BAB IV PENGUJIAN. 4.1 Lingkungan Pengujian

(1)

IV-1

BAB IV PENGUJIAN

Pengujian algoritma dilakukan pada algoritma penjadwalan Weighted Round Robin yang telah diimplementasikan pada modul 802.16 pada NS2. Untuk melakukan pengujian, ditetapkan 10 skenario simulasi yang menggambarkan keadaan tertentu pada jaringan. Dari 10 skenario ini akan dihitung nilai tiap-tiap metrik. Penjelasan mengenai lingkungan pengujian, berupa sistem operasi, software, dan hardware dibahas pada subbab 4.1. Untuk menganalisis hasil pengujian, digunakan suatu tool pengujuan yaitu Trace graph. Penjelasan mengenai Trace graph dipaparkan pada subbab 4.2

Pada saat dilakukan simulasi, terdapat parameter-parameter yang tidak berubah (fixed variable). Penjelasan mengenai fixed variable ini dipaparkan pada subbab 4.3. Tiap- tiap skenario simulasi diimplementasikan dalam file deskripsi simulasi dan kemudian dijalankan pada simulator. Hasil simulasi dianalisis dengan menggunakan Trace graph untuk memperoleh nilai dari tiap metrik. Nilai-nilai metrik untuk tiap skenario simulasi dihitung pada subbab 4.4. Setelah nilai-nilai metrik diperoleh, selanjutnya dilakukan analisis terhadap nilai-nilai tersebut. Analisis dilakukan dengan membandingkan nilai metrik yang didapat dan kriteria algoritma penjadwalan yang ideal. Penjelasan mengenai analisis dan kesimpulan yang didapat dari hasil pengujian dipaparkan pada subbab 4.5

4.1 Lingkungan Pengujian

Simulasi tiap-tiap skenario pengujian dilakukan pada lingkungan sebagai berikut : 1. Sistem operasi : Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2 2. Software :

a. Cygwin NT 5.1

b. NS2 2.29 dan modul 802.16 version2.03 c. Matlab 7

d. Tracegraph 2.05

(2)

a. Processor : AMD Athlon XP 3000+

b. Memory : 512 MB c. Harddisk : 80 GB

4.2 Tool Pengujian

Setelah skenario simulasi dijalankan pada simulator NS2, didapat trace file yang merupakan log kejadian sepanjang simulasi. Trace file ini kemudian diproses menggunakan suatu tool yaitu Trace graph. Trace graph adalah freeware yang berfungsi sebagai analyzer trace file hasil output dari simulator NS2. Trace graph dibuat oleh Jaroslaw Malek dari Wroclaw University of Technology, Poland pada tahun 2001 dan masih dikembangkan hingga saat ini.

Trace graph menerima input berupa trace file dan dapat menganalisis semua format trace file dari NS2. Trace graph dapat berjalan di atas sistem operasi Windows, Linux, dan MAC. Untuk dapat menjalankan Trace graph, diperlukan program Matlab versi 6.1 keatas. Hasil analisis Trace graph dapat berupa data (teks) maupun grafik (2D dan 3D). Informasi yang dapat diberikan Trace graph antara lain informasi throughput, delay, jitter, dan Round Trip Time (RTT).

4.3 Parameter Simulasi

Parameter simulasi yang merupakan fixed variable dan tidak diubah selama dilakukan pengujian dapat dilihat pada Tabel IV.1

Tabel IV-1 Parameter Simulasi

Nama Parameter Nilai Satuan

Waktu 5 Detik

Jumlah SS 7 -

Jumlah BS 1 -

Dimensi topografi 250x250 Meter²

Modulation QPSK -

Coding scheme 1/2 -

(3)

MRTR

MRTR UGS 64 kbps

MRTR rtPS 512 kbps

MRTR ertPS 8 kbps

MRTR nrtPS 512 kbps

MAC Layer Parameter

DL/UL ratio 3:2 -

No. of OFDMA simbol per frame 49 ^-

No. of OFDMA simbol per frame 48 (data portion) ^-

No. of subchannels 30 ^-

Contention Window^min 32 Opps

Contention Window^max 1024 Opps

Ranging opp. per Frame 12 OFDMA symbols

Max. no. of ranging retry 10 -

Bandwidth request opp. per frame 12 OFDMA symbols Max. no. of bandwidth req. retry 10 -

Initial ranging CID 0 -

Basic CIDs 1–1000 -

Primary CIDs 1001–2000 -

Transport/secondary Mgt. CIDs 2001–65278 ^-

Broadcast CID 65535 ^-

SFID range 1–4294967295 ^-

4.4 Hasil Pengujian

Pengujian dilakukan terhadap 10 buah skenario untuk mendapatkan 3 buah metrik, yaitu throughput, packet loss, dan fairness. Metrik throughput ditampilkan dalam bentuk grafik. Metrik packet loss ditampilkan dalam bentuk data. Metrik fairness, yaitu inter-class fairness dan intra-class fairness ditampilkan dalam bentuk data dan perhitungan.

(4)

Jumlah SS = 7 SS

Rasio Stream Data = UGS : rtPS : ertPS : nrtPS : BE = 3:1:1:1:1

Setelah simulasi dijalankan, maka didapat nilai-nilai metrik untuk skenario 1A yaitu sebagai berikut :

1. Throughput

Gambar IV-1 Throughput Skenario 1A

2. Packet Loss : 485/3602 packets = 0.1346

3. Fairness

a. Interclass Fairness

Throughput tiap kelas (dalam bit) :

UGS = x1 = (426816/3)/64 = 2223

rtPS = x2 = 604800/1024 = 591

ertPS = x3 = 134784/64 = 2106

(5)

nrtPS = x4 = 112320/32 = 3510

BE = x5 = 12096/16 = 756

Jain’s Fairness = = 0.74616

b. Intraclass Fairness

Minmax fairness untuk kelas UGS =

= 136/193 = 0.70466 4.4.2 Skenario 1B

Jumlah SS = 7 SS

Setelah simulasi dijalankan, maka didapat nilai-nilai metrik untuk skenario 1B yaitu sebagai berikut :

1. Throughput

Gambar IV-2 Throughput Skenario 1B

(6)

2. Packet loss : 911/4881 packets = 0.1866

3. Fairness

UGS = x1 = 166752/64 = 2606

rtPS = x2 = (1970784/3)/1024 = 642

ertPS = x3 = 134784/64 = 2106

nrtPS = x4 = 112320/32 = 3510

BE = x5 = 11232/16 = 702

Jain’s Fairness = = 0.74849

Minmax fairness untuk kelas rtPS =

= 705/861 = 0.81882

4.4.3 Skenario 1C Jumlah SS = 7 SS

Setelah simulasi dijalankan, maka didapat nilai-nilai metrik untuk skenario 1C yaitu sebagai berikut :

(7)

1. Throughput

Gambar IV-3 Throughput Skenario 1C

2. Packet loss : 485/3577 packets = 0.1356 3. Fairness

Throughput tiap kelas (dalam bit) :

UGS = x1 = 166752/64 = 2606

rtPS = x2 = 604800/1024 = 591

ertPS = x₃ = (373248/3)/64 = 1944

nrtPS = x4 = 112320/32 = 3510

BE = x5 = 12096/16 = 756

(8)

Jain’s Fairness = = 0.74327

Minmax fairness untuk kelas ertPS =

= 124/159 = 0.77987

4.4.4 Skenario 1D Jumlah SS = 7 SS

Setelah simulasi dijalankan, maka didapat nilai-nilai metrik untuk skenario 1D yaitu sebagai berikut :

1. Throughput

Gambar IV-4 Throughput Skenario 1D

(9)

3. Fairness

UGS = x1 = 117504/64 = 1836

rtPS = x2 = 681696/1024 = 666

ertPS = x3 = 140832/64 = 2201

nrtPS = x4 = (267840/3)/32 = 2790

BE = x5 = 8640/16 = 540

Minmax fairness untuk kelas nrtPS =

= 90/110 = 0.81818

4.4.5 Skenario 1E Jumlah SS = 7 SS

Setelah simulasi dijalankan, maka didapat nilai-nilai metrik untuk skenario 1E yaitu sebagai berikut :

(10)

Gambar IV-5 Throughput Skenario 1E

UGS = x1 = 41904/64 = 1836

rtPS = x2 = 681696/1024 = 666

ertPS = x3 = 140832/64 = 2201

nrtPS = x4 = 95040/32 = 2970

BE = x5 = (33696/3)/16 = 702

(11)

Minmax fairness untuk kelas BE =

= 10/15 = 0.66667

4.4.6 Skenario 2A Jumlah SS = 7 SS

Setelah simulasi dijalankan, maka didapat nilai-nilai metrik untuk skenario 2A yaitu sebagai berikut :

1. Throughput

Gambar IV-6 Throughput Skenario 2A

(12)

UGS = x1 = (1575072/3)/64 = 8204

rtPS = x2 = 3607200/1024 = 3523

ertPS = x3 = 584928/64 = 9140

nrtPS = x4 = 0

BE = x5 = 0

Minmax fairness untuk kelas UGS =

= 529/701 = 0.75464

4.4.7 Skenario 2B Jumlah SS = 7 SS

Setelah simulasi dijalankan, maka didapat nilai-nilai metrik untuk skenario 2B yaitu sebagai berikut :

(13)

1. Throughput

Gambar IV-7 Throughput Skenario 2B

3. Fairness

UGS = x1 = 512352/64 = 8006

rtPS = x2 = (3754944/3)/1024 = 1222

ertPS = x3 = 584960/64 = 9140

nrtPS = x4 = 0

BE = x5 = 0

(14)

Minmax fairness untuk kelas rtPS =

= 1031/1891 = 0.54521

4.4.8 Skenario 2C Jumlah SS = 7 SS

Setelah simulasi dijalankan, maka didapat nilai-nilai metrik untuk skenario 2C yaitu sebagai berikut :

1. Throughput

Gambar IV-8 Throughput Skenario 2C

(15)

3. Fairness

UGS = x1 = 512352/64 = 8006

rtPS = x2 = 3607200/1024 = 3523

ertPS = x3 = (1524096/3)/64 = 7938

nrtPS = x4 = 0

BE = x5 = 0

Jain’s Fairness = 0.54324

Minmax fairness untuk kelas ertPS =

= 469/669 = 0.70105

4.4.9 Skenario 2D Jumlah SS = 7 SS

Setelah simulasi dijalankan, maka didapat nilai-nilai metrik untuk skenario 2D yaitu sebagai berikut :

(16)

Gambar IV-9 Throughput Skenario 2D

UGS = x1 = 574560/64 = 8978

rtPS = x2 = 3190752/1024 = 3116

ertPS = x3 = 424224/64 = 6629

nrtPS = x4 = 0

BE = x5 = 0

(17)

Jain’s Fairness = 0.52221

Minmax fairness untuk kelas nrtPS = = 0

4.4.10 Skenario 2E Jumlah SS = 7 SS

Setelah simulasi dijalankan, maka didapat nilai-nilai metrik untuk skenario 2E yaitu sebagai berikut :

1. Throughput

Gambar IV-10 Throughput Skenario 2E

(18)

UGS = x1 = 498528/64 = 7790

rtPS = x2 = 3277152/1024 = 3200

ertPS = x3 = 573696/64 = 8964

nrtPS = x4 = 0

BE = x5 = 0

Jain’s Fairness = 0.52640

Minmax fairness untuk kelas BE = = 0

4.5 Analisis dan Kesimpulan Pengujian

Setelah melakukan pengujian untuk tiap skenario yang dirancang, didapatlah nilai tiap metrik. Rangkuman nilai metrik untuk tiap skenario dapat dilihat pada tabel IV.2

(19)

Tabel IV-2 Hasil Pengujian

Skenario Perbandingan UGS : rtPS : ertPS : nrtPS : BE

Nilai Metrik Throughput

(bytes)

Packet Loss Fairness

Interclass Intraclass 1A 3 : 1 : 1 : 1 : 1 95806 0.1346 0.74616 0.70466 1B 1 : 3 : 1 : 1 : 1 84434 0.1866 0.74849 0.81882 1C 1 : 1 : 3 : 1 : 1 84686 0.1356 0.74327 0.77987 1D 1 : 1 : 1 : 3 : 1 101618 0.0997 0.77120 0.81818 1E 1 : 1 : 1 : 1 : 3 83086 0.1047 0.78053 0.66667 2A 12 : 4 : 4 : 4 : 4 78694 0.0825 0.53343 0.75464 2B 4 : 5 : 4 : 4 : 4 67166 0.1633 0.45247 0.54521 2C 4 : 4 : 12 : 4 : 4 67302 0.0839 0.54324 0.70105

2D 4 : 4 : 4 : 12 : 4 66206 0.1462 0.52221 0

2E 4 : 4 : 4 : 4 : 21 66206 0.1013 0.52640 0

4.5.1 Analisis Pengujian

Dari hasil pengujian, dapat dilakukan analisis hasil berdasarkan tiap metrik QoS.

Berikut analisis nilai 3 metrik yang diperoleh pada 10 skenario pengujian : 1. Throughput

Pada skenario trafik tidak ramai, grafik throughput cenderung meningkat dari awal dimulainya simulasi hingga waktu simulasi berakhir. Diperkirakan peningkatan throughput terjadi seiring dengan peningkatan jumlah paket yang dihasilkan oleh simulasi. Pada detik-detik awal, paket data yang diciptakan belum banyak sehingga throughput yang dihasilkan juga masih sedikit.

Pada skenario trafik ramai, sejak detik-detik awal paket yang diciptakan sudah cukup banyak dan memenuhi bandwidth yang tersedia. Hal ini menjadikan grafik throughput naik dengan cepat. Setelah jumlah data yang diciptakan memenuhi bandwidth yang ada, grafik throughput cenderung stabil.

2. Packet Loss

Perubahan nilai packet loss pada 10 skenario pengujian tidak terlalu signifikan. Packet loss yang cukup tinggi terjadi pada skenario dimana trafik

(20)

rtPS, dan ertPS). Pada skenario yang didominasi oleh trafik data dari jenis kelas nrtPS dan BE, nilai packet loss yang dihasilkan cenderung lebih rendah.

3. Fairness

Pada skenario trafik tidak padat, nilai fairness yang dihasilkan baik untuk interclass fairness maupun intraclass fairness cenderung sama. Pada skenario trafik padat, nilai interclass fairness menurun dengan cukup signifikan. Hal ini terjadi karena pada semua skenario trafik padat, throughput data dari kelas nrtPS dan BE sama dengan nol. Artinya selama periode simulasi, tidak ada paket dari kelas nrtPS dan BE yang dikirimkan. Trafik dari kelas nrtPS dan BE tidak mendapat alokasi bandwidth. Telah dilakukan percobaan simulasi skenario trafik ramai dengan menambah durasi simulasi menjadi 10 detik, namun waktu generate paket tetap 5 detik. Dari trace file hasil simulasi, didapatkan bahwa paket dari kelas nrtPS dan BE baru dikirimkan setelah detik ke-5 atau setelah kepadatan trafik menurun.

4.5.2 Kesimpulan Pengujian

Pada dokumentasi modul 802.16 Network and Distribution Laboratory, Chang Gung University, Taiwan [JCT06], dijelaskan bahwa algoritma penjadwalan yang diimplementasikan adalah algoritma Weighted Round Robin (WRR) dengan pendekatan 2 cycle. Pada cycle pertama bandwidth yang diberikan akan sesuai dengan kuantitas servis yang diharapkan (expected serving quantity). Pada putaran kedua, fungsi BS_Scheduler() akan melayani tiap paket pada antrian sesuai dengan prioritasnya. Jika semua antrian pada priority i telah dilayani, maka fungsi BS_Scheduler() akan melayani antrian dengan prioritas i+1, dan seterusnya. Putaran ini akan terus diulangi hingga bandwidth yang tersedia terpakai atau semua paket pada antrian telah dilayani.

Dari hasil pengujian algoritma WRR dengan menggunakan kerangka uji yang dirancang, didapatkan bahwa selama 5 detik durasi simulasi skenario trafik ramai tidak ada paket dari kelas nrtPS dan BE yang dikirimkan. Hal ini berarti paket-paket dari kelas nrtPS dan BE tidak mendapat alokasi bandwidth. Jika trafik terus menerus

(21)

ramai, diperkirakan pengiriman paket dari kelas nrtPS dan BE akan terus menerus ditunda sehingga mungkin mengalami starving.

Terdapat perbedaan antara penjelasan algoritma WRR yang ada pada dokumentasi dengan hasil pengujian yang didapat. Pada dokumentasi dijelaskan bahwa meskipun trafik sedang ramai, paket-paket dari kelas dengan prioritas rendah tetap akan mendapat minimum bandwidth [JCT06]. Dari hasil pengujian didapat bahwa pada skenario trafik ramai, tidak ada paket dari kelas nrtPS dan BE yang dikirim selama 5 detik durasi simulasi. Tidak dapat ditarik kesimpulan apa yang menyebabkan perbedaan ini terjadi. Perlu dilakukan analisis lebih lanjut untuk meneliti mengapa pada skenario trafik ramai, paket-paket dari kelas nrtPS dan BE tidak dikirimkan selama simulasi dilakukan.