Pengaruh Pewaktuan Struktur Frame Wimax Terhadap Kualitas Video

TUGAS AKHIR

PENGARUH PEWAKTUAN STRUKTUR FRAME WIMAX

TERHADAP KUALITAS VIDEO

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

Oleh

Fatih Silmi Muhammad NIM : 100402005

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PENGARUH PEWAKTUAN STRUKTUR FRAME WIMAX

TERHADAP KUALITAS VIDEO

Disusun Oleh :

Fatih Silmi Muhammad 100402005

Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir

Suherman,S.T.,M.Comp.,Ph.D NIP. 197802022003121001

Diketahui Oleh :

Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU

Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si. NIP. 19540531 198601 1 002

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

ABSTRAK

Worldwide interoperabily for Microwave Access (WiMAX) merupakan teknologiBroadband Wireless Access(BWA) yang memiliki kecepatan akses data yang tinggi dengan cakupan area yang cukup luas. IEEE 802.16 WirelessMAN merupakan standar untuk sistem BWA. WiMAX didesain untuk memenuhi kebutuhan Quality of Service (QoS) pada hubungan uplink maupun downlink. Perangkat user pada WiMAX subscriber station (SS) sebanyak 4 (empat) melakukan bandwidth request sebelum mengirim data. Base station (BS) memerima request dan mengalokasikan bandwidth kepada SS. Kemudian SS megirimkan data sesuai alokasi yang diberikan oleh BS. Tugas Akhir ini mengevaluasi pengaruh pewaktuanframeWiMAX terhadap kualitas video.

Metode penelitian yang digunakan dengan Membangun simulasi menggunakan NS-2 berdasarkan model sistem jaringan. Pemodelan sistem jaringan WiMAX yang digunakan pada software NS-2, dengan mengevaluasi kinerja teknik menggunakan perangkat lunakEvaluation Video(EvalVid).

Hasil simulasi menunjukkan untuk parameter delay didapat waktu tundaan yang paling lama pada saat durasi frame sebesar 4ms dengan rasioframe uplink 50% diperoleh waktu tundaan sebesar 0,0780296 ms. Sedangkan untuk parameterpacket loss,paket data yang paling banyak hilang terdapat pada durasi frame 4ms dengan rasio frame uplink 50% yang mengalami kehilangan paket sebesar 23,3825 % dari keseluruhan paket yang dikirim, dan untuk parameter PSNR kualitas paket yang terbaik pada durasi frame 8ms dengan rasio frame uplink75% dengan nilai 31,12 dB.

KATA PENGANTAR

sy s ts r

ty s t y s r y r

PENGARUH PEWAKTUAN STRUKTUR FRAME WiMAX TERHADAP

KUALITAS VIDEO

s r r r t r

y rus s rsyrt

y r trt tu Departemen Teknik

Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si sebagai Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Kasmir Tanjung sebagai Dosen Wali penulis yang membantu penulis selama menyelesaikan pendidikan di kampus USU.

4. Bapak Suherman, Ph.D sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis yang selalu bersedia memberikan bantuan yang sangat dibutuhkan oleh penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU. 6. Kedua orang tua penulis atas semangat dan doanya kepada penulis dengan

"# $%&'(' ) '* ( 'r !

+r, ' -'* .!/' 0 y'/1 t'2 3 %/t !

43 %/5!/'y , %,6 %!2'/r (* 2* /1'/& %/*30(7'0( ' //')!3 't 6 '1!&%/* .!s#

8# $%&'(' s'3 '6 't &%/* .!s Deni Destian, M. Fadl-lan dwika dan Diki iksan . 9. Seluruh sahabat-sahabat seperjuangan di Departemen Teknik elektro, Riki

Mahyudin, Mulia, Rhobby Maulana, Duha, Suwendri, Benny, Pakwin, Ranzys, Agustinus, Irsyad, Ryan, Andika, Rimbo, Dwi, Dewi, Tari, Ola, Puti, Agil dan Angel. Dan seluruh sahabat-sahabat penulis yang tidak penulis tuliskan namanya.

10. Seluruh senior dan junior di Departemen Teknik Elektro, atas dukungan dan bantuan yang diberikan kepada penulis.

11. Seluruh sahabat bimbingan pak Suherman, bg Yosua bg Rudi, bg Reza, Pak Azhari, atas dukungan dan bantuan yang diberikan kepada penulis. 12. Semua orang yang pernah mengisi setiap detik waktu yang telah dilalui

bersama penulis yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Tanpa mereka, pengalaman penulis tidaklah lengkap.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya. Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat penulis harapkan.

Kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terimakasih Medan, Juni 2015

Penulis

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... viii

I. PENDAHULUAN... 1

:;: Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 2

1.4 Batasan Masalah... 2

1.5 Metode Penelitian... 3

1.6 Metode Penulisan ... 3

II. DASAR TEORI... 4

2.1 Umum... 4

2.2 Transmisi Data ... 5

2.3 Mode Pentransferan... 5

a. Mode Paralel ... 5

b. Mode Seri ... 6

2.4 Mode Transmisi... 7

2.5 Media Transmisi... ... 9

2.6 Parameter Kinerja... 9

2.6.1 Packet Loss... 9

<=>=? Noise================================================================================= @< <=A BCDEFG FHIWireless====================================================================== @J a. Wireless Personal Area Network ============================================== @J b. Wireless Local Area Network ... @? c. Wireless Metropolitan Area Network ... @? d. Wireless Wide Area Network ... @K

III. WIMAX DAN PEMBANGUN SIMULASI... 16

J=@ Umum... 16

3.2 WiMAX... 16

3.3 Struktur Slot dan Frame WiMAX ... 17

3.4 Quality of Service(QoS) ... 19

3.4.1 Kelas-kelas QoS ... 19

3.5 Topologi Jaringan ... 20

3.6 Metodologi Penelitian ... 21

3.7 Perangkat Lunak Simulasi ... 22

3.7.1Network Simulator-2 ... 22

a. Dasar Bahasa TCL dan OTCL ... 23

b.OutputSimulasi NS ... 23

c. Kemampuan dan Kelebihan NS ... 24

3.7.2Evaluation Video(EvalVid) ... 25

3.8 Pemodelan dan Asumsi ... 26

3.8.1 Pemodelan ... 27

3.8.2 Asumsi ... 27

3.9 Algoritma Pemodelan Simulasi ... 28

IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN... 31

NOP Umum... 31

4.2 Peak signal to Noise Ratio(PSNR) ... 31

4.3 Packet Loss... 32

4.4 Delay... ... 34

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 37

5.1 Kesimpulan ... 37

5.2 Saran... 37

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1STUVWXYZ[\Vr ] YrY^V ^ _____________________________________________________________ `

Gambar 2.2STUVWXYZ[\Vr aVrRY^ _______________________________________________________________ b

Gambar 2.3WrYZ[cR[Rd [RZeXT Z _________________________________________________________________ f

Gambar 2.4WrYZ[cR[RaRZeXT Z ____________________________________________________________________ f

Gambar 2.5_{Bluetooth Personal Area Network}___________________________________________ gh

Gambar 2.6_{Jaringan WLAN... 14}

Gambar 2.7_{Jaringan WMAN... 15}

Gambar 3.1_{Struktur Slot dan Frame WiMAX... 17}

Gambar 3.2_{TopologiPoint to Multipoint... 21}

Gambar 3.3_{Komponen Pembangun NS ... 22}

Gambar 3.4_{Network Animator... 24}

Gambar 3.5_{StrukturFrameworkevaluasi pada EvalVid... 25}

Gambar 3.6_{Pemodelan Parameter Jaringan Simulasi... 27}

Gambar 3.7_{Desain Simulasi ... 29}

Gambar 4.1_{Hasil Simulasi untuk Parameter PSNR ... 31}

Gambar 4.2_{Hasil Simulasi Packet Losspada Waktu 4,5 dan 8ms ... 33}

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1klm n lo pqClasses.... ... 30

Tabel 4.1_{Hasil Simulasi untuk parameter PSNR.... ... 32}

Tabel 4.2_{Hasil Simulasi untuk parameterPacket Loss.... ... 33}

ABSTRAK

Worldwide interoperabily for Microwave Access (WiMAX) merupakan teknologiBroadband Wireless Access(BWA) yang memiliki kecepatan akses data yang tinggi dengan cakupan area yang cukup luas. IEEE 802.16 WirelessMAN merupakan standar untuk sistem BWA. WiMAX didesain untuk memenuhi kebutuhan Quality of Service (QoS) pada hubungan uplink maupun downlink. Perangkat user pada WiMAX subscriber station (SS) sebanyak 4 (empat) melakukan bandwidth request sebelum mengirim data. Base station (BS) memerima request dan mengalokasikan bandwidth kepada SS. Kemudian SS megirimkan data sesuai alokasi yang diberikan oleh BS. Tugas Akhir ini mengevaluasi pengaruh pewaktuanframeWiMAX terhadap kualitas video.

