Analisis Kinerja MAC Layer Pada Wireless Personal Area Network (WPAN)

(1)

TUGAS AKHIR

ANALISIS KINERJA MAC LAYER PADA WIRELESS PERSONAL

AREA NETWORK (WPAN)

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

Oleh

WICLIF F. WAU

0 4 0 4 0 2 0 0 8

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

ABSTRAK

Perkembangan teknologi komunikasi sudah menjadi sangat pesat dan menjadi salah satu aspek yang sangat penting pada saat ini. Kebutuhan akan teknologi komunikasi yang handal dan baik dalam penyajian kecepatan laju data maupun kualitas pelayanan semakin meningkat dalam upaya untuk memenuhi kebutuhan aplikasi multimedia,maka koneksi nirkabel (tanpa kabel) merupakan salah satu aspek yang sangat penting untuk terus dikembangkan seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan kualitas komunikasi antar pengguna.

Wireless Personal Area Network (WPAN) merupakan salah satu jaringan

tanpa kabel (nirkabel) yang mampu menyediakan kemampuan seperti jaringan kabel pada umumnya tanpa ada batasan seperti jaringan berkabel. Dengan dirilisnya standar IEEE 802.15.4 (Low Rate WPAN) yang menspesifikasikan protokol MAC dan layer fisik telah memungkinkan pengembangan wireless sensor network (WSN). Standar ini secara unik dirancang untuk membentuk jaringan WPAN dengan karakteristik laju data rendah (low rate), konsumsi daya rendah (low power), dan biaya rendah (low cost).

Oleh karena itu, pada Tugas Akhir ini akan dilakukan perhitungan dan analisis kinerja jaringan WPAN dengan menggunakan parameter-parameter yang berbeda yaitu untuk pita frekuensi 915 MHz dan 2,4 GHz pada masing-masing

payload sebesar 10, 20, 30, 40, 50, dan 60 Byte, dan address bits 16 bit dan 64 bit

dengan memakai acknowledgment (ACK) dan tanpa acknowledgment (NACK). Dari hasil analisis yang dilakukan akan diperoleh bahwa efisiensi yang diperoleh pada pita frekuensi 915 MHz akan lebih tinggi daripada pita frekuensi 2,4 GHz. Sedangkan

throughput akan berbanding terbalik dengan efisiensi dimana throughput pita

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat

dan rahmat-Nya sehingga penulis diberikan kemampuan dan kesempatan untuk dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

Tugas Akhir ini berjudul : Analisis Kinerja MAC Layer Pada Wireless

Personal Area Network (WPAN). Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat

untuk memperoleh gelar kesarjanaan pada Departemen Teknik Elektro Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

Penulis menyampaikan rasa hormat, dan terima kasih yang sebesar-besarnya

kepada kedua orang tua saya, Ayahanda Fanoma Wau dan Ibunda Henriette Dachi,

yang telah membesarkan, mendidik, dan terus membimbing serta mendoakan saya.

Juga rasa sayang kepada saudara saya Waldes Wau.

Dalam kesempatan ini, penulis juga menyampaikan rasa terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Arman Sani, MT, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, yang

dengan ikhlas dan sabar memberikan masukan, bimbingan dan motivasi dalam

penyelesaian Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. M. Zulfin, MT, selaku Dosen Wali selama saya mengikuti perkuliahan.

3. Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai, selaku Pelaksana Tugas Ketua Departemen

Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro

(4)

5. Seluruh staf pengajar di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Sumatera Utara, yang telah memberikan bekal ilmu kepada saya selama

mengikuti perkuliahan.

6. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro

Universitas Sumatera Utara.

7. Kepada teman-teman seperjuangan Angkatan 2004. Dedi, Alex, Fahmi,

Immanuelta, Augus P.P., Willy, Jefri, Juan Rio, Juan Khan, Dody, Eko, Joshua,

dan seluruh teman-teman yang belum disebutkan namanya.

8. Teman-teman mahasiswa dan semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu

persatu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, baik

dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu, penulis siap menerima saran

dan kritik dari pembaca yang sifatnya membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir

ini.

Akhir kata, penulis berharap agar Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca

dan penulis.

Medan, Desember 2010

Penulis

(5)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ...iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... viii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penulisan ... 2

1.4 Batasan Masalah ... 2

1.5 Metode Penulisan ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II WIRELESS PERSONAL AREA NETWORK (WPAN) 2.1 Umum ... 5

2.2 Standar IEEE 802.15.4... 6

2.3 Komponen IEEE 802.15.4 ... 7

2.4 Topologi Jaringan IEEE 802.15.4 ... 8

2.4.1 Topologi Star ... 8

(6)

2.5 Arsitektur Protokol ... 10

2.5.1 Layer Fisik (Physical Layer) ... 11

2.5.2 Layer MAC ... 12

2.6 Jaringan Sensor Nirkabel Adhoc ... 12

BAB III LAYER MAC (MEDIUM ACCESS CONTROL) 3.1 Umum ... 14

3.2 Struktur Beacon dan Superframe ... 16

3.3 Model Transfer Data ... 17

3.3.1 Transmisi data langsung ... 18

3.3.1 Transmisi data tak-langsung ... 19

3.3.1 Guaranteed Time Slot (GTS) ... 20

3.4 Format Frame Data ... 21

3.5 Mekanisme CSMA/CA ... 22

3.5.1 Unslotted CSMA/CA ... 23

3.5.2 Slotted CSMA/CA... 23

3.6 Inter Frames Spaces (IFS) ... 24

3.7 Perhitungan Throughput dan Delay pada Layer MAC ... 25

3.7.1 Delay ... 25

(7)

BAB IV ANALISIS KINERJA LAYER MAC PADA WIRELESS

PERSONAL AREA NETWORK (WPAN)

4.1 Umum ... 28

4.2 Parameter – Parameter Yang Digunakan Dalam Analisis ... 28

4.3 Perhitungan Analisis Kinerja Layer MAC Pada Wireless Personal Area

Network (WPAN) ... 29

4.3.1 Perhitungan Throughput, Delay, dan Bandwidth dengan

Frequency Bands 915 MHz ... 30

4.3.2 Perhitungan Throughput, Delay, dan Bandwidth dengan

Frequency Bands 2,4 GHz ... 40

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ... 50

5.2 Saran ... 50

(8)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur kanal pada standar IEEE 802.15.4 ...6

