ANALISA PERFORMANSI MEKANISME BANDWIDTH REQUEST GRANT DALAM JARINGAN WIMAX

(1)

ANALISA PERFORMANSI MEKANISME BANDWIDTH REQUEST GRANT DALAM JARINGAN WIMAX

Dini Annisa¹, Sofia Naning Hertiana², Sony Sumaryo ³

¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom

Abstrak

Teknologi broadband dan wireless merupakan dua teknologi telekomunikasi yang mengalami pertumbuhan paling cepat saat ini. Salah satunya adalah teknologi WiMAX yang menjanjikan kecepatan tinggi dengan jangkauan akses lebih luas dari teknologi wireless sebelumnya. Hal ini menyebabkan semakin banyak user memperoleh kemudahan untuk mengakses berbagai aplikasi dimanapun mereka berada. Berdasarkam kebutuhan layanan user yang bervariasi dan banyaknya jumlah user dalam satu BS, maka proses alokasi bandwidth dalam sistem komunikasi wireless akan menjadi sangat kompleks. Untuk mengatasi hal tersebut IEEE 802.16 sebagai standar untuk WiMAX menerapkan mekanisme Bandwidth Request-grant untuk alokasi bandwidth uplink antara base station (BS) dan subscriber station (SS).

Dalam tugas akhir ini, evaluasi unjuk kerja mekanisme bandwidth requestgrant dilakukan dengan mengukur throughput, delay dan packet loss saat melewatkan trafik VoIP berdasarkan hasil simulasi menggunakan software jaringan OPNET 14.0.

Dari hasil simulasi didapatkan : skenario 1, throughput maksimal diperoleh saat bandwidth request 64 kbps untuk jumlah user 10, 20, 30, 40, 50 sebesar 52.93 kbps,32.67 kbps,21.87 kbps,16.49 kbps, dan 13.21 kbps. Packet loss saat bandwidth request 64 Kbps dan 128 Kbps dengan jumlah user 10, 20, dan 30 sesuai ITU G.107 dimana packet loss kurang dari 20%. Delay saat bandwidth request 128 kbps, 192 kbps, 256 kbps, dan 320 kbps dengan jumlah user bertambah masih ditolerir karena berada pada range 0-150 ms (ITU G.114). Skenario 2, throughput maksimal diperoleh saat bandwidth request 64 Kbps untuk kecepatan user 0

km/jam,5 km/jam,60 km/jam dan 80 km/jam sebesar 52.93 kbps, 51.21 kbps, 48.04 kbps dan 31.97 kbps. Adapun packet loss saat bandwidth request 64 kbps dan 128 kbps dengan kecepatan user 0 km/jam, 5 km/jam, dan 60 km/jam masih ditolerir karena kurang dari 20% (ITU G.107). Pada saat bandwidth request 128 Kbps, 192 Kbps, 256 Kbps, dan 320 Kbps dengan kecepatan user

bertambah, delay masih ditolerir karena berada pada range 0-150 ms (ITU G.114).

Kata Kunci : WiMAX, bandwidth Request-grant, VoIP

Tugas Akhir - 2009

Fakultas Teknik Elektro Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi

(2)

Abstract

Broadband technology and wireless is two telecommunications technologies that growing swiftly.

One of them is WiMAX technology, promised high-speed with broader access coverage than technology wireless before. This thing causes more and more user to obtain amenity to access various applications every time and everywhere. Requirement base of service user is varying and the many amounts user in one Base Station ( BS), hence allocation process of bandwidth in communications system wireless will become very complex. To overcome this thing IEEE 802.16 as standard for WiMAX has a mechanism of Bandwidth Request-grant for allocation of uplink bandwidth between base station (BS) and subscriber station ( SS).

In this final project, evaluation of bandwidth request-grant mechanism is done with measuring throughput, delay and packet loss system when overcoming VoIP traffic based on result of simulation applies software network OPNET 14.0.

Simulation result done at this research got : first scenario, maximum throughput is obtained when bandwidth request 64 kbps for amounts user 10, 20, 30, 40, 50 equal to 52.93 kbps,32.67 kbps,21.87 kbps,16.49 kbps, and 13.21 kbps. Packet loss when bandwidth request 64 Kbps and 128 Kbps with number of user 10, 20, and 30 appropriate to ITU G.107 where packet loss less than 20%. Delay when bandwidth request 128 kbps, 192 kbps, 256 kbps, and 320 kbps with number of user increases that there are still be tolerated by residing in at range 0- 150 ms ( ITU G.114). Scenario 2, maximum throughput is obtained when bandwidth request 64 Kbps for speed of user 0 km/h,5 km/h,60 km/h and 80 km/h equal to 52.93 kbps, 51.21 kbps, 48.04 kbps and 31.97 kbps. Packet loss when bandwidth request 64 kbps and 128 kbps with speed of user 0 km/h, 5 km/h, and 60 km/h still be tolerated by less than 20% ( ITU G.107). At the time of bandwidth request 128 Kbps, 192 Kbps, 256 Kbps, and 320 Kbps with speed of user increases, delay still be tolerated by residing in at range 0-150 ms ( ITU G.114).

Keywords : WiMAX, Bandwidth Request-grant, VoIP

(3)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknologi broadband dan wireless merupakan dua teknologi telekomunikasi yang mengalami pertumbuhan paling cepat saat ini. Kedua teknologi tersebut menawarkan kemudahan pada user untuk mengakses berbagai layanan dan informasi kapanpun dan dimanapun mereka butuhkan.

Perbedaan layanan broadband menyebabkan kebutuhan bandwidth yang berbeda-beda pula. Sejumlah bandwidth yang disediakan untuk sebuah layanan harus memenuhi kualitas dari layanan tersebut yang melibatkan beberapa parameter seperti throughput, error rate, delay, dan jitter. Berdasarkam kebutuhan layanan user yang bervariasi dan banyaknya jumlah user dalam satu BS, maka proses alokasi bandwidth dalam sistem komunikasi wireless akan menjadi sangat kompleks dan rumit. Khususnya pada saat mengalokasikan bandwidth uplink.

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) merupakan teknologi Broadband Wireless Access (BWA) dengan kecepatan akses yang tinggi dengan jangkauan yang luas. IEEE 802.16 WirelessMAN merupakan standar untuk system BWA. WiMAX di desain untuk memenuhi kebutuhan Quality of Service (QoS) pada hubungan uplink maupun downlink.

Pada standar IEEE 802.16 terdapat mekanisme bandwidth Request-grant yang digunakan untuk mengakomodasi berbagai persyaratan QoS dalam trafik yang heterogen. Mekanisme bandwidth request-grant digunakan untuk alokasi bandwidth uplink antara BS dan SS. Pada saat SS ingin mengirim data, pertama harus mengirimkan bandwidth request ke BS. BS akan menerima request bandwidth tersebut dan akan ditentukan apakah terdapat bandwidth yang cukup untuk memenuhi request bandwidth tersebut.

Tugas akhir ini bertujuan untuk menganalisa unjuk kerja/performansi mekanisme bandwith request-grant khususnya untuk layanan Voice ever Internet Protocol (VoIP) dalam jaringan WiMAX. Sehingga dapat diketahui parameter throughput, delay dan packet loss.

(4)

1.2 Perumusan Masalah

Alur penelitian ini didasarkan pada beberapa masalah yang dapat dirumuskan sebagai berikut :

a. Bagaimana mekanisme bandwidth request-grant dalam jaringan WiMAX.

b. Analisa performansi mekanisme bandwidth request-grant dalam jaringan WiMAX, khususnya untuk layanan voice (VoIP).

c. Unjuk kerja yang akan di analisa meliputi parameter throughput, delay dan packet loss.

1.3 Pembatasan Masalah

Batasan–batasan masalah yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

a. Parameter-parameter yang digunakan dalam simulasi berdasarkan standar IEEE 802.16.

b. Simulasi melibatkan dua layanan uplink QoS scheduling yaitu unsolicited grant service (UGS) dan best-effort (BE) service.

c. Analisa performansi hanya untuk layanan Voice over Internet Protocol (VoIP) saja.

d. Simulasi menggunakan software OPNET versi 14.0 educational version.

e. Menggunakan mekanisme bandwidth request packet.

f. Menggunakan metoda Grant per Connection (GPC) untuk mekanisme bandwidth grant.

1.4 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa unjuk kerja/performansi mekanisme bandwith request-grant untuk layanan Voice over Internet Protocol (VoIP) dalam jaringan WiMAX.

1.5 Metodologi Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan metodologi sebagai berikut:

1. Tahap Studi Literatur

(5)

Internet Protocol (VoIP) dan cara penggunaan OPNET 14.0 educational version.

2. Pemodelan Sistem

Menentukan model yang digunakan pada simulasi yaitu meliputi parameter masukan, parameter keluaran, dan konfigurasi jaringan.

3. Tahap Simulasi.

Untuk melihat performansi mekanisme Bandwidth Request-grant maka dibuat simulasi menggunakan OPNET 14.0 educational version yang akan memberikan gambaran grafik dari topologi jaringan yang telah dibuat.

4. Tahap Analisa Performansi

Berdasarkan simulasi yang dilakukan diperoleh hasil yang kemudian digunakan sebagai data untuk menganalisis performansi jaringan.

5. Menarik Kesimpulan.

1.6 Sistematika Penulisan

Secara keseluruhan penulisan tugas akhir adalah sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini meliputi latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II : DASAR TEORI

Bab ini menjelaskan mengenai teori yang mendasari permasalahan, antara lain meliputi uraian teori mengenai konsep dasar WiMAX, kelas QoS jaringan WiMAX, standar IEEE 802.16, mekanisme bandwidth request-grant, dan Voice over Internet Protocol (VoIP).

BAB III : PERANCANGAN MODEL SIMULASI

Bab ini menjelaskan tahapan perancangan sistem (topologi jaringan dan skenario simulasi) serta simulasi bandwidth request-grant dengan menggunakan OPNET 14.0 educational version.

(6)

BAB IV : ANALISA HASIL SIMULASI

Bab ini menjelaskan analisis hasil simulasi berdasarkan pemodelan sistem pada bab sebelumnya.

BAB V : PENUTUP

Bab ini berisi kesimpulan dari pembahasan bab-bab sebelumnya, dan saran untuk perbaikan serta kemungkinan untuk pengembangan Tugas Akhir selanjutnya.

(7)

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan simulai dan analisis yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Penambahan jumlah bandwidth request mengakibatkan penurunan throughput sebesar 80.14% untuk jumlah user 10, 83.68% untuk jumlah user 20, 84.04% untuk jumlah user 30, 83.74% untuk jumlah user 40, dan 84.17% untuk jumlah user 50.

2. Penambahan jumlah bandwidth request dan jumlah user mengakibatkan peningkatan jumlah packet loss. Kondisi yang sesuai dengan standar ITU G.107 adalah pada saat bandwidth request 64 Kbps dan 128 Kbps dengan jumlah user 10, 20, dan 30 dimana packet loss kurang dari 20%.

3. Penambahan jumlah bandwidth request mengakibatkan penurunan delay, pada saat bandwidth request 128 Kbps, 192 Kbps, 256 Kbps, dan 320 Kbps dengan jumlah user bertambah, delay masih ditolerir karena berada pada range 0-150 ms (ITU G.114)

4. Penambahan jumlah bandwidth request mengakibatkan penurunan throughput sampai 76,36% untuk kondisi user diam (0 km/jam), 76,02%

untuk user berjalan kaki (5 km/jam), 78,8% untuk user berkendaraan (60 km/jam), dan 67.59% untuk user berkendaraan (80 km/jam).

5. Penambahan jumlah bandwidth request dan kecepatan user mengakibatkan peningkatan jumlah packet loss. Pada saat bandwidth request 64 kbps dan 128 kbps dengan kecepatan user 0 km/jam, 5 km/jam, dan 60 km/jam, packet loss masih ditolerir karena kurang dari 20% (ITU G.107).

6. Penambahan jumlah bandwidth request mengakibatkan penurunan delay, pada saat bandwidth request 128 Kbps, 192 Kbps, 256 Kbps, dan 320 Kbps dengan kecepatan user bertambah, delay masih ditolerir karena berada pada range 0-150 ms (ITU G.114)

7. Pada tugas akhir ini kondisi paling optimal untuk melewatkan trafik VoIP dengan background trafik FTP diperoleh saat 10 user diam, berkecepatan 5 km/jam dan 60 km/jam dengan bandwidth request 128 kbps.

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

(8)

DAFTAR PUSTAKA

[1] _______ . ITU Standard. 2005.

[2] Ahson, Syed. 2008. WiMAX Standard and Security. CRC Press : New York.

[3] Dwi Hantoro, Gunadi. 2006. WiMAX Teknologi Wireless Access (BWA) Kini dan Masa Depan. INFORMATIKA : Bandung.

[4] IEEE Computer Society. 2006. Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands. IEEE : New York.

[5] Indriani, Wulan. 2008. ANALISA QoS WiMAX IEEE 802.16e. Institut Teknologi Telkom : Bandung.

[6] Kim, Hwangnam. 2008. Dynamic Bandwidth Request-Allocation Algorithm for Real-Time Services in IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Networks. Telecommunication &

Network Division, Samsung Electronics : Korea.

[7] Maheshwari, Supriya. 2005. An Efficient QoS Schedulling Architecture for IEEE 802.16 Wireless MANs. Kanwal Rekhi School of Information Technology : India.

[8] www.wikipedia.com/Forum/WiMAX. 2007/White Paper WiMAX.

[9] Opnetwork. 2005. WLAN Lab Opnet Tutorial. Washington D.C.

[10] Rasyid, Rafdian. 2003. Menghitung Bandwidth yang Diperlukan VoIP. Ilmu computer.com.

[11] Switching Technique Laboratory. 2009. Modul Praktikum EXT Jaringan Telekomunikasi.

Institut Teknologi Telkom : Bandung.

[12] Zimmerman, Ofer. 2005. Method and Apparatus for Bandwidth Request-Grant Protocols in a Wireless Communication System. Procopio : San Diego.