Metode penelitian yang digunakan dengan Membangun simulasi menggunakan NS-2 berdasarkan model sistem jaringan. Pemodelan sistem jaringan WiMAX yang digunakan pada software NS-2, dengan mengevaluasi kinerja teknik menggunakan perangkat lunakEvaluation Video(EvalVid).

Hasil simulasi menunjukkan untuk parameter delay didapat waktu tundaan yang paling lama pada saat durasi frame sebesar 4ms dengan rasioframe uplink 50% diperoleh waktu tundaan sebesar 0,0780296 ms. Sedangkan untuk parameterpacket loss,paket data yang paling banyak hilang terdapat pada durasi frame 4ms dengan rasio frame uplink 50% yang mengalami kehilangan paket sebesar 23,3825 % dari keseluruhan paket yang dikirim, dan untuk parameter PSNR kualitas paket yang terbaik pada durasi frame 8ms dengan rasio frame uplink75% dengan nilai 31,12 dB.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX)merupakan

teknologi Broadband Wireless Access (BWA) yang memiliki kecepatan akses yang tinggi dengan jangkauan yang luas. IEEE 802.16 WirelessMAN merupakan standar untuk sistem WiMAX. WiMAX didesain untuk memenuhi kebutuhan Quality of Service (QoS) pada hubungan uplink maupun downlink. WiMAX berpotensi sebagai teknologi yang mampu mengakomodasi trafik video.

WiMAX memiliki framing yang terbagi atas dua bagian subframe, yaitu subframe downlink dan subframe uplink, yang dibatasi oleh guard interval. Pada subframe downlink terdiri dari preamble, frame control header (FCH), downlink burst dan map. Subframe uplink terdiri dari contention region (CR), contention for bandwith request (CBR), preamble, dan uplink burst.

Tugas akhir ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh struktur pewaktuan frame WiMAX terhadap kinerja video. Simulasi Tugas Akhir ini menggunakan

Network Simulator-2 (NS-2) dengan topologi point-to-multipointyaitu dengan satu BS dan mempunyai 4 (empat) SS. Jenis trafik yang diukur berupa trace video,

denganparameter evaluasi kinerja adalah delay, packet loss, dan Peak Signal to Noise Ratio (PSNR). Dengan harapan agar mendapat kualitas video yang terbaik dengan packet loss dan delay yang sedikit.

1.2 Perumusan Masalah

Untuk memfokuskan pembahasan tugas akhir ini, maka pembahasan masalah dirumuskan pada hal - hal sebagai berikut:

1. Bagaimana cara mensimulasikan transmisi videomelalui jaringan WiMAXdengan simulasi NS 2.

2. Bagaimana pengaruh struktur pewaktuan frame WiMAX terhadap transmisi video.

3. Apa saja parameter yang mempengaruhi QoS.

1.3 Tujuan Penelitian

Penulisan Tugas Akhir ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pewaktuan frame pada WiMAX terhadap transmisi video.

1.4 Batasan Masalah

Adapun pembahasan tugas akhir ini dibatasi pada:

1. Evaluasi transmisi video melalui WiMAX, menggunakan simulasi network simulator 2 (NS2) .

2. Topologi jaringan yang dikaji adalah topologi point to multi pointdengan jumlah node 4.

3. Memiliki jumlah node didasarkan pada kebutuhan bandwidth pada simulasi WiMAX di NS 2.

4. Adapun parameter yang diukur berupa delay, packet loss dan Peak Signal to Noise Ratio (PSNR).

5. Evalusai dilakukan dengan menempatkan sumber video pada sisi subscriber station.

1.5 Metode Penelitian

1. Studi pustaka menggunakan beberapa literatur berupa buku-buku teks dan jurnal.

2. Pemodelan sistem jaringan WiMAX pada aplikasi NS-2.

3. Membangun simulasi dengan NS-2 berdasarkan model sistem jaringan.

1.6 Metode Penulisan

BAB I PENDAHULUAN

Menjelaskan secara singkat secara singkat latar belakang, tujuan penelitian pembatasan masalah dan metodologi.

BAB II DASAR TEORI

Memberikan teori dasar untuk penyelesaian proyek akhir ini. Teori dasar yang diberikan meliputi : WiMAX, QoS, struktur frame, software NS-2. Modul tambahan Evalvid untuk NS-2 dan parameter kinerja yang akan diukur.

BAB III PERANCANGAN SIMULASI JARINGAN

Dalam bab ini akan dibahas mengenai perancangan sistem, spesifikasi perangkat dan komponen yang dibutuhkan, tahapan instalasi dan implementasi.

BAB IV PEMBAHASAN

Bab ini membahas hasil penelitian yang dilakukan dan analisa terhadap hasil yang diperoleh.

BAB V KESIMPULAN

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Umum

Komunikasi data yang berkembang dengan pesat dewasa ini. Hal ini sesuai dengan kemajuan teknologi dalam bidang telekomunikasi dunia yang sedang maju serta pengaruh era globalisasi dan arus informasi yang sangat diperlukan oleh masyarakat modern, kemajuan perekonomian serta majunya teknologi telekomunikasi merupakan titik tolak dan potensi besar untuk meningkatkan dan mewujudkan berbagai jenis pelayanan komunikasi yang lebih canggih untuk komunikasi suara, video dan data. Akhir-akhir ini permintaan masyarakat modern akan kebutuhan komunikasi data sangat tinggi. Untuk mengirimkan data dalam jumlah yang besar dan memerlukan keakuratan serta mampu menjaga kerahasisaan data tersebut.

Jaringan akses adalah jaringan yang menghubungkan pelanggan dengan sentral telepon. Jaringan ini adalah dasar jaringan telepon, karena pada dasarnya jaringan telekomunikasi adalah gabungna dari beberapa jaringan akses. Jaringan akses juga sering disebut sebagai Outside Plan (OSP), beberapa istilah juga sering disebut sebagai Jaringan Lokal Akses. Ada empat jaringan akses yang digunakan dalam telekomunikasi, yaitu[1]:

 Jaringan Lokal Akses Kabel (jarlokab atau Jarkab), yaitu jaringan yang menggunakan kabel tembaga sebagai media transmisinya. Peningkatanan jaringan ini menggunakan teknologi penggandaan seperti Pair Gain dan xDSL[1].

 Akses radio (Jarlokar), yatiu jaringan yang menggunakan radio sebagai media aksesnya. Teknologi ini terdiri dari radio wireless, Wireless Local Loop,(WLL), cordless dan radio point to point[1].

 Jaringan Lokal Akses Fiber Optik (Jarloka fl, jaringan ini menggunakan serat optic sebagai medianya. Aplikasinya terdiri dari FTTZ, FTTC, FTTB, FTTO dan FTTH[1].

 Jaringan Akses Hibrid, jaringan ini menggunakan media transmisi gabungan, aplikasinya antara lain teknologi HFC, PON dan lain-lain[1].

2.2 Transmisi Data

Semua peralatan elektronika digital bekerja menggunakan digit-digit biner yang jumlahnya tetap untuk mewakili satu elemen data yang sebut juga dengan

word. Satu elemen data (word) bias terdiri dari 8, 16 atau 32 bit. Pada banyak aplikasi, biasanya unutk mewakili satu karakter baik huruf atau angka, digunakan 8 bit[2].

2.3 Mode Pentransferan

Mode pentransferan bit dibagi menjadi dua, yaitu:

a) Mode Paralel

Mode paralel dilakukan bila jarak peralatan yang berkomunikasi sangat dekat, sehingga panjang kabel penghubung kedua peralatan, pendek. Pada prakteknya, unutk mentransferkan data diantara sub-unit (bagian-bagian) peralatan dilakukan dengan menggunakan kabel yang terpisah untuk membawa setiap bit data. Ini membuktikan bahwa banyak kabel yang menghubungkan tiap-tiap bagian peralatan bersama-sama dan data dikatakan dipertukarkan untuk

menggunakan mode transfear paralel. Mode operasi ini mengakibatkan delay yang minimal dalam pentransferan tiap-tiap word[2]. Gambar 2.1 menunjukkan mode pentransferan secara paralel.