Gambar 2.2 Jaringan Topologi Star ...9

Gambar 2.3 Jaringan Topologi Peer To Peer ...9

Gambar 2.4 Arsitektur Protokol WPAN ... 10

Gambar 2.5 Jaringan Sensor Nirkabel Adhoc ... 13

Gambar 3.1 Struktur Superframe IEEE 802.15.4 ... 16

Gambar 3.2 Transmisi data langsung pada jaringan ... 19

Gambar 3.3 Transmisi data tidak langsung pada jaringan ... 20

Gambar 3.4 Format frame data pada IEEE 802.15.4 ... 21

Gambar 3.5 Inter Frames Spaces (IFS) ... 25

Gambar 4.1 Perbandingan Throughput untuk address bits yang berbeda pada Frekuensi 915 MHz ... 39

Gambar 4.2 Perbandingan Bandwidth Efficiency untuk address bits yang berbeda pada Frekuensi 915 Mhz ... 39

Gambar 4.3 Perbandingan Throughput untuk address bits yang berbeda pada Frekuensi 2,4 GHz ... 49

(9)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan Pita Frekuensi WPAN ... 7

Tabel 4.1 Parameter – Parameter Analisis... 29

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Delay, Throughput dan Bandwidth Efficiency untuk

16 bit + ACK Dengan Frekuensi 915 MHz ... 32

16 bit NACK Dengan Frekuensi 915 MHz ... 34

64 bit + ACK Dengan Frekuensi 915 MHz ... 36

64 bit NACK Dengan Frekuensi 915 MHz ... 38

16 bit + ACK Dengan Frekuensi 2,4 GHz ... 42

16 bit NACK Dengan Frekuensi 2,4 GHz ... 44

64 bit + ACK Dengan Frekuensi 2,4 GHz ... 46

(10)

ABSTRAK

Perkembangan teknologi komunikasi sudah menjadi sangat pesat dan menjadi salah satu aspek yang sangat penting pada saat ini. Kebutuhan akan teknologi komunikasi yang handal dan baik dalam penyajian kecepatan laju data maupun kualitas pelayanan semakin meningkat dalam upaya untuk memenuhi kebutuhan aplikasi multimedia,maka koneksi nirkabel (tanpa kabel) merupakan salah satu aspek yang sangat penting untuk terus dikembangkan seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan kualitas komunikasi antar pengguna.

tanpa kabel (nirkabel) yang mampu menyediakan kemampuan seperti jaringan kabel pada umumnya tanpa ada batasan seperti jaringan berkabel. Dengan dirilisnya standar IEEE 802.15.4 (Low Rate WPAN) yang menspesifikasikan protokol MAC dan layer fisik telah memungkinkan pengembangan wireless sensor network (WSN). Standar ini secara unik dirancang untuk membentuk jaringan WPAN dengan karakteristik laju data rendah (low rate), konsumsi daya rendah (low power), dan biaya rendah (low cost).

Oleh karena itu, pada Tugas Akhir ini akan dilakukan perhitungan dan analisis kinerja jaringan WPAN dengan menggunakan parameter-parameter yang berbeda yaitu untuk pita frekuensi 915 MHz dan 2,4 GHz pada masing-masing

payload sebesar 10, 20, 30, 40, 50, dan 60 Byte, dan address bits 16 bit dan 64 bit

dengan memakai acknowledgment (ACK) dan tanpa acknowledgment (NACK). Dari hasil analisis yang dilakukan akan diperoleh bahwa efisiensi yang diperoleh pada pita frekuensi 915 MHz akan lebih tinggi daripada pita frekuensi 2,4 GHz. Sedangkan

throughput akan berbanding terbalik dengan efisiensi dimana throughput pita

(11)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi komunikasi sudah menjadi sangat pesat dan menjadi

salah satu aspek yang sangat penting pada saat ini. Kebutuhan akan teknologi

komunikasi yang handal dan baik dalam penyajian kecepatan laju data maupun

kualitas pelayanan semakin meningkat dalam upaya untuk memenuhi kebutuhan

aplikasi multimedia,maka koneksi nirkabel (tanpa kabel) merupakan salah satu aspek

yang sangat penting untuk terus dikembangkan seiring dengan meningkatnya

kebutuhan akan kualitas komunikasi antar pengguna.

tanpa kabel (nirkabel) yang mampu menyediakan kemampuan seperti jaringan kabel

pada umumnya tanpa ada batasan seperti jaringan berkabel. Dengan dirilisnya

standar IEEE 802.15.4 (WPAN) yang menspesifikasikan protokol MAC (Medium

Access Control) dan layer fisik telah memungkinkan pengembangan wireless sensor network (WSN). Standar ini secara unik dirancang untuk membentuk jaringan

WPAN dengan karakteristik laju data rendah (low rate), konsumsi daya rendah (low

power), dan biaya rendah (low cost).

Secara umum, perkembangan jaringan nirkabel mengikuti trend peningkatan

layanan data melalui internet, email, maupun transfer file. Kapabilitas jaringan yang

dibutuhkan untuk melayani peningkatan transfer data tersebut dikarakterisasi dengan

(12)

akan dilakukan perhitungan dan analisis kinerja jaringan WPAN dengan

menggunakan parameter-parameter yang berbeda seperti frequency bands, dan

payload Bytes. Dari hasil analisis yang dilakukan akan diperoleh bahwa efisiensi

yang diperoleh akan berbeda pada setiap pita frekuensi.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan

antara lain:

1. Bagaimana prinsip kerja Wireless Personal Area Network (WPAN).

2. Bagaimana konsep dasar MAC Layer.

3. Bagaimana cara menganalisis kinerja MAC layer pada jaringan Wireless

Personal Area Network (WPAN).

4. Bagaimana hasil throughput dan bandwidth efficiency Wireless Personal

Area Network (WPAN) pada MAC layer.

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk untuk menganalisis kinerja

MAC layer pada jaringan Wireless Personal Area Network (WPAN).

1.4 Batasan Masalah

Agar masalah yang ditulis dalam Tugas Akhir ini tidak terlalu luas dan

menyimpang dari topik yang ada, maka penulis perlu membatasi permasalahan

(13)

1. Hanya membahas Wireless Personal Area Network ( WPAN ) secara umum.

2. Hanya membahas kinerja WPAN pada lapis MAC.

3. Sistem yang dianalisis adalah Low Rate WPAN dan mekanisme akses kanal

yang digunakan dalam analisis adalah unslotted CSMA/CA.

4. Kinerja yang dianalisis mencakup throughput, delay, dan bandwidth

efficiency.

1.5 Metode Penulisan

Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah:

1. Studi literatur, berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku teks dan

artikel pendukung.

