan rtps cenderung stabil dan tidak berubah banyak dibandingkan nrtps meskipun terjadi perubahan error rate dari 0,001 menjadi 0,02 (20 kali lipat). WiMAX masih memberikan throughput relatif sama yaitu UGS dikisaran 33 Kbps, ertps dikisaran 30 Kbps dan rtps dikisaran Kbps.Hal ini sesuai dengan garansi dari WiMAX yang menjaga QoS dan memberikan jaminan alokasi lebar pita sesuai yang dibutuhkan dari ketiga QoS. 4.3 Uji Fairness TCP Pembangkitan Trafik Bersamaan Hasil simulasi keenam hanya menghasilkan data grafik congestion window dari ketiga TCP yang dibangkitkan. Saat ketiga TCP dibangkitkan secara bersamaan memiliki grafik berikut: Dari gambar di atas dapat dilihat cwnd dari ketiga TCP Westwood+ yang dibangkitkan. Dari gambar tersebut terlihat bahwa dalam pembagian lebar pita masih adil karena tidak ada TCP yang terlalu mendominasi dari yang lainnya Pembangkitan Trafik Berbeda Hasil simulasi ke tujuh dilakukan dengan membangkitkan 3 trafik TCP dengan jeda 30 detik. Gambar 22. Cwnd TCP New reno 1, New reno 2, dan New reno 3 yang dibangkitkan dengan jeda 30 detik Dari gambar di atas, walaupun pembangkitan trafik dilaksanakan secara bertahap dengan selang waktu 30 detik masih menunjukkan bahwa pembagian lebar pita masih relatif adil dengan tidak adanya TCP yang terlalu mendominasi dengan mengambil resource lebih banyak dibandingkan dengan TCP lainnya. Gambar 20. Cwnd TCP New reno 1, New reno 2, dan New reno 3 yang dibangkitkan bersamaan Dari gambar di atas dapat dilihat cwnd dari ketiga TCP New reno yang dibangkitkan. Dari gambar tersebut terlihat bahwa dalam pembagian lebar pita masih relatif adil karena tidak ada TCP yang terlalu mendominasi walaupun TCP 1 memiliki cwnd yang lebih tinggi dari yang lainnya. Gambar 22. Cwnd TCP Westwood+ 1, Westwood+ 2 dan Westwood+ 3 yang dibangkitkan dengan jeda 30 detik Gambar 21. Cwnd TCP Westwood+ 1, Westwood+ 2 dan Westwood+ 3 yang dibangkitkan secara bersamaan 11 Pada TCP Westwood+ yang dibangkitkan secara bertahap memperlihatkan pembagian lebar pita yang adil antar TCP meskipun psampai detik ke-70 memperlihatkan TCP 1 mendominasi jaringan. Setelah detik ke-70 mulai terjadi pembagian lebar pita yang cukup adil. Dari skenario 3 dapat disimpulkan bahwa pembagian lebar pita (fairness) antar TCP relatif masih adil karena tidak adanya TCP yang mengambil resource lebih banyak dari pada TCP yang lainnya dilihat dari congestion window tiap TCP.

12 V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan 1. Cara kerja AIAD (Additive Increse, Adaptive Decrease) TCP Westwood+ pada fase Congestion Avoidance memiliki kinerja yang lebih baik dari pada AIMD (Additive Increse, Multiplicative decrease ) TCP New reno. 2. Kenaikan jumlah Byte yang antara TCP Westwood+ dibandingkan TCP New reno bervariasi tergantung konfigurasi yang diterapkan. Pada konfigurasi server client menghasilkan kenaikan sebesar 19,45% (e=0,001), 107% (e=0,01) dan 20,5% (e=0,1). Pada konfigurasi jaringan trafik jamak menghasilkan kenaikan sebesar 130% (e=0,001) dan 53% (e=0,02). 3. Rata-rata waktu tunda TCP baik TCP New reno dan TCP Westwood+ tidak berubah pada konfigurasi berbeda. 4. dari layanan QoS UGS, ertps dan rtps dari jaringan WiMAX mendapat garansi dan relatif stabil pada variasi error rate dan konfigurasi yang berbeda. 5. TCP New reno dan TCP Westwood+ pada uji fairness, antar protokol TCP cukup fair karena tidak adanya TCP yang mendominasi dibandingkan lainnya dan terjadi pembagian lebar pita yang cukup adil. 5.2 Saran Untuk penelitian selanjutnya perlu diuji kinerja TCP Westwood+ pada hand over jaringan mobile WiMAX e. [11] Rakiminputra, P.P., Analisa Perbandingan Performansi TCP Cubic dan TCP Westwood+ pada Jaringan IEEE S, Laporan Tugas Akhir S1, ITT, Bandung, [12] Siyamta, Sistem Keamanan Pada Wireless Interoperability for Microwave Access(WiMAX), Tesis S2, ITB, Bandung, [13] Sukiswo, TCP Westwood+ Enhancement, Tesis S2, ITB, Bandung, [14] Standard for Local and metropolitan area network, IEEE Standard , [15] TCP Westwood-modules for NS2, November [16] Vaidya, N.H., TCP for Wireless and Mobile Host (MobiComm 99 Tutorial), Texas A&M University, [17] Varadhan, K., dan Fall, K.. The ns manual (formerly ns note and documentation), [18] Westwood+ TCP, tcp%20westwood/home.htm, Januari [19] WiMAX v2.03, Maret Toni Rachmanto (L2F307047) Lahir di Grobogan, 8 April Menyelesaikan pendidikan Diploma 3 di Politeknik Negeri Semarang. Saat ini sedang menempuh pendidikan Strata 1 di jurusan Teknik Elektro bidang Konsentrasi Teknik Elektronika Telekomunikasi Universitas Dipenegoro. toni_rachman@yahoo.com Menyetujui dan Mengesahkan Pembimbing I DAFTAR PUSTAKA [1] Allman, M. TCP Congestion Control RFC2581, ietf.org/rfc/rfc2581.txt, [2] Amanda, D., Simulasi PemodelanKanal IEEE d dengan Menggunakan SUI Model, Laporan Tugas Akhir S1, ITB, Bandung, [3] Bilich, C.G., TCP Over WiMAX Networks. [4] Hedi, I.S., Algoritma Scheduling Weighted Round Robin dan Deficit Round Robin pada Jaringan WiMAX, Tesis S2, ITB, Bandung, [5] Indarto, E., dan Wirawan, A.B., Mudah Membangun Simulasi dengan Network Simulator-2, Penerbit Andi, Yogyakarta, [6] Jiménez, T., dan Altman, E., NS Simulator for beginners, [7] Marieska, M.D., Analisis Algoritma Penjadwalan Berbasis Quality of Service, Laporan Tugas Akhir S1, ITB,Bandung, [8] Mascolo, S., dan Grieco, L.A., Performance Comparison of Reno, Vegas and Westwood+ congestion Control, Tech Rep N. 07/03/S. [9] NS2 Simulator, [10] Nishida, Y., TCP and Congestion Control (Day 2), Materi Presentasi, Sony Computer Science Lab Inc. Sukiswo, S.T., M.T. NIP Tanggal Pembimbing II Ajub Ajulian Zahra, S.T., MT. NIP Tanggal. 12