Gambar 2.1 Mode Transfer Paralel[2]

b) Mode seri

Mode seri dilakukan bila jarak pemisah fisik diantara dua peralatan yang berkomunikasi jauh (lebih dari beberapa meter). Karena alasan biaya dan perbahan-perubahan delay transmisi didalam sebuah kabel, digunakanlah sepasang kawat. Pentransmisisan tiap-tiap octet menggunakan interval waktu yang tetap bagi setiap bit. Mode operasi seperti ini disebut bit-serial transmission[2]. Gambar 2.2 menunjukan mode pentransferan data secara serial.

Gambar 2.2 Mode Transfer Serial[2]

2.4 Mode Transmisi

Bagi peralatan penerima, untuk mengkodekan kembali dan menginterpretasikan pola bit yang ditermimanya secara benar maka receiver harus mengetahui[2]:

1. Bit rate yang digunakan (lamanya waktu tiap-tiap sel bit). 2. Awal dan akhir dari setiap elemen (karakter atau byte). 3. Awal dan akhir dari tiap-tiap blok pesan lengkap atau frame.

Ketiga hal diatas masing-masing dikenal dengan sinkronisasi bit atau karakter dan sinkronisasi byte atau karakter dan sinkronisasi blok atau frame. Pada umumnya sinkronisasi dilakukan dengan satu dari dua cara. Cara yang digunakan dengan menentukan apakah clock transmitter dan receiver independen (asinkron) ataukah sinkron. Jika data yang ditransmisikan tersusun dari string karakter dengan interval waktu random diantara tiap-tiap karakter, maka setiap karakter biasanya ditransmisikan secara independen dan receiver mesinkronkan kembali awal dari setiap karakter baru yang diterimanya. Transmisi seperti ini disebut Transmisi Asinkron[2]. Pada Gambar 2.3 memperlihatkan transmisi asinkron.

Gambar 2.3 Transmisi Asinkron[2]

Jika data yang ditransmisikan tersusun dari blok data yang lengkap yang masing-masing berisi banyak byte atau karakter, maka clock transmitter dan

receiver haruslah serempak dalam interval waktu yang panjang. Transmisi seperti ini disebut Transmisi Sinkron[2]. Pada Gambar 2.4 menunjukkan transmisi sinkron.

2.5 Media Transmisi

Pentransmisian sinyal listrik diantara dua perlatan membutuhkan medium transmisi yang biasanya dalam bentuk saluran transmisi. Umumnya saluran transmisi sendiri dari dari sepasang konduktor (penghantar) atau kawat. Namun demikian pentransmisian bias juga dilakukan dengan melewatkan berkas cahaya melalui fiber glass atau bias juga dengan gelombang elektromagnetik melalui ruang bebas. Jenis medium transmisi yang digunakan adalah sangat penting karena ia menentukan laju maksimum digit-digit biner perdetik (bps) yang dapat ditransmisikan[2].

2.6 Parameter Kinerja

Untuk mengetahui ukuran dari performa layanan video, maka diperlukan parameter-parameter QoS dan parameter-parameter kualitas video yang mendukung, parameter yang mendukung untuk Tugas Akhir ini antara lain pakcet \loss, delay dan PSNR untuk parameter kualitas video.

2.6.1 Paket Loss

Pakcet loss merupakan kegagalan transmisi paket data mencapai tujuannya. Dalam implementasi jaringan IP, nilai pakcet loss ini diharapkan seminimum mungkin, karena semakin besar pakcet loss yang kita peroleh maka paket data yang diterima juga akan jelek. Apabila pakcet loss semakin kecil maka untuk paket data yang kita terima juga semakin bagus[3].

Biasanya kegagalan paket untuk mencapai tujuan disebabkan oleh beberpa kemungkinan, diantaranya yaitu:

b. Tabrakan (congestion) didalam jaringan, c. Error yang terjadi pada media fisik,

d. Kegagalan yang terjadi pada sisi penerima antara lain bisa disebabkan karena overflow yang terjadi pada buffer.

Pakcet loss dapat dihitung dengan menggunakan persaman 2.1.

∑ _∑

2.6.2 Delay

Delay adalah waktu tunda suatu paket yang diakibatkan oleh proses transmisi dari satu titik ke titik lain yang menjadi tujuannya.Delay mengakibatkan data yang kita terima akan mengalami keterlambatan waktu datang sehingga hal ini menyebabkan kita menunggu sejenak data tersebut sampai pada tujuan[4].

Di dalam jaringan delay dapat digolongkan sebagai berikut:

a. Transmision delay

Delay transmisi adalah waktu yang dibutuhkan perangkat untuk menyinkronkan paket pada tingkat output yang ditentukan. Keterlambatan transmisi ini adalah fungsi dari bandwidth dan ukuran paket. Sebagai contoh, sebuah paket dengan ukuran 64 byte akan mengambil 171 mikrodetik ketika dikirim pada tingkat 3Mbps. Paket yang sama akan mengambil 26 ms ketika dikirim pada tingkat 19,2 kbps.

b. Queunig delay

Delay ini disebabkan oleh waktu proses yang diperlukan oleh routermicro second.

Proses perjalanan informasi selama didalam media transmisi, misalnya SDH, coax atau temabaga, menyebabkan delay yang disebut dengan delay

propagasi.

d. Packetisasi delay

Delay yang disebabkan oleh waktu yang diperlukan untuk proses pembentukkan paket IP dari informasi user.Delay ini hanya terjadi sekali saja, yaitu di source information.Pada penelitian tugas akhir ini hanya dikhususkan untuk delay paket.

Delay dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.2 berikut.

∑

2.6.3 Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)

peak signal to noise ratio (PSNR) adalah perbandingan antara nilai maksimum dari sinyal yang diukur dengan besarnya derau yang berpengaruh pada sinyal tersebut. PSNR biasanya diukur dalam satuan decibel (db). PSNR digunakan untuk mengetahui perbandingan kualitas gambar sebelum dan sesudah disisipkan pesan. Untuk menentukan PSNR, terlebih dahulu harus ditentukan nilai MSE (Mean Square Error). MSE adalah nilai error kuadrat rata-rata antara citra asli dengan citra manipulasi (dalam kasus steganografi). MSE adalah nilai error

kuadrat rata-rata antara citra asli (cover-image) dengan citra hasil penyisipan (stego-image)[5].

Untuk sebuah pengembangan dan pelaksanaan rekonstruksi gambar diperlukan perbandingan antara gambar hasil rekonstruksi dengan gambar asli. Ukuran umum yang digunakan untuk tujuan ini adalah (PSNR). Nilai PSNR yang

lebih tinggi menyiratkan kemiripan yang lebih erat antara hasil rekonstruksi dan gambar asli PSNR didefinisikan sebagai:

Dimana MSE dinyatakan sebagai mean square error yang didefenisikan sebagai :

_∑ ∑ ( )

Dimana x dan y adalah koordinat dari gambar, M dan N adalah dimensi dari gambar, S_xy menyatakan stego-image dan C_xy menyatakan cover-image. C_max^2 memiliki nilai maksimum dalam gambar, sebagai contoh :

{ Untuk mendapatkan kualitas yang tinggi nilai PSNR harus berada pada 40dB atau diatasnya, sedangkan jika nilai PSNR berada pada 30dB atau dibawahnya diindikasikan gambar tersebut berkualitas relatif rendah, ini dikarenakan karena distorsi yang besar.

2.6.4 Noise

Noise (derau) merupakan sinyal lain yang tidak diharapkan dalam sistem telekomunikasi karena bersifat mengganggu terhadap sinyal asli serta kehadirannya tidakbisa ditentukan (acak). Banyaknya noise tidak dapat ditentukan secara pasti, hanya dapatdirumuskan probabilitas ataupun kisaran nilai (range) nya saja[6].

Gangguan yang diakibatkan oleh noise dapat mengubah sinyal informasi, yang menyebabkan gelombang sinus mempunyai sinyal derau yang kecil yang

bergabung didalamnya. Sehingga penerima tidak dapat membedakan sinyal informasi yang sebenarnya dariderau yang ditambahkan[6].

Noise juga dapat merusak bentuk sinyal asli, menambah atau mengurangi amplitudanya, memperlambat waktu dan bentuk – bentuk perubahan lainnya. Noise tidak hanya merusak sinyal analog, tetapi juga menyebabkan sistem modulasi digital tidak berfungsi[6].

2.7 Teknologi Wireless

Teknologi wireless merupakan teknologi nirkabel, dalam melakukan hubungan telekomunikasi, tidak lagi menggunakan media atau sarana kabel tetapi dengan menggunakan gelombang elektromagnetik sebagai pengganti kabel. Jaringan wireless berfungsi sebagai mekanisme pembawa antara peralatan atau antar peralatan dan jaringan kabel tradisional (jaringan perusahan dan internet). Jaringan wireless digolongkan dalam empat jenis bedasarkan jangkauannya[7].

a. Wireless Personal Area Network

WPAN merupakan teknologi personal area network seperti Bluetooth dan

infrared. Jaringan ini memungkinkan hubungan peralatan personal dalam suatu area sekitar 30 feet (1 feet=12 inch). Namun infrared membutuhkan hubungan langsung dan jangkauan yang lebih pendek[7]. Gambar 2.5 menunjukkan bluetooth personal area network.

Gambar 2.5 Bluetooth Personal Area Network[7]

b. Wireless Local Area Network (WLAN)

WLAN merupakan jaringan area lokal tanpa kabel tanpa kabel yang menggunakan frekuensi radio sebagai media transmisinya untuk memberikan koneksi jaringan ke seluruh pengguna di area sekitarnya. Teknologi WLAN ini mempunyai banyak kegunaan contohnya pengguna mobile bisa mengakses internet dengan banyak hal seperti E-Mail, browsing, memutar video, bermain

game dan lain-lain[7]. Gambar 2.6 menunjukkan jaringan WLAN.

Gambar 2.6 Jaringan WLAN[7]

c. Wireless Metropolitan Area Network (WMAN)

Teknologi ini mendukung koneksi dari berbagai jaringan dalam suatu area yang cukup luas seperti kota metropolitan atau dapat menghubungkan beberapa jaringan WLAN[7].Gambar 2.7 menunjukan jaringan WMAN.

Gambar 2.7 Jaringan WMAN[7]

d. Wireless Wide Area Network (WWAN)

WWAN meliputi teknologi dengan daerah jangkauan yang luas seperti selular 2G, Cellular Digital Packet Data (CDPD), Global System for Mobile Communications (GSM). _{Teknologi wireless yang popular untuk saat ini}

Bluetooth, Wireless Fidelity (WiFi), dan Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX)[7].

BAB III

WiMAX DAN PEMBANGUN SIMULASI

3.1Umum

Wireless broadband merupakan istilah dari jaringan nirkabel pita lebar yang terkait dengan transmisi laju data tinggi (minimum beberapa ratus Kbps) yang terjadi didalam infrastruktur yang terdiri dari terminal pelanggan stasioner dan stasiun berbasis pemberi layanan. Hal ini akan berbeda dengan transmisi data bergerak, sedangkan stasiun basis operator berada pada lokasi yang tetap. Jaringan telefon selular generasi ketiga (3G) dan 2.5 G, yang memiliki perlengkapan khusus yang memberikan layanan data paket laju menegah, belum kompetitif dibandingkan dengan layanan nirkabel berpita lebar.

Pada bab ini menjelaskan metode pengambilan data dengan mensimulasikan struktur frame WiMAX dengan NS-2. WiMAX mempunyai dua bagian yaitu uplink dan downlink, Sebuah videotracedigunakan sebagai sumber trafik yang diproses, untuk menyelidiki bagaimana pengaruh pewaktuan struktur

frame WiMAX terhadap kualitas video, untuk mengevaluasi parameter kinerja menggunakan perangkat lunak Evaluation Video (EvalVid).

3.2WiMAX

WiMAX adalah salah satu standar pada Broadband Wireless Access

(BWA) yang diperkenalkan oleh IEEE (Institute Of Electrical and Electronic Engineering). Dikenal dengan Sistem IEEE 802.16 dan turunannya 802.16a, keduanya dikembangkan oleh IEEE tersebut yang merupakan suatu badan standar industri yang besar dan terkenal diseluruh dunia yang berpusat di Amerika

Serikat.

Teknologi WiMAX mampu menjangkau suatu daerah layanan hingga radius 30Mil, bekerja pada kondisi NLOS (Non Line Of Sight) dan melayani kecepatan data hingga 75Mbps (tergantung spesifikasi yang digunakan). Ini yang membuat WiMAX menjadi teknologi yang mudah berkembang di seluruh dunia. WiMAX memungkinkan untuk mengakses broadband wireless last mile sebagai alternatif untuk menggantikan pita lebar DSL (Digital Subsciber Line)[8].

3.3Struktur Slot dan Frame WiMAX

Pada teknologi WiMAX terdapat lapisan PHY yang bertanggung jawab untuk alokasi slot dan framing diudara. Waktu minimum yang diberikan pada sebuah link pada sistem WiMAX disebut dengan slot. Setiap slot terdiri dari satu sub kanal satu, dua, atau tiga simbol OFDM, bergantung pada skema subkanalisasi tertentu yang digunakan. Sebuah urutan slot yang diberikan pada sebuah user disebut dengan data region dari pengguna; algoritma scheduling dapat mengalokasikan data region pada pengguna yang berbeda, tergantung kebutuhan, permintaan QoS, dan kondisi kanal[9]. Gambar 3.1 menunjukan struktur slot dan frame dari teknologi WiMAX.

1 2 ... n

uplink frame downlink frame

frame seperation

MAP 1 2 ... k

Flexible Downlink k-allocation slots Flexible uplink n-allocation slots

frame seperation frame size

Gambar 3.1 Struktur Slot dan Frame WiMAX[9]

estimasi inisiasi kanal. Kemudian Preamble downlink diikuti dengan Frame Control Header (FCH) yang akan menyediakan informasi konfigurasi frame, seperti pada MAP message length, modulasi dan skema koding, dan subcarrier yang dapat digunakan. Beberapa pengguna dialokasikan data region di dalam frame, dan alokasi ini dispesifikasikan di pesan MAP uplink dan downlink (DL-MAP dan UL-(DL-MAP) yang di broadcast mengikuti FCH pada subframe downlink[9].

Frame dapat membawa angka maksimum dari data burst diamana frame

tersebut dapat dibawa ke peforma sistem yang terbaik. Untuk memperoleh utilitas

frame tertinggi, Sebuah burst algoritma yang ditempatkan menghadapi masalah dari pengisian subframe downlink, dimana algoritma dipaksa untuk membuang sumber-sumber didalam bentuk slot yang belum digunakan dan yang tidak terisi karena kompleksnya dalam menemukan yang sesuai antara bentuk persegi panjang dan ketersediaan area pada frame[9].

WiMAX lebih fleksibel dalam hal untuk beberapa pengguna dan paket yang akan dimultipleksikan dalam satu frame yang tunggal. Dalam satu frame

tunggal terdiri dari dari beberapa burst berbeda ukuran dan jenis yang akan membawa data untuk beberapa user. Ukuran dari sebuah frame tersebut juga bervariasi mulai dari 2 ms hingga 20 ms, dan setiap frame juga bisa berisi berbagai jenis ukuran frame, bagaimanapun, semua peralatan WiMAX hanya akan mendukung frame dengan ukuran 5 ms[9].

Ukuran Burst yang disediakan untuk pengguna di DL subframe lebih besar dari ukuran data yang sebenarnya ini yang menyebabkan alasan slot yang tidak digunakan. Slot yang tidak digunakan akan meninggalkan dalam keadaan kosong

dan dikirim sebagai sebuah slot yang kosong dan akan mengurangi

UtilitasFrame[9].

3.4Quality of Service (QoS)

WiMAX mempunyai beberapa fitur yang penting untuk menjamin proteksi terhadap QoS (Quality of Service) yang kokoh untuk layanan seperti streaming audio dan video. hampir sama seperti tipe jaringan yang lain, pengguna harus berbagi kapasitas data jaringan WiMAX, akan tetapi fitur QoS WiMAX memungkinkan penyedia layanan untuk mengolah trafik berdasarkan adanya persetujuan layanan pelanggan pada basis link-by-link. Sehingga penyedia layanan dapat memberikan layanan yang utama untuk QoS audio maupun video yang mempunyai garansi diluar laju data setara dari link pelanggan[10] .

3.4.1 Kelas-kelas dari QoS

Standar IEEE 802.16 menetapkan bahwa ada empat kelas dari QoS yaitu

Unsolicited Grent Service (UGS), Real-time polling Service (rtPS), Non real-time Polling Service (nrtPS), dan Best Effort (BE). Kemudian standar IEEE 802.16e menambahkan kelas yang kelima yaitu Extended Real-Time polling Service

(ertPS)[10] .

1. Unsolicited Grent Service (UGS)

Jenis penjadwalan layanan UGS dirancang untuk mendukung aliran data real-time yang terdiri dari paket data dengan ukuran yang tetap yang dikeluarkan pada interval periodik.

Jenis penjadwalan layanan rtPS dirancang untuk mendukung aliran real-time data terdiri dari paket data berukuran variabel yang dikeluarkan pada interval waktu periodik. Contohnya untuk transmisi video MPEG (moving pictures experts group).

3. Non real-time Polling Service (nrtPS)

NrtPS dirancang untuk mendukung aliran data dengan toleransi penundaan yang terdiri dari variable paket ukuran data untuk tingkat minimum data yang diperlukan.

4. Best Effort (BE)

Tipe penjadwalan BE dirancang untuk mendukung aliran data yang menjamin tidak ada jaminan garansi pelayanan minimum dan karenanya dapat ditangani basis yang terbaik yang tersedia.

5. Extended Real-Time polling Service (ertPS)

ertPS adalah mekanisme penjadwalan yang tercipta dari penggabungan efisiensi antara UGS dan rtPS.

3.5Topologi Jaringan

Topologi yang digunakan adalah point-to-multipoint, yaitu terdapat satu BS yang melayani beberapa SS. Pada penelitian ini terdapat empat SS yang ditetapkan, tiap SS mengaktifkan trafik video dan bandwidth request. Pada Tugas Akhir ini digunakan QoS Best effort (BE), dimana Tipe penjadwalan BE dirancang untuk mendukung aliran data yang menjamin tidak ada jaminan garansi pelayanan minimum dan karenanya dapat ditangani basis yang terbaik yang tersedia untuk semua SS[11]. Gambar 3.2 menunjukkan topologi jaringan yang disimulasikan.

Gambar 3.2 Topologi Point-to-Multipoint [11]

Topologi point-to-multipoint terdiri dari BS dan beberapa SS, topologi ini melayani akses langsung kebanyak pelanggan. Pelanggan akan terkoneksi secara terpisah terhadap BS. Dalam topologi ini BS digunakan untuk mengendalikan sejumlah pelanggan. Kemampuan dari jumlah pelanggan tergantung dari tipe QoS yang ditawarkan operator. Bila tiap SS mendapatkan bandwidth cukup besar maka kapasitas jumlah user juga akan semakin berkurang, dan sebaliknya. Topologi PMP adalah topologi tersentralisasi dimna BS merupakan sentral dari sistem[11].

3.6Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan pada penelitian Tugas Akhir ini adalah melalui studi literatur yang telah ada. Kemudian penelitian dilanjutkan dengan Membangun simulasi dengan menggunakan NS-2 berdasarkan model sistem jaringan. Pemodelan sistem jaringan WiMAX yang digunakan pada software NS-2, dengan mengevaluasi kinerja teknik menggunakan perangkat lunak Evaluation Video (EvalVid).

3.7Perangkat Lunak Simulasi

Penelitian pada Tugas Akhir ini bertujuan untuk mendapatkan kualitas video yang terbaik berdasarkan hasil simulasi, simulasi dilakukan dengan menggunakan NS-2 yang dijalankan menggunakan sistem operasi Ubuntu, kemudian parameter kinerja akan dievaluasi menggunakan EvalVid.

3.7.1 Network Simulator -2(NS-2)

Pada tahun 1995 di University of California Berkeley dengan dukungan

Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) Network Simulator-2 (NS-2) pertama kali dikembangkan. NS-2 merupakan suatu sistem yang bekerjapada operating system Unix/Linux. NS-2 juga dapat dijalankan dalam sistemWindows namun harus menggunakan Cygwin sebagai enviroment Linux-nya[12].

NS-2 merupakan sebuah perangkat lunak yang mempunyai fungsi untuk mensimulasikan jaringan berbasis TCP/IP dengan berbagai macam medianya. NS juga meniplementasikan beberapa MAC (IEEE 802.3, 802.11) di berbagai macam media, diantaranya jaringan tanpa kabel (seperti mobile IP, Wireless LAN), bahkan simulasi hubungan antar node jaringan yang membangun satelit[12]. Gambar 3.3 menjelaskan Komponen untuk membangun NS-2.

Keterangan:

TCL : Tool Command Language Otcl : Object TCL

TK : Tool Kit

Tclcl : Tcl/C++ Interface NS2 : NS versi 2

Nam : Network Animator

a. Dasar Bahasa TCL dan OTCL

1. TCL

TCL (Tool Command Language ) adalah string-basedcommand language. Bahasa TCL diciptakan oleh John Ousterhout pada akhir tahun 1980-an sebagai

command language dengan tool interaktif. TCL didesain untuk menjadi semacam “perekat” yang membangun software building block menjadi suatu aplikasi[13].

2. OTCL

OTCL adalah ekstensi tambahan pada TCL yang memungkinkan fungsi

object oriented (OO) pada TCL. Ini memungkinkan pendefenisian dan penggunaan class OTCL. NS menyediakan objek simulasi yang berupa class

pemograman dalam OTCL. Hanya tinggal memanggil objek simulasi yang telah didefenisikan dalam library NS dengan menggunakan TCL[13].

b. Output Simulasi NS

Pada saat simulasi telah berakhir, NS membuat satu atau lebih file output text-based yang berisi detail simulasi jika dideklarasikan pada saat membangun simulasi. Ada dua jenis output NS, yaitu: filetrace yang akan digunakan untuk analisa numerik dan file namtrace yang digunakan sebagai input tampilan grafis simulasi yang disebut network animator (NAM)[13]. Gambar 3.4 menunjukkan aplikasi NAM.

Gambar 3.4 Network Animator [13]

b. Kemampuan dan Kelebihan NS

Network simulator (NS) mensimulasikan jaringan berbasis TCP/IP dengan berbagai macam medianya. NS dapat mensimulasikan protokol jaringan (TCPs/UDP/RTP), traffic behavior (FTP, Telnet, CBR dan lain-lain), queue management (RED, FIFO, CBQ) algoritma routing unicast (Distance vector, link state) dan multicast, (PIM SM, PIM DM, DVMRP, shared tree dan bi directional shared tree), aplikasi multimedia yang berupa layered video, quality of service video-audio dan transcoding. NS juga mengimplementasikan beberapa MAC (IEEE 802.3, 802.11), di berbagai media, misalnya jaringan wired (seperti LAN, WAN, point to point), wireless (seperti mobile IP, wireless LAN), bahkan simulasi hubungan antar node jaringan yang menggunakan media satelit[13].

Ada beberapa keuntungan menggunakan NS sebagai perangkat lunak simulasi pembantu analisis dalam riset, NS dilengkapi dengan tool validasi. Tool

validasi digunakan untuk menguji validitas pemodelan yang ada pada NS. Secara acak, semua pemodelan pada NS akan dapat melewati proses validasi ini. Pembuatan simulasi dengan menggunakan NS jauh lebih mudah dari pada menggunakan softwaredeveloper seperti Delphi atau C++. Hanya membuat topologi dan skenario simulasi yang sesuai dengan riset. Pemodelan media, protokol dan network component lengkap dengan prilaku trafiknya sudah tersedia pada library NS. NS bersifat open source ini mengakibatkan pengembangan NS menjadi lebih dinamis. Pemodelan media, protokol, network component dan prilaku trafik cukup lengkap bila dibandingkan dengan software sejenis lain[13].

3.7.2 Evaluation Video (EvalVid)

Evaluation Video (EvalVid) merupakan sebuah framework dan tool-set

yang digunakan untuk mengevaulasikan kualitas video yang ditransmisikan melalui jaringan atau hanya dengan simulasi saja. EvalVid memiliki struktur modular, sehingga memudahkan pengguna untuk mengganti codec dan memumngkinkan untuk terjadinya pertukaran jaringan. Pada struktur framework

evaluasi dapat digambarkan seperti interaksi tool dan arus data[14]. Struktur

Framework evaluasi ini berisi transmisi yang lengkap dari video digital mulai dari source video, reordering pada source, encoding, paketisasi, transmisi jaringan, reduksi jitter oleh buffer play-out, decoding, hingga video yang diterima oleh end-user. Data yang diperoleh dari evaluasi akan diproses pada arus transmisi dan akan disimpan dan ditandai pada file-file yang berbeda, kemudian file-file ini digunakan untuk memperoleh hasil yang diinginkan, misalnya, loss rate, jitter, dan kualitas video[14].

Evaluasi data dilakukan disisi pengirim, sehingga informasi dari penerima harus dipindahkan kesisi pengirim. Teori praktisnya, video baku yang terkompresi sangat besar, misalnya ukuran video tersebut 680 MB untuk 3 menit PDA-screen. Di sisi lain EvalVid ini merekontruksi video yang akan ditampilkan dari informasi yang tersedia di sisi pengirim. Informasi tambahan yang diperlukan pada sisi penerima adalah file yang yang di tandai dengan waktu di setiap paket yang diterima[14]. Tahap kedua dari proses tersebut memberikan solusi untuk masalah ini, berdasarkaninformasiloss, memperbaiki sinkronisasi framedengan memasukkan frame terakhir yangditampilkanuntuksetiap frameyang hilang.

3.8 Pemodelan dan Asumsi

Pada bab ini akan dijelaskan apa saja yang dimodelkan pada simulasi jaringan WiMAX dan apa saja asumsi-asumsi yang dibuat agar tercapai hasil yang diinginkan. Pemodelan dibuat dengan motode-metode pendekatan saja yang dibuat sesuai dengan asumsi-asumsi yang sudah ditentukan. Setelah parameter pembangun jaringan selesai dibuat pada simulasi, maka dilanjutkan dengan menjalankan simulasi dengan mengubah-ubah parameter global. Pada parameter global terdapat duration frame dan bandwidth ratio.

3.8.1 Pemodelan

Pemodelan jaringan dilakukan berdasarkan MAC Layer dan Phy layer, dimana pada simulasi akan ditetapkan frame durasi sebesar 4, 5 dan 8ms dengan

bandwidth ratio50 sampai dengan 85% untuk uplink. Pada MAC layer mengatur parameter QoS dan kontrol penjadwalan yang diletakkan pada sisi BS. Sedang pada Phy layer diatur topologi, modulasi dan bandwidth. Kemudian wireless node

juga mengatur parameter berupa tipe kanal, model propagasi radio,

networkinterface, tipe MAC, link layer, jenis antena, dan routing protocol. Pada Gambar 3.6 menunjukkan pemodelan parameter jaringan simulasi.

Gambar 3.6 Pemodelan Parameter Jaringan Simulasi

3.8.2 Asumsi

Silmulasi pada penelitian Tugas Akhir ini bertujuan untuk mendapatkan kualitas video yang terbaik dengan waktu tundaan sedikit dan paket yang hilang juga sedikit. Simulasi ini menggunakan NS-2 sebagai media simulasi. Pemikirannya dasarnya adalah WiMAX yang digunakan sebagai infrastruktur video yang ditempatkan untuk mencakup area coverage yaitu 1000 m, dimana empat subscriber yang mengakses jaringan pada satu BS berada pada wilayah tersebut. Padasaat simulasi berjalan empat kondisi SS dilakukan secara

acak/random yaitu kondisi dimana SS yang pertama hanya diam ditempat kemudian mengirimkan data, pada kondisi SS yang kedua sedang berjalan dengan kecepatan 5km/h kemudian mengirimkan data, untuk kondisi SS yang ketiga sedang berada didalam tram dengan kecepatan 16km/h kemudian mengirimkan data, untuk kondisi SS yang terakhir sedang berada didalam bus dengan kecepatan 24km/h kemudian mengirimkan data. Pada keadaan tersebutlah SS mengirimkan suatu paket data ke BS, dimaksudkan apakah keadaan dimana saat mengirimkan data pada kondisi-kondisi tersebut berpengaruh pada hasil yang diperoleh.

Simulasi mulai berjalan setelah detik 30, agar SS mengirimkan data secara bersamaan, juga karena faktor jarak dan kecepatan dapat berpengaruh pada paket delay dan loss yang diharapkan tidak terlalu jauh berbeda pada SS tertentu dengan SS yang lainnya. Besar bandwidthratiountuk uplink mulai dari 50% sampai 85% dengan dursai frame frame yang ditetapkan 4, 5 dan 8ms.

3.9Algoritma Pemodelan Simulasi

Simulasi penelitian Tugas Akhir ini berdasarkan pemograman berorientasi objek, penelitian Tugas Akhir ini menggunakan NS-2 untuk media simulasinya. agar pengiriman video lebih mudah, sebelum memulai simulasi terlebih dahulu dilakukan proses trace video. Tujuan proses trace tersebut untuk memisahkan

frame I, frame P, frame B dan frame H. Setelah proses trace video dilakukan, dilanjutkan dengan mengatur parameter-parameter jaringan yang diperlukan untuk simulasi sewaktu berjalan.

Simulasi dilakukan dengan menggunakan pemograman berorientasi objek mengikuti algoritma tahapan seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.7.

Gambar 3.7 Desain Simulasi

Pada saat simulasi dijalankan video yang sudah trace dipanggil kembali untuk dijadikan sebagai trafik untuk masing-masing subscriber. Sistem transmisi video pada simulasi penelitian Tugas Akhir ini sebagai berikut. Subscriber

melakukan permintaan ke server video melalui BS. BS meneruskan permintaan

Subscriber ke server. Kemudian server mengirimkan video yang diminta oleh

subscriberyang terhubung melalui BS WiMAX. Pada saat simulasi berjalan secara bersamaan juga dicatat durasi pengiriman video dan urutan paket data yang dikirimkan dan urutan frame video pada transmisi. Dari proses tersebut dapat diketahui paket data yang hilang dan waktu tundaan yang terjadi pada saat pentransmisian data. Nilai PSNR diperoleh menggunakan perangkat lunak

3.10 Evaluasi Kinerja

Evaluasi parameter kinerja yang dilakukan pada Tugas Akhir ini menggunakan metode simulasi menggunakan bahasa pemograman TCL yang dislimulasikan menggunakan NS-2. Parameter kinerja yang dievaluasi adalah

packet loss, delay dan PSNR, PSNR akan dievaluasi menggunakan EvalVid. Evaluasi kinerja dilakukan terhadap data yang diperoleh dari simulasi, kemudian parameter kinerja dianalisis. Untuk melihat apakah hasil simulasi dinyatakan layak, maka dapat dilihat dari standar yang direkomendasikan oleh

Internatioanl Telecommunication Union(ITU) yaitu ITU-T QoS Classes yang dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 ITU-T QoS Classes

Parameter Keterangan

PSNR (dB)

>37 ( Sangat Baik), 31-37 (Baik), 25-31 (Cukup), 20-25 (Buruk), <20 (Sangat Buruk)

Delay (ms) <150 (Baik), 150-400 (Cukup), >400 (Buruk) Packet

loss(%)

BAB IV

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1Umum

Bab ini akan menjelaskan analisis kinerja frame yang telah dievaluasi menggunakan metode simulasi pada bab sebelumnya. Bagian pertama pada bab ini akan membahas analisis kinerja simulasi yang sudah populer digunakan. Bagian selanjutnya akan membahas hasil analisa kualitas video atau PSNR, delay

dan packet loss.

4.2Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)

PSNR merupakan turunan dari signal to noise ratio (SNR) yang membandingkan sinyal energi dengan error energi. Untuk menguji kualitas dari sebuah video pada framework, maka itu digunakan PSNR. Pengukuran parameter PSNR dari simulasi ini terdiri dari tiga waktu durasi frame yaitu 4ms, 5ms dan 8ms dengan tingkatan banwidth uplink yang berbeda-beda untuk jumlah user

yang terus menigkat.

Hasil pengukuran akan ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Hasil Simulasi untuk Parameter PSNR 0 5 10 15 20 25 30 35

50 55 60 65 70 75 80 85

Time 4ms

Time 5ms

Time 8ms

Bandwidth UL Ratio %

PS N R Rata -r a ta ( d B )

Hasil pengukuran rata-rata untuk parameter PSNR dalam bentuk tabel diperlihatkan pada Tabel 4.1

Tabel 4.1 Hasil Simulasi untuk parameter PSNR Psnr Rata-Rata / Waktu

Bandwith UL Ratio(%)

Durasi Frame 4ms

Durasi Frame 5ms

Durasi Frame8ms

50 16,925 19,52 22,5975

55 20,9325 22,5275 23,055

60 20,3675 20,66 28,97

65 21,5325 22,605 28,875

70 24,0925 21,72 29,3775

75 25,7525 22,4175 31,12 80 25, 7325 26,3325 27,88

85 25,6925 25,33 28,8425

Dari hasil simulasi PSNR , dapat dilihat bahwa untuk durasi frame 8ms dengan banwidth uplink ratio 75% memiliki nilai yaitu 31,12dB lebih baik dari durasi frame 4ms dan 5ms, ini disebabkan durasi yang diberikan semakin lama maka kualitas paket yang akan dikirimkan juga semakin baik, selain itu juga jumlah paket yang hilang juga semakin sedikit.

4.3Packet Loss

Paket yang hilang biasanya dihitung berdasarkan paket yang teridentifikasi.Dalam pengukuran, paket id diambil dari IP, yang menyediakan paket id yang unik. Id paket unik tersebut juga digunakan untuk membatalkan

efek dari penataan kembali. Video yang ditransmisikan sangat penting untuk dibedakan data yang hilang dan bebabagai jenis paket.Pengukuran parameter

packet loss dari simulasi ini terdiri dari tiga waktu durasi frame yaitu 4ms, 5ms dan 8ms dengan tingkatan banwidth uplink yang berbeda-beda untuk jumlah user

yang terus menigkat. Gambar 4.2 menunjukkan Hasil pengukuran parameter

Packet loss dari simulasi ini.

Gambar 4.2 Hasil Simulasi Packet Loss pada Waktu 4, 5 dan 8ms Hasil pengukuran parameter packet loss dalam bentuk tabel diperlihatkan pada Tabel 4.2

Tabel 4.2 Hasil Simulasi untuk parameterpacket loss

Packet loss rata-rata / waktu Bandwith UL Ratio(%) Durasi Frame 4ms Durasi Frame 5ms Durasi Frame 8ms 50 23,3825 12,6875 8,1175

55 17,505 11,415 6,5175

60 15,645 10,3 6,3425

0 5 10 15 20 25

50 55 60 65 70 75 80 85

Pack e t Loss R ata -R ata (% )

Bandwidth UL Ratio (%)

T = 4 ms

T = 5 ms

Packet loss rata-rata / waktu Bandwith UL

Ratio(%)

Durasi Frame 4ms

Durasi Frame 5ms

Durasi Frame 8ms

65 13,445 9,665 5,9325

70 8,8025 8,195 5,6925

75 9,615 8,065 5,3775

80 8,12 8,575 4,8425

85 9,08 7,1525 5,5825

Dari hasil simulasi yang telah dilakukan, terlihat bahwa paket rata-rata yang paling banyak hilang terjadi pada pada waktu 4ms yaitu sebesar 23,3825%, dengan bandwidth uplink ratio 50%. Ini dapat dilihat pada gambar dan tabel 4.2. Hal ini disebabkan semakin besar bandwidth maka kanal yang dibutuhkan mencukupi, sehingga pakcet loss juga semakin sedikit. Hal ini juga terjadi untuk pewaktuan jarak antar frame. Semakin besar interval antar frame maka semakin kecil paket yang hilang. Ini disebabkan karena trafik yang dihasilkan untuk interval frame 4ms menjadi sangat padat, mengakibatkan paket loss yang hilang juga semakin tinggi.

4.4Delay

Pada sistem pentransmisian video tidak hanya loss yang menjadi hal terpenting untuk kualitas video tersebut, tetapi juga delaydari frame dan

variationdelay, biasanya disebut juga sebagi (framejitter). Pada kasus yang ekstrim, buffer nya bisa menjadi sebesar video, dan awalan tidak dilakukan setelah frame terakhir diterima. Delay yang terjadi pada simulasi ini banyak mempengaruhi pada proses simulasi dalam pentransferan data video.

Pengukuran parameter delay dari simulasi ini terdiri dari tiga waktu durasi frame yaitu 4ms, 5ms dan 8ms dengan tingkatan banwidth uplink yang berbeda-beda untuk jumlah user yang terus menigkat. Penelitian Tugas Akhir ini mengkhususkan untuk delay packet. Gambar 4.3 menunjukkan Hasil pengukuran parameter delay dari simulasi ini.

Gambar 4.3 Hasil Simulasi untuk Parameter Delay

Hasil pengukuran parameter delay dalam bentuk tabel diperlihatkan pada Tabel 4.3

Tabel 4.7 Hasil Simulasi untuk parameterdelay

Delay rata-rata / waktu Bandwith UL Ratio(%) Durasi Frame 4ms Durasi Frame 5ms Durasi Frame 8ms 50 0,0780296 0,067746 0,0650038 55 0,064507 0,053223 0,052078 60 0,059982 0,047226 0,056988 65 0,055553 0,055057 0,049521 70 0,044311 0,041838 0,047396

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

50 55 60 65 70 75 80 85

D e lay R ata -R ata (m s)

Bandwidth UL Ratio (%)

T = 4 ms

T = 5 ms

Delay rata-rata / waktu Bandwith UL

Ratio(%)

Durasi Frame 4ms

Durasi Frame 5ms

Durasi Frame 8ms 75 0,03819508 0,04877628 0,04198503 80 0,0382758 0,0514294 0,0480521 85 0,042533 0,043108 0,047305

Berdasarkan hasil pengukuran yang telah dilakukan, dan hasil yang telah diperlihatkan pada grafik dan tabel, dapat dilihat bahwa waktu tundaan yang paling lama terjadi pada waktu 4ms, dengan tingkatan banwidth uplinksebesar 50% yang memperoleh waktu tundaan rata-rata sebesar 0,0780296ms. Dalam hal ini menjadi paling lama dibandingkan dengan user-user yang lainnya, ini disebabkan karena besarnya buffer yang terjadi dalam proses pegiriman data pada simulasi.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan

Adapun beberapa kesimpulan dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut. 1. Semakin besar pewaktuan frame yang digunakan, maka kualitas video yang

dihasilkan akan semakin baik.

2. PSNR terbaik bernilai 31,12 dB yang dihasilkan pada saat durasi frame 8 ms dengan rasio frame uplink 75%.

3. Paket loss terbesar bernilai 23,3825 % yang dihasilkan pada saat durasi frame 8 ms dengan rasio frame uplink 50%.

4. Waktu tundaan terlama sebesar 0,0780296 ms yang dihasilkan pada saat durasi frame 4 ms dengan rasio frame uplink 50%.

5.2Saran

Adapun beberapa saran dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut. 1. Untuk penelitian selanjutnya agar memperoleh nilai perbandingan yang

berbeda, penelitian dilakukan dengan menggunakan simulator yang lain. 2. Untuk penelitian berikutnya ditambahkan parameter pengukuran yang lain,

Daftar Pustaka

[1] R. Fauzi dan Suherman, 2006, "Jaringan Telekomunikasi", Medan: Universitas Sumatera Utara.

[2] M. Zulfin, "Komunikasi Data", Medan: Universitas Sumatera Utara, 2004. [3] C. Lumezanu, K. Guo, N. Spring dan B. Bhattacharjee, “The Effect of Packet

Loss on Redundancy Elimination in Cellular Wireless Networks,”

Proceedings of the 10th Acm Sigcomm Conference on Internet Measurement. Acm, 2010.

[4] M. Zaharia, D. Borthakur, J. Sen Sarma, K. Elmeleegy, S. Shenker dan I. Stoica, “Delay Scheduling: A Simple Technique for Achieving Locality and fairness in Cluster Scheduling,” Proceedings of the 5th European Conference on Computer Systems. Acm, 2010.

[5] A. Cheddad, J. Condell, K. Curran dan P. Mc Kevitt, “Digital Image Steganography: Survey and Analysis of Current Methods,” Signal Processing 90.3, pp. 727-752., 2010.

[6] Shannon dan C. Elwood, “Communication in the Presence of Noise,”

Proceedings of the IRE 37.1, pp. 10-21, 1949.

[7] R. Hartono dan A. Purnomo, “Wireless Network,” 2011.

[8] S. A. Ahson dan m. Ilyas, “Wimax Standards and Security,” crc press, 2007. [9] Z. G. Ali, R. Ahmad, A. Yahya, l. Hassnawi dan J. A.aldhaibani, “Low

Complexity Burst Allocation Algorithm with High Frame Utilization for Mobile Wimax (802.16e),” IEEE Business Engineering and Industrial Applications Colloquium (beiac), no. IEEE, 2013.

[10] V. Mehta dan D. N. Gupta, “Performance Analysis of QoSParameters for WiMAX Networks,” International Journal of Engineering and Innovative Technology (ijeit), vol. 1, pp. 105-110, 2012.

[11] K. Scarfone, C. Tibbs dan M. Sexton, “Guide to Securing WiMAX Wireless Communications,” NIST Special Publication 800 , p. 127, 2010.

[12] S. Aji sasongko, S. dan A. Ajulian Zahra, “Analisis Performansi dan Simulasi Protokol ZRP (Zone Routing Protocol) pada Manet (Mobile Ad Hoc Network) dengan Menggunakan ns-2,” diss. Universitas diponegoro,

2012.

[13] A. Bayu wirawan dan E. Indarto, 2004, "Mudah Membangun Simulasi dengan Network Simulator-2," Yogyakarta: Andi.

[14] J. Klaue, B. Rathke dan A. Wolisz, “Evalvid - A Framework for Video Transmission and Quality Evaluation,” Computer Performance Evaluation. Modelling Techniques and Tools. Springer Berlin Heidelberg, pp. 255-272, 2003.

[15] T. Sri Widodo, Teknologi WiMAX untuk Komunikasi Digital Nirkabel Bidang Lebar, Yogyakarta: Graha Ilmu, 2008.

Packet loss rata-rata / waktu Bandwith UL

Ratio(%)

Durasi Frame 4ms

Durasi Frame 5ms

Durasi Frame 8ms

65 13,445 9,665 5,9325

70 8,8025 8,195 5,6925

75 9,615 8,065 5,3775

80 8,12 8,575 4,8425

85 9,08 7,1525 5,5825

Dari hasil simulasi yang telah dilakukan, terlihat bahwa paket rata-rata yang paling banyak hilang terjadi pada pada waktu 4ms yaitu sebesar 23,3825%, dengan bandwidth uplink ratio 50%. Ini dapat dilihat pada gambar dan tabel 4.2. Hal ini disebabkan semakin besar bandwidth maka kanal yang dibutuhkan mencukupi, sehingga pakcet loss juga semakin sedikit. Hal ini juga terjadi untuk pewaktuan jarak antar frame. Semakin besar interval antar frame maka semakin kecil paket yang hilang. Ini disebabkan karena trafik yang dihasilkan untuk interval frame 4ms menjadi sangat padat, mengakibatkan paket loss yang hilang juga semakin tinggi.

4.4Delay

Pada sistem pentransmisian video tidak hanya loss yang menjadi hal terpenting untuk kualitas video tersebut, tetapi juga delaydari frame dan variationdelay, biasanya disebut juga sebagi (framejitter). Pada kasus yang ekstrim, buffer nya bisa menjadi sebesar video, dan awalan tidak dilakukan setelah frame terakhir diterima. Delay yang terjadi pada simulasi ini banyak mempengaruhi pada proses simulasi dalam pentransferan data video.

Pengukuran parameter delay dari simulasi ini terdiri dari tiga waktu durasi frame yaitu 4ms, 5ms dan 8ms dengan tingkatan banwidth uplink yang berbeda-beda untuk jumlah user yang terus menigkat. Penelitian Tugas Akhir ini mengkhususkan untuk delay packet. Gambar 4.3 menunjukkan Hasil pengukuran parameter delay dari simulasi ini.

Gambar 4.3 Hasil Simulasi untuk Parameter Delay

Hasil pengukuran parameter delay dalam bentuk tabel diperlihatkan pada Tabel 4.3

Tabel 4.7 Hasil Simulasi untuk parameterdelay Delay rata-rata / waktu

Bandwith UL Ratio(%) Durasi Frame 4ms Durasi Frame 5ms Durasi Frame 8ms

50 0,0780296 0,067746 0,0650038

55 0,064507 0,053223 0,052078

60 0,059982 0,047226 0,056988

65 0,055553 0,055057 0,049521

70 0,044311 0,041838 0,047396

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

50 55 60 65 70 75 80 85

D e lay R ata -R ata (m s)

Bandwidth UL Ratio (%)

T = 4 ms T = 5 ms T = 8 ms

Delay rata-rata / waktu Bandwith UL

Ratio(%)

Durasi Frame 4ms

Durasi Frame 5ms

Durasi Frame 8ms 75 0,03819508 0,04877628 0,04198503

80 0,0382758 0,0514294 0,0480521

85 0,042533 0,043108 0,047305

Berdasarkan hasil pengukuran yang telah dilakukan, dan hasil yang telah diperlihatkan pada grafik dan tabel, dapat dilihat bahwa waktu tundaan yang paling lama terjadi pada waktu 4ms, dengan tingkatan banwidth uplinksebesar 50% yang memperoleh waktu tundaan rata-rata sebesar 0,0780296ms. Dalam hal ini menjadi paling lama dibandingkan dengan user-user yang lainnya, ini disebabkan karena besarnya buffer yang terjadi dalam proses pegiriman data pada simulasi.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan

Adapun beberapa kesimpulan dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut. 1. Semakin besar pewaktuan frame yang digunakan, maka kualitas video yang

dihasilkan akan semakin baik.

2. PSNR terbaik bernilai 31,12 dB yang dihasilkan pada saat durasi frame 8 ms dengan rasio frame uplink 75%.

3. Paket loss terbesar bernilai 23,3825 % yang dihasilkan pada saat durasi frame 8 ms dengan rasio frame uplink 50%.

4. Waktu tundaan terlama sebesar 0,0780296 ms yang dihasilkan pada saat durasi frame 4 ms dengan rasio frame uplink 50%.

5.2Saran

Adapun beberapa saran dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut. 1. Untuk penelitian selanjutnya agar memperoleh nilai perbandingan yang

berbeda, penelitian dilakukan dengan menggunakan simulator yang lain. 2. Untuk penelitian berikutnya ditambahkan parameter pengukuran yang lain,

Daftar Pustaka

[1] R. Fauzi dan Suherman, 2006, "Jaringan Telekomunikasi", Medan: Universitas Sumatera Utara.

[2] M. Zulfin, "Komunikasi Data", Medan: Universitas Sumatera Utara, 2004. [3] C. Lumezanu, K. Guo, N. Spring dan B. Bhattacharjee, “The Effect of Packet

Loss on Redundancy Elimination in Cellular Wireless Networks,” Proceedings of the 10th Acm Sigcomm Conference on Internet Measurement. Acm, 2010.

[4] M. Zaharia, D. Borthakur, J. Sen Sarma, K. Elmeleegy, S. Shenker dan I. Stoica, “Delay Scheduling: A Simple Technique for Achieving Locality and fairness in Cluster Scheduling,” Proceedings of the 5th European Conference on Computer Systems. Acm, 2010.

[5] A. Cheddad, J. Condell, K. Curran dan P. Mc Kevitt, “Digital Image Steganography: Survey and Analysis of Current Methods,” Signal Processing 90.3, pp. 727-752., 2010.

[6] Shannon dan C. Elwood, “Communication in the Presence of Noise,” Proceedings of the IRE 37.1, pp. 10-21, 1949.

[7] R. Hartono dan A. Purnomo, “Wireless Network,” 2011.

[8] S. A. Ahson dan m. Ilyas, “Wimax Standards and Security,” crc press, 2007. [9] Z. G. Ali, R. Ahmad, A. Yahya, l. Hassnawi dan J. A.aldhaibani, “Low

Complexity Burst Allocation Algorithm with High Frame Utilization for Mobile Wimax (802.16e),” IEEE Business Engineering and Industrial Applications Colloquium (beiac), no. IEEE, 2013.

[10] V. Mehta dan D. N. Gupta, “Performance Analysis of QoSParameters for WiMAX Networks,” International Journal of Engineering and Innovative Technology (ijeit), vol. 1, pp. 105-110, 2012.

[11] K. Scarfone, C. Tibbs dan M. Sexton, “Guide to Securing WiMAX Wireless Communications,” NIST Special Publication 800 , p. 127, 2010.

[12] S. Aji sasongko, S. dan A. Ajulian Zahra, “Analisis Performansi dan Simulasi Protokol ZRP (Zone Routing Protocol) pada Manet (Mobile Ad Hoc Network) dengan Menggunakan ns-2,” diss. Universitas diponegoro, 2012.

[13] A. Bayu wirawan dan E. Indarto, 2004, "Mudah Membangun Simulasi dengan Network Simulator-2," Yogyakarta: Andi.

[14] J. Klaue, B. Rathke dan A. Wolisz, “Evalvid - A Framework for Video Transmission and Quality Evaluation,” Computer Performance Evaluation. Modelling Techniques and Tools. Springer Berlin Heidelberg, pp. 255-272, 2003.

[15] T. Sri Widodo, Teknologi WiMAX untuk Komunikasi Digital Nirkabel Bidang Lebar, Yogyakarta: Graha Ilmu, 2008.