2. Perhitungan dan analisis dari rumus – rumus yang mendukung.

1.6 Sistematika Penulisan

Tugas Akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang,

rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, metode penulisan,

(14)

BAB II WIRELESS PERSONAL AREA NETWORK (WPAN)

Bab ini memberikan penjelasan secara umum tentang WPAN, dan

membahas tentang prinsip kerja, arsitektur serta kelebihan dan kelemahan

WPAN.

BAB III LAYER MAC (MEDIUM ACCESS CONTROL)

Bab ini membahas tentang sub layer Medium Access Control (MAC).

BAB IV ANALISIS KINERJA LAYER MAC PADA WIRELESS PERSONAL

AREA NETWORK (WPAN)

Bab ini menganalisis kinerja layer MAC pada Wireless Personal Area

Network (WPAN).

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

(15)

BAB II

WIRELESS PERSONAL AREA NETWORK (WPAN)

2.1 Umum

Dewasa ini kebutuhan untuk mengakses layanan telekomunikasi melalui

media nirkabel (wireless) menunjukkan peningkatan yang signifikan, sehingga

teknologi jaringannya pun berkembang dengan cepat. Beberapa kelebihan jaringan

nirkabel adalah dalam hal fleksibilitas dan mobilitas, sehingga pengembangan

jaringan menjadi lebih mudah dan murah dibandingan dengan jaringan kabel (fixed

network). Secara umum, perkembangan jaringan nirkabel mengikuti trend

peningkatan layanan data melalui internet, email, maupun transfer file. Salah satu

contoh aplikasi dari jaringan nirkabel adalah sensor [1].

Pengenalan sensor telah membuka babak baru jaringan adhoc berbasis sensor

yang terdiri atas beberapa peralatan yang memiliki keunggulan komparatif antara

lain lebih murah dan efisien, bentuk yang kompak, serta dapat diproduksi secara

massal [1].

Dengan dirilisnya standar IEEE 802.15.4 yang menspesifikasikan protokol

MAC dan layer fisik untuk LR-WPANs (low rate wireless personal access networks)

pada pertengahan tahun 2003 telah memungkinkan pengembangan WSN (wireless

sensor network) atau jaringan sensor nirkabel, selanjutnya disingkat JSN. Standar

baru ini secara unik dirancang untuk membangun jaringan WPAN dengan

karakteristik laju data rendah (low rate), konsumsi daya rendah (low power), dan

(16)

daya, dan tidak mahal untuk mendukung aplikasi yang luas mulai dari pengendalian

dalam industri, monitoring lingkungan, pengendalian peralatan rumah tangga,

keamanan, kesehatan, hingga untuk keperluan militer [1][2].

2.2 Standar IEEE 802.15.4

Standar IEEE 802.15.4 mendefinisikan protokol layer fisik dan MAC yang

mendukung perangkat sensor yang relatif sederhana dengan konsumsi daya yang

kecil dan beroperasi pada area pelayanan POS (Personal Operating Service) dengan

radius lebih kecil dari 10 meter. Memperluas jangkauan dapat saja dilakukan namun

akan meningkatkan konsumsi daya [1][2].

Link nirkabel pada standar 802.15.4 dapat beroperasi pada 3 pita frekuensi

ISM (Industrial Scientific Medical) sebagaimana terlihat pada Gambar 2.1, yaitu pita

frekuensi 2450 MHz dengan laju data 250 kbps, pita frekuensi 915 MHz dengan laju

40 kbps, dan pada pita frekuensi 868 dengan laju data 20 kbps. Untuk ketiga pita

frekuensi tersebut, berturut-turut kapasitas masing-masing adalah 16, 10 dan 1 kanal

[1][4].

(17)

Pada Tabel 2.1 dapat dilihat perbandingan parameter modulasi antara pita

frekuensi dari Wireless Personal Area Network (WPAN).

Tabel 2.1 Perbandingan Pita Frekuensi WPAN

Frequency Band Symbol Rate

(baud/s)

Modulation Bit rate

(kbps)

868.0-868.6 MHz 20000 BPSK 20

902-928.0 MHZ 40000 BPSK 40

2.4-2.4835 GHz 62500 16-ary orth. 250

2.3 Komponen IEEE 802.15.4

Pada standar 802.15.4 terdapat dua kategori perangkat, yaitu full-function

device (FFD) dan reduced-function device (RFD). Perangkat FFD dapat

berkomunikasi dengan RFD dan FFD lainnya dan dapat beroperasi dalam 3 mode,

baik sebagai koordinator PAN (Personal Area Network), koordinator, maupun

sebagai perangkat. RFD adalah perangkat sederhana (seperti switch atau sensor) yang

biasanya dikendalikan oleh perangkat FFD. Pada jaringan JSN-AD, semua perangkat

adalah FFD sehingga dapat bertindak sebagai router yang memungkinkan

komunikasi peer-to-peer [3].

Sebuah perangkat pada jaringan dengan protokol 802.15.4 dapat

menggunakan alamat baik 64-bit maupun 16-bit yang ditentukan pada saat menjalani

prosedur asosiasi, dimana sebuah jaringan 802.15.4 dapat mengakomodasi sampai

(18)

perangkat dan umumnya dikenal sebagai alamat fisik (MAC). Sedangkan alamat

16-bit akan dialokasikan oleh koordinator PAN pada perangkat yang terhubung

dengannya [3].

2.4 Topologi Jaringan IEEE 802.15.4

Standar IEEE 802.15.4 dapat mengakomodir dua jenis topologi jaringan,

yaitu [3]:

1. Topologi Star

2. Topologi Peer to Peer

2.4.1 Topologi Star

Tipe struktur jaringan ini ditunjukkan seperti pada Gambar 2.2. Setelah FFD

diaktifkan untuk pertama kali , akan membangun jaringannya sendiri dan menjadi

koordinator PAN. Seluruh jaringan topologi star bekerja secara bebas satu sama lain.

Hal ini diperoleh dengan memilih PAN Identifier, yang tidak sedang digunakan oleh

jaringan yang lain dalam pengaruh jangkauan radio. Ketika PAN Identifier terpilih,

koordinator PAN dapat mengijinkan seluruh komponen yang lain dalam jaringan

untuk bergabung. Kedua FFD dan RFD dapat bergabung dalam jaringan. Gambar 2.2

(19)

Gambar 2.2 Jaringan Topologi Star

2.4.2 Topologi Peer To Peer

Tipe struktur jaringan ini ditunjukkan seperti pada Gambar 2.3. Semua

komponen dapat berkomunikasi dengan komponen yang lain dalam satu pengaruh

jangkauan radio. Satu komponen dapat bertindak sebagai koordinator PAN, secara

langsung dapat dengan menjadi komponen yang pertama yang memakai kanal.

