Analisis Peningkatan Kinerja Wimax Melalui Penambahan Booster Amplifier Pada Subscriber Station

(1)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Lingga Wardhana, “2G/3G RF Planning and Optimization For Consultant” , www.nulisbuku.com, Jakarta Selatan, 2011.

[2] D. Laksmiati, “Simulasi dan Analisa Kualitas Layanan Trafik Video Streaming pada WiMAX 802.16d”,Universitas Indonesia, 2009.

[3] Jeffrey G. Andrews, Arunaba Ghosh, Rias Muhamed, “Fundamental of WiMAX” Prentice Hall Communications Engineering and Emerging Technologies Series, 2007.

[4] Teerawat Issariyakul, Ekram Hossain. “Introduction to Network Simulator NS2 (Second Edition)”. Springer Science+Business Media, LLC 2012. [5] Ingo Gruber1), Oliver Knauf1), and Hui Li2).” Performance of Ad Hoc

Routing Protocols in Urban Environments” Proceedings of European Wireless. p.24-27. 2004.

[6] Jirka Klaue, “EvalVid - A Video Quality Evaluation Tool-set” [Online]. Tersedia: http://www2.tkn.tu-berlin.de/research/evalvid/fw.html [Diakses 23 Agustus 2015]

[7] Chih-Heng Ke, Ce-Kuen Shieh, Wen-Shyang Hwang, Artur Ziviani, “ An Evaluation Framework for More Realistic Simulations of MPEG Video Transmission ”, Journal of Information Science and Engineering

(accepted) (SCI, EI), 2006 [Online]. Tersedia:

(2)

[8] Suherman. “A Novel Approach for Implementing Worldwide Interoperability for Microwave Access for Video Surveillance” De Montfort University. July 2013.

[9] Wikipedia. Amplifier. [Online]. Tersedia : https://en.wikipedia.org/wiki/ Amplifier [Diakses 5 November 2015].

[10] Aripirala Manoj Kumar, G. Bharath Reddy, G. Krishna Chaitanya Reddy. “Modeling RF Power amplifier to study its non linear effects on rf communication system,with ber as a performance measure.” Department of Electronic and Communication Engineering, IIIT-Allahabad.

[11] Rekha Patil dan Vijay K Kerji “SINR Based Routing For Mobile Ad-hoc Networks “ IEEE, 2011.

[12] Siska Dyah Susanti1, Ir. Erfan Achmad Dahlan, MT.2, M. Fauzan Edy Purnomo. ST., MT3. “Analisis Penerapan Model Propagasi Ecc 33 Pada Jaringan Mobile Worldwide Interoperability For Microwave Access (WIMAX)"student journal universitas brawijaya. Vol. 1, No. 3 (2013) [13] Fuad M. Abinader Jr.1, Vicente A. de Sousa Jr.1, Anderson B. Fernandes1,

Adaildo G. D'Assunção1, Níbia S. Bezerra2, Gino Lozada3 danPekko Orava4 ” Evaluation of Joint Sleep and Idle Mode in IEEE 802.16e WIMAX “ IJCSI International Journal of Computer Science Issues, Vol. 9, Issue 2, No. 1, March 2012.

(3)

BAB III

METODE TUGAS AKHIR

3.5 Umum

Bab ini menjelaskan mengenai pelaksanaan tugas akhir yang meliputi perangkat tugas akhir, rancangan tugas akhir, dan pelaksanaan tugas akhir dengan tahapan penerapan model konsumsi energi, perhitungan signal to noise ratio dan perhitungan bit error rate pada simulator, simulasi penerapan booster amplifier pada jaringan WiMAX serta evaluasi kinerja.

3.6 Spesifikasi perangkat

Ada beberapa spesifikasi perangkat yang digunakan untuk melakukan simulasi antara lain :

3.2.1 InterfaceSHardware

Perangkat hardware yang digunakan untuk menjalankan simulasi pada tugas akhir ini adalah satu buah laptop dengan spesifikasi sebagai berikut :

- Asus A450L

- Processor: Intel Core i5-4200U @ 1.60GHz - Memory: 4 GB DDR3

- HDD: 500 GB 3.2.2 InterfaceSSoftwareS

Simulasi dilakukan pada spesifikasi software sebagai berikut : - Sistem operasi : Ubuntu 14.04 LTS.

(4)

3.7 Rancangan Sistem

Tugas akhir ini dilakukan dengan menggunakan software NS-2 (Network Simulator-2) yang merupakan perangkat lunak yang digunakan untuk mensimulasikan jaringan berbasis TCP/IP dengan berbagai jenis medianya. Pada Tugas Akhir ini, Network Simulator-2 akan diintegrasi dengan modul IEEE 802.16 yang dibuat oleh National Institute of Standards and Technology (NIST) dan Evaluation Video (EvalVid) untuk membangkitkan trafik video. Kemudian akan dilakukan penambahan beberapa implementasi model pada modul WiMAX National Institute of Standards and Technology (NIST) yaitu model konsumsi energi, perhitungan signal to noise ratio dan bit error rate, serta model booster amplifier.

Pada tugas akhir ini topologi jaringan WiMAX yang diamati adalah jaringan point to multipoint dengan server penyedia video disambungkan ke base station, sementara base station melayani 4 (empat) user atau subscriber station (SS). Setiap SS mendownload video dari server, seperti yang terlihat pada Gambar 3.1.

(5)

Adapun spesifikasi parameter jaringan yang digunakan untuk mendukung perancangan sistem dapat dilihat pada Tabel 3.1

Tabel 3.1 Parameter jaringan Wimax

Parameter Nilai

Power Transmit 10 Watt

Cakupan BS 500 Meter

Frekuensi Kerja 2.5 GHz

Ukuran Paket 1052 byte

DL ratio 0.5

Bandwidth 5 MHz

Cycle prefix 0

Teknik modulasi QPSK

Propagasi Free Space Loss

Antena Omnidirectional

Gain antenna 1 dB

Kostanta Loss Sistem 1

Kinerja jaringan pada sistem direfleksikan melalui pengukuran karakteristik sinyal di Subscriber Station seperti SNR dan BER untuk memperoleh error bit yang terjadi pada video serta konsumsi energi. Setelah mensimulasikan dan mengevaluai kinerja pengiriman video downlink, booster amplifier disisipkan di masing-masing SS pada bagian penerima (receiver). Penyisipan booster amplifier dilakukan dengan model matematika dengan pengendalian: keep on (amplifier terus aktif) dan adaptive (amplifier aktif hanya jika memenuhi criteria tertentu). Kriteria pengendalian adaptive pada Tugas Akhir ini berdasarkan level bit error rate.

(6)

Gambar 3.2 Diagram alir rancangan sistem

Pada Gambar 3.2 dapat kita lihat bahwa langkah awal yang dilakukan dalam perancangan sistem meliputi instalasi simulator NS-2 pada sistem operasi berbasis ubuntu. Modul WiMAX bukan merupakan modul internal NS-2, sehingga modul WiMAX NIST harus diinstal ke NS-2. Selain itu, untuk memudahkan monitoring paket video, diinstal juga modul EvalVid.

