BAB III
PEMODELAN SISTEM DAN PERANCANGAN SIMULASI
Salah satu permasalahan WLAN (IEEE 802.11) adalah cakupan sinyal yang terbatas sehingga sejumlah pemakainya tidak mendapatkan sinyal, hal ini akan menimbulkan permasalahan backhaul. PermasalahanWLAN ini dapat diatasi dengan cara menerapkan IEEE 802.16 pada lokasi yang sama dengan IEEE 802.11 sehingga pemakai IEEE 802.11 akan tetap dapat dilayani. Sistem IEEE 802.16d dapat melayani pemakai IEEE 802.11e dengan cara melakukan interworking pada kedua sistem.
Interworking kedua sistem dilakukan karena IEEE 802.16d dan IEEE 802.11e merupakan dua buah standar nirkabel yang berbeda. Penelitian ini akan membahas topik interworking IEEE 802.16d dengan IEEE 802.11e melalui BSHC (Base Station Hybrid Coordinator) yang menggunakan simulasi OPNET (OPtmized Network Engineering Tools).
3.1 Tahapan Implementasi
Simulasi ini akan terdiri dari beberapa tahapan interworking sistem IEEE 802.16d dengan IEEE 802.11e. Tahapan implementasi tersebut adalah pemodelan sistem, pembuatan simulasi interworking 802.16d dengan 802.11e, dan evaluasi kinerja sistem. Ketiga tahapan implementasi tersebut dapat digambarkan pada Gambar 3.1 di bawah ini:
PEMODELAN SISTEM
EVALUASI PERFORMANSI
SISTEM PEMBUATAN
SIMULASI INTERWORKING 802.16D & 802.11E
Gambar 3.1 Tahapan implementasi simulasi
a. Pemodelan sistem
Tahap awal pemodelan sistem ini dilakukan dengan merancang skenario interworking IEEE 802.16d dan IEEE 802.11e dan mengimplementasikan model sistem tersebut ke dalam simulasi interworking dengan menggunakan parameter sistem yang telah ditentukan.
b. Pembuatan simulasi interworking
Simulasi interworking dibuat dengan menggunakan program OPNET 14.0.A.
Standar yang digunakan dalam simulasi adalah standar IEEE 802.16d dan IEEE 802.11e seperti referensi [1] yang telah mensimulasikan interworking IEEE 802.16d dengan IEEE 802.11e .
c. Evaluasi kinerja sistem
Evaluasi kinerja sistem dilakukan untuk melihat keberhasilan pada simulasi proses interworking bagi kedua sistem yaitu IEEE 802.16d dan IEEE 802.11e.
Parameter yang menentukan keberhasilan sistem ini adalah throughput BSHC dari hasil interworking, jumlah pengguna IEEE 802.16d yang dapat dilayani, beban (load) dari kedua sistem, dan data dropped , network load, media access delay IEEE 802.11e.
Proses simulasi dalam penelitian ini dapat diilustrasikan seperti di tunjukkan pada Gambar 3.2 dibawah ini.
Gambar 3.2 Blok diagram Simulasi dan Analisis
MODEL JARINGAN INTERWORKING IEEE 802.16D DAN IEEE 802.11E
(NETWORK MODEL)
MODEL NODE PADA PROSES INTERWORKING
(NODE MODEL)
MODEL PROSES INTERWORKING (PROCESS MODEL)
3.2 Pemodelan Sistem
Pemodelan sistem yang digunakan untuk proses interworking IEEE 802.16d dengan IEEE 802.11e ditunjukkan pada Gambar 3.3 dibawah ini:
Gambar 3.3 Pemodelan Sistem
Pemodelan sistem dibuat dengan mengacu pada proses kerja simulator OPNET. Model jaringan interworking dari kedua sistem menggunakan topologi star dimana BSHC dari IEEE 802.16d akan berfungsi sebagai pusatnya. Frekuensi yang digunakan oleh IEEE 802.16d dan IEEE 802.11e adalah 5,8 GHz. IEEE 802.16d dan IEEE 802.11e akan melakukan interworking pada alokasi pita frekuensi yang sama yaitu unlicensed frequency pada pita frekuensi 5-6 GHz [6]. Spektrum frekuensi 5 GHz ini telah ditetapkan oleh U-NII (Unlicensed National Information Infrastructure) sebagai spectrum unlicensed yang dapat digunakan oleh IEEE 802.16d dan IEEE 802.11e secara bersama-sama (lihat Gambar 1.2). Kedua sistem (IEEE 802.16d dan IEEE 802.11e) dapat bekerja pada frekuensi, waktu dan lokasi yang sama tanpa terjadi interferensi karena adanya Dynamic Frequency Selection dan Transmit Power Control [1]. Pada pita frekuensi 5 GHz tersebut, IEEE 802.16d akan berkomunikasi dengan IEEE 802.11e dengan kondisi LOS dan non LOS [2]. Kedua sistem akan bekerja pada frekuensi yang sama untuk melayani penggunanya masing-masing.