Gambar 2.3 merupakan contoh jaringan topologi peer to peer [3].

(20)

2.5 Arsitektur Protokol

Arsitektur WPAN seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.4, terdiri atas

sejumlah blok untuk menyederhanakan standar yang dipakai, dimana arsitekturnya

berdasarkan pada model OSI (Open System Interconnection). Setiap blok dinamakan

dengan layer yang mempunyai fungsinya masing-masing untuk melayani layer di

atasnya [3][5].

Gambar 2.4 Arsitektur Protokol WPAN

Perangkat WPAN terdiri dari layer fisik (Physical Layer/PHY) yang

mengatur transceiver frekuensi radio dan mekanisme kontrol tingkat rendah, dan

layer MAC (Medium Access Control) yang menyediakan akses ke kanal fisik untuk

(21)

Upper layer atau layer yang berada di atas layer MAC terdiri dari layer

network dan layer aplikasi. IEEE 802.2 Logical Link Control (LLC) dapat

mengakses layer MAC melalui Service Specific Convergence Sublayer (SSCS) [3].

2.5.1 Layer Fisik (Physical Layer)

Layer Fisik merupakan komponen yang sangat penting dalam komunikasi

komputer, yang biasanya digunakan pada transmisi dan penerimaan data,

penginderaan kanal (channel sensing), penentuan kualitas link, dan setting state dari

node. Layer ini berinteraksi langsung dengan kanal nirkabel dan bertugas mensuplai

informasi dari dan ke layer di atasnya [1][3].

Sebelum sebuah node mereservasi kanal untuk melakukan komunikasi, maka

perlu diketahui bahwa kanal tersebut kosong atau terpakai. Secara khusus, protokol

fisik perlu melakukan scanning untuk energy detection (ED) dan clear channel

assessment (CCA) pada kanal untuk mendeteksi aktivitas yang sedang berlangsung

dan selanjutnya melaporkannya ke layer MAC. Sebuah kanal dianggap sibuk jika

level aktivitas yang dideteksi melampaui nilai threshold tertentu. Pengujian kanal

yang lainnya adalah link quality indication (LQI). RF Transceiver dapat beroperasi

pada salah satu dari 3 pita frekuensi bebas lisensi, yaitu [3][4]:

1. 868-868.6 MHz (Eropa)

2. 902-928 MHz (Amerika Utara)

(22)

2.5.2 Layer MAC

Sub-layer MAC menyediakan interface antara layer fisik (PHY) dengan layer

di atasnya. Fungsi yang dilakukan antara lain akses kanal, managemen link, validasi

frame, keamanan, dan sinkronisasi node [3].

2.6 Jaringan Sensor Nirkabel Adhoc

Sebagaimana ditegaskan sebelumnya bahwa standar IEEE 802.15.4

mendukung jaringan star sederhana dan jaringan multi-hop peer-to-peer. Dalam

kedua topologi jaringan tersebut, sebuah koordinator PAN mutlak diperlukan.

Koordinator PAN umumnya memiliki 2 fungsi yaitu bertanggung jawab dalam

menangani beberapa node yang terhubung atau tak-terhubung dengannya dan

mengalokasikan alamat pada jaringan beaconless-enabled. Fungsi kedua dapat

dilakukan oleh masing-masing perangkat yang memiliki alamat 64-bit secara default.

Sedangkan node FFD dapat menangani fungsi pertama dari koordinator PAN

tersebut di atas. Oleh sebab itu, jaringan JSN-AD diasumsikan memiliki perangkat

(23)

Gambar 2.5 Jaringan Sensor Nirkabel Adhoc

Pada jaringan JSN-AD, setiap node dapat mendeteksi default kanal dari

seluruh node untuk mencari node tetangganya. Ketika proses identifikasi node

tetangganya berhasil, maka komunikasi peer-to-peer dapat berlangsung. Oleh sebab

itu semua node selalu aktif selama terlibat dalam jaringan. Apabila sebuah node telah

menerima paket, maka node tersebut akan mengirimkan paket ACK. Contoh jaringan

JSN-AD diperlihatkan pada Gambar 2.5, dimana semua node adalah perangkat FFD

(24)

BAB III

LAYER MAC (MEDIUM ACCESS CONTROL)

3.1 Umum

Medium Access Control (MAC) merupakan layer yang mengatur dan

menjaga komunikasi diantara station – station. Layer ini juga berfungsi sebagai

pengatur akses protokol ke media fisik jaringan dan mengkoordinasi akses dalam

menggunakan kanal radio untuk merpemudah komunikasi melalui media wireless.

Sub-layer MAC menyediakan interface antara layer fisik (PHY) dengan layer di

atasnya. Fungsi yang dilakukan antara lain akses kanal, managemen link, validasi

frame, keamanan, dan sinkronisasi node [2][5].

Pada umumnya Wireless Personal Area Network (WPAN) MAC

menggunakan protokol CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision

Avoidance). CSMA/CA merupakan protokol terdistribusi sederhana dimana

node-node mengatur usaha transmisi paket berdasarkan pada persepsi keadaan, sibuk atau

idle, dari kanal radio [5].

Beberapa tanggung jawab dari Layer MAC antara lain [5][7]:

1. Membangkitkan beacon jaringan jika perangkat adalah coordinator. Sebuah

koordinator bekerja dalam mode beacon-enabled, di mana struktur

super-frame digunakan. Super-super-frame dibatasi oleh beacon jaringan dan dibagi ke

dalam aNumSuperframeSlots (nilai default=16) setara dengan ukuran slots.

(25)

2. Sinkronisasi dengan beacon. Sebuah perangkat yang terhubung dengan

koordinator dapat melacak beacon untuk sinkronisasi dengan koordinator.

Proses sinkronisasi diperlukan untuk data polling, penghematan energi, dan

deteksi orphaning.

3. Mendukung proses asosiasi dan disasosiasi dalam jaringan PAN. Untuk

mendukung konfigurasi otomatis, IEEE 802.15.4 menyertakan fungsi asosiasi

dan disasosiasi pada sub-layer MAC. Fungsi ini memungkinkan terbentuknya

konfigurasi star secara otomatis, juga konfigurasi jaringan peer-to-peer.

4. Menerapkan mekanisme CSMA/CA untuk akses kanal. Seperti kebanyakan

protokol jaringan nirkabel lainnya, protokol 802.15.4 menggunakan

mekanisme CSMA/CA.

5. Menangani dan memelihara mekanisme GTS (guaranteed time slot). Ketika

dalam mode beacon-enabled, sebuah koordinator akan mengalokasikan

sejumlah superframe aktif ke perangkat. Porsi ini dikenal dengan GTS yang

merupakan bagian dari CFP (contention free period) dari suatu superframe.