(7)

3.3.5 Implementasi Model Konsumsi Energi

Konsumsi energi pada sistem diperoleh dari kuat daya yang dikeluarkan pada suatu mode operasi dikalikan dengan waktu yang digunakan selama mode tersebut berlangsung. Untuk mendapatkan konsumsi energi dari subscriber station pada modul WiMAX NIST maka akan dilakukan implementasi nilai kuat daya pada setiap mode operasi berdasarkan Tabel 2.1 ke dalam script mac802_16SS.cc dan mac802_16SS.h sesuai mode operasi tersebut. penulisan script untuk Model Konsumsi energi dapat dilihat pada Lampiran 3A.

3.3.6 Implementasi SignalStoSNoiseSRatio

Untuk mengetahui nilai SNR pada subscriber station perlu diketahui jarak subscriber station ke base station. Pada tugas akhir ini untuk mencari nilai SNR

ada beberapa hal yang akan dilakukan . Langkah pertama menentukan posisi pada saat proses penerimaan suatu sinyal. Dimana, topography NS-2 dalam bentuk titik koordinat x dan y sehingga harus menggunakan persamaan garis melalui 2 titik. persamaan garis melalui 2 titik dapat dilihat pada Persamaan 3.1 [14].

1

dan y₁merupakan posisi awal subscriber station, dan x₂dan y₂merupakan posisi

tujuan subscriber station.

Posisi x dan y pada saat penerimaan suatu sinyal merupakan jarak (s)

(8)

subscriber station bergerak ke tujuan (v) dikalikan waktu (t) untuk mencapai posisi tersebut yang dapat dilihat pada Persamaan 3.2.

t v

s= . …(3.2) Setelah diperoleh jarak perpindahan yang telah ditempuh. Selanjutnya hitung berapa jarak dari posisi awal hingga posisi tujuan yang dapat dihitung

Setelah didapatkan jarak perpindahan yang telah ditempuh dan jarak lintasan yang akan ditempuh. Maka kita dapat mengetahui posisi koordinat x dan y dengan mengkalikan Persamaan 3.1 dengan Persamaan 3.3 kemudian disamakan dengan Persamaan 3.2 yang dapat dilihat pada Persamaan 3.4a untuk koordinat x dan 3.4b untuk koordinat y.

S

Untuk hasil perhitungan mendapatkan koordinat x dan y pada tiap-tiap subscriber station dapat dilihat pada Lampiran 1A.

Langkah kedua setelah mendapatkan titik koordinat x dan y pada saat penerimaan suatu paket pada waktu tertentu. Dilakukan perhitungan jarak dengan menggunakan Persamaan 3.3 sehingga diperoleh jarak antara base station dengan subscriber station pada kondisi waktu tersebut.

(9)

dengan menggunakan Persamaan 2.1. Kemudian power receive yang diperoleh tersebut diubah kedalam satuan dBm.

Langkah keempat hitung berapa besar daya noise pada saluran transmisi menggunakan Persamaan 2.4, dimana besar nilai noise pada subscriber station WiMAX dapat dilihat pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Spesifikasi noise subscriber station WiMAX

Noise Figure 7 db

Noise Thermal -174 dbm/Hz

Setelah diperoleh nilai power receive dan total noise pada sistem Kemudian akan dilakukan perhitungan SNR menggunakan persamaan 2.3. Perhitungan langkah kedua, ketiga, dan keempat dapat dilihat pada Lampiran 1B.

Seluruh penulisan perhitungan persamaan untuk mencari SNR diletakkan pada proses receive data di modul 802.16 subscriber station yaitu pada mac802_16SS.cc dan mac802_16SS.h yang dapat dilihat pada Lampiran 2 dan Lampiran 3B .

3.3.7 Implementasi BitSErrorSRate

Bit error rate diperoleh dari nilai signal to noise ratio. Setelah mendapatkan

signal to noise ratio pada penjelasan sebelumnya kemudian nilai SNR tersebut

diinputkan ke Persamaan 2.7 untuk memperoleh SNR sistem. Kemudian nilai SNR sistem diinputkan ke Persamaan 2.6 untuk memperoleh rasio energi bit

terhadap noise sistem (E_b/N₀ ). Setelah diperoleh nilai E_b/N₀ tersebut,

(10)

terdapat pada kondisi Subscriber Station tersebut. Penulisan perhitungan persamaan untuk mencari bit error rate diletakkan pada proses receive data di modul 802.16 subscriber station yaitu mac802_16SS.cc dan mac802_16SS.h yang dapat dilihat pada Lampiran 3B.

3.3.8 Implementasi Model Amplifier

Model amplifier pada tugas akhir ini berdasarkan analisis yang dilakukan oleh Kumar et al [10] menggunakan IC penguat dengan seri HMC413QS16G/ HMC413QS16GE dari Hittit Elektronics dengan spesifikasi sebagai berikut: - Gain, G_db = 23db

- Output Power at 1db Compression point, P_1db = 27dbm

Kumar et al menganalisis harmonik output bergantung pada koefisien a1 dan a3. Sehingga persamaan 2.3 dapat disederhanakan menjadi:

)

Nilai-nilai a1 dan a3 akan dianalisis Kumar et al [10] menggunakan Gain (G) output power pada 1db compression point (P_1db) untuk menemukan koefisien. a1 dan a3 yang diperoleh dengan Persamaan 3.6:

)

y = ke Persamaan 3.5, sehingga diperoleh Persamaan 3.7.

)

Setelah dilakukan perhitungan Persamaan 3.6 dan 3.7 didapat nilai koefisien

14.13

(11)

Lampiran 1C. Kemudian koefisien a1 dan a3 disubsitusikan ke persamaan 3.5

Sebagai input dan y(t)merupakan output dari amplifier. Penerapan amplifier pada

sistem dapat dilihat pada Lampiran 3C.

3.8 Alur Penelitian

Pada tugas akhir terdapat beberapa langkah untuk memperoleh bagaimanakah pengaruh penerapan model booster amplifier terhadap kinerja jaringan WiMAX dengan menggunakan pemrograman berorientasi objek yaitu NS-2. Langkah pertama yang dilakukan adalah mengkonfigurasikan jaringan WiMAX, dimana jaringan yang dikonfigurasi merupakan jaringan point to multipoint. Jaringan ini memiliki satu base station dan empat subscriber station, seperti pada Gambar 3.1 dan dengan spesifikasi parameter jaringan pada Tabel 3.1. Konfigurasi jaringan yang telah disusun kemudian diinputkan menjadi bahasa tcl untuk dapat disimulasikan pada NS-2.

(12)

yang disebut Amp_3.24e-3, Ketiga ketika nilai BER lebih besar dari 3.18e-3 yang disebut Amp_3.18e-3. Kondisi ketiga amplifier terus aktif pada setiap keadaan yang disebut Amp_keep_on.