3.2.1 Skenario Interworking
Skenario terjadinya interworking IEEE 802.16d dengan IEEE 802.11e adalah dengan cara mengintegrasikan MAC IEEE 802.11e ke dalam data link layer IEEE 802.16d. Integrasi tersebut dilakukan di layer BSHC. BSHC akan memberikan layanan broadband bagi pemakai IEEE 802.16d (SS) dan pemakai IEEE 802.11e (QSTA). SS akan melihat BSHC sebagai BS, sedangkan QSTA akan melihat BSHC
SS, dan satu buah BSHC dengan sejumlah QSTA dan SS. Hal ini dapat diilustrasikan seperti Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Skenario interworking IEEE IEEE 802.16d dengan IEEE 802.11e [3]
BSHC akan berfungsi sebagai relay dalam jaringan multi-hop untuk melayani QSTA dan SS. Pada gambar diatas terlihat bahwa sebuah BS berfungsi sebagai pengatur kanal akses secara terpusat (centrally). BSHC terkoneksi dengan BS melalui multi hop relay link dimana BS melihat BSHC. Pada skenario interworking ini BSHC berfungsi sebagai relay heterogen yang mampu berkoneksi dengan BS IEEE 802.16d dan QSTA IEEE 802.11e. BS mengalokasikan sebagian dari kapasitasnya untuk BSHC, dan juga menyerahkan sebagian tugas pengaturan kanal akses kepada BSHC.
BSHC akan mengatur kanal akses pemakai IEEE 802.11e dengan menentukan TXOP (transmission oportunity) untuk contention based access sesuai dengan protokol IEEE 802.11e. Sementara pemakai IEEE 802.16d akan dilayani oleh BSHC dengan menjadwalkan MAC burst UL/DL.
Skenario yang akan disimulasikan dalam penelitian ini terdiri dari dua bagian yaitu:
1. Skenario 1 yaitu jaringan IEEE 802.16d tanpa pengguna IEEE 802.11e (sebelum interworking)
2. Skenario 2 yaitu jaringan IEEE 802.16d dengan pengguna IEEE 802.11e (saat terjadi interworking antara IEEE 802.16d dan IEEE 802.11e).
Kedua skenario ini di tunjukkan oleh Gambar 3.5 dan 3.6 1. Skenario 1
Gambar 3.5 Skenario 1 dalam simulasi
Pada skenario 1:
1. Jaringan IEEE 802.16d terdiri dari 2 base station yaitu BSHC dan Base Station_B dengan BSHC berfungsi sebagai relay bagi Base Sation_B.
2. Masing-masing base station memiliki 10 pengguna (SS) di daerah cakupannya.
3. Setiap SS dapat melakukan 2 layanan yang dapat berupa layanan Gold, silver, dan Bronze.
2. Skenario 2
Gambar 3.6 Skenario 2 dalam simulasi
Pada scenario 2:
1. IEEE 802.16d menerapkan relay untuk jaringan IEEE 802.16d sehingga terjadi multi hop (dua hop) bagi pengguna IEEE 802.16d (SS/ Subscriber Station) 2. BSHC (Base Station Hybrid Coordinator) bekerja secara dual mode yaitu
berupa relay bagi IEEE 802.16d dan juga berfungsi sebagai QAP (Qos Access Point) bagi jaringan IEEE 802.11e
3. BSHC tidak menyatukan dari PHY layer dari kedua sistem.
4. Jaringan IEEE 802.16d melayani pengguna IEEE 802.16d dan juga pengguna IEEE 802.11e (QSTA/ Qos Station)
5. Setiap QSTA maupun SS mampu menggunakan beberapa dari jenis trafik video, dan data.
6. Beban trafik untuk semua SS dan QSTA dianggap sama
7. Setiap QSTA bertukar informasi dengan QSTA yang lainnya melalui BSHC 8. QSTA tidak dapat bertukar informasi dengan SS karena BSHC tidak mampu
mendekodekan informasi pada PHY layer kedua sistem
9. QSTA melihat BSHC seperti QAP, sedangkan SS melihat BSHC seperti BS (Base Station)
10. SS bertukar informasi dengan SS yang lain melalui BSHC dan BS 3.3 OPNET
OPNET merupakan sebuah software yang digunakan untuk mensimulasikan jaringan komunikasi dengan analisis performansi dan pemodelan protokol[14].
Beberapa fitur yang terdapat dalam OPNET antara lain:
1. Pemodelan grafik
2. Dynamic, Event-Scheduled Simulation Kernel 3. Integrated Data Analysis Tools
4. Hierarchical, Object-Based Modeling
Pada awalnya OPNET dikembangkan pada tahun 1986 oleh MIL3 Inc (sekarang dikenal sebagai OPNET Technologies Inc.) untuk kebutuhan militer. Namun saat ini OPNET digunakan untuk mensimulasikan jaringan baik kabel maupun nirkabel.
OPNET adalah simulator yang bekerja berdasarkan paket data yang dapat digunakan untuk menganalisis jaringan. OPNET terdiri dari interface yang menggunakan bahasa C danC++ sebagai kode bloknya. Sementara berdasarkan fungsinya OPNET dapat dibedakan menjadi :
1. Struktur hirarki
Model dari struktur hirarki ini dibedakan menjadi 3 domain:
• Domain jaringan (network domain)
• Domain titik (node domain)
• Domain proses
2. Modul tunggal dan source code di dalam jaringan
Secara umum pembuatan simulasi dengan menggunakan OPNET akan memiliki prosedur seperti di tunjukkan oleh Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Prosedur Simulasi OPNET [15]
Program OPNET yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah OPNET 14.0.A yang dikeluarkan pada tahun 2007 oleh OPNET Technologies Inc. Instalasi OPNET membutuhkan software-software lain untuk menjalankan programnya yaitu:
1. Borland C++ versi 5.0.2 2. Java Virtual Machine 3. Visual Studio 2005
3.4 Prosedur Simulasi
Berdasarkan Gambar 3.7 maka simulasi OPNET untuk menganalisis kapasitas dari jaringan IEEE 802.16d pada proses interworking IEEE 802.16d dan IEEE 802.11e adalah sebagai berikut:
3.4.1 Pembuatan Model Jaringan IEEE 802.16d
Program OPNET dijalankan melalui perintah DOS sehingga muncul tampilan seperti di tunjukkan pada Gambar 3.8
Gambar 3.8 Program OPNET Modeler [15]
Program diawali dengan membuat Project baru dengan nama WifiWiMAX dengan memilih lingkungan untuk menerapkan project WifiWiMAX yaitu lingkungan kampus dengan luas 1000 m x 1000 m. Sementara teknologi yang akan digunakan untuk simulasi ini adalah WiMAX dan Wireless LAN. Pemilihan teknologi dilanjutkan dengan pemilihan node-node yang akan digunakan dalam jaringan yaitu meliputi workstation dan base station WiMAX.
Pada jaringan IEEE 802.16d (WiMAX) akan digunakan dua buah base station yaitu BSHC dan Base Station B. Simulasi jaringan IEEE 802.16d ini membutuhkan tiga komponen utama untuk pengaturan jaringan secara umum yaitu:
1.WiMAX configuration
Komponen ini digunakan untuk mengatur konfigurasi jaringan IEEE 802.16d.
2.Application Profiles
Komponen ini digunakan untuk mengatur profil layanan yang akan digunakan di dalam jaringan IEEE 802.16d.
3.Application Configuration
Komponen ini digunakan untuk mengatur jenis layanan yang dapat diberikan bagi pengguna IEEE 802.16d.
Model jaringan yang dibuat untuk IEEE 802.16d maka dalam simulasi ini dibuat SS adalah fixed workstation.
3.4.2 Pembuatan dan Pengaturan Parameter Sistem IEEE 802.16d
Model jaringan IEEE 802.16d yang sudah ada diatur parameter sistem IEEE 802.16d melalui komponen-komponen yang ada maupun node-node yang digunakan.
Tidak semua parameter tersedia di dalam simulasi ini sehingga perlu dibuat parameter tambahan di dalam jaringan yang meliputi layanan yang akan diberikan oleh sistem IEEE 802.16d, jenis kelas layanan, dan trafik layanan.
1.Parameter Sistem WiMAX Configuration
Parameter ini digunakan untuk mengatur konfigurasi jaringan IEEE 802.16d secara umum yaitu meliputi kelas layanan yang akan diberikan, frekuensi yang akan digunakan, lebar pita frekuensi, mode duplex dan profil layer fisik yang akan menjadi referensi bagi semua node dalam jaringan IEEE 802.16d.
Gambar 3.9 Parameter WiMAX Configuration 2.Parameter sistem Application Profiles
Parameter ini digunakan untuk mengatur pengguna dari jaringan IEEE 802.16d dan IEEE 802.11e.
Gambar 3.10 Parameter Application Profiles
3.Parameter sistem Application configuration
Parameter ini digunakan untuk membuat jenis layanan yang dapat diberikan oleh jaringan IEEE 802.16d kepada SS dan QSTA.
Gambar 3.11 Parameter Application Configuration 4.Parameter sistem BSHC
Parameter ini digunakan untuk mengatur layer fisik dari BSHC dan jenis layanan yang dapat diberikan oleh BSHC bagi Ss dan QSTA.
Gambar 3.12a Parameter BSHC
Gambar 3.12b Parameter BSHC
5.Parameter sistem Base Station_B
Pengaturan parameter Base Station_B seperti pengaturan pada BSHC, tetapi tidak mengatur layanan untuk QSTA.
6.Parameter sistem SS
Parameter ini digunakan untuk mengatur layer fisik dari SS agar sama dengan BSHC dan Base Station_B.
Gambar 3.14a Parameter SS
Gambar 3.14b Parameter SS
3.4.3 Pembuatan Model Jaringan Interworking IEEE 802.16d dan IEEE 802.11e
Proses interworking pada jaringan IEEE 802.16d dilakukan dengan penambahan pengguna IEEE 802.11e pada model jaringan IEEE 802.16d.
Pembuatan model jaringan IEEE 802.11e di dalam jaringan IEEE 802.16d dilakukan dengan cara mengatur BSHC sebagai QAP. Jaringan IEEE 802.11e diterapkan dengan mengaktifkan HCF (hybrid coordination function) di dalam BSHC dan QSTA.
3.4.4 Pengaturan Parameter Sistem IEEE 802.11e
Parameter sistem IEEE 802.11e diatur melalui BSHC dan WLAN workstation.
Gambar 3.15 Parameter QSTA
Pengaturan ini dilakukan untuk mengatur hasil keluaran dari model jaringan IEEE 802.16d baik dengan pengguna IEEE 802.11e maupun tanpa pengguna IEEE 802.11e. Statistik dilakukan dengan mengatur hasil keluaran pada jaringan IEEE 802.16d yang meliputi delay, throughput, admission control, dan load. Sementara hasil keluaran untuk IEEE 802.11e meliputi load network.
BAB IV
