Analisis Pengaruh Buffering Transport Pada Jaringan IEEE-802.11

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Umum

Pada bab ini dijelaskan mengenai buffering, teknologi IEEE 802.11, standar

fisik IEEE 802.11, parameter kinerja jaringan dan simulator Pamvotis 1.1.

2.2 Pengertian Buffering

Buffering adalah proses penyimpanan data ketika data sedang dipindahkan

antara dua device. Buffering dilakukan untuk tiga buah alasan. Alasan pertama

adalah untuk mengatasi masalah error yang terjadi karena perbedaan kecepatan

antara pengirim dengan penerima. Penggunaan buffering juga membuat proses

pengiriman dan penerimaan data lebih efisien. Alasan lain adalah, dengan

buffering, peralatan-peralatan yang mempunyai kecepatan berbeda dapat saling

berkoordinasi. Tugas Akhir ini menyelidiki penggunaan buffering pada transport

layer protocol di jaringan 802.11 [2].

2.3 Wireless Local Area Network (WLAN)

Jaringan wireless adalah jaringan yang memungkinkan pengiriman data antar

host dilakukan tanpa menggunakan media kabel. Jaringan wireless atau teknologi

wireless ini menggunakan gelombang elektromagnetik untuk membawa informasi

antara satu host dengan host lainnya. Tentunya gelombang elektromagnetik ini

akan merambat melalui media udara [3]. Jaringan wireless memiliki kelemahan

dalam pengiriman paket data [4]. Standar WLAN mengacu pada IEEE 802.11

yang pertama kali dipublikasikan pada tahun 1997. IEEE (Institute of Electrical

and Electronics Engineers) merupakan lembaga independen yang berfokus pada

pengembangan inovasi teknologi dan perbaikan untuk kebaikan manusia [5].

Gambar 2.1 menunjukkan komponen utama WLAN. Mode infrastruktur

memungkinkan pengguna mengakses jaringan WLAN melalui sebuah Access

Point (AP). Sementara jaringan ad hoc adalah jaringan yang tidak memiliki

kendali terpusat atau tidak menggunakan AP [6].

Gambar 2.1 Arsitektur dari WLAN IEEE 802.11 [4]

2.4 Standar Fisik IEEE 802.11

IEEE 802.11 memiliki beberapa jenis standar jaringan. Standarisasi dirancang

untuk memastikan peralatan wireless dapat berkomunikasi dengan baik.

Standarisasi tersebut berisikan beberapa informasi penting yang harus disertakan

pada saat perangkat wireless tersebut dibuat. Beberapa informasi tersebut adalah

spektrum Radio Frequency (RF) yang akan digunakan, kecepatan pengiriman data

masih banyak spesifikasi penting lainnya yang harus dipenuhi [3]. Tugas Akhir ini

mengkaji standar IEEE 802.11b dan IEEE 802.11g.

2.4.1 IEEE 802.11b

Standar 802.11b muncul pada tahun 1999. Standar 802.11b merupakan

standar WLAN pertama yang menggunakan spektrum frekuensi 2.4 GHz. Standar

ini memiliki kecepatan maksimum sebesar 11 Mbps. Jarak yang bisa dijangkau

standar ini adalah sekitar 46 meter untuk didalam ruangan dan 96 meter untuk

diluar ruangan [3].

2.4.2 IEEE 802.11g

Standar 802.11g muncul pada tahun 2003. Standar 802.11b juga

menggunakan spektrum frekuensi 2.4 GHz. Namun standar ini memiliki

kecepatan maksimum sebesar 54 Mbps, lebih besar dari 802.11b [3]. Standar

802.11g kompatibel dengan standar 802.11b sehingga dapat saling berkomunikasi

atau bertukar data [7].

Setiap standar memiliki karakteristik seperti yang ditunjukan pada Gambar

2.1 [6].

Tabel 2.1 Karateristik Standar IEEE 802.11 [6]

Standar 802.11b 802.11g

Frekuensi 2.4 – 2.485 GHz 2.4 – 2.485 GHz

2.5 Teknologi Multiple Access IEEE 802.11

Ada dua jenis teknologi multiple access pada standar IEEE 802.11 yaitu

mekanisme Basic Access danmekanisme RTS / CTS.

2.5.1 Basic Access

Prinsip kerja dari Basic access yaitu ketika stasiun mengirimkan sebuah

paket, maka stasiun tersebut harus menunggu channel menjadi idle. Ketika idle

terdeteksi DIFS (DCF Inter Frame Space), maka akan menghasilkan sebuah nilai

initial backoff time. Nilai DIFS menunjukkan periode bahwa stasiun harus

menambah waktu tunda sebelum transmisi [8].

Protokol MAC memiliki dua jenis dasar pada standar IEEE 802.11 yaitu

Point Coordination Frame (PCF) dan Distributed Coordination Frame (DCF).

PCF adalah mode transmisi yang mengirimkan frame dalam Wireless LAN

menggunakan mekanisme poling. Sementara DCF adalah metode akses yang

diterapkan pada standar IEEE 802.11 dan digunakan untuk semua pemancar

wireless LAN untuk access pada media transmisi (RF) yang menggunakan

protokol CSMA / CA ( Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance ).

Jenis interframe space dari DCF yaitu DIFS (DCF Inter Frame Space) yang

mempunyai interframe space yang lebih panjang dan digunakan untuk pemancar

IEEE 802.11 dan berfungsi sebagai pendistribusi. Berbeda dengan DIFS, SIFS

(Short Inter Frame Space) merupakan space inter frame yang pendek serta

digunakan sebelum dan sesudah untuk semua tipe dari pesan yang telah terkirim.

Jenis – jenis dari SIFS yaitu RTS (Request to Send) dan CTS (Clear to Send).

merespon access point frame RTS yang berhubungan dengan pemancar.

Arsitektur dari mekanisme basic access ditunjukkan oleh Gambar 2.2 [8].

Gambar 2.2 Arsitektur pada mekanisme Basic Access [8]

Mekanisme backoff time pada CSMA / CA IEEE 802.11 berguna untuk

mencegah terjadinya collision. Backoff time dapat dirumuskan seperti Persamaan

(2.1)[8]:

Backoff Time = INT (CW x Random (0.1)) x Slow Time…... (2.1)[8]

Keterangan dari Persamaan (2.1) yaitu:

1. Random (0.1) adalah nomor pseudo acak antara 0 dan 1 pada distribusi

uniform.

2. CW adalah bilangan bulat dalam rentang nilai CWmin dan CWmax. Nilai

CW = 2x - 1 (x dimulai dari sebuah integer didefenisikan oleh stasiun). CW

(Contention Window) meningkat secara eksponensial untuk setiap pengiriman

ulang.

3. Nilai dari durasi Slot Time tergantung dari nilai karakteristik physic. Slot Time

Stasiun tidak dianjurkan untuk menunggu waktu yang lama sebelum

mengirimkan frame untuk keadaan utilasasi yang rendah. Namun, apabila utilisasi

jaringan yang tinggi, stasiun akan menunggu untuk periode yang lebih lama agar

meminimalkan kemungkinan stasiun melakukan transmisi pada saat yang sama.

Selanjutnya backoff time kembali menurun ketika channel tersebut idle pada

periode DIFS. Ketika mencapai waktu nol, paket data akan ditransmisikan [8].

2.5.2 RTS / CTS

Pada standar 802.11 terdapat fitur berupa mekanisme RTS/CTS (Request to

Send / Clear to Send). RTS/CTS dapat diaktifkan ataupun tidak diaktifkan. Tujuan

dari penggunaan mekanisme RTS/CTS adalah untuk mengatasi terjadinya Hidden

Node Problem. Dimana tiap node dapat mendeteksi keadaan base station dan

dapat dideteksi oleh base station, akan tetapi antara node tidak dapat saling

mendeteksi. Hal ini dapat menyebabkan collision karena tiap node akan

mengirimkan data ke base station. Mekanisme RTS/CTS akan membuat setiap

node harus menunggu CTS dari base station sebelum melakukan transmisi [9].

Gambar 2.3 menjelaskan tentang prosedur pertukaran frame pada mekanisme

RTS / CTS sebelum pengirim melakukan transmisi paket data. Ketika stasiun A

ingin mengirim paket ke stasiun C, langkah awal yang dilakukan yaitu stasiun A

harus mengirimkan frame RTS (panah 1), yang diterima oleh stasiun B dan C

(panah 2) dan terletak pada cakupan pengirim. Stasiun B dan C lalu mengirim

frame CTS (panah 3) yang diterima oleh semua stasiun (panah 4). Stasiun D, yang

tersembunyi dari pengirim (keluar dari jangkauan stasiun A), meskipun tidak

CTS dari stasiun C, sehingga akan menahan diri untuk melakukan transmisi.

Setelah menerima frame CTS, stasiun A akan memulai melakukan transmisi paket

data [10].

Gambar 2.3 Proses pertukaran frame pada mekanisme RTS / CTS [10]

2.6 Parameter Kinerja Jaringan

Parameter kinerja jaringan merupakan parameter yang digunakan untuk

melihat kualitas sebuah jaringan dalam memberikan layanan yang baik. Beberapa

parameter kinerja jaringan yaitu media access delay, throughput, dan utilization.

2.6.1 Media Access Delay

Media access delay adalah waktu suatu paket yang ditransmisi dari sebuah

titik ke titik lain yang menjadi tujuan selanjutnya. Waktu tunda ini bisa

dipengaruhi oleh jarak (misalnya akibat pemakaian satelit), atau kongesti (yang

memperpanjang antrian), atau bisa juga akibat waktu olah yang lama (misalnya

untuk digitizing dan kompresi data). Satuan yang digunakan pada perhitungan

Nilai media access delay pada jaringan IEEE 802.11 dapat didekati dengan

Persamaan (2.2) [ 11 ].

�� = _−��� _��_+�+� ̅ +_{�/ �+}� ………....(2.2)[11]

Keterangan dari Persamaan (2.2) yaitu :

� : nilai rata-rata sebenanya setelah pengiriman ulang

� : waktu collision

� : delay propagasi

̅ : nilai yang diharapakan dari slot backoff di transmisi.

� : waktu transmisi

� : agregat beban lalu lintas yang ditawarkan dalam saluran nirkabel

2.6.2 Throughput

Throughput merupakan banyaknya bit yang diterima perdetik dengan

berhasil pada sebuah sistem atau media komunikasi dalam selang waktu tertentu

yang pada umumnya dilihat dalam satuan kbps. Nilai throughput pada jaringan

IEEE 802.11 dapat didekati dengan Persamaan (2.3) [12].

= 8 � �

_ � �+ _� �+ �+ �� + �� +̅̅̅̅̅………..(2.3)[12]

Keterangan dari Persamaan (2.3) yaitu :

_ : delay transmisi data

_ : delay transmisi ACK

� : delay propagasi

�� : waktu DIFS

�� : waktu SIFS

̅̅̅̅̅ : Rata-rata waktu backoff

2.6.3 Utilization

Utilization adalah persentase jumlah data ditransmisikan pada medium

wireless. Nilai utilization pada jaringan IEEE 802.11 dapat didekati dengan

Persamaan (2.4) [11].

= _+� � � �⁄�………_..…(2.4)_[11]

Keterangan dari Persamaan (2.4) yaitu :

: waktu rata-rata transmisi dari paket payload

� : periode rata-rata idle

� : probabilitas tidak ada paket yang tiba

� : waktu transmisi

2.7 Netbeans IDE 8.2

Netbeans IDE 8.2 merupakan sebuah software text editor dan compiler bahasa

pemrograman Java, JavaScript, HTML5, PHP, dan C/C++ [13].

Beberapa keunggulan Netbeans IDE 8.2 [13]:

1. Mendukung dengan sangat baik teknologi bebasis java yang terbaru

2. Mampu melakukan edit kode dengan cepat.

3. Managemen proyek yang mudah dan efisien.

4. Pengembangan antar muka pengguna yang sangat cepat.

2.8 Pamvotis 1.1 – WLAN Simulator

Pamvotis 1.1 WLAN simulator adalah sebuah simulator WLAN untuk semua

standar fisik dari IEEE 802.11 seperti IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, dan IEEE

802.11g. Versi saat ini adalah Pamvotis 1.1.

2.8.1 Fitur dasar dari Pamvotis 1.1 – WLAN Simulator

Pamvotis memiliki beberapa fitur sebagai berikut [14]:

1. Mendukung kemampuan data rate. Ini berarti bahwa setiap node dapat

bekerja pada data rate sendiri, tergantung pada jarak dari penerima.

2. Mendukung hidden terminal problem. Node dapat dikonfigurasi untuk berada

di LOS atau NLOS, agar hidden terminal problem dapat diselidiki.

3. Mendukung berbagai sumber trafik yang berbeda.

4. Mendukung mekanisme CTS to Self.

5. Mendukung semua lapisan fisik baru dari spesifikasi IEEE 802.11g yang

6. Mendukung fungsi 802.11e EDCA IEEE untuk Quality of Service (QoS) dan

Layanan Diferensiasi pada IEEE 802.11 WLAN.

7. Mendukung banyak hasil statistik termasuk utilization, media access delay,

dan throughput.

8. Mendukung kemampuan untuk simulasi waktu yang sangat panjang, hingga

50.737 abad.

9. User interface yang ramah, yang memungkinkan konfigurasi simulasi cepat

dan mudah [10].

2.8.2 Cara Kerja Pamvotis 1.1 – WLAN Simulator

Pamvotis merupakan simulator yang mensimulasikan jaringan dengan

menggunakan rumus-rumus terkait pada analisis jaringan 802.11. Berikut

merupakan tahapan mekanisme simulasinya:

1. Pada awalnya simulator menentukan parameter jaringan seperti yang

dimasukkan oleh pengguna. Parameter tersebut antara lain: seed, totalTime,

nmbrOfNodes, rtsThr, phyLayer, cwMin, sifs, slot; dan lain -lain.

2. Simulator kemudian mengecek setiap terminal yang memiliki trafik untuk

dikirim. Semua terminal yang akan mengirim dibangkitkan/dihitung

probabilitas keberhasilan transmisi dengan memperhitungkan apakah terminal

berada dalam penantian jawaban RTS, apakah dalam cakupan AP, apakah

terganggu oleh hidden terminal,

3. Kemudian dihitung probabilitas transmisi OFDM, yaitu probabilitas sebuah

statsiun OFDM mengirim atau menerima (probOFDM). Selanjutnya pamvotis

lebih besar dari probOFDM, maka stasiun berhasil mentransmisikan paket.

Nilai delay, jitter dan throughput untuk paket tersebut dihitung.

4. Untuk menentukan apakah statsiun lain berhasil menggirim atau tidak,

dihitung waktu yang tersisa untuk transmisi stasiun yang mengirim lebih

dahulu. Jika ternyata beririsan dengan waktu kirim terminal lain, maka

collision terjadi.

5. Setiap node terus menerus dihitung kemungkinan berhasil mengirim, juga

kemungkinan backoff, sampai trafik habis sesuai dengan waktu simulasi yang

diset oleh pengguna.

6. Jika waktu simulasi selesai, maka simulasi akan diulangi sesuai jumlah seed

yang dimasukkan oleh pengguna.

7. Nilai parameter yang dihitung adalah hasil rata-rata dari keseluruhan