6. Menyediakan link handal antara dua peer entitas MAC. Sub-layer MAC

menerapkan berbagai mekanisme untuk memperluas reliabilitas link di antara

dua peer, antara lain dengan frame acknowledgment dan retransmisi,

verifikasi data dengan menggunakan 16-bit CRC, termasuk mekanisme

(26)

3.2 Struktur Beacon dan Superframe

Standar 802.15.4 memperkenankan penggunaan struktur superframe secara

opsional. Superframe dibatasi oleh beacon yang dikirimkan oleh koordinator. Dari

Gambar 3.1 dapat dilihat bahwa superframe dapat dibagi atas bagian aktif dan bagian

tidak aktif yang bersifat opsional. Periode aktif dari sebuah superframe terdiri atas 3

bagian yaitu sebuah beacon, periode CAP (Contention Access Period), dan periode

CFP (Contention-Free Period). Sebuah beacon dapat ditransmisikan tanpa

menggunakan mekanisme CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision

avoidance) pada awal slot 0 yang kemudian diikuti oleh periode CAP. Sebuah

perangkat yang ingin berkomunikasi pada periode CAP di antara dua beacon harus

berkompetisi dengan perangkat lainnya menggunakan mekanisme slotted CSMA/CA.

Selanjutnya periode CFP secara opsional muncul setelah periode CAP hingga akhir

periode aktif. Periode CFP dapat mengakomodasi hingga 7 GTS (Guaranteed Time

Slot), dan sebuah GTS dapat menduduki lebih dari satu slot [3].

(27)

Struktur superframe dapat dijelaskan dengan BO (beacon order) dan SO

(Superframe Order). Panjang dari superframe, disebut juga BI (beacon interval) dan

panjang bagian aktif yang disebut SD (Superframe Duration) dapat didefinisikan

sebagai [7]:

BI = aBaseSuperframeDuration x 2BO

SD = aBaseSuperframeDuration x 2SO

dengan BO dan SO bernilai antara 0 dan 14. Sedangkan, aBaseSuperframeDuration

adalah jumlah simbol yang membentuk sebuah superframe pada saat SO=0, yaitu

sebesar 960 simbol. Perlu diingat bahwa, pada sebuah PAN nilai SO harus lebih kecil

atau sama dengan BO. Sebuah PAN yang tidak menggunakan struktur superframe

(atau disebut beaconless-enabled PAN) harus diset pada nilai BO=SO=15. Pada

kasus ini, sebuah koordinator tidak akan mengirimkan beacon dan tidak mengijinkan

transmisi GTS [7].

3.3 Model Transfer Data

Mekanisme untuk transfer data tergantung pada kondisi apakah jaringan

mendukung transmisi beacon atau tidak. Sebuah jaringan yang mendukung transmisi

beacon (beacon-enabled network) biasanya digunakan untuk mendukung perangkat low-latency, seperti peralatan PC. Sedangkan jaringan yang tidak mendukung

perangkat seperti itu dapat saja memilih untuk tidak menggunakan beacon dalam

(28)

Transfer data dapat terbagi dalam 3 cara, yaitu [3]:

1. Dari perangkat ke koordinator.

2. Dari koordinator ke perangkat.

3. Antar perangkat pada jaringan multi-hop peer to peer.

Mekanisme transfer data dapat terjadi dalam salah satu cara dari tiga cara

berikut ini, yaitu [2][3]:

1. Transmisi Data Langsung

2. Transmisi Data Tak Langsung

3. Guaranteed Time Slot (GTS)

3.3.1 Transmisi data langsung

Jenis ini adalah mekanisme transaksi data dari perangkat ke koordinator. Pada

jaringan beacon-enabled, pada saat sebuah perangkat ingin mengirim data ke

koordinator, maka ia harus mendengarkan sebuah beacon sebagaimana ditunjukkan

pada Gambar 3.2.a. Ketika beacon diperoleh, maka perangkat akan melakukan

sinkronisasi struktur superframe-nya, lalu mengirim frame data menggunakan slotted

CSMA/CA ke koordinator. Selanjutnya coordinator mengkonfirmasi penerimaan

data yang berhasil dengan mengirim frame ACK (acknowledgment). Sementara untuk

jaringan beaconless-enabled, ketika perangkat ingin mengirim data, ia dapat

melakukannya langsung ke koordinator dengan mekanisme unslotted CSMA/CA.

Selanjutnya koordinator akan mengirim ACK jika berhasil menerima data tersebut,

(29)

Gambar 3.2 Transmisi data langsung pada jaringan (a) beacon-enabled, (b)

beaconless-enabled.

3.3.2 Transmisi data tak-langsung

Mekanisme ini adalah transfer data dari koordinator ke perangkat. Pada jaringan

beacon-enabled, ketika koordinator ingin mengirim data ke perangkat, ia akan

mengindikasikan pada beacon jaringan terdapat data yang tertunda. Perangkat secara

periodik mendengarkan beacon jaringan dan jika ada data yang tertunda maka

perangkat akan mengirim perintah MAC untuk permintaan data menggunakan slotted

CSMA/CA. Kemudian koordinator akan mengirimkan ACK atas keberhasilan

menerima permintaan data, lalu mengirimkan data yang tertunda menggunakan

slotted CSMA/CA. Perangkat yang telah menerima akan mengirim ACK. Seketika

menerima ACK, maka data yang tertunda akan dibuang dari list data tertunda pada

beacon. Urutan langkah tersebut ditunjukkan pada Gambar 3.3.a. Sementara untuk

jaringan beaconless-enabled, ketika koordinator ingin mengirim data ke perangkat,

maka ia akan menyimpan data untuk masing - masing perangkat yang sesuai. Suatu

perangkat dapat membentuk hubungan dengan mengirimkan permintaan data

(30)

jelas terlihat pada Gambar 3.3.b. Lalu ACK dikirim oleh koordinator, kemudian

mengirimkan data yang tertunda. Namun jika tidak ada data yang tertunda, maka

koordinator akan mengirim frame data dengan panjang payload nol untuk

menunjukkan tidak ada data yang tertunda. Selanjutnya perangkat akan mengirim

ACK atas penerimaan data tersebut [3].