Selanjutnya setting trafik video, karena kondisi penerimaan akan berubah terhadap bandwidth yang tersedia, maka diperlukan pengujian jaringan dengan bit rate video yang berubah-ubah. Parameter video yang ditransmisikan pada jaringan dapat dilihat pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3 Parameter Trafik Video

Setelah selesai melakukan konfigurasi jaringan, setting kondisi amplifier, dan trafik video. Langkah selanjutnya pilih salah satu kondisi amplifier, serta pilih salah satu bit rate video yang akan disimulasikan kemudian jalankan simulasi. Sesudah simulasi selesai dijalankan maka akan akan dihasilkan output proses simulasi berformat .txt yang merecord semua kejadian selama simulasi berlangsung dan animasi nam seperti Gambar 2.3. Kemudian ulangi simulasi dengan bit rate yang lain hingga seluruh bit rate video disimulasikan pada satu kondisi amplifier tersebut. Selanjutnnya pilih kondisi amplifier yang belum disimulasikan kemudian lakukan hal yang sama seperti sebelumnya.

Ketika seluruh bit rate video telah disimulasikan dengan kondisi amplifier yang berbeda. Selanjutnya semua hasil output dari setiap kondisi yang berformat .txt akan dianalisis untuk memperoleh nilai signal to noise rasio, bit error rate, error bit dan konsumsi energi. Kemudian divisualisasikan dalam bentuk grafik

Bit Rate (bps) 561319; 595531; 823555; 1019654; 1151255

Frame sequence IPP

Frame Rate (fps) 30

(13)

untuk mengetahui perbedaan pada setiap kondisi amplifier terhadap bit rate video yang berbeda. Alur penelitian dalam diagram alir dapat dilihat pada Gambar 3.3.

(14)

BAB IV

HASIL SIMULASI DAN ANALISIS DATA

4.4 Umum

Bab ini menganalisis output yang dihasilkan pada simulasi di NS-2. Analisis data output tersebut diklasifikasikan untuk mengetahui pengaruh yang terjadi karena perubahan beberapa parameter. Parameter kinerja yang diperoleh antara lain konsumsi energi, signal to noise ratio, bit error rate, dan error bit pada video.

4.5 Hasil Pengujian

4.2.1 SignalStoSNoiseSRatio (SNR)S

Besar signal to noise ratio pada setiap subscriber station yang diperoleh dari hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil pengujian total signal to noise ratio SubscriberS Total signalStoSnoiseSratio

Subscriber 1 46.6038 dB Subscriber 2 51.0949 dB Subscriber 3 54.4788 dB Subscriber 4 58.3093 dB

Tampilan data pada grafik untuk hasil pengujian signal to noise ratio dapat

(15)

Gambar 4.1 Grafik total signal to noise ratio

Signal to noise ratio sangat dipengaruhi oleh jarak dari subscriber ke base station. Semakin jauh jarak subscriber ke base station maka signal to noise ratio akan semakin kecil dan Semakin dekat jarak subscriber ke base station maka signal to noise ratio akan semakin besar. Pada gambar 4.1 terlihat bahwa subscriber 4 mempunyai signal to noise ratio yang paling besar yaitu 58.3093 dB,

karena paling dekat dengan daerah cakupan base station dan sebaliknya subscriber yang paling jauh dari daerah cakupan base station memiliki signal to noise ratio yang paling kecil, yaitu subscriber 1 sebesar 46.6038 dB.

4.2.2 BitSErrorSRate (BER)

Total bit error rate pada setiap bit rate yang diperoleh dari hasil simulasi untuk bit rate yang berbeda dapat dilihat pada Tabel 4.2

40

Subscriber 1 Subscriber 2 Subscriber 3 Subscriber 4

(16)

Tabel 4.2 Hasil pengujian total bit error rate Bit_Rate (bps) Total BitSErrorSRate

561319 0.00320031

595531 0.00320034

823555 0.00320060

1019654 0.00320067

1151255 0.00320092

Tampilan data pada grafik untuk hasil pengujian bit error rate dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Grafik total bit error rate

Pada Gambar 4.2 terlihat bahwa semakin besar bit rate maka semakin besar bit error rate. hal ini disebabkan karena semakin besar bit rate maka data yang di transmisikan semakin besar. Oleh karena itu, bit error rate semakin meningkat terhadap kenaikan bit rate.

Bit error rate berpengaruh terhadap error paket yang ditransmisikan oleh suatu sistem. Ketika bit error rate yang dihasilkan semakin besar maka error bit

0.00320

561319 595531 823555 1019654 1151255

(17)

dari paket tersebut akan semakin besar. Total error bit yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Hasil pengujian total error bit Bit Rate (bps) Total ErrorSBitS

561319 88844 bit

595531 88959 bit

823555 89236 bit

1019654 89574 bit

1151255 89768 bit

Tampilan data pada grafik untuk hasil pengujian total error bit dapat dilihat pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Grafik total error bit

4.2.3 Konsumsi Energi

Total konsumsi energi rata-rata pada setiap bit rate yang diperoleh dari hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.4.

88200

561319 595531 823555 1019654 1151255

(18)

Tabel 4.4 Hasil pengujian konsumsi energi

BitSRate (bps) Total konsumsi energi

561319 263.7311477 Joule 595531 263.739695 Joule 823555 263.7476702 Joule 1019654 263.8184776 Joule 1151255 263.8407117 Joule

Tampilan data pada grafik untuk hasil pengujian konsumsi energi dapat dilihat pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Grafik total konsumsi energi

Perubahan bit rate yang dilakukan mempengaruhi konsumsi energi pada subscriber station. Karena semakin besar bit rate maka semakin banyak data yang akan dikirim oleh server ke subscriberstation. Oleh karena itu, semakin banyak proses receive data yang dilakukan oleh subscriber station sehingga energi yang dikeluarkan oleh subscriber station semakin bertambah.

263.66

561319 595531 823555 1019654 1151255

(19)

4.6 Analisis Penerapan Amplifier

Pada sub bab ini akan dianalisis pengaruh penambahan amplifier yang telah dirancang pada BAB 3 terhadap parameter kerja.

4.3.1 SignalStoSNoiseSRatioS(SNR)

Besar signal to noise ratio pada setiap subscriber station yang diperoleh dari hasil pengujian penerapan amplifier dapat dilihat pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Besar nilai SNR pada saat penggunaan amplifier pada sistem Subscriber

Amp_keep_on 58.1052 dB 62.5963 dB 65.9802 dB 69.8108 dB 64.1231 dB

Tampilan data pada grafik untuk hasil penerapan amplifier terhadap signal to noise ratio dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Grafik signal to noise ratio pada setiap subscriber antara sistem yang didukung penggunaan amplifier dan tanpa amplifier

0

(20)

Pada Gambar 4.5 terlihat bahwa pada saat amplifier diterapkan pada sistem signal to noise ratio mengalami peningkatan. Misalnya, untuk penerapan amplifier keep on pada subscriber 4 nilai signal to noise ratio yang dihasilkan yaitu 69.8108 dB. pada saat amplifier tidak diterapkan pada subscriber 4 nilai signal to noise ratio, yaitu sebesar 58.3093 dB, lebih rendah jika amplifier tidak diterapkan pada sistem. Dari salah satu subscriber atau station dapat disimpulkan bahwa penerapan amplifier sangat mempengaruhi sinyal yang diterima subscriber station.

