Pengaruh Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) Terhadap Kinerja Jaringan IEEE 802.11
BAB II
DASAR TEORI
2.1 WLAN
WLAN merupakanperangkat yang melakukan pentransmisian data
menggunakan frekuensi radio (RF) dan sinar inframerah (IR) ,berbeda dengan
Wired LAN yang menggunakan kabel atau kawat biasa.Dengan adanya berbagai
merek perangkat keras dan lunak ,maka diperlukan suatu standar dimana
perangkat-perangkat yang berbeda merek dapat difungsikan pada perangkat merek
lain. WLAN mempunyai dua organisasi standar utama yang menghasilkan
kumpulan standar WLAN,yaitu:
1. Institute Of Electrical an Electronic Engineers (IEEE) yang
menghasilkan standar 902.11
2. European
Telecomunication
standard
Institute
(ETSI),yang
menghasilkan standar High performance LAN (HIPERLAN).
Standar WLAN diawali dengan standar 802.11 yang diperkenalkan pada
tahun 1997 oleh IEEE .
IEEE 802.11 merupakan standar untuk produk-produk WLAN yang
dikenal pengguna jaringan pada umumnya. standar dasar ini dapat digunakan
untuk melakukan transmisi data hingga 2 Mbps. Standar WLAN 802.11 dibentuk
dengan suatu sistem arsitektur seluler dimana fondasi utamanya adalah suatu sel
arsitektur jaringan WLAN 802.11 terdiri dari beberapa komponen yang
dibutuhkan untukmenjalankan sebuah aplikasi yaitu Network Interface Card
5
Universitas Sumatera Utara
(NIC) ,Wireless AccessPoint (AP),Independent Basic Service Set (IBSS),Basic
Service Set (BSS),Extended Servie Set (ESS) dan Distribution System (DS).
Pada jaringan ESS ,beberapa Access Point (AP) dapat digunakan untuk
melayani wilayah area yang lebih luas.Jaringan ESS terdiri dari dua atau lebih
jaringan BSS yang terhubung pada satu jaringan kabel.
Jaringan Extended Service Set memperkenankan kemungkinan melakukan
forwarding dari sebuah sel radio ke sel lain melalui jaringan kabel. kombinasi dari
jaringan kabel dengan AP akan membentuk jaringan Distribution Systerm (DS).
Dalam jaringan ini masing-masing AP dihubungkan dengan sebuah device
seperti hub,switch ,atau router.Device-device tersebut dapat terhubung dengan
beberapa jenis jaringan luar lain seperti Ethernet atau jaringan lainnya .Gambar
2.1 menunjukkan suatu jaringan WLAN beserta arsitektur nya [1].
Gambar 2.1 Jaringan WLAN 802.11 dengan arsitekturnya
6
Universitas Sumatera Utara
2.2
IEEE 802.11 a/b/g
IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) merupakan
institusi yang melakukan diskusi, riset dan pengembangan terhadap perangkat
jaringan yang kemudian menjadi standarisasi untuk digunakan sebagai perangkat
jaringan.
2.2.1
IEEE 802.11a
Pada tahun 1999, IEEE mengeluarkan standar 802.11a yang beroperasi
padapita 5 GHz. Standar ini menggunakan skema modulasi yang disebut
OrthogonalFrequency Division Multiplexing (OFDM) dengan kecepatan transmisi
datamencapai 54 Mbps. Keuntungan utama dari standar ini adalah kapasitasnya
yang cukup tinggi yang menjadikan standar ini sebagai pilihan yang tepat untuk
mendukung aplikasi yang membutuhkan performa tinggi, seperti streaming video.
Kekurangan dari standar ini adalah terbatasnya cakupan area pancarnya
karenamenggunakan pita frekuensi 5 GHz. Pita ini hanya dapat mencakup area
tidak lebih dari 50m pada berbagai fasilitas. Akibatnya standar ini memerlukan
AP yang lebih banyak [1].
2.2.2
IEEE 802.11b
Pada tahun yang sama ketika IEEE mengeluarkan standar 802.11a, IEEE
jugamengeluarkan standar 802.11b, tepatnya pada bulan juli 1999. Standar ini
beroperasi pada frekuensi radio dengan Bandwith 2,4 GHz hingga 2,497 GHz.
Standar ini menggunakan metode modulasi DSSS dengan kecepatan transmisi
datanya mencapai 11 Mbps. Keuntungan utama dari standar 802.11b adalah range
yang relatif panjang hingga 100m pada fasilitas di dalam gedung. Range ini
7
Universitas Sumatera Utara
sangat efektif dipergunakanuntuk mengembangkan LAN secara wireless
dibandingkan dengan standar sebelumnya. Kerugian dari standar ini adalah
terbatasnya penggunaan kanal pada pita frekuensi 2,4 GHz. Standar ini hanya
menggunakan 3 buah kanal bila dibandingkan dengan standar 802.11 yang
menggunakan 11 kanal untuk melakukan konfigurasi AP. Pembatasan ini
membuat dukungan standar 802.11b terhadap performa aplikasi menengah seperti
e-mail atau web surfing menjadi lebih baik. Kerugian lain dari standar ini adalah
terdapatnya kemungkinan interferensi RF dengan peralatan radio yang lain yang
dapat mengurangi performa dari standar [1].