Gambar 3.3 Transmisi data tidak langsung pada jaringan (a) beacon-enable; (b)

beaconless-enabled

3.3.3 Guaranteed Time Slot (GTS)

Cara ini digunakan untuk mentransfer data dari koordinator ke perangkat maupun

sebaliknya tanpa memerlukan mekanisme CSMA/CA karena kanal tersedia

(31)

3.4 Format Frame Data

Standar 802.15.4 mendefinisikan empat tipe frame termasuk di dalamnya

beacon, perintah (command), ACK, dan frame data. Format frame data 802.15.4

ditunjukkan pada Gambar 3.4 [4].

Frame MAC, misalnya MPDU, terdiri atas MAC header (MHR), MAC Service Data Unit (MSDU), dan MAC footer (MFR). Field pertama dari MAC header adalah frame control field. Dia mengindikasikan jenis frame MAC yang

sedang ditransmisikan, menspesifikasikan format field alamat, dan kontrol ACK.

Secara ringkas, frame control field menspesifikasikan sisa frame dan isinya. Suatu

frame data dapat mengandung informasi sumber dan tujuan dengan ukuran alamat

antara 4 dan 20 Byte. Panjang field dari payload bersifat variabel. Namun,

maksimum payload data MAC (berarti ukuran maksimum MSDU),

aMaxMACFrameSize, bernilai sama dengan aMaxPHYPacketSize (127 Bytes) – aMaxFrameOverhead (25 Bytes) = 102 Bytes [4][7].

(32)

MPDU (MAC protocol data unit) akan dilewatkan ke layer fisik sebagai

payload data PHY atau PSDU (PHY service data unit). PSDU memilki prefiks SHR

(synchronization header) dan PHR (PHY header) yang secara bersama-sama

membentuk paket data PHY yang dikenal dengan PPDU (PHY protocol data unit)

[3].

3.5 Mekanisme CSMA/CA

CSMA merupakan protokol terdistribusi sederhana dimana node-node

mengatur usaha transmisi paket berdasarkan pada persepsi keadaan, sibuk atau idle,

dari kanal radio. Suatu stasiun melakukan transmisi jika mendapatkan kanal dalam

keadaan idle (tidak ada carrier) dan menunda transmisi jika mendapatkan kanal

dalam keadaan sibuk (carrier terdeteksi) [5].

Tabrakan paket terjadi pada CSMA karena setiap node hanya memiliki

persepsi yang tertunda dari aktivitas node-node lainnya. Tabrakan paket

mengakibatkan pemborosoan bandwidth kanal dan penurunan throughput jaringan.

Pada jaringan kabel, node-node dapat mendengarkan transmisi sehingga mampu

menghindarkan pemborosan bandwidth kanal. Node-node akan merencanakan

transmisi ulang dari paket-paket pada waktu yang akan datang secara acak, dengan

tujuan untuk menghindari tabrakan lainnya. Skema ini adalah CSMA with Collision

Detection (CSMA/CD) dan menjadi protokol MAC yang populer untuk wired LAN

[5].

Radio unit yang beroperasi pada frekuensi pembawa tunggal tidak dapat

(33)

dilakukan tetapi deteksi tabrakan tidak dapat dikerjakan dengan mudah selama

tabrakan terjadi pada penerima. Hal ini disebabkan pada pengirim dimana tabrakan

terdeteksi, sinyal interferensi secara signifikan seringkali lebih lemah daripada sinyal

transmisi. Rintangan tersebut menghalangi kegunaan protokol deteksi tabrakan

(collision detection) dalam lingkungan wireless. Akibatnya, banyak protokol MAC

menggunakan prosedur collision avoidance (CSMA/CA) [5].

Algoritma CSMA/CA harus digunakan sebelum transmisi data atau transmisi

frame perintah MAC pada periode CAP. Standar 802.15.4 menggunakan dua tipe

mekanisme akses kanal tergantung pada konfigurasi jaringan, yaitu [3][5]:

1. Unslotted CSMA/CA

2. Slotted CSMA/CA

3.5.1 Unslotted CSMA/CA

Mekanisme ini digunakan pada jaringan beaconless-enabled. Pada saat perangkat

ingin mengirim frame data atau perintah MAC, ia akan menunggu selama periode

random. Apabila ditemukan kondisi kanal kosong (idle) mengikut i backoff random,

maka perangkat dapat mengirim data. Jika kanal dalam keadaan sibuk mengikuti

backoff random, perangkat harus menunggu selama periode random yang lain

sebelum mencoba mengakses kanal lagi [5].

3.5.2 Slotted CSMA/CA

Mekanisme ini digunakan pada jaringan beacon-enabled, dimana slot backoff

(34)

data pada periode CAP, ia harus menentukan batas slot backoff berikutnya dan

kemudian menunggu selama sejumlah slot backoff random. Apabila kanal dalam

keadaan sibuk mengikuti backoff random, maka perangkat harus menunggu sejumlah

slot backoff random yang lain sebelum mencoba mengakses kanal kembali. Namun

jika kanal kosong, maka perangkat dapat mengirim pada slot backoff berikutnya yang

tersedia [5].

Pada kedua kasus di atas, algoritmanya menggunakan unit waktu yang

disebut periode backoff, dimana satu periode backoff bernilai konstan, misal

aUnitBackoffPeriod (20 simbol). Algoritma CSMA/CA mencoba nilai backoff

maksimum sebelum menyatakan akses kanal gagal, contohnya

macMaxCSMABackoffs dapat divariasi antara 0 dan 5 (dengan default 4). Perlu

diingat bahwa algoritma CSMA/CA tidak digunakan untuk transmisi frame beacon,

frame ACK atau frame data pada periode CFP [5][7].

3.6 Inter Frames Spaces ( IFS )

Inter Frames Spaces (IFS) merupakan periode komunikasi yang idle

(keadaan kanal kosong) yang diperlukan untuk mendukung layer MAC dalam

memproses data yang diterima oleh layer fisik. Untuk mendapatkan kondisi ini,

semua frame yang terkirim diikuti oleh sebuah periode IFS. Jika transmisi

memerlukan acknowledgment, IFS akan mengikuti frame acknowledgment tersebut.

Panjang dari periode IFS bergantung pada ukuran frame yang ditransmisikan,

sehingga pada standar IEEE 802.15.4, IFS dibagi menjadi 2 jenis seperti yang

(35)

1. Long Inter Frames Spaces (LIFS)

2. Short Inter Frames Spaces (SIFS)

Pemakaian nilai IFS berdasarkan parameter IEEE 802.15.4

aMaxSIFSFrameSize, yang mendefenisikan ukuran frame maksimum yang dapat

diterima. Algoritma CSMA/CA memasukkan nilai IFS ke dalam perhitungan untuk

transmisi pada CAP (Contention Acces Period) [7].

Gambar 3.5 Inter Frames Spaces (IFS)

3.7 Perhitungan Throughput dan Delay pada Layer MAC

Untuk menganalisis throughput dan delay layer MAC pada jaringan wireless

personal area network (WPAN), harus terlebih dahulu diketahui apa saja parameter

yang akan dihitung.

3.7.1 Delay

Delay dapat dihitung seperti pada Persamaan 3.1 [6].

) ( )

( )

(x T T x T T T x

(36)

Dimana :

x = Payload (Byte).

) (x

delay = Waktu tunda.

BO

T = Periode back off. )

(x

T_frame = Waktu transmisi untuk payload sebesar x Byte.

TA

T = Waktu turn around.

ACK

T = Waktu transmisi Acknowledment.

IFS

T = Waktu IFS.

Untuk waktu IFS, ada dua (2) jenis yaitu T_SIFS dan T_LIFS. T_SIFS digunakan ketika MPDU (MAC Protocol Data Unit) lebih kecil atau sama dengan 18 Byte,

dimana MPDU diperoleh dari Persamaan 3.2 [6].

payload L

L

MPDU = MAC_HDR + MAC_FTR + ………(3.2)

Jika MPDU lebih kecil atau sama dengan 18 Byte, dipakai Persamaan 3.3

S SIFS T

T =12× ………..(3.3)

Jika MPDU lebih besar dari 18 Byte, dipakai Persamaan 3.4

S LIFS T

T =40× ……...………..(3.4)

Untuk periode back off T_BOdiperoleh dari Persamaan 3.5 [6]

(37)

SymbolRate T_S = 1

Untuk waktu transmisi T_frame(x) dapat diperoleh dari Persamaan 3.6 [6]



Untuk waktu acknowledgements diperoleh dari Persamaan 3.7 [6].



Dari persamaan – persamaan diatas maka dapat diperoleh nilai throughput.

)

Sehingga diperoleh bandwidth efficiency pada Persamaan 3.9 [6]

data R

TP

=

(38)

BAB IV

ANALISIS KINERJA LAYER MAC PADA WIRELESS

PERSONAL AREA NETWORK (WPAN)

4.1 Umum

Pada Tugas Akhir ini, akan dianalisis kinerja layer MAC pada Wireless

Personal Area Network (WPAN) dengan mekanisme unslotted CSMA/CA. Model

sistem yang akan dianalisis diasumsikan bahwa kondisi kanal ideal. Throughput yang

akan dihitung terjadi antara satu pengirim dan hanya satu penerima yang saling

berdekatan sehingga tidak terjadi transmisi error, tidak ada paket yang hilang jika

terjadi tabrakan, dan tidak ada hidden node atau station lain yang tersembunyi [6].

Analisis dilakukan untuk 2 pita frekuensi yang berbeda yaitu 915 MHz dan 2,4 GHz,

untuk panjang bit address yang berbeda juga pada masing-masing pita frekuensi

yaitu 16 bit dan 64 bit dengan acknowledgments (ACK) dan tanpa acknowledgments

(NACK). Pada perhitungan tanpa acknowledgments (NACK), waktu turn around dan

waktu transmisi untuk sebuah ACK diabaikan.

4.2 Parameter – Parameter Yang Digunakan Dalam Analisis

Dalam proses analisis diperlukan beberapa parameter awal yang digunakan

sebagai dasar perhitungan. Parameter – parameter tersebut meliputi frequency bands,

address bits, payload, data rate, panjang masing-masing header dan footer.

(39)

Tabel 4.1 Parameter – Parameter Analisis.

Nama Parameter Nilai

Frequency bands 915 MHz dan 2,4 GHz

Data Rate 40 kbps dan 250 kbps

Symbol Rate 40000 dan 62500 (baud/s)

Address bits 16 bits dan 64 bits

Payload 10, 20, 30, 40, 50, dan 60 (Bytes)

PHY

L 6 Bytes

HDR MAC

L _ 3 Bytes

FTR MAC

L _ 2 Bytes

slots

BO 3,5

4.3 Perhitungan Analisis Kinerja Layer MAC Pada Wireless Personal Area

Network (WPAN)

Pada perhitungan ini akan menganalisis throughput, delay, dan bandwidth

(40)

4.3.1 Perhitungan Throughput, delay, dan bandwidth dengan Frequency Bands

915 MHz.

Perhitungan yang akan digunakan dalam analisis ini dilakukan dengan

menggunakan persamaan – persamaan (3.1) hingga (3.9). Dengan menggunakan data

rate 40 kbps dan address bits 16 dan 64 bit. Maka akan diperoleh sebagai berikut :

1. 16 Bit + ACK

Waktu transmisi Acknowledment T_ACK diperoleh :



Untuk mencari waktu IFS, maka :

payload

Karena MPDU lebih kecil dari 18 Byte, maka akan digunakan TSIFS, sehingga

diperoleh :

(41)

Untuk mendapatkan periode back off, maka :

Sedangkan waktu turn around didapat :

S

Dengan menggunakan payload 10 Byte, maka akan diperoleh waktu tunda:

)

Sehingga throughput diperoleh :

)

11277,533 bps

Dan, efisiensi bandwidth adalah :

data

Dan dengan perhitungan yang sama menggunakan persamaan (3.1) sampai

persamaan (3.9) untuk payload (x) yang berbeda yaitu 20, 30, 40, 50, dan 60 Byte

akan didapat hasil perhitungan delay, throughput dan bandwidth efficiency seperti

(42)

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Delay, Throughput dan Bandwidth Efficiency untuk 16

bit + ACK Dengan Frekuensi 915 MHz.

Payload

(Byte)

Delay (s) Throughput

(kbps)

Bandwidth Efficiency

(%)

payload

(43)

S

Dengan menggunakan payload 10 Byte akan diperoleh waktu tunda :

)

16473,61647 bps

data

persamaan (3.9) untuk payload (x) yang lain yaitu 20, 30, 40, 50, dan 60 Byte akan

didapat hasil perhitungan delay, throughput dan bandwidth efficiency seperti yang

(44)

bit NACK Dengan Frekuensi 915 MHz.

Payload

(Byte)

(kbps)

(%)

0176

(45)

diperoleh :

S

)

9465,817634 bps

data

(46)

ditunjukkan pada Tabel 4.4.

bit + ACK Dengan Frekuensi 915 MHz.

Payload

(Byte)

(kbps)

(%)

(47)

S

)

13209,49432 bps

data

(48)

bit NACK Dengan Frekuensi 915 MHz.