4.3.2 BitSErrorSRate (BER)

Total bit error rate pada setiap bit rate dari hasil pengujian penerapan amplifier dapat dilihat pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Hasil pengujian bit error rate untuk penerapan amplifier Bit Rate

(bps) Kondisi

561319 595531 823555 1019654 1151255 Total Rata-rata

(21)

Gambar 4.6 Grafik perbandingan bit error rate pada setiap bit rate yang berbeda antara sistem yang didukung penggunaan amplifier dan tanpa amplifier

Pada Gambar 4.6 terlihat bahwa pada penerapan amplifier untuk kondisi yang berbeda memiliki nilai bit error rate yang berbeda. Misalnya pada bit rate 1151255 bps nilai atau besar bit error rate ketika amplifier tidak diterapkan sebesar 0.0032009. ketika amplifier diterapkan nilai bit error rate menjadi lebih kecil sebesar 0.0030993 untuk penerapan Amp_3.4e-3 dan 0.0030301 untuk penerapan Amp_3.24e-3. Pada penerapan Amp_3.18e-3 nilai bit error rate sebesar 0.0029905 dan pada saat penerapan Amp_keep_on nilai bit error rate sebesar 0.0027879.

Bit error rate mempengaruhi errorbit dari suatu paket yang ditransmisikan oleh suatu sistem. Ketika Bit Error Rate yang dihasilkan semakin besar maka error bit dari paket tersebut akan semakin besar.

Total error bit data pada setiap bit rate berdasarkan bit error rate yang diperoleh dari hasil pengujian penerapan amplifier dapat dilihat pada Tabel 4.7.

0.00260

(22)

Tabel 4.7 Hasil pengujian error bit untuk penerapan amplifier Bit rate

(bps) Kondisi

561319 595531 823555 1019654 1151255 Total

Rata-rata

Tampilan data pada grafik untuk hasil penerapan amplifier terhadap hasil pengujian error bit dapat dilihat pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7 Grafik perbandingan error bit pada setiap bit rate yang berbeda antara sistem yang didukung penggunaan amplifier dan tanpa amplifier

Dari Grafik yang terdapat pada Gambar 4.7 menyatakan bahwa bit data

(23)

Amp_3.24e-3 turun 7.40% menjadi 83125 bit, pada penerapan Amp_3.18e-3 turun 8.78% menjadi 81890 bit, dan untuk penerapan Amp_keep_on turun 13.51% menjadi 77644 bit.

Total konsumsi energi pada setiap bit rate dari hasil pengujian penerapan amplifier dapat dilihat pada Tabel 4.8.

Tabel 4.8 Hasil pengujian konsumsi energi untuk penerapan amplifier Bit Rate

(bps)

Kondisi

561319 595531 823555 1019654 1151255 Total Rata-rata

Tampilan data pada grafik untuk hasil penerapan amplifier terhadap konsumsi energi dapat dilihat pada Gambar 4.8.

263.7311

Energi pada Bitrate 561319 bps

(24)

Gambar 4.8 Grafik perbandingan konsumsi energi pada setiap bit rate yang berbeda antara sistem yang didukung penggunaan amplifier dan tanpa amplifier

Pada Gambar 4.8 dapat dilihat bahwa penerapan amplifier menambah penggunaan energi. Misalnya, pada bit rate 1151255 bps, untuk keadaan sistem belum menerapkan amplifier besar energi yang digunakan sebesar 263.8407117 Joule. Pada kondisi penggunaan Amp_3.4e-3 dan Amp_3.24e-3 besar energi yang digunakan sebesar 263.840712 Joule dan 263.8407124 Joule. Pada kondisi penggunaan Amp_3.18e-3 besar energi yang digunakan sebesar 263.8407127 Joule. Ketika kondisi Amp_keep_on besar nilai energi yang digunakan sebesar 263.8407153. Dapat kita analisis bahwa energi yang digunakan akan lebih besar ketika Amplifier diterapkan pada sistem.

263.7476

(25)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Adapun beberapa kesimpulan dari pembahasan pada Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut.

1. Jumlah error bit meningkat jika bit rate dari trafik meningkat. pada bit rate 561319 bps terjadi error bit sebesar 88844 bit, meningkat 1.041% pada bit rate 1151255 bps,yaitu sebesar 89768 bit.

2. Konsumsi energi meningkat jika bit rate dari trafik meningkat. pada bit rate 561319 bps energi yang dikonsumsi sebesar 263.7311477 joule, meningkat 0.04154% pada bit rate 1151255 bps, yaitu sebesar 263.8407117 Joule. 3. Penambahan amplifier meningkatkan kualitas sinyal, terbukti dengan

naiknya nilai SNR pada saat penggunaan Amp_keep_on, yaitu sebesar 64.12316 dB dari rata-rata 4 subscriber station. Sementara tanpa amplifier sebesar 52.62174 dB.

4. Penambahan amplifier menurunkan error bit dari paket yang ditransmisikan. Pada saat sistem tidak menggunakan amplifier terjadi error bit sebesar 89276 bit namun setelah penggunaan Amp_keep_on, error bit

dari paket menurun 14% yaitu sebesar 77210 bit.

(26)

6. Penggunaan amplifier secara adaptive dapat mengurangi konsumsi energi. Tetapi, memperkecil presentase penurunan error bit dari penggunaan Amp_keep_on. pada penggunaan amplifier adaptive, dengan threshold BER 3.18e-3, konsumsi energi meningkat 0.00000038% dan error bit menurun 8.77% dari sistem tanpa amplifier. Penggunaan amplifier adaptive, dengan threshold BER 3.24e-3, konsumsi energi meningkat 0.00000028% dan error

bit menurun 7.39%. Penggunaan amplifier adaptive, dengan threshold BER 3.4e-3, konsumsi energi meningkat 0.0000001% dan error bit menurun 5.47%.

5.2 Saran

Adapun saran dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut.

1. Pada tugas akhir selanjutnya dapat menggunakan model propagasi yang berbeda dan jarak radius cakupan Base Station yang berbeda

(27)

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Umum

Bab ini menjelaskan sekilas tentang teknologi Worldwide Interoperability

Microwave Acces (WiMAX), perangkat lunak simulasi Network Simulator versi 2

(NS-2), kerangka evaluasi video EvalVid, modul simulasi WiMAX, amplifier

dan parameter kerja yang dievaluasi.

2.2 WorldwideSInteroperabilitySMicrowaveSAcces (WiMAX)

Worldwide Interoperability for Microwave (WiMAX) merupakan

standar Broadband Wireless Access (BWA) dengan kemampuan untuk transmisi

data dengan kecepatan tinggi. WiMAX menawarkan kemampuan transmisi yang

baik dalam kondisi Non Line of Sight (NLOS) serta data rate mencapai 70

Mbps dan dapat menjangkau user sampai 5km [1].

2.2.1 Standar Wimax

WiMAX menggunakan standar Institue of Electrical and Electronics

Engineering (IEEE) 802.16 yang termasuk dalam kategori WMAN (Wireless

Metropolitan Area Network ). Standar 802.16 telah mengalami beberapa

perkembangan dan penyempurnaan sebagai berikut [1]:

- 802.16

Standar ini dirilis pada Desember 2001 yang merupakan Original Fixed

(28)

pada aplikasi point to point. Standar ini bekerja pada daerah yang LOS (Line

Of Sight). Dengan bandwidth mencapai 32 – 124 Mbps.

- 802.16a

Standar ini dirilis pada Januari 2003 merupakan Original Fixed Wireless

Broadband. Bekerja pada frekuensi radio 2 – 11 Ghz dan digunakan pada

aplikasi point to multipoint.

- 802.16REVd

Standar ini dirilis pada Oktober 2004, berkerja pada frekuensi radio 2 – 11

Ghz. Dengan bandwidth mencapai 70 Mbps. Standar ini berfungsi sebagai

fixed wireless broadband access dengan konstruksi antena pelanggan

dipasangkan pada atap rumah atau tiang. Teknologi ini menyediakan

jaringan tanpa kabel jarak jauh sebagai alternatif pengganti dari modem

kabel. WiMAX dapat dikombinasikan dengan jaringan WiFi dimana

WiMAX digunakan sebagai penghubung ke fixed outdoor atau fixed indoor

antena.

- 802.16e

Standar ini dirilis pada Desember 2005 yang merupakan amandemen

802.16a untuk perangkat mobile yang dapat melakukan prosedur handover

dan roaming. Standar ini digunakan untuk WiMAX mobile.

2.2.2 Struktur Layer

Karakteristik standar 802.16 ditentukan oleh spesifikasi teknis dari Physical

(PHY) Layer dan Medium Access Control (MAC) Layer. Perbedaan

(29)

ditunjukkan lingkup dari standar yang meliputi PHY dan MAC. Sedangkan

Network Management System (NMS) dan Management Plane dapat

berbeda-beda mengikuti strategi desain dari masing-masing manufaktur atau vendor

pembuatnya [2].

Gambar 2.1. Layer PHY dan MAC pada standar 802.16

Physical layer menjalankan fungsi mengalirkan data di level fisik.

MAC Layer berfungsi sebagai penterjemah protokol-protokol yang ada di

atasnya seperti ATM dan IP. MAC layer dibagi lagi menjadi tiga sub-layer :

Service Specific Convergence Sublayer (SS-CS), MAC Common Part

Sublayer, dan Security Sublayer [2].

2.2.3 PhySLayerS

Pada standar WiMAX, fungsi-fungsi penting yang di atur pada PHY

adalah: OFDM, Duplex Sistem, Adaptive Modulation, Variable Error

(30)

secara bersama-sama memberikan keunggulan yang cukup berarti dibandingkan

dengan BWA yang ada sebelumnya [2].

Dengan teknologi OFDM memungkinkan komunikasi berlangsung

dalam kondisi multipath LOS dan NLOS antara Base Station (BS) dan

Subscriber Station (SS). Metode OFDM yang digunakan untuk WiMAX adalah

Fast Fourier Transfer (FFT) 256 . Fitur PHY untuk sistem duplex pada

standar WiMAX bisa diterapkan pada Frequency Division Duplexing (FDD),

Time Division Duplexing (TDD) atau keduanya TDD dan FDD. Fitur ini

memberikan kemudahan pengaturan spektrum frekuensi yang akan digunakan

oleh para operator agar didapatkan efisiensi spektrum yang optimal. Hal ini

juga sejalan dengan penggunaan kanal (kanalisasi) yang diperbolehkan, yaitu

dari 1.7 MHz sampai dengan 20 MHz [2].

Varian PHY yang diadopsi dari standar 802.16 adalah

WirelessMAN-OFDM dan WirelessMAN-WirelessMAN-OFDMA untuk licensed frequency serta Wireless

HUMAN untuk frekuensi Unlicensed National Information Infrastructure

(UNII) dan frekuensi unlicensed lainnya [2].

2.2.4 MediumSAccessSLayerSS

Medium Access (MAC) layer didesain untuk aplikasi Point to Multi Point

(PMP). Berbeda dengan WiFi, mekanisme pengalokasian dipersiapkan untuk

menangani ratusan terminal per kanal, dan setiap terminal memungkinkan

lagi untuk penggunaan secara bersama dengan beberapa pengguna akhir. Pada

MAC Layer digunakan dua jalur data berkecepatan data tinggi untuk

(31)

(UL) untuk komunikasi menuju ke BS, dan Down Link (DL) untuk komunikasi

dari BS . Secara umum DL ditransmisikan secara broadcast dari BS dan semua

SS menerima sinyal DL tersebut tanpa koordinasi langsung antar SS yang

ada. Pada penggunaan sistem TDD, ditentukan periode transmit untuk DL dan

UL. MAC Layer mempunyai karakteristik connection-oriented dan setiap

sambungan diidentifikasi oleh 16-bit Connection Identifiers (CID) . CID

digunakan untuk mernbedakan kanal UL dan lainnya. Setiap SS memiliki MAC

Address dengan lebar standar 48 bit. Dalam mekanisme sambungan antar SS dan

BS, terdapat tiga jenis koneksi manajemen untuk setiap arah, yang masing-masing

memerlukan tingkat penanganan QoS yang berbeda [2]. Ketiga sambungan

tersebut adalah:

- BasicS S Connection, menjalankan transfer yang relatif singkat,

melibatkan Radio Link Contol (RLC), dan kritis terhadap waktu

- PrimarySManagementSConnection, menjalankan transfer relatif lama, lebih

toleran terhadap delay, digunakan untuk proses otentikasi dan connection

setup.

- TransportSSConnection, digunakan untuk pengaturan layanan, QoS dan

parameter-parameter trafik.

2.3 QualitySOfSService (Qos)

MAC layer WiMAX merupakan bagian yang mengatur keadaan QoS.

Kemampuan untuk mengontrol QoS agar baik dicapai dengan menggunakan

arsitektur MAC berorientasi koneksi, di mana semua koneksi downlink dan uplink

(32)

searah, yang disebut koneksi, antara dua MAC-layer. Setiap koneksi diidentifikasi

oleh connection identifier (CID), yang berfungsi sebagai alamat sementara untuk

transmisi data melalui link tertentu [3].

WiMAX juga terdapat konsep service flow. Service flow adalah aliran satu

arah dimana paket memiliki susunan parameter QoS tertentu, dan

diidentifikasikan dengan sebuah service flow identifier (SFID). Parameter QoS

dapat terdiri dari prioritas trafik, sustained traffic rate maksimum, burst rate

maksimum, tolerable rate minimum, tipe scheduling, tipe ARQ, delay maksimum,

tolerated jitter, service data unit type dan ukuran, mekanisme permintaan

bandwidth yang digunakan, dan seterusnya. Service flow dapat ditentukan melalui

sistem manajemen jaringan yang dibuat secara dinamis dengan mendefinisikan

mekanisme pensinyalan dalam standar. BS bertanggung jawab untuk menerbitkan

SFID dan memetakannya ke CID. Service flow juga dapat dipetakan ke titik kode

Differentiated Services (DiffServ) atau label aliran Multi Protocol Label Swiching

(MPLS) untuk mengizinkan QoS berbasis end-to-end [3].

Untuk mendukung berbagai macam aplikasi, WiMAX mendefinisikan lima

layanan penjadwalan yang harus didukung oleh MAC base station scheduler

untuk transportasi data melalui koneksi [3].

- UnsolicitedSgrantSservices (UGS) : UGS dirancang untuk mendukung paket

data dengan ukuran tetap pada Constant Bit Rate (CBR). Contoh aplikasi

yang dapat menggunakan layanan ini adalah T1 / E1 QoS service flow

parameter yang digunakan pada kelas UGS adalah Maximum Sustained

(33)

Policy. Contoh aplikasi yang menggunakan kelas ini adalah Voice Over

Internet Protocol (VOIP) tanpa silence suppression..

- Real-timeSpollingSservices (rtPS) : Layanan ini dirancang untuk mendukung

layanan real-time, seperti MPEG video, yang menghasilkan paket data

dengan ukuran variabel secara periodik. QoS service flow parameter yang

digunakan pada kelas rtPS adalah Maximum Sustained Traffic Rate,

Maximum latency, Request/Trasmission Policy, dan Minimum Reserved

Traffic Rate. Contoh aplikasi yang menggunakan kelas ini adalah transmisi

video dalam format Moving Pictures Experts Group (MPEG).

- ExtendedS RealS TimeS PacketS ServiceS (ertPS) : Layanan ini dirancang

berdasarkan efisiensi dari kelas UGS dan rtPS. Unicastgrant diberikan oleh

BS tanpa diminta seperti halnya kelas UGS. Besar paket yang dikirim dapat

beragam (tidak fixed size) seperti pada kelas rtPS. QoS service flow

parameter yang digunakan pada kelas ertPS adalah Maximum Sustained

Traffic Rate, Maximum latency, Request/ Trasmission Policy, dan Minimum

Reserved Traffic Rate. Contoh aplikasi yang menggunakan kelas ini adalah

Voice Over IP dengan silence suppression.

- Non-RealS TimeS PacketS Service (nrtPS) : Layanan ini dirancang untuk

melayani non real time data service dan delay tolerant service yang

membutuhkan minimum data rate tertentu. QoS service flow parameter

yang digunakan pada kelas nrtPS adalah Maximum Sustained Traffic Rate,

Request/Trasmission Policy, Minimum Reserved Traffic Rate, dan Traffic

Priority. Contoh aplikasi yang menggunakan kelas ini adalah File Transfer

(34)

- BestS EffortS(BE) : Didesain untuk melayani data streaming service yang

tidak memerlukan permintaan minimum data service. QoS service flow

parameter yang digunakan pada kelas BE adalah Maximum Sustained

Traffic Rate, Request/Trasmission Policy, dan Traffic Priority. Contoh

aplikasi yang menggunakan kelas ini adalah telnet dan http transmission.

2.4 NetworkSSimulator 2 (Ns-2)

Network Simulator versi 2 atau yang dikenal sebagai NS-2 merupakan

sebuah program simulasi berbasis kejadian yang banyak digunakan untuk

mempelajari sifat dinamis dari jaringan dan protokol komunikasi. NS-2 mampu

mensimulasikan jaringan kabel dan jaringan nirkabel serta protokolnya yang

meliputi: algoritma routing, protokol komunikasi, penjadwalan, algoritma akses

dan lain-lain [4].

Gambar 2.2 menunjukan arsitektur dasar NS-2. NS-2 menggunakan dua

jenis bahasa pemrograman, C++ dan TCL. C++ digunakan sebagai core proses

simulasi, sementara TCL untuk konfigurasi jaringan.

(35)

TclCL dan OTcl adalah komponen TCL yang berfungsi untuk

menjembatani konfigurasi dengan proses simulasi. NS-2 dieksekusi melalui

perintah eksekusi command line. Hasil simulasi berupa catatan atau trace yang

dapat dipergunakan oleh Network Animator (NAM) (Gambar 2.3) maupun plot

grafik Xgraph [4].

Gambar 2.3. Tampilan NAM (Network AniMator)

2.4.1 Model Propagasi FreeSSpace

Model propagasi merupakan model perambatan sinyal untuk

menggambarkan proses kemungkinan kehilangan sinyal pada waktu sinyal

ditransmisikan. Model propagasi dihitung pada layer fisik untuk mendapatkan

besar power pada penerima [5]. Pada NS-2 terdapat 3 model propagation sebagai

default model, yakni model free space, model two-ray ground dan model

shadowing.

Model free space merupakan model yang digunakan pada simulasi ini.

Model ini mengasumsikan pemancar (t) dan penerima (r) berada pada sebuah jalur

yang lurus dan bebas dari penghalang. Pr merupakan Power receive dimana

(36)

transmitter (Gr, Gt), panjang gelombang λ, jarak antara 2 node d, dan kostanta

loss sistem L [5].

Pada parameter tersebut, jarak yang mempengaruhi perubahaan Pr ketika

simulasi berjalan. Perhitungan Pr pada model propagasi free space dapat dilihat

pada Persamaan 2.1 [5].

(

d

)

L

2.4.2 Kerangka Evaluasi Video Evalvid

NS-2 menyediakan presentasi data menggunakan Xgraph. Namun Xgraph

kehilangan detail dari kejadian pengiriman data dan hanya menampilkan data

rata-rata untuk parameter yang ditinjau. Oleh karenanya, untuk membantu

mempresentasikan parameter yang dievaluasi, digunakanlah evalvid.

EvalVid adalah framework dan tool set untuk evaluasi kualitas video yang

dikirimkan melalui jaringan komunikasi nyata ataupun simulasi [6]. Struktur dari

framework EvalVid ditunjukan Gambar 2.4 [7].

Video

(37)

Komponen utama dari struktur EvalVid dijelaskan sebagai berikut :

1. Source: Sumber video dapat berupa raw file YUV dengan resolusi Quarter

Common Intermediate Format (QCIF, 176 x 144) atau di Common

Intermediate Format (CIF, 352 x 288) .

2. Video Encoder dan Decoder: EvalVid mendukung dua codec MPEG4 ,

yaitu codec NCTU dan ffmpeg.

3. VS (Video Sender): komponen VS membaca file video yang dikompres dari

output encoder, menfragmentasi setiap frame video yang berukuran besar

menjadi segmen yang berukuran kecil dan kemudian mengirimkan segmen

ini melalui paket UDP pada jaringan nyata atau simulasi. Untuk setiap

pengiriman paket UDP, framework mencatat tanda waktu, id paket, dan

ukuran paket di sender trace filedengan bantuan tcp dump atau win dump,

jika jaringan adalah Link nyata. Namun, jika jaringan disimulasikan, sender

trace filedisediakan oleh entitas pengirim. komponen VS juga

membangkitkan video trace file yang berisi informasi tentang setiap frame

pada file video real. Video trace file dan sender trace fileyang kemudian

digunakan untuk evaluasi kualitas video berikutnya .

4. ET (Evaluate Trace): Evaluasi berlangsung di sisi pengirim. Oleh karena

itu, informasi tanda waktu, id paket, dan ukuran paket yang diterima pada

penerima harus dikirim kembali ke pengirim. Berdasarkan file video asli

yang dikodekan, file video trace, file sender trace, dan file received trace,

komponen ET menghasilkan laporan packet loss, jitter serta file video

rekontruksi untuk melihat hasil video pada sisi penerima mengalami

(38)

5. FV (Fix Video): penilaian kualitas video digital dilakukan dari frame demi

frame. Oleh karena itu, jumlah total frame video di sisi penerima, termasuk

yang salah, harus sama seperti video asli di sisi pengirim. Jika codec tidak

dapat mencegah hilangnya suatu frame maka, FV digunakan untuk

mengatasi masalah tersebut, dengan memasukkan frame terakhir yang

berhasil dikodekan pada bagian frame yang hilang sebagai sebuah teknik

penyembunyian error.

6. PSNR (Peak Signal Noise Ratio): PSNR adalah salah satu objek untuk

menilai QoS aplikasi pada transmisi video.

7. MOS (Mean Opinion Score): suatu subjektif untuk mengukur kualitas video

digital pada aplikasi.

2.4.3 Modul WiMAX

Modul WiMAX ini modul yang dibuat oleh National Institute of Standards

and Technology (NIST) berdasarkan WirelessMAN-OFDM. Proses UL dan DL

dipisahkan oleh Time Division duplexing (TDD). Modul NIST menyediakan basic

scheduler round robin dan mendukung scanning dan handover, serta

fragmentation and framereassembling [8].

Gambar 2.5 menunjukan struktur utama dari modul WiMAX NIST. Modul

802.16 ini mewakili MAC module pada NS-2. Ada 6 komponen utama pada

Modul ini yaitu peer node; connection; service flow; classifier; scheduler dan

statistics. Peer node merekam informasi peer termasuk Subscriber Station dan

(39)

Gambar 2.5. Struktur utama modul WiMAX NIST

Pada WiMAX setiap subscriber station hanya mempunyai 1 connection.

Dimana, keadaan dari incoming dan outgoing connections diatur oleh modul

connection. Tiap connection dapat berisi beberapa service flows, yang dihandel

oleh modul service flows. Modul classifier merecord dan memproses incoming

dan outgoing paket. Algoritma di terapkan pada tiga modul scheduler [8].

Modul WiMAX NIST ditambahkan ke NS-2 dan divalidasi pada beberapa

test dan verifikasi kebenaran penambahan fungsi dan memenuhi standard IEEE

802.16. Beberapa metode validasi adalah link adaptation, data rate validation,

frame validation dan QoS validation. link adaptation untuk memvalidasi

kecenderungan benar dari Signal to Noise Ratio pada posisi Subscriber Station;

data rate validation mengukur consistency bandwidth sel; frame validation and

QoS validation mengecek format frame pada mode TDD; QoS validation

(40)

2.5 AmplifierS

Amplifier merupakan perangkat elektronik yang dapat meningkatkan

kekuatan sinyal. Hal ini dilakukan dengan mengambil energi dari power supply

dan mengendalikan output untuk mencocokkan bentuk sinyal input tetapi dengan

amplitudo yang lebih besar. Dalam hal ini, amplifier memodulasi output dari

power supply untuk membuat sinyal keluaran lebih kuat dari sinyal input [9].

Gain atau penguatan dari sebuah amplifier adalah tidak linier. Dengan input

lebih tinggi dari masukan yang diizinkan menyebabkan nilai gain cenderung

jenuh. Persamaan penguatan sistem non-linear pada amplifier dapat dinyatakan

dengan Persamaan 2.2 [10]:

)

2.6 Parameter Kinerja Jaringan

2.6.1 SignalSToSNoiseSRatio (SNR)

Interferensi dan noise merupakan parameter komunikasi yang dapat diukur

secara fisik. Interferensi dan noise dapat disebabkan karena gangguan listrik,

variasi suhu, maupun noise buatan manusia seperti pengapian pada mesin. Jika

level noise lebih tinggi dari sinyal yang diterima, maka terjadi penurunan kinerja

[11].

Signal to Noise Ratio (SNR) merupakan perbandingan sinyal yang diterima

dengan noise yang mengganggu. Besarnya SNR merupakan probabilitas besar

sinyal menjadi sinyal pesan atau sinyal yang diinginkan [11]. Signal to noise ratio

dihitung dari power yang diterima oleh penerima dan noise yang terukur. Signal

(41)

0

transmisi (dBm) yang dihitung dengan Persamaan 2.4 [12].

) (

0 ThermalNoise NoiseFigure NF

N = + …(2.4)

2.6.2 BitSSErrorSSRateSS(BER)SSS

Bit Error Rate (BER) atau probabilitas bit error merupakan nilai ukur

kualitas sinyal yang diterima untuk sistem transmisi data digital. BER juga

dapat didefinisikan sebagai perbandingan jumlah bit error terhadap total bit

yang diterima. Nilai BER (Pb) untuk teknik modulasi QPSK dituliskan dalam

Persamaan 2.5 [12].

E_b merupakan rasio energi bit terhadap noise sistem (dB) yang dihitung

dengan Persamaan 2.6 :

R

(42)

Konsumsi energi adalah besarnya energi yang dibutuhkan selama perangkat

berkerja atau juga dapat didefenisikan sebagai daya yang diperlukan untuk

melakukan suatu mode operasi dikalikan dengan berapa waktu berlangsung mode

operasi tersebut. Ada beberapa mode operasi yang dilakukan pada perangkat

antara lain On dl subframe; On ul subframe; On sleep mode; On idle mode;

Turned on; Transmitting ul burst; dan Receiving dl burst. On dlsubframe kondisi

proses untuk downlink suatu frame. On ul subframe kondisi proses uplink suatu

frame. On sleep mode kondisi untuk efektif off sendiri dan menjadi tidak tersedia

untuk periode yang telah ditentukan; On idle mode kondisi off dan tidak terdaftar

di BS apapun, namun masih menerima broadcast traffic downlink; Turned on

kondisi ketika perangkat start untuk on; Transmitting ul burst kondisi untuk

melakukan uplink suatu frame; Receiving dl burst kondisi untuk melakukan

downlink suatu frame.

Nilai daya yang ternormalisasi dari tiap kondisi mode operasi dapat dilihat

pada Tabel 2.1 [13].

Tabel 2.1 Power konsumsi pada WiMAX

Operation Mode NS-2 state Normalized power

consumption

On dl subframe While_dl_subframe 1.00

On ul subframe While_ul_subframe 1.00

On sleep mode while_sleep_mode 0.29

On idle mode while_idle_mode 0.06

Turned on while_turned_on 1.00

Transmitting ul burst while_ul_burst ratio 0.17

Transmitting ul burst while_ul_burst_energy ratio 0.01

(43)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) merupakan

teknologi Broadband Wireless Access (BWA) yang memiliki kecepatan akses

yang tinggi dengan jangkauan yang luas. IEEE 802.16 WirelessMAN merupakan

standar untuk sistem WiMAX. WiMAX didesain untuk memenuhi kebutuhan

Quality of Service (QoS) pada hubungan uplink maupun downlink.

WiMAX mendukung kebutuhan kecepatan tinggi untuk akses multimedia

seperti video streaming. Video merupakan salah satu media yang digunakan untuk

kegiatan telekomunikasi dimana dengan adanya video kita dapat menerima

gambar dan suara secara bersamaan. Saat ini komunikasi multimedia menjadi

kebutuhan. Sebagai contoh, komunikasi real-time melalui skype, komunikasi satu

arah non real-time seperti video youtube. Jika kapasitas transmisi memadai,

diproyeksikan komunikasi multimedia antara pengguna perangkat bergerak akan

meningkat di masa yang akan datang.

Penerimaan paket-paket video atau suara yang berkualitas pada penerima

berkaitan dengan seberapa kuat sinyal yang dipancarkan base station (BS)

diterima oleh subscriber station (SS). Terlebih jika SS dalam posisi bergerak,

dimana akan terjadi perubahan media perambatan gelombang radio, perubahan

halangan (obstacle), perubahan kondisi indoor outdoor yang menyebabkan sinyal

(44)

rasio sinyal terhadap noise yang memungkinkan penurunan laju kesalahan bit

yang terdeteksi dari sinyal, yang pada akhirnya meningkatkan kinerja sistem.

Tugas akhir ini bertujuan mengimplementasi, mensimulasi dan menganalisis

penerapan model booster amplifier pada perangkat SS untuk meningkatkan

kualitas sinyal yang diterima dan meningkatkan kinerja sistem.

1.2 Perumusan Masalah

Untuk memperoleh solusi terhadap permasalahan penerapan booster

amplifier pada perangkat subscriber station (SS) WiMAX, maka dirumuskan

hal-hal sebagai berikut:

1. Bagaimana memodelkan jaringan WiMAX.

2. Bagaimana implementasi model penambahan booster amplifier di

subscriber station WiMAX.

3. Bagaimana implementasi model konsumsi energi pada jaringan WiMAX.

4. Bagaimana implementasi model hubungan bit error rate terhadap level

signal.

5. Bagaimana menerapkan model-model tersebut dalam sebuah simulator.

6. Apa saja parameter yang dapat dianalisis untuk mengetahui keuntungan dan

kerugian penerapan booster amplifier pada SS WiMAX.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah mengimplementasi, mensimulasi

dan menganalisis penerapan model booster amplifier pada perangkat SS untuk

(45)

1.4 Batasan Masalah

Agar isi dan pembahasan Tugas Akhir ini menjadi terarah, maka penulis

perlu membuat batasan masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah pada

penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Pemodelan-pemodelan sistem yang terkait, penambahan amplifier serta

analisis yang dilakukan adalah didasarkan pada perubahan piranti lunak

serta hasil simulasi dengan menggunakan network simulator NS-2.

2. Adapun parameter yang diukur berupa konsumsi energi, bit error rate,

Signal to Noise Ratio dan Error Bit.

3. Topologi jaringan yang dikaji adalah topologi point to multi point yang

berisi sebuah base station (BS) dengan jumlah subscriber station (SS) 4

buah, dimana tiap SS memiliki kecepatan dan jarak yang berbeda dari BS.

1.5 Metodologi Penelitian

Pada Tugas Akhir ini penulis menggunakan beberapa metode penelitian

sebagai berikut:

1. Studi Literatur

Penulis melakukan tinjauan pustaka terhadap buku atau jurnal sebagai

landasan teoritis yang berkaitan dengan pembahasan pada Tugas Akhir.

2. Perancangan dan Simulasi

Penulis melakukan penerapan model konsumsi energi, perhitungan bit error

rate terhadap level signal serta model Amplifier dengan bahasa

pemrograman C++ dan mensimulasikan menggunakan Software Network

(46)

3. Analisis

Penulis melakukan analisis terhadap parameter kerja dari hasil simulasi

tanpa menggunakan amplifier dan membandingkannya dengan hasil

simulasi setelah penerapan amplifier.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk memberikan gambaran mengenai Tugas Akhir ini secara singkat,

maka penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Menjelaskan secara singkat secara singkat latar belakang, tujuan

penelitian pembatasan masalah dan metodologi.

BAB II DASAR TEORI

Memberikan teori dasar untuk penyelesaian tugas akhir ini. Teori

dasar yang diberikan meliputi: Worldwide interoperabily for

Microwave Access (WiMAX), Pemodelan traffik, amplifier, dan

parameter kinerja yang akan diukur.

BAB III PERANCANGAN SIMULASI JARINGAN

Dalam bab ini akan dibahas mengenai perancangan sistem

jaringan, spesifikasi perangkat dan komponen yang dibutuhkan,

dan implementasi

BAB IV PEMBAHASAN

Bab ini membahas hasil penelitian yang dilakukan dan analisa

terhadap hasil yang diperoleh.

BAB V KESIMPULAN

(47)

ABSTRAK

Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) merupakan

teknologi Broadband Wireless Access (BWA) yang memiliki kecepatan akses

yang tinggi dengan jangkauan yang luas untuk akses multimedia. Penerimaan

paket-paket video yang berkualitas pada penerima, berkaitan dengan seberapa

kuat sinyal yang diterima oleh subscriber station (SS). Salah satu cara untuk

meningkatkan kualitas penerimaan paket dengan menambahkan booster amplifier

pada SS. Tugas akhir ini menganalisis penerapan booster amplifier pada

perangkat SS untuk meningkatkan kualitas sinyal yang diterima dan

meningkatkan kinerja sistem.

Pada tugas akhir ini diterapkan model booster amplifier pada subscriber

station (SS) dengan menggunakan NS-2. Hasil simulasi rata-rata pada bit rate

yang berbeda menunjukan bahwa untuk penggunaan amplifier secara adaptive

dengan threshold BER 3.4e-3 konsumsi energi naik 0.0000001%, SNR naik

4.35%, BER turun 3.17% , Error bit turun 5.47%. Pada threshold BER 3.24e-3

konsumsi energi naik 0.00000028%, SNR naik 7.79%, BER turun 5.33% , Error

bit turun 7.39%. Pada threshold BER 3.18e-3 konsumsi energi naik

0.00000038%, SNR naik 9.88%, BER turun 6.57% , Error bit turun 8.77%. Pada

penggunaan amplifier setiap saat aktif konsumsi energi naik 0.00000136%, SNR

naik 21.86%, BER turun 12.9% , Error bit turun 13.52%.

(48)

ANALISIS PEN

PENAMBAHAN BOO

Diaju

menyele

Departemen Teknik

DEP

UNIV

TUGAS AKHIR

PENINGKATAN KINERJA WIMAX MELALU

OOSTERSAMPLIFIER_PADASUBSCRIBERSST

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

nyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

eknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Telekomun

Oleh

Oktri Pani Wiranata

NIM : 110402017

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2015

ALUI

RSSTATION

(49)

(50)