BAB II DASAR TEORI 2.1 Umum Pada bab ini dijelaskan mengenai buffering, teknologi IEEE 802.11, standar fisik IEEE 802.11, parameter kinerja jaringan dan simulator Pamvotis 1.1. 2.2 Pengertian Buffering Buffering adalah proses penyimpanan data ketika data sedang dipindahkan antara dua device. Buffering dilakukan untuk tiga buah alasan. Alasan pertama adalah untuk mengatasi masalah error yang terjadi karena perbedaan kecepatan antara pengirim dengan penerima. Penggunaan buffering juga membuat proses pengiriman dan penerimaan data lebih efisien. Alasan lain adalah, dengan buffering, peralatan-peralatan yang mempunyai kecepatan berbeda dapat saling berkoordinasi. Tugas Akhir ini menyelidiki penggunaan buffering pada transport layer protocol di jaringan 802.11 [2]. 2.3 Wireless Local Area Network (WLAN) Jaringan wireless adalah jaringan yang memungkinkan pengiriman data antar host dilakukan tanpa menggunakan media kabel. Jaringan wireless atau teknologi wireless ini menggunakan gelombang elektromagnetik untuk membawa informasi antara satu host dengan host lainnya. Tentunya gelombang elektromagnetik ini akan merambat melalui media udara [3]. Jaringan wireless memiliki kelemahan karena bandwidth yang terbatas sehingga dapat memungkinkan terjadi gangguan 5
dalam pengiriman paket data [4]. Standar WLAN mengacu pada IEEE 802.11 yang pertama kali dipublikasikan pada tahun 1997. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) merupakan lembaga independen yang berfokus pada pengembangan inovasi teknologi dan perbaikan untuk kebaikan manusia [5]. Gambar 2.1 menunjukkan komponen utama WLAN. Mode infrastruktur memungkinkan pengguna mengakses jaringan WLAN melalui sebuah Access Point (AP). Sementara jaringan ad hoc adalah jaringan yang tidak memiliki kendali terpusat atau tidak menggunakan AP [6]. Gambar 2.1 Arsitektur dari WLAN IEEE 802.11 [4] 2.4 Standar Fisik IEEE 802.11 IEEE 802.11 memiliki beberapa jenis standar jaringan. Standarisasi dirancang untuk memastikan peralatan wireless dapat berkomunikasi dengan baik. Standarisasi tersebut berisikan beberapa informasi penting yang harus disertakan pada saat perangkat wireless tersebut dibuat. Beberapa informasi tersebut adalah spektrum Radio Frequency (RF) yang akan digunakan, kecepatan pengiriman data (data rate), bagaimana informasi tersebut dikirimkan melalui media udara dan 6
masih banyak spesifikasi penting lainnya yang harus dipenuhi [3]. Tugas Akhir ini mengkaji standar IEEE 802.11b dan IEEE 802.11g. 2.4.1 IEEE 802.11b Standar 802.11b muncul pada tahun 1999. Standar 802.11b merupakan standar WLAN pertama yang menggunakan spektrum frekuensi 2.4 GHz. Standar ini memiliki kecepatan maksimum sebesar 11 Mbps. Jarak yang bisa dijangkau standar ini adalah sekitar 46 meter untuk didalam ruangan dan 96 meter untuk diluar ruangan [3]. 2.4.2 IEEE 802.11g Standar 802.11g muncul pada tahun 2003. Standar 802.11b juga menggunakan spektrum frekuensi 2.4 GHz. Namun standar ini memiliki kecepatan maksimum sebesar 54 Mbps, lebih besar dari 802.11b [3]. Standar 802.11g kompatibel dengan standar 802.11b sehingga dapat saling berkomunikasi atau bertukar data [7]. Setiap standar memiliki karakteristik seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.1 [6]. Tabel 2.1 Karateristik Standar IEEE 802.11 [6] Standar 802.11b 802.11g Frekuensi 2.4 2.485 GHz 2.4 2.485 GHz Data Rate 1, 2, 5.5, 11 1, 2, 5.5, 11, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 7
2.5 Teknologi Multiple Access IEEE 802.11 Ada dua jenis teknologi multiple access pada standar IEEE 802.11 yaitu mekanisme Basic Access dan mekanisme RTS / CTS. 2.5.1 Basic Access Prinsip kerja dari Basic access yaitu ketika stasiun mengirimkan sebuah paket, maka stasiun tersebut harus menunggu channel menjadi idle. Ketika idle terdeteksi DIFS (DCF Inter Frame Space), maka akan menghasilkan sebuah nilai initial backoff time. Nilai DIFS menunjukkan periode bahwa stasiun harus menambah waktu tunda sebelum transmisi [8]. Protokol MAC memiliki dua jenis dasar pada standar IEEE 802.11 yaitu Point Coordination Frame (PCF) dan Distributed Coordination Frame (DCF). PCF adalah mode transmisi yang mengirimkan frame dalam Wireless LAN menggunakan mekanisme poling. Sementara DCF adalah metode akses yang diterapkan pada standar IEEE 802.11 dan digunakan untuk semua pemancar wireless LAN untuk access pada media transmisi (RF) yang menggunakan protokol CSMA / CA ( Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance ). Jenis interframe space dari DCF yaitu DIFS (DCF Inter Frame Space) yang mempunyai interframe space yang lebih panjang dan digunakan untuk pemancar IEEE 802.11 dan berfungsi sebagai pendistribusi. Berbeda dengan DIFS, SIFS (Short Inter Frame Space) merupakan space inter frame yang pendek serta digunakan sebelum dan sesudah untuk semua tipe dari pesan yang 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 8
merespon access point frame RTS yang berhubungan dengan pemancar. Arsitektur dari mekanisme basic access ditunjukkan oleh Gambar 2.2 [8]. Gambar 2.2 Arsitektur pada mekanisme Basic Access [8] Mekanisme backoff time pada CSMA / CA IEEE 802.11 berguna untuk mencegah terjadinya collision. Backoff time dapat dirumuskan seperti Persamaan (2.1)[8]: Backoff Time = INT (CW x Random (0.1)) x Slow Time... (2.1)[8] 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. 9
Stasiun tidak dianjurkan untuk menunggu waktu yang lama sebelum mengirimkan frame untuk keadaan utilasasi yang rendah. Namun, apabila 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 idle pada periode DIFS. Ketika mencapai waktu nol, paket data akan ditransmisikan [8]. 2.5.2 RTS / CTS Pada standar 802.11 terdapat fitur berupa mekanisme RTS/CTS (Request to Send / Clear to Send). RTS/CTS dapat diaktifkan ataupun tidak diaktifkan. Tujuan dari penggunaan mekanisme RTS/CTS adalah untuk mengatasi terjadinya Hidden Node Problem. Dimana tiap node dapat mendeteksi keadaan base station dan dapat dideteksi 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. Mekanisme RTS/CTS akan membuat setiap node harus menunggu CTS dari base station sebelum melakukan transmisi [9]. Gambar 2.3 menjelaskan tentang prosedur pertukaran frame pada 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 2) dan terletak pada cakupan pengirim. Stasiun B dan C lalu mengirim frame CTS (panah 3) yang diterima oleh semua stasiun (panah 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 10
CTS dari stasiun C, sehingga akan menahan diri untuk melakukan transmisi. Setelah menerima frame CTS, stasiun A akan memulai melakukan transmisi paket data [10]. Gambar 2.3 Proses pertukaran frame pada mekanisme RTS / CTS [10] 2.6 Parameter Kinerja Jaringan Parameter kinerja jaringan merupakan parameter yang digunakan untuk melihat kualitas sebuah jaringan dalam memberikan layanan yang baik. Beberapa parameter kinerja jaringan yaitu media access delay, throughput, dan utilization. 2.6.1 Media Access Delay Media access delay adalah waktu suatu paket yang ditransmisi dari sebuah titik ke titik lain yang menjadi tujuan selanjutnya. Waktu tunda ini bisa dipengaruhi oleh jarak (misalnya akibat pemakaian satelit), atau kongesti (yang memperpanjang antrian), atau bisa juga akibat waktu olah yang lama (misalnya untuk digitizing dan kompresi data). Satuan yang digunakan pada perhitungan delay adalah mili second (ms) [11]. 11
Nilai media access delay pada jaringan IEEE 802.11 dapat didekati dengan Persamaan (2.2) [ 11 ]. d m = m(t c +τx )+T s 1 gm(t s +mt c )/(m+1)...(2.2)[11] Keterangan dari Persamaan (2.2) yaitu : m T c τ X T s g : nilai rata-rata sebenanya setelah pengiriman ulang : waktu collision : delay propagasi : nilai yang diharapakan dari slot backoff di transmisi. : waktu transmisi : agregat beban lalu lintas yang ditawarkan dalam saluran nirkabel 2.6.2 Throughput Throughput merupakan banyaknya bit yang diterima perdetik dengan berhasil pada sebuah sistem atau media komunikasi dalam selang waktu tertentu yang pada umumnya dilihat dalam satuan kbps. Nilai throughput pada jaringan IEEE 802.11 dapat didekati dengan Persamaan (2.3) [12]. MT = 8L DATA T D_DATA +T D_ACK +2τ+T DIFS +T SIFS +CW..(2.3)[12] Keterangan dari Persamaan (2.3) yaitu : L DATA : Ukuran payload (bit) 12
T D_DATA : delay transmisi data T D_ACK : delay transmisi ACK τ : delay propagasi T DIFS : waktu DIFS T SIFS : waktu SIFS CW : Rata-rata waktu backoff 2.6.3 Utilization Utilization adalah persentase jumlah data ditransmisikan pada medium wireless. Nilai utilization pada jaringan IEEE 802.11 dapat didekati dengan Persamaan (2.4) [11]. U = S (B+I) I3 p 3T s τ.. (2.4)[11] Keterangan dari Persamaan (2.4) yaitu : S I p T s τ B : waktu rata-rata transmisi dari paket payload : periode rata-rata idle : probabilitas tidak ada paket yang tiba : waktu transmisi : delay propagasi : periode rata-rata sibuk 13
2.7 Netbeans IDE 8.2 Netbeans IDE 8.2 merupakan sebuah software text editor dan compiler bahasa pemrograman Java, JavaScript, HTML5, PHP, dan C/C++ [13]. Beberapa keunggulan Netbeans IDE 8.2 [13]: 1. Mendukung dengan sangat baik teknologi bebasis java yang terbaru 2. Mampu melakukan edit kode dengan cepat. 3. Managemen proyek yang mudah dan efisien. 4. Pengembangan antar muka pengguna yang sangat cepat. 2.8 Pamvotis 1.1 WLAN Simulator Pamvotis 1.1 WLAN simulator adalah sebuah simulator WLAN untuk semua standar fisik dari IEEE 802.11 seperti IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, dan IEEE 802.11g. Versi saat ini adalah Pamvotis 1.1. 2.8.1 Fitur dasar dari Pamvotis 1.1 WLAN Simulator Pamvotis memiliki beberapa fitur sebagai berikut [14]: 1. Mendukung kemampuan data rate. Ini berarti bahwa setiap node dapat bekerja pada data rate sendiri, tergantung pada jarak dari penerima. 2. Mendukung hidden 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. Mendukung mekanisme CTS to Self. 5. Mendukung semua lapisan fisik baru dari spesifikasi IEEE 802.11g yang meliputi: ERP-DSSS / CCK, ERP-OFDM, ERP-PBCC, dan DSSS-OFDM. 14
6. Mendukung fungsi 802.11e EDCA IEEE untuk Quality of Service (QoS) dan Layanan Diferensiasi pada IEEE 802.11 WLAN. 7. Mendukung banyak hasil statistik termasuk utilization, media access delay, dan throughput. 8. Mendukung kemampuan untuk simulasi waktu yang sangat panjang, hingga 50.737 abad. 9. User interface yang ramah, yang memungkinkan konfigurasi simulasi cepat dan mudah [10]. 2.8.2 Cara Kerja Pamvotis 1.1 WLAN Simulator Pamvotis merupakan simulator yang mensimulasikan jaringan dengan menggunakan rumus-rumus terkait pada analisis jaringan 802.11. Berikut merupakan tahapan mekanisme simulasinya: 1. Pada awalnya simulator menentukan parameter jaringan seperti yang dimasukkan oleh pengguna. Parameter tersebut antara lain: seed, totaltime, nmbrofnodes, rtsthr, phylayer, cwmin, sifs, slot; dan lain -lain. 2. Simulator kemudian mengecek setiap terminal yang memiliki trafik untuk dikirim. Semua terminal yang akan mengirim dibangkitkan/dihitung probabilitas keberhasilan transmisi dengan memperhitungkan apakah terminal berada dalam penantian jawaban RTS, apakah dalam cakupan AP, apakah terganggu oleh hidden terminal, 3. Kemudian dihitung probabilitas transmisi OFDM, yaitu probabilitas sebuah statsiun OFDM mengirim atau menerima (probofdm). Selanjutnya pamvotis membangkitkan bilangan random menggunakan Bernoulli trial. Jika nilainya 15
lebih besar dari probofdm, maka stasiun berhasil mentransmisikan paket. Nilai delay, jitter dan throughput untuk paket tersebut dihitung. 4. Untuk menentukan apakah statsiun lain berhasil menggirim atau tidak, dihitung waktu yang tersisa untuk transmisi stasiun yang mengirim lebih dahulu. Jika ternyata beririsan dengan waktu kirim terminal lain, maka collision terjadi. 5. Setiap node terus menerus dihitung kemungkinan berhasil mengirim, juga kemungkinan backoff, sampai trafik habis sesuai dengan waktu simulasi yang diset oleh pengguna. 6. Jika waktu simulasi selesai, maka simulasi akan diulangi sesuai jumlah seed yang dimasukkan oleh pengguna. 7. Nilai parameter yang dihitung adalah hasil rata-rata dari keseluruhan simulasi. 16