2.2.3
IEEE 802.11g
Standar 802.11g dikeluarkan oleh IEEE pada bulan juni 2003. Standar
iniberoperasi pada frekuensi yang sama seperti pada standar 802.11b yaitu pada
pita 2,4 GHz hingga 2,497 GHz. Tetapi standar ini menggunakan teknik modulasi
OFDM yang digunakan pada standar 802.11a. Kombinasi dari fitur ini
menghasilkan infrastruktur yang lebih cepat, lebih murah, serta koneksi yang
lebih luas. Keunggulan dari standar ini adalah memiliki kompatibilitas dengan
standar 802.11b, dimana kita hanya perlu meng-upgrade AP pada jaringan
802.11b ke standar 802.11g. Tetapi peralatan pada standar 802.11b tidak
memahami transmisi pada peralatan 802.11g karena perbedaan teknik modulasi
pada kedua standar. Sehingga saat peralatan jaringan 802.11g digunakan pada
lingkungan standar 802.11g terdapat berbagai keterbatasan. Kerugian lainnya dari
standar ini adalah adanya interferensi RF karena standar ini menggunakan
frekuensi 2,4 GHz yang sarat dengan interferensi [1].
8
Universitas Sumatera Utara
2.3 Protokol MAC pada WLAN
channel radio pada WLAN merupakan sumber yang terbatas, yangharus
dishare ke semua user, masing-masing stasiun harus bersaing dengan stasiun yang
lainnya untuk mendapatkan akses. Hal ini diperlukan, karena hanya satu transmisi
yang dapat diijinkan pada channel WLAN pada sembarang waktu.Protokol MAC
melakukan fungsi ini untuk menentukan kapan suatu node diijinkanuntuk transmit
pada medium. Selain itu, parameter- parameter MAC merupakan faktor utama
dalam menilai tingkat kinerja yang dicapai berdasarkan skenario yang diberikan.
Pada subbab berikut ini akan dijelaskan mekanisme protokol MAC
standar802.11, yaitu Distributed Coordination Function (DCF) dan Point
CoordinationFunction (PCF). Selanjutnya juga akan dilihat protokol MAC yang
memberikan dukungan QoS 802.11e. Standar perbaikan ini terdiri dari Enhanced
DistributedCoordination Access (EDCA) dan HCF Controlled Channel Access
(HCCA).
2.3.1 Standar MAC pada IEEE 802.11
Protokol
MAC
jaringan
WLAN
pada
awalnya
mengacu
pada
standar802.11. Protokol MAC pada standar ini minim dukungan QoS yang hanya
dirancang untuk memberikan layanan best effort.
Ada dua protokol MAC yang didasari pada standar 802.11 ini. Yang
pertama adalah Distributed Coordination Function (DCF) yang beroperasi
padaContention Period. Hal ini menyebabkan semua node untuk memperebutkan
kanal
untuk
melakukan
pengiriman.
Sedangkan
yang
kedua
adalah
PointCoordination Function (PCF) dimana medium dapat berpindah antara
9
Universitas Sumatera Utara
ContentionPeriod dan Contention-Free Period. Subbab berikut ini akan lebih
menjelaskan dua protokol MAC tersebut.
2.3.1.1 Disributed Coordination Function (DCF)
DCF didasarkan pada skema Carrier Sense Multiple Access with Collision
Avoidance (CSMA/CA). Karena perbedaan yang signifikan antara level daya yang
ditransmisikan dengan yang diterima, collision detection tidak dapat diterapkan.
Secara aktual, ada dua mekanisme sensing carrier yang digunakan: PHY carrier
sensing pada interface udara dan virtual carrier sensing pada lapisan MAC.
Gambar 2.2 Mekanisme Akses DCF CSMA/CA
PHY carrier sensing mendeteksi keberadaan stasiun lain dengan
menganalisa semua paket yang diterima dari stasiun lain. Virtual carrier
sensingyang
merupakan
tambahan
digunakan
oleh
stasiun
untuk
menginformasikan ke semua stasiun yang lain di dalam BSS atau IBSS, berapa
lama channel akan diduduki untuk pengiriman frame-nya. Untuk menghindari
skenario ini, pengirim dapat mengeset field durasi MAC header pada frame-frame
data, atau pada frame-framekontrol Request To Send (RTS) dan Clear To Send
10
Universitas Sumatera Utara
(CTS). Kemudian, stasiun-stasiun yang lain akan memperbaharui timer lokal dari
Network AllocationVector-nya (NAV) untuk menghitung durasi ini. Seperti
ditunjukkan pada gambar 2.4, bila sebuah paket diterima pada antrian yang
kosong dan bila medium idle untuk interval waktu yang lebih panjang dari
Distributed Interframe Space. (DIFS), stasiun sumber dapat mengirim paketnya
segera. Sementara itu, stasiunyang lain menunda pengirimannya dengan
menggeser NAV-nya, dan memulai proses backoff. Lebih tepatnya, stasiunstasiun menghitung interval waktu random, yang disebut backoff timer, dipilih
dari Contention Window (CW): backoff timer = rand [0,CW] × slot time, dmana
CWmin < CW < CWmax dan slottime tergantung pada jenis PHY layer. Parameter
backoff timer menurun hanya bila medium idle, konstan bila stasiun yang lain
melakukan pengiriman. Setiap saat medium menjadi idle, stasiun menunggu
selama DFS dan secara kontinyu menurunkan backoff timer-nya. Bila backoff
timer telah habis, stasiun diijinkan untuk mengakses medium. Tabrakan terjadi
bila paling sedikit ada dