Analisis Pengiriman Video Pada WiMAX Menggunakan Network Simulator dan Perangkat WiMAX PCR

Analisis Pengiriman Video Pada WiMAX Menggunakan Network Simulator dan Perangkat WiMAX PCR

Ulimaz Talitha

¹⁾

, Emansa Hasri Putra, S.T., M.Eng.

²⁾

, Hamid Azwar, ST.

³⁾

1) Jurusan Teknik Elektro Politeknik Caltex Riau, Pekanbaru 28265, email: sayaulimaztalitha@gmail.com 2) Jurusan Teknik Elektro Politeknik Caltex Riau, Pekanbaru 28265, email: emansa@pcr.ac.id

3) Jurusan Teknik Elektro Politeknik Caltex Riau, Pekanbaru 28265, email: hamid@pcr.ac.id

Abstrak

WiMAX menawarkan solusi terhadap keterbatasan coverage area, jumlah client dan kecepatan transfer data yang tinggi. Wimax juga mendukung kualitas layanan (Quality of Service, QOS) yang diperlukan untuk layanan multimedia seperti koneksi audio dan video. Jaringan internet pada saat ini bukan hanya saja mengakses data-data tapi untuk streaming paket video, hal ini didukung dengan semakin banyak dan berkembang video server, dan video juga dapat digunakan sebagai informasi pada saat ini. Pada tugas akhir ini akan dianalisa perbandingan kinerja teknologi jaringan WiMAX dalam menjalankan aplikasi video streaming didalam network simulator (NS-2) dan perangkat WiMAX yang dimiliki oleh Politeknik Caltex Riau. Dengan parameter pengujian berupa delay dan throughput. Secara keseluruhan nilai QoS yang diperoleh pengujian perangkat untuk pengiriman video2(akiyo) merupakan hasil yang terbaik yang diperoleh kualitas kanal senilai 214 Kbps dan delay yang bernilai 17,2244ms.

Kata Kunci : WiMAX, NS-2, QOS, Delay, Troughput, Video streaming

Abstract

WiMAX offers a solution to the limited coverage area, total of users and high speeds data transfer. This technology also supports quality of service (Quality of Service, QoS) which is required in multimedia services such as audio and video connections. Internet networking is not only the only access to the data but for streaming video package, it is supported by the increasing and growing video servers, and video can also be used as information at this time. In this thesis will analyze the comparative performance of WiMAX network technologies in video streaming applications running in a network simulator (NS-2) and WiMAX devices owned by the Polytechnic Caltex Riau. With the testing parameters such as delay and throughput. Overall QoS values obtained by testing the device for delivery video2 (akiyo) is the best result obtained with premium quality 214 Kbps valued and valuable 17.2244 ms delay.

Keyword: WiMAX, NS-2, QOS, Delay, Troughput, Video streaming

1 PENDAHULUAN

Perkembangan teknologi komunikasi nirkabel (wireless) pada saat ini berkembang

dengan sangat pesat. Jaringan nirkabel memungkinkan orang untuk dapat berkomunikasi serta

mengakses berbagai komunikasi dan informasi tanpa kabel (nirkabel) dan biasa dikenal dengan

teknologi hostpot yang menggunakan standar IEEE 802.11. Teknologi nirkabel telah banyak

diaplikasikan dalam penunjangan penyediaan infrastruktur telekomunikasi. Standar teknologi

baru dalam dunia komunikasi wireless yang lebih dikenal dengan WiMAX (World wide

Interoperability for Microwave Access). Dimana WiMAX ini menggunakan standar IEEE 802.16

yang merupakan perkembangan dari standar system WLAN[2]. WiMAX tersebut menawarkan solusi terhadap keterbatasan coverage area, jumlah user serta kecepatan transfer data yang tinggi. Teknologi ini juga mendukung kualitas pelayanan (Quality of Service, QOS) yang sangat diperlukan pada layanan multimedia seperti koneksi audio dan video. Video streaming bukanlah hal yang aneh lagi untuk didengar. Jaringan internet pada saat ini bukan hanya saja mengakses data-data tapi untuk streaming paket video, hal ini didukung dengan semakin banyak dan berkembang video server, dan video juga dapat digunakan sebagai informasi pada saat ini.

Pada tugas akhir ini, akan dilakukan analisa perbandingan kinerja jaringan WiMAX dalam menjalankan aplikasi video streaming dengan menggunakan network simulator2 dan perangkat jaringan WiMAX yang dimiliki oleh Politeknik Caltex Riau. Dengan jenis parameter pengujian kinerja berupa delay dan throughput.

2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 BWA (Broadband Wireless Access)

Broadband Wireless Access (BWA) adalah teknologi akses yang menawarkan akses data berkecepatan tinggi dan mempunyai kemampuan menyediakan layanan nirkabel. Teknologi BWA terkini adalah WiMAX. Standar BWA ini secara luas digunakan adalah standar yang dikeluarkan oleh Institute of Electrical and Electronics Engineering (IEEE), seperti standar 802.15 untuk Personal Area Network (PAN), 802.11 untuk jaringan (WiFi), dan 802.16 untuk jaringan (WiMAX).

^[1]

Gambar 1.1 Posisi WiMAX diantara Jaringan Nirkabel 2.2 WiMAX

Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) adalah evolusi dari teknologi BWA yang mempunyai sebuah standar industri yang berfungsi menginterkoneksikan berbagai standar teknis menjadi satu kesatuan dengan teknologi akses microwave dan merupakan penggabungan antara standar IEEE 802.16 dengan ETSI HiperMAN.

2.3 Standarisai WiMAX

Saat ini standar WiMAX dibagi menjadi 2 kategori, yang pertama yaitu IEEE 802.16d (sering disebut 802.16-2004) yang digunakan untuk user yang bersifat fixed dan nomadic.

Sedangkan yang kedua yaitu IEEE 802.16e (sering disebut 802.16-2005) yang digunakan untuk

user yang bersifat portable dan mobile. Pada tugas akhir ini menggunakan standar 802.16d yaitu

client tidak bergerak dan perangkat yang digunakan menggunakan standar tersebut.

^[2]

.

2.4 Konsep Video Streaming

Terdapat dua metode penyampaian konten multimedia (video, audio atau media lainnya) ke klien yaitu melalui streaming dan download. Dalam metode download, konten diletakkan pada sebuah server dan dapat di-download oleh klien seluruh file dan disimpan pada tempat penyimpanan lokal.

Pada metode streaming, klien merepresentasikan konten yang datang dari jaringan secara langsung tanpa mendownload seluruh konten terlebih dahulu. Konten streaming biasanya tidak pernah didownload. Paket-paket konten direpresentasikan ketika datang dan kemudian dibuang.

Media streaming memiliki kemampuan melakukan pengiriman secara simultan dan melakukan playback pada video.

2.5 Parameter QoS WiMAX

Pada tugas akhir ini ada 2 buah parameter QOS yang akan digunakan yaitu throughput dan delay.

2.5.1.Delay

Delay adalah waktu rata-rata yang dibutuhkan suatu paket untuk mencapai route dari asal ke tujuan. Delay dimaksudkan adalah delay rata-rata yang merupakan one way delay, yaitu jumlah total waktu pengiriman paket dalam satu kali pengalamatan dengan jumlah usaha pengiriman yang berhasil dalam satu kali pengamatan tersebut.

2.5.2.Throughput

Throughput adalah banyaknya bit-bit yang dikirimkan dengan sukses dari satu titik ke satu titik tujuan dalam satu waktu. Definisi throughput sama dengan konsumsi bandwidth, yang mana kecepatan kanal yang sebenarnya yang diperoleh oleh suatu use.

3 PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan Sistem

3.1.1 Perancangan Simulasi Jaringan WiMAX

Blok diagram perancangan simulasi jaringan WiMAX menggunakan NS2 ditunjukkan pada gambar 3.1

Gambar 3.1 Blok diagram Perangkat Jaringan WiMAX

Topologi yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.2 topologi perangkat jaringan WiMAX.

BTS

PC Server Switch

Client

Gambar 3.1 Topologi Perangkat Jaringan WiMAX 3.1.2 Perancangan Perangkat Jaringan WiMAX

Blok diagram perancangan jaringan WiMAX menggunakan perangkat ditunjukkan pada gambar 3.3

Gambar 3.3 Blok diagram Perangkat Jaringan WiMAX

Topologi yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.4 topologi perangkat jaringan WiMAX.

PC SERVER PC CLIENT

SERVER

Client PicoBs CPE

Gambar 3.4 Topologi Perangkat Jaringan WiMAX

3.2 perancangan Sistem

3.1.1 Pemodelam Sistem Simulasi

1. Standar WiMAX yang digunakan pada tugas akhir ini adalah IEEE 802.16d yaitu client tidak bergerak.

2. Aplikasi WiMAX yang digunakan pada tugas akhir ini adalah backhaul hospot. Adapun konfigurasinya adalah sebagai berikut :

 Base Station terhubung dengan client secara wireless dengan jarak 70 meter.

 Client terhubung dengan CPE secara wired.

 CPE terhubung dengan user secara wired.

3. Topologi jaringan yang digunakan adalah PTP (Point to Point). Dalam topologi ini BS WiMAX digunakan untuk menghandle satu buah client.

4. Pengujian dilakukan dengan mengirimkan video pada jaringan WiMAX dan parameter pengujian berupa throughput dan delay.

3.2.2 Pemodelan Sistem Perangkat

1. Standar WiMAX yang digunakan pada tugas akhir ini adalah IEEE 802.16d, hal ini disebabkan oleh perangkat WiMAX yang digunakan dirancang untuk standar tersebut.

2. Konfigurasi perangkat WiMAX adalah sebagai berikut :

 Base Station terhubung dengan Subscriber Station secara wireless dengan jarak 70 meter.

 Client terhubung dengan CPE secara wired.

 CPE terhubung dengan user secara wireless.

3. Topologi jaringan yang digunakan adalah PTP (Point to Point). Dalam topologi ini BS WiMAX digunakan untuk menghandle satu buah client.

4. Pengujian dilakukan dengan mengirimkan video pada jaringan WiMAX dan parameter pengujian berupa throughput dan delay

4 ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian Simulasi Jaringan WiMAX 4.1.1 Pengujian TCL Script

Pengujian script bertujuan untuk mengetahui apakah script yang telah di buat sudah benar dan sama sekali tidak terdapat error. Pengujian dilakukan dengan cara mensimulasi kan pengiriman video streaming berupa video on deman pada jaringan WiMAX yang dikirimkan dari PC server melalui BS (BaseStation) yang terhubung secara wired menuju client yang terhubung secara WiMAX. Perintah yang digunakan untuk menjalankan pengujian tersebut :

$ ns Simulasi.tcl

Hasil dari perintah diatas ketika dijalan kan pada cygwin diperoleh NAM (.nam) yang

jika dijalankan akan menampilkan animasi dari system yang telah diterapkan, dapat dilihat pada

gambar 4.1 Hasil NAM( Network Animator).

Gambar 4.1 Hasil NAM (Network Animator) 4.1.2 Analisis delay dan throughput

Pada simulasi ini, dilakukan pengambilan data berupa nilai QoS yang dihasilkan dari pengiriman 2 buah video yang berbeda dapat dilihat pada tabel 4.1 tabel pengujian throughout simulasi.

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Rata-rata Throughput dan Delay Simulasi Pengujian

Simulasi Throughput Delay Video 1 209,68 Kbps 9.53 ms Video2 146,12 Kbps 7,13 ms

Nilai throughput yang didapat merupakan throughput rata-rata yang didapatkan dari jumlah total paket yang berhasil dikirim dibagi dengan total waktu pengamatan atau total paket. Perhitungan throughput dapat dilihat dibawah ini :

Paket-paket perwaktu kecepatan kanal pengiriman video1(video foreman), dapat dilihat

pada gambar 4.2 grafik throughput perwaktu pengamatan video foreman simulasi.

Gambar 4.2 Grafik Throughput per waktu pengamatan video foreman simulasi

Kecepatan kanal diwaktu pengiriman pertama sampai akhir bernilai 1000 byte menunjukkan kualitas jaringan saat pengiriman video tinggi, dibandingkan pada saat pengiriman video2(video akiyo) kecepatan kanal disaat pengiriman pertama hingga akhir banyak dibawah 1000 byte. Hal ini dapat disebabkan oleh kapasitas video pada video foreman lebih kecil dibandingkan dengan video akiyo, sehingga saat pengiriman video kecepatan kanal bernilai tinggi. Paket-paket perwaktu kecepatan kanal pengiriman video2(video akiyo), dapat dilihat pada gambar 4.3 grafik throughput perwaktu pengamatan video akiyo simulasi.

Gambar 4.3 Grafik Throughput per waktu pengamatan video akiyo simulasi

Dari gambar diatas, dapat dilihat nilai throughput terbanyak yaitu sekitar 400byte hal ini menyebabkan jumah total paket yang berhasil dikirimkan video2 lebih kecil dibandingkan dengan video1. Sehingga dari perhitungan throughput rata-rata nilai yang didapat lebih kecil, dapat dilihat pada perhitungan dibawah ini,

0 200 400 600 800 1000 1200

1 16 31 46 61 76 91 106 121 136 151 166 181 196 211 226 241 256 271 286 301 316 331 346 361 376 391 406

Th ro u gh p u t

Waktu Pengamatan

Throughput

0 200 400 600 800 1000 1200

0 13 26 39 52 65 78 91 104 117 130 143 156 169 182 195 208 221 234 247 260 273 286 299 312 325 338 351 364

Th ro u gh p u t

Waktu Pengamatan

Throughput

Delay yang didapatkan pada video1(foreman) lebih besar dibandingkan dengan video2(akiyo) hal ini disebabkan oleh nilai throughput yang didapat pada video1(foreman) lebih besar dibandingkan dengan video2(akiyo). Semakin besar throughput yang didapatkan maka akan semakin besar waktu tunda (delay) yang dihasilkan.

Gambar 4.4 Grafik Delay per waktu pengamatan video foreman simulasi

Pada gambar4.4 grafik delay perwaktu pengamatan video foreman simulasi waktu pertama, pertengahan dan akhir waktu delay bernilai diatas 0.02s hal ini yang menyebabkan delay video1 lebih besar dibandingkan dengan video2. Berikut perhitungan delay dari gambar grafik delay perwaktu pengamatan video foreman simulasi:

Nilai delay rata-rata video2(akiyo) yang didapatkan secara perhitungan yaitu 7,13ms disebabkan oleh nilai delay perwaktu pengamatan banyak dibawah 0,006s, dapat dilihat pada gambar 4.5 delay perwaktu pengamatan video akiyo simulasi.

Gambar 4.5 Grafik Delay per waktu pengamatan video akiyo simulasi 0

0,005 0,01 0,015 0,02 0,025

1 16 31 46 61 76 91 106 121 136 151 166 181 196 211 226 241 256 271 286 301 316 331 346 361 376 391 406

D e lay

Waktu Pengamatan

Delay

0 0,005 0,01 0,015 0,02

1 15 29 43 57 71 85 99 113 127 141 155 169 183 197 211 225 239 253 267 281 295 309 323 337 351 365

d e lay

Waktu Pengamatan

Delay

Berikut perhitungan delay dari gambar grafik delay perwaktu pengamatan video akiyo simulasi:

4.2 Pengujian Perangkat Jaringan WiMAX 4.2.2 Analisis delay dan throughput

Pada implementasi pengujian perangkat, dilakukan pengambilan data berupa nilai QoS yang dihasilkan dari pengiriman 2 buah video yang berbeda dapat dilihat pada tabel 4.2 tabel pengujian throughput perangkat.

Tabel 4.2 Pengujian Throughput Perangkat Pengujian

Perangkat Throughput Delay Video 1 205 Kbps 33.93 ms Video2 214 Kbps 17,12 ms

Dari data yang dihasilkan, nilai throughput rata-rata pada video1 (foreman) kecepatan kanal yang diperoleh pada saat pengiriman 205 Kbps dan throughput video2 (akiyo) yaitu 214 Kbps hanya sedikit perbedaan nilainya. Pada proses pengiriman data video1(foreman) beberapa nilai throughput per-paket pengiriman video bernilai dibawah 400byte dan nilai throughput pada paket awal pengiriman dan akhir pengiriman throughput benilai dibawah 200byte, dapat dilihat pada gambar4.6 grafik throughput per waktu pengamatan pada video foreman implementasi.

Gambar 4.6 Grafik Throughput per waktu pengamatan video foreman perangkat

Berikut perhitungan throughput dari gambar grafik throughput perwaktu pengamatan video foreman perangkat

0 500 1000 1500 2000

1 21 41 61 81 101 121 141 161 181 201 221 241 261 281 301 321 341 361 381 401 421 441 461 481 501 521 541 561 581

Th ro u gh p u t( b yt e )

Waktu Pengamatan

Throughput

Sedangkan saat proses pengiriman data video2(akiyo), hamper seluruh dari nilai throughput perpaket bernilai diatas 1400byte, hanya beberapa paket saja yang throughput bernilai rendah seperti pada paket ke 65 – 97 berniali dibawah 600byte dan pada paket dibawah 993 sekitar 100byte. Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar4.7 grafik throughput waktu pengamatan pada video akiyo.

Gambar 4.7 Grafik Throughput per waktu pengamatan video akiyo perangkat

Berikut perhitungan delay rata-rata dari gambar grafik throughout perwaktu pengamatan video foreman perangkat:

Pada pengujian delay perangkat, dapat dilihat bahwa nilai yang didapatkan pada video2 lebih kecil yaitu 17,1244ms dibandingkan video1 yaitu 33.9393ms delaynya lebih kecil.

Sama halnya pada delay pegujian disimulasi nilai video2 lebih kecil dibandingkan dengan video1.

0 500 1000 1500 2000

1 35 69 103 137 171 205 239 273 307 341 375 409 443 477 511 545 579 613 647 681 715 749 783 817 851 885 919 953 987

Th ro u gh p u t( b ye )

Waktu Pengamatan

Throughput

Gambar 4.8 Grafik Delay per waktu pengamatan video foreman perangkat

Tingginya nilai rata-rata delay yang diperoleh disebabkan ketika pengiriman video1(foreman), nilai delay awal pengiriman dilihat dari perpaket dan akhir paket delaynya sangat besar yaitu diatas 0,2s, ditengah paket pengiriman nilai delaynya adalah dibawah 0,2s.

Dapat dilihat pada gambar4.8 grafk delay per-paket pada pengiriman video foreman. Berikut perhitungan delay rata-rata dari gambar grafik delay perwaktu pengamatan video foreman perangkat:

Pada gambar 4.9 merupakan gambar grafik delay per-paket pada video akiyo, dapat dilihat nilai delay perpaket yang dihasilkan rata-rata dari awal pengiriman hingga akhir pengiriman data, nilai delay perpaket yang didapatk sekitar dibawah 0.2s hanya pada saat paket ke 991 hingga akhir yang diatas 0.5s. Hal ini lah yang menyebabkan nilai dari delay rata-rata video2(akiyo) lebih kecil dibandingkan dengan video1(foreman).

Gambar 4.9 Grafik Delay per waktu pengamatan video foreman perangkat 0,00000000

0,20000000 0,40000000 0,60000000 0,80000000 1,00000000 1,20000000

1 24 47 70 93 116 139 162 185 208 231 254 277 300 323 346 369 392 415 438 461 484 507 530 553 576

D e lay

waktu pengamatan

Delay/paket

0,0000000 0,5000000 1,0000000 1,5000000 2,0000000 2,5000000

1 39 77 115 153 191 229 267 305 343 381 419 457 495 533 571 609 647 685 723 761 799 837 875 913 951 989

D e lay

waktu pengamatan

Delay/paket

Berikut perhitungan delay rata-rata dari gambar grafik delay perwaktu pengamatan video foreman perangkat:

Jika dibandingkan dengan nilai delay rata-rata dari pengujian simulasi dan pengujian perangkat, nilai delay rata-rata sangat jauh berbeda. Hal ini disebabkan pada pengujian perangkat kondisi pada saat pengujian terdapat berbagai macam obstacle atau pengganggu atau kondisi saat pengambilan data NLOS berupa atap, dinding, dan antenna lainnya, sehingga nilai yang didapakan pada client tidak hanya dari sinyal WiMAX saja yang diterima tetapi dapat dari pantulan, pembiasan dan sebagainya. Sedangkan saat pengujian simulasi, kondisi yang ada pada simulasi tidak berubah-ubah atau kondisi yang ada antara BS menuju client tidak ada halangan sama sekali atau LOS. Sehingga jika dilakukan pengujian berulang kali pada simulasi, nilai throughput dan delay yang didapatkan tidak akan berubah-ubah nilainya. Berbeda dengan pengujian implementasi perangkat, jika dilakukan pengujian berulang-ulang maka nilai throughput dan delay rata-rata yang didapatkan dapat berubah-ubah yang sangat berpengaruh terhadap kondisi lapangan pengujian.

5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

1. Semakin tinggi nilai throughput yang didapatkan dan semakin kecil delay yang didapatkan maka akan semakin baik.

2. Jaringan WiMAX yang telah dirancang pada simulasi dan perangkat cukup baik melakukan video streaming.

3. Lokasi pengujian perangkat sangat berpengaruh terhadap nilai delay dan throughput yang didapatkan.

5.2 Saran

1. . Menambah jumlah video yang lebih banyak untuk pengujian jaringan WiMAX dan menambahkan client agar terlihat perubahan delay dan throughput.

Daftar Pustaka

1. Prianggono, Abdul Rakhman. (2010). Wimax Sebagai Teknologi Jaringan Telekomunikasi Masa Depan Indonesia. Big Paper System Information & technology. Jakarta. Universitas Gajah Mada.

2. Zen, Muhammad. (2009). Analisa performasi WiMAX di ITS Menggunakan Network Simulator. Surabaya. Institute Teknologi Sepuluh November.

3. Safruddin, Husni. (2009). Analisis Perbandingan Kinerja Traffic Scheduler Weighted Round Robin (WRR) dan Temporary Removal Scheduler_Round Robin (TRS_RR) Pada WiMAX. Program Pasca Ssarjana Bidang Ilmu Teknik. Depok. Universita Indonesia.

4. Arifin, Samsul.. Evaluasi Kinerja Algoritma Penjadwalan Weighted Round Robin Pada

WiMAX. Makalah Seminar Tugas Akhir. Semarang. Universitas Dionegoro.