BAB II
DASAR TEORI
2.1 Umum
Bab ini menjelaskan sekilas mengenai IEEE 802.11 secara umum, standar fisik IEEE 802.11, teknologi multiple access IEEE 802.11, pembangkitan trafik, parameter kinerja jaringan, dan simulator.
2.2 IEEE 802.11 Secara Umum
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 [3].
Arsitektur dari standar IEEE 802.11 ditunjukkan oleh Gambar 2.1 [4].
Gambar 2.1 Arsitektur dari WLAN IEEE 802.11
Ada berbagai macam jenis dari standar fisik IEEE 802.11, pada pembahasan
kali ini hanya akan dibahas tentang IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, dan IEEE
802.11g. Tiap – tiap standar IEEE 802.11 memiliki bermacam – macam data rate
yang berpengaruh terhadap daya jangkau sinyal yang mampu dilaluinya, seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 2.2 [5].
Gambar 2.2 Perbandingan daya jangkau sinyal tiap standar IEEE 802.11
3.3.1 IEEE 802.11a
Standar IEEE 802.11a merupakan protokol jaringan WLAN yang
dipublikasikan pada tahun 1999. Standar ini bekerja pada band frekuensi 5 GHz
dengan pola OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) menggunakan
52 sub carrier yang dimodulasi menggunakan teknik BPSK (Binary Phase Shift
Keying), QPSK (Quardrature Phase Shift Keying), 16-QAM (16-Quadrature
Data rate pada IEEE 802.11a adalah 6 Mbps, 9 Mbps, 12 Mbps, 18 Mbps, 24
Mbps, 36 Mbps, 48 Mbps, dan hingga 54 Mbps [3].
3.3.2 IEEE 802.11b
Standar 802.11b memiliki data rate maksimum sebesar 11 Mbit / s,
Produk 802.11b muncul di pasaran pada awal tahun 2000. Standar IEEE 802.11b
menggunakan perangkat yang berada dalam frekuensi 2,4 GHz seperti oven
microwave, perangkat bluetooth, monitor bayi, telepon tanpa kabel, dan beberapa
peralatan radio amatir [6].
3.3.3 IEEE 802.11g
Standar IEEE 802.11g mulai diciptakan pada bulan Juni 2003. Standar
IEEE 802.11g bekerja pada frekuensi 2,4 GHZ sama seperti 802.11b, tetapi
menggunakan skema berdasarkan OFDM sama seperti transmisi 802.11a [6].
2.4 Teknologi Multiple Access IEEE 802.11
Ada tiga jenis teknologi multiple access pada standar IEEE 802.11 yaitu
mekanisme Basic Access, mekanisme RTS / CTS, dan mekanisme CTS to Self.
2.4.1 Basic Access
wireless LAN untuk access dalam media transmisi (RF) menggunakan protokol
CSMA / CA ( Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance.
Jenis interframe space dari DCF yaitu DIFS (DCF Inter Frame Space) yang mempunyai inter frame spaceyang lebih panjang dan digunakan dalam 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 semua tipe dari pesan telah terkirim.
Jenis – jenis dari SIFS yaitu RTS (Request to Send) dan CTS (Clear to
Send). RTS digunakan untuk cadangan oleh pemancar sedangkan CTS digunakan
untuk merespon access pointframe RTS yang berhubungan dengan pemancar. Salah satu dari jenis teknologi multiple access pada IEEE 802.11 yaitu
basic access. Pada basic access, protokol yang digunakan hanya DCF. Arsitektur
dari mekanisme basic access ditunjukkan oleh Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Arsitektur pada mekanisme Basic Access
Prinsip kerja dari mekanisme basic accessyaitu ketika sebuah stasiun
menghasilkan sebuah nilai initial backoff time. Nilai ini menunjukkan periode bahwa stasiun harus menambah waktu tunda sebelum transmisi. Mekanisme
backoff time paling penting digunakan dalam CSMA / CA IEEE 802.11 untuk
mencegah terjadinya collision. Backoff time dapat dirumuskan seperti persamaan (1)[7]:
�����������=������������� (0,1)����������...(2.1)
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 digunakan untuk metode clock.
2.4.2 RTS / CTS
Pada standar 802.11 terdapat fitur berupa mekanisme RTS/CTS(Request to
Send / Clear to Send). Mekanisme RTS/CTS ini dapat diaktifkan ataupun tidak
diaktifkan. Tujuan dari penggunaan mekanisme RTS/CTS adalah untuk
mengatasi terjadinyaHidden Node Problem. Dimana tiap node dapat mendeteksi
keadaan base station dan dapat didengar 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. Dengan menggunakan mekanisme
RTS/CTS setiap node harus menunggu CTS dari base station sebelum melakukan
transmisi [8].
Gambar 2.4 menjelaskan tentang prosedur pertukaran frame untuk
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 berlabel 2) dan terletak pada cakupan pengirim. Stasiun B dan C
lalu mengirim frameCTS (panah diberi label 3) yang diterima oleh semua stasiun
(panah berlabel 4). Stasiun D, yang tersembunyi dari pengirim (keluar dari
jangkauan stasiun A), meskipun tidak dapat menerima frame RTS dari pengirim,
tetapi stasiun D dapat menerima frame CTS dari stasiun C, sehingga akan
menahan diri untuk melakukan transmisi. Setelah menerimaframe CTS, stasiun A
Gambar 2.4 Proses pertukaran frame pada mekanisme RTS / CTS
2.4.3 CTS to Self
Standar IEEE 802.11g mendefinisikan mekanismeCTS to Self sebagai
alternatif padamekanisme RTS / CTS untuk mengurangi overhead dalam sistem
WLAN. Tidak seperti mekanismeRTS / CTS, mekanisme CTS to Self tidak efisien
untuk mengatasi terjadinyahidden terminal problem.
Gambar 2.5 menjelaskan tentang prosedur pertukaran frame untuk
mekanisme CTSto Self sebelum pengirim melakukan transmisi paket data. Ketika
stasiun A ingin mengirim paket ke stasiun C, langkah awal yang dilakukan yaitu
stasiun A mengirimkan sebuah frame CTS (panah 1) yang diterima dari stasiun B
dan C (panah berlabel 2). Kedua stasiun akan menunda melakukan transmisi.
Namun, stasiun D, yang keluar dari daerah cakupan pengirim, tidak akan
menerima frame CTS dan tidak bisa mendeteksi transmisi A. Oleh karena itu, jika
stasiun D melakukan transmisi, makaakan terjadi collision. Akibatnya, frame CTS
to Selfhanya dapat mencegah terjadinya transmisi dua atau lebih stasiun pada slot
yang sama. CTS to Self harus digunakan hanya ketika semua stasiun dapat saling
Gambar 2.5 Proses pertukaran framepada mekanisme CTS to Self
2.5 Pembangkitan Trafik
Ada beberapa jenis distribusi pembangkitan trafik, pada pembahasan kali ini
hanya akan dibahas tentang pembangkitan trafik distribusi poisson dan
pembangkitan trafik distribusi exponential.
2.5.1 Distribusi Poisson
Pada penelitian Tugas Akhir ini, distribusi poisson digunakan pada Packet
Length Distribution pada bagian Packet Size yang terdapat pada Pamvotis
Simulator.
Beberapa asumsi untuk proses Poisson yaitu :
1. Peluang terjadi satu kedatangan antara waktu � dan �+ ∆� adalah sama
dengan λ∆�+�(∆�). Dapat ditulis P {terjadi kedatangan antara � dan
�+ ∆�} = λ∆�+�(∆�), dengan λ adalah suatu konstanta yang
independent dari N(t), dengan N(t) merupakan proses counting, ∆� adalah
kedatangan yang bisa diabaikan jika dibandingkan dengan (∆�) , dengan
∆�� , dinotasikan : lim∆�→∞�(∆�∆�)= 0.
2. P{lebih dari satu kedatangan antara � dan �+ ∆� } adalah sangat kecil
atau bisa dikatakan diabaikan = �(∆�)
3. Jumlah kedatangan pada interval yang berurutan adalah tetap dan
independen, yang berarti bahwa proses mempunyai penambahan bebas,
yaitu jumlah kejadian yang muncul pada setiap interval waktu tidak
bergantung pada interval waktunya [10].
2.5.2 Distribusi Exponential
Pada penelitian Tugas Akhir ini, distribusi exponential digunakan pada
Packet Generation Rate Distribution pada bagian Packet Generation Rate yang
terdapat pada Pamvotis Simulator.
Variabel random kontinu X berdistribusi eksponensial dengan
menggunakan parameter ϴ > 0, jika mempunyai fungsi distribusi seperti pada
persamaan (2.2) [10] :
Dengan ϴ merupakan parameter skala.
Sedangkan fungsi distribusi kumulatifnya ditunjukkan dalam persamaan
(2.3) [10] :
�(�;ϴ) = 1− �−�ϴ , x >
2.6 PacketGenerationRate
Packet Generation Rate merupakan suatu tingkatan perpindahan paket
dalam tiap satu satuan waktu. Satuan dari packet generation rate yaitu paket per detik. Ketika packet generation ratekecil, jalur terpendek digunakan untuk menyampaikan paket ke tujuan, tetapi ketika packet generation rate besar, beban trafik pada node sentral dibagikan ke selain node sentral menggunakan metode
routing[11].
2.7 Parameter Kinerja Jaringan
Parameter kinerja jaringan menunjukkan kemampuan sebuah jaringan dalam
menyediakan layanan yang lebih baik bagi trafik yang melewatinya. Beberapa
parameter kinerja jaringan yaitu throughput, utilization, media access delay,
queuing delay, total packet delay, dan jitter.
2.6.1 Throughput
Throughput menunjukkan jumlah bit yang diterima dengan sukses perdetik
melalui sebuah sistem atau media komunikasi dalam selang waktu tertentu yang
2.6.2 Utilization
Utilization adalah persentase kapasitas channel node diduduki. Utilization
merupakan throughput node dalam bit/s untuk setiap kecepatan data node.
Persamaan 2.4 menunjukkan formula untuk menghitung utilization [9].
�����������= �ℎ���� ℎ������������ ������������ (���)...(2.4)
2.6.3 Media Access Delay
Media access delay menunjukkan nilai total delay akibat antrian dan
contention paket data yang diterima oleh MAC WLAN dari layer yang lebih
tinggi. Delay dari media akses dihitung untuk tiap paket dikirimkan ke physical
layer pada waktu tertentu [3].
2.6.4 Queuing Delay
Queuing Delay merupakan delay dari dibangkitkannya sebuah paket
sampai transmittermelakukan transmisi. Queuing Delay relatif terhadap packet
generation rate dari media access delay [9].
2.6.5 Total Packet Delay
Total Packet Delay merupakan jumlah dari media access delay dan
queuing delay. Total Packet Delay adalah total delay dari dibangkitkannya sebuah
2.6.6 Jitter
Jitter adalah variasi dari nilai delay antar paket yang dikirimkan. Jitter
diakibatkan oleh antrian yang terjadi di jaringan. Jitter dapat menyebabkan
sampling disisi penerima menjadi tidak tepat sasaran sehingga informasi menjadi
rusak. Ukuran paket juga mempengaruhi nilai jitter tersebut dimana semakin besar
ukuran paket maka proses penerimaan paket tersebut juga menjadi semakin lama
sehingga jitter yang dihasilkan menjadi besar [12].
2.8 PamvotisSimulator
Pamvotis 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.
Fitur dasar dari Pamvotis Simulatoryaitu :
1. Mendukung kemampuan data rate. Ini berarti bahwa setiap node dapat
bekerja pada data rate sendiri, tergantung pada jarak dari penerima.
2. Mendukunghidden 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. Mendukungmekanisme CTS to Self.
5. Mendukung semua lapisan fisik baru dari spesifikasi IEEE 802.11g yang
meliputi: ERP-DSSS / CCK, ERP-OFDM, ERP-PBCC, dan DSSS-OFDM.
6. Mendukung fungsi 802.11e EDCA IEEE untuk Quality of Service (QoS)
7. Mendukung banyak hasil statistik seperti throughput dalam bit dan paket
per detik, utilization, media access delay, queuing delay, total packet delay,
delay jitter, packet length dan retransmission attempts.
8. Mendukungkemampuan untuk simulasi waktu yang sangat panjang, hingga
50.737 abad.
9. User interface yang ramah, yang memungkinkan konfigurasi simulasi cepat