Payload

(Byte)

(kbps)

(%)

10 0,04845 13,20949 33,02

20 0,06515 19,64696 49,11

30 0,08115 23,54383 58,85

40 0,09715 26,35100 65,87

50 0,11315 28,28104 70,70

60 0,12915 29,73286 74,33

Dari Tabel 4.2, 4.3, 4.4, dan 4.5 diperoleh grafik perbandingan throughput dan

bandwidth efficiency dari setiap address bits seperti yang ditunjukkan pada Gambar

4.1 dan Gambar 4.2.

Pada Gambar 4.1, dapat dilihat bahwa throughput yang dihasilkan akan lebih

besar pada 16 bit dan 64 bit tanpa acknowledgment (NACK), sama halnya pada

gambar 4.2 dimana bandwidth efficiency pada 16 bit dan 64 bit tanpa

acknowledgment (NACK) akan lebih besar dibandingkan dengan address bits yang

memakai acknowledgmet (ACK), hal ini terjadi karena waktu transmisi akan lebih

pendek untuk bit address tanpa acknowledgment (NACK) dibandingkan dengan

(49)

0

16 bit NACK

64 bit + ACK

64 bit NACK

Gambar 4.1 Perbandingan Throughput untuk address bits yang berbeda pada

Frekuensi 915 MHz.

0

16 bit NACK

64 bit + ACK

64 bit NACK

Gambar 4.2 Perbandingan Bandwidth Efficiency untuk address bits yang berbeda

(50)

4.3.2 Perhitungan Throughput, delay, dan bandwidth dengan Frequency Bands

2,4 GHz.

Perhitungan yang akan digunakan dalam analisis ini dilakukan dengan

menggunakan persamaan – persamaan (3.1) hingga (3.9). Dengan menggunakan data

rate 250 kbps dan address bits 16 dan 64 bit. Maka akan diperoleh sebagai berikut :

1. 16 Bit + ACK



payload

(51)

S

)

62695,925 bps

data

(52)

bit + ACK Dengan Frekuensi 2,4 GHz.

Payload

(Byte)

(kbps)

(%)

payload

(53)

S

)

88888,889 bps

data

(54)

bit NACK Dengan Frekuensi 2,4 GHz.

Payload

(Byte)

(kbps)

(%)

002816

(55)

diperoleh :

S

)

54127,19 bps

data

(56)

ditunjukkan pada Tabel 4.8.

bit + ACK Dengan Frekuensi 2,4 GHz.

Payload

(Byte)

(kbps)

(%)

(57)

diperoleh :

S

)

73260,07326 bps

data

(58)

bits NACK Dengan Frekuensi 2,4 GHz.

Payload

(Byte)

(kbps)

(%)

10 0,008736 73,26007 29,30

20 0,011744 108,99182 43,95

30 0,014304 134,22818 53,69

40 0,016864 151,80265 60,72

50 0,019425 164,75564 65,89

60 0,021985 174,67258 69,86

Dari Tabel 4.6, 4.7, 4.8, dan 4.9 diperoleh grafik perbandingan throughput dan

bandwidth efficiency dari setiap address bits seperti yang ditunjukkan pada Gambar

4.3 dan Gambar 4.4.

Pada Gambar 4.3, dapat dilihat bahwa throughput yang dihasilkan akan lebih

besar pada 16 bit dan 64 bit tanpa acknowledgment (NACK), sama halnya pada

gambar 4.4 dimana bandwidth efficiency pada 16 bit dan 64 bit tanpa

acknowledgment (NACK) akan lebih besar dibandingkan dengan address bits yang

memakai acknowledgmet (ACK), hal ini terjadi karena waktu transmisi akan lebih

pendek untuk address bits tanpa acknowledgment (NACK) dibandingkan dengan

(59)

0 16 bit NACK 64 bit + ACK 64 bit NACK

Gambar 4.3 Perbandingan Throughput untuk address bits yang berbeda pada

Frekuensi 2,4 GHz.

0 16 bit NACK 64 bit + ACK 64 bit NACK

Gambar 4.4 Perbandingan Bandwidth Effeciency untuk address bits yang berbeda

(60)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil analisis yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Throughput yang dihasilkan pada frekuensi 2,4 GHz lebih besar dari pada throughput yang dihasilkan pada frekuensi 915 MHz.

2. Frekuensi 915 MHz menghasilkan penggunaan bandwidth efficiency yang

lebih tinggi dibandingkan dengan frekuensi 2,4 GHz.

3. Throughput dan bandwidth efficiency akan lebih besar untuk panjang bit address yang tidak menggunakan Acknowledgments (NACK) dibandingkan

dengan bit address yang menggunakan Acknowledgments (ACK).

4. Dari hasil analisis juga diperoleh bahwa semakin besar payload maka akan semakin besar juga throughput dan bandwidth efficiency untuk setiap

frekuensi yang dipakai.

5.2 Saran

Saran yang dapat penulis berikan adalah sebagai berikut :

1. Analisis kinerja layer MAC pada Wireless Personal Area Network (WPAN)

dapat dibahas lebih mendalam dengan menggunakan metode simulasi dengan

menggunakan bahasa pemrograman yang ada.

2. Analisis kinerja layer MAC pada Wireless Personal Area Network (WPAN)

dapat dibahas lebih lanjut dengan menggunakan mekanisme akses kanal

(61)

DAFTAR PUSTAKA

1. Misic, Jelena, and Vojislav B Misic, Wireless Personal Area Networks

Perfomance, Interconnection, and Security with IEEE 802.15.4, Jhon Wiley and

Sons Ltd, England.

2. Gutierrez, Jose A, Edgar H Callaway Jr, and Raymond L Barrett Jr, Low-Rate

Wireless Personal Area Network, Standards Information Network IEEE Press.

3. IEEE 802.15.4 Standard, Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical

Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs), IEEE New York, Oktober 2003.

4. Callaway, Ed, Paul Gorday, and Lance Hester, Home Networking with IEEE

802.15.4 : A Developing Standard for Low-Rate Wireless Personal Area Networks, IEEE Communications Magazine, 2002.

5. Garg, Vijay K, Wireless Communications and Networking, Morgan Kaufmann

Publisher, San Fransisco, 2007.

6. Latre, Benoit, Pieter De Mil, Ingrid Moerman, Bart Dhoedt, Piet Demeester, and

Niek Van Dierdonck,2006, Throughput and Delay Analysis of Unslotted IEEE

802.15.4, In Journal of Networks, Mei 2006, 20-28.

7. Severino, Ricardo AR da silva,2008, On The Use of IEEE 802.15.4/Zigbee for

Time-Sensitive Wireless Sensor Network Applications, Politecnico Do Porto,

Porto.

8. Prasad, Ramjee, and Luc Deneire, From WPANs to Personal Networks :