BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Jaringan WiMaX WiMaX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) adalah salah satu industry jaringan nirkabel

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Jaringan WiMaX WiMaX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) adalah salah satu industry jaringan nirkabel broadband wireless access yang sudah sesuai dengan IEEE WiMaX mampu memberikan kecepatan transfer yaitu sekitar Mbps dan jangkauan 50 KM. Sesuai dengan keputusan yang dikeluarkan oleh Ditjen Pos dan Telekomunikasi Depkominfo sebagai regulator, WiMaX di Indonesia dialokasikan pada frekuensi 2.3 GHz yaitu antara frekuensi WiMaX memiliki 2 klasifikasi yaitu Fixed ( d tahun 2004) dan Mobile WiMaX ( e tahun 2005) [2]. Berdasarkan IEEE Air Interface Standard, WiMaX memberikan arsitektur point-to-multipoint sehingga membuat WiMaX menjadi metode ideal bagi operator yang menyediakan broadband ke lokasi dimana koneksi kabel dinilai sulit atau mahal dan juga untuk area yang luas yaitu Metropolitan Area Network (MAN) [6]. WiMaX memiliki 2 jenis yang dapat digunakan yaitu Fixed WiMaX dan Mobile WiMax. Jenis yang akan digunakan pada pengujian saat ini adalah Mobile WiMaX atau yang biasa disebut WiMaX e. Mobile WiMaX adalah salah satu klasifikasi dari WiMaX yang sering dikenal dengan nama e dengan frekuensi Band 2.3 GHz, 2.5 GHz, 3.3 GHz dan 3.5 GHz. Tipe ini diterbitkan pada tahun 2005 yang sebelumnya sudah didahului oleh Fixed WiMaX pada tahun Mobile WiMaX menggunakan standar Orthogonal Frequency Division Multiple Access atau dikenal dengan OFDMA [6]. Ketika wireless digunakan, maka pengguna membutuhkan jalur yang bebas dari hambatan yang biasa disebut LOS (Line of Sight) antara pengirim dan penerima. Namun pengguna juga harus bersiap untuk menghadapi kondisi dimana terdapat penghalang yang mengganggu komunikasi, kondisi ini disebut NLOS (Non Line of Sight) dan dapat menimbulkan propagasi yang dapat menurunkan kualitas sinyal. 5

2 Mobile WiMaX dirancang dengan teknologi OFDMA adalah suatu teknik untuk melakukan pemilihan atau pengelompokkan carrier dari sejumlah carrier OFDM yang di peruntukan pada suatu penerima tertentu. Dengan adanya teknik ini, memberikan keuntungan untuk performa sistem dan membuat WiMaX lebih fleksibel dalam penggunaan sumber daya [7]. 2.2 Struktur Layer WiMaX memiliki 2 layer yang berperan penting yaitu PHY (Physical) layer dan MAC (Medium Access Control) layer. Masing-masing layer memiliki karakteristik. MAC layer dibagi menjadi 3 yaitu Convergence Sublayer, MAC Common Part Sublayer dan Security Sublayer. Sedangkan PHY memiliki 2 sublayer yaitu OFDM dan OFDMA [1] Physical (PHY) Layer Pada layer ini, terdapat beberapa fungsi yang dapat diatur untuk kebutuhan WiMaX yaitu : 1. OFDM Dengan teknologi OFDM, komunikasi dapat berlangsung dalam keadaan multipath LOS dan NLOS antara Base Station (Penyedia koneksi) dan Subscriber Station (antena penerima sinyal). Penggunaan kanal phy layer yaitu dari 1.7 MHz sampai 20 MHz. dengan varian PHY yaitu wirelessman- OFDMA untuk frekuensi dengan lisensi dan wireless HUMAN untuk frekuensi yang tidak berlisensi [8], 2. System duplex, 3. Adaptive modulation and Coding, 4. Variable error correction, 5. Adaptive antenna system (AAS). 6

3 2.2.2 Medium Access Control (MAC) Layer MAC layer mendukung arsitektur Point-to-Multipoint (PMP) aksitektur dengan topologi Mesh. MAC mendukung berbagai macam infrastruktur jaringan seperti ATM, IPv4, VLAN, Ethernet dan IPv6. Terdapat 3 sublayer pada MAC yaitu : 1. Convergence Sublayer (CS) yang merupakan sebuah interface yang berada di atas lapisan MAC CPS dan melewati CS SAP (Service Access Point). Selain itu juga berfungsi untuk mengklasifikasikan MSDU ke Connection Identifier yang merupakan dasar dari mekanisme manajemen QoS BWA. 2. Medium Access Control Part Sublayer (MAC CPS) yang merupakan lapisan tengah dari MAC dan bertanggung jawab untuk alokasi bandwidth dan perawatan koneksi. 3. Security Sublayer, berfungsi untuk otentikasi, enkripsi dan keamanan [9]. 2.3 Tipe Schedulling Service Class Untuk koneksi jaringan, WiMaX memberikan jaminan QoS dengan berbagai kebutuhan dengan baik. Menurut standar IEEE, MAC layer dapat memberikan parameter QoS yang berbeda-beda untuk beberapa jenis aplikasi dan dengan hubungan antara BS dan SS yang masih tetap terjaga. Setiap kelas dapat ditentukan juga sebagai kelas prioritas. Ada 3 kelas prioritas yang dapat digunakan yaitu Gold, Silver dan Bronze. Prioritas tesebut akan membantu konfigurasi jarinagn untuk layanan voice service. Ada 5 Tipe kelas QoS tersebut yaitu [1] : 1. Unsolicited Grant Service (UGS), 2. Real-Time Polling Service (rtps), 3. Non-Real-Time Polling Service (nrtps), 4. Best Effort (BE), 5. Extended Reail-Time Polling Service (ertps). Dalam penelitian ini, akan dibahas 2 jenis kelas yaitu UGS dan Best Effort yang dianggap baik untuk voice service. 7

4 2.3.1 Unsolicited Grant Service (UGS) UGS digunakan untuk real time data service yang membutuhkan jaminan pengiriman data. Parameter QoS yang digunakan yaitu maximum sustained traffic rate, maximum latency, tolerated jitter dan request/transmission policy. Contohnya yaitu VoIP tanpa silence suppression, T1/E1 dan ATM CBR [3] Best Effort (BE) BE dirancang untuk mendukung data stream dan tidak memerlukan pelayanan data minimal. Best Effort (BE) dapat menangani kualitas jaringan dalam periode yang lama tanpa adanya transmisi paket. Karakteristik BE adalah tidak ada jaminan pada rate atau delay, digunakan untuk trafik yang tidak membutuhkan jaminan kecepatan data [3]. BE biasanya digunakan untuk VoIP dan FTP [10]. 2.4 Voice Codec VoIP memiliki protokol yang digunakan untuk transmisi suara sebagai paket pada jaringan IP. Codec adalah teknologi yang memaketkan data suara ke format data yang lain sehingga menjadi lebih teratur. Ada berbagai macam jenis codec yang memiliki fungsi untuk penghematan bandwith. Dan jenis-jenis tersebut memiliki karakteristik masing-masing. Beberapa contoh jenis codec ITU-T yaitu G.711, G.722, G.723, G.726, G.728, G.729 dan masih banyak lagi jenisnya. Untuk penelitian ini akan digunakan jenis codec G729a karena merupakan codec dengan kualitas baik dibandingkan jenis lainnya dan dapat mengkonversi suara menjadi 8 Kbps dan lumayan optimal [11]. 2.5 VoIP VoIP (Voice Over Internet Protocol), suatu transmisi data suara melalui internet. VoIP juga dikenal sebagai Telepon Broadband atau Voice Over Broadband yaitu layanan telepon VoIP merupakan bentuk layanan telepon paling cepat berkembang di Amerika Serikat. Awal munculnya VoIP dimulai sejak adanya gagasan untuk membuat panggilan telepon melalui internet. Saat itu, ARPANET melakukan eksperimen yang dikenal dengan nama protocol jaringan 8

5 suara. Dari hasil percobaan tersebut, diketahui bahwa jaringan internet dapat digunakan untuk mengirimkan sinyal suara sekitar awal tahun 1973 [12]. Terdapat dua jenis layanan VoIP yaitu Direct Inward Dialing (DID) dan fasilitas nomor akses. Layanan DID langsung menghubungkan dua pengguna VoIP dengan satu sama lain dan fasilitas nomor akses VoIP membutuhkan para caller untuk memasukkan ekstension dari penerima panggilan lainnya. Hal ini banyak digunakan di berbagai perusahaan. Kelebihan dari VoIP adalah karena fleksibel yaitu membutuhkan koneksi internet, dapat dikombinasikan dengan video conferencing, menyediakan berbagai fitur seperti 3 menyediakan berbagai fitur seperti 3 way calling, call forwarding, panggilan ulang otomatis dan fasilitas ID caller dan juga tidak memerlukan biaya besar [13]. Selain itu keuntungan lainnya yaitu penggunaan bandwidth yang lebih kecil dibandingkan dengan telepon biasa dan tidak dibatasi lokasi [14]. 2.6 Parameter Quality of Service Untuk mengetahui kinerja suatu jaringan, maka diperlukan parameterparameter pengukuran QoS, antara lain : 1. Delay Waktu yang dibutuhkan oleh sebuah data saat pengiriman oleh transmitter sampai saat diterima oleh receive. Penyebabnya adalah propagation delay yaitu adanya transmisi melalui jarak antar pengirim dan penerima. Terdapat beberapa jenis delay yang bergantung pada jenis codec atau konfigurasi yang dilakukan. Rumus delay adalah : i=t(n+1) i=t(n) i=t(n+1) i=t(n) Delay = Waktu Pengiriman Waktu kedatangan i=t(n+1) i=t(n) Paket yang diterima Dari rumus delay, didapatkan bahwa waktu kedatangan adalah waktu paket tiba di MAC layer dan aktu pengiriman adalah waktu ketika paket dikirim ke MAC layer. Sedangkan paket yang diterima adalah total paket yang diterima ketika paket jaringan mulai dikirimkan di detik pertama [8]. Delay memiliki beberapa jenis. Jenis tersebut adalah : 9

6 1. Algorithmic Delay, disebabkan oleh standar codec yang digunakan. Algorithmic Delay untuk codec G729 adalah 10 ms. 2. Packetization Delay, disebabkan oleh peng-akumulasian bit voice sample ke frame. Contihnya standar untuk codec G.711 untuk payload 160 bytes memakan waktu 20 ms. 3. Propagation Delay, disebabkan karena perambatan atau perjalanan paket IP di media transmisi ke alamat tujuan. Component/Access Delay, disebabkan oleh banyaknya komponen yang digunakan di dalam sistem transmisi. 2. Jitter Jitter adalah variasi delay yaitu perbedaan selang waktu kedatangan antar paket di terminal tujuan. Untuk mengatasi jitter maka paket data yang datang dikumpulkan dulu dalam jitter buffer selama waktu yang telah ditentukan sampai paket dapat diterima pada sisi penerima dengan urutan yang jelas. Beberapa faktor utama yang menyebabkan jitter adalag delay yang berbeda pada saat proses routing, adanya waktu tunggu dalam suatu antrian pada router yang berbeda, disebakan oleh coallision atau tabrakan paket dalam jaringan, bandwidth yang tiba-tiba menyempit karena adanya flooding dan juga peningkatan trafik secara tidak teratur. Untuk menghitung jitter, digunakan rumus : Jitter = Total variasi Delay Total paket yang diterima 1 Total variasi delay diperoleh dari jarak antar data yang terdapat dalam paket data. Sebagai contoh, dalam satu paket terdapat 10 data yang akan dikirim. Maka jarak delay dari data pertama, kedua dan seterusnya disebut variasi delay. Sehingga didapatkan rumus variasi delay : (delay 2 delay 1) + (delay 3-delay2) + +(delay n delay (n-1)). Hasil jitter pun bisa bervariasi. Bisa menghasilkan nilai yang positif maupun negatif. Nilai jitter akan negatif apabila terdapat perbedaan waktu kedatangan paket ke penerima lebih kecil dibandingkan pada saat di sisi pengirim. Berdasarkan ITU-T (International Telecommunication Union), nilai jitter yang 10

7 masih bisa ditoleransi adalah nilai yang tidak lebih dari 30 ms.jadi semakin besar nilai jitter yang dihasilkan, semakin jelek kualias QoS yang dihasilkan [8]. 3. Throughput Throughput adalah jumlah bit yang diterima dengan sukses perdetik melalui sebuah sistem atau media komunikasi artinya semakin besar nilai throughput yang dihasilkan maka semakin baik kualitas jaringan tersebut. Throughput diukur setelah transmisi data karena suatu sistem akan menambah delay yang disebabkan processor limitations, kongesti jaringan, buffering inefficients, error transmission, traffic loads atau mungkin desain hardware yang tidak mencukupi. Untuk mengetahui nilai throughput, dapat dihitung dengan rumus [8] : Throughput = Jumlah data yang dikirim Waktu Pengiriman data 2.7 Visual Studio Visual studio adalah sebuah perangkat lunak yang dapat digunakan untuk melakukan pengembangan aplikasi, baik aplikasi bisnis, personal ataupun komponen aplikasinya dalam bentuk console, aplikasi windows, ataupun aplikasi web. Visual studio mencakup compiler, SDK, Integrated Development Environment (IDE) dan dokumentasi yang berupa MSDN Library. Kompiler yang dapat di input pada visual studio antara lain : 1. Visual C++, 2. Visual C#, 3. Visual Basic, 4. Visual Basic.NET, 5. Visual InterDev, 6. Visual J++, 7. Visual J#, 8. Visual FoxPro, 9. Visual SourceSafe. Visual studio juga dapat digunakan untuk mengembangkan aplikasi native code (dalam bentuk bahasa mesin yang berjalan di atas Windows) ataupun managed code (dalam bentuk Microsoft Intermediate Language di atas.net Framework). Visual studio digunakan sebagai engine untuk instalasi Opnet 11

8 Modeler dan salah satu versi visual studio yang cukup sering digunakan adalah visual studio 2012 karena memliki performa tinggi [17]. 2.8 Opnet Modeler Opnet modeler adalah sebuah simulator yang digunakan untuk simulasi jaringan nirkabel. Opnet modeler memiliki atribut simulator seperti router, switch, protocol, server dan juga aplikasi individu. Software ini banyak digunakan karena memiliki kelebihan-kelebihan untuk desain jaringan berdasarkan perangkat, layanan dan teknologi yang sedang berkembang di dunia telekomunikasi. Opnet Modeler juga banyak digunakan karena memiliki lingkup kerja yang luas yang dapat digunakan sebagai pemodelan dan evaluasi performa jaringan komunikasi. Simulasi dapat juga dilakukan untuk memprediksikan kebutuhan di dalam suatu jaringan berbasis paket untuk beberapa tahun ke depan berdasarkan prediksi permintaan (demand), layanan, ataupun teknologi yang mungkin dipergunakan pada masa mendatang. Opnet Modeler dapat dipergunakan untuk simulasi jaringan paket berbasis Internet Protocol (IP), Asynchronous Transfer Mode (ATM), Frame Relay ataupun TDM. Jenis layanan yang disimulasikan juga beragam yaitu : 1. Internet (WEB), 2. VoIP, 3. File Transfer, 4. Video Conference, 5. Video Streaming, 6. Dan lain-lain. Layanan tersebut yang dapat diatur berdasarkan kebutuhan dari pengguna simulasi. Secara umum Opnet Modeler sudah cukup sebagai simulator berbasis paket yang handal dan dapat dikembangkan oleh penggunaannya [16]. Opnet modeler versi 14.5 dapat digunakan untuk membuat simulasi jaringan WiMaX dalam lingkup Metropolitan Area Network (MAN) [3]. 12

9 2.9 Topologi Cell Topologi cell adalah topologi dari unit geografis dasar suatu jaringan selular yang diimplementasikan pada suatu daerah. Topologi cell ini dimaksudkan agar sumber daya jaringan dapat dimanfaatkan sebaik dan seefisien mungkin. Pemanfaatan jaringan yang baik bisa dikatakan jika performa yang dihasilkan sesuai dengan parameter ukur QoS yang diharapkan. Dan juga jaringan dapat dikatakan efisien apabila jaringan tersebut memiliki waktu delay, throughput dan jitter yang diharapkan. Dalam sistem komunikasi seluler, bentuk cell bervariasi tergantung pada geografis, lingkungan dan jaringan yang digunakan. Cara kerja topologi cell yaitu masing-masing cell memiliki 1 base station yang dapat memancarkan sinyal untuk banyak mobile station dalam satu waktu sehingga memungkinkan mobile station dapat berkomunikasi secara bersamaan dengan meggunakan sinyal dari base station pada cell tersebut. Bentuk cell yang biasa digunakan adalah : 1. Circular atau lingkaran, yaitu topologi yang membentuk lingkaran. Pada dasarnya, topologi cell ini terdiri dari beberapa lingkaran yang saling berdekatan sehingga memungkinkan terjadinya tumpang tindih area dimana suatu area bisa menjadi bagian dari area lainnya. 2. Hexagon atau heksagonal, yaitu suatu topologi yang menyerupai sarang lebah dimana topologi ini dapat terbentuk dari beberapa cell. Perbedaan yang dimiliki topologi cell heksagonal adalah masing-masing cel memiliki wilayah sendiri tanpa harus tumpang tindih seperti topologi lingkaran. Masing-masing bentuk dapat digunakan untuk menerapkan jaringan seperti WLAN dan juga WiMaX dan memiliki kelebihan dan kekurangan yang berbeda. Topologi cell hexagon [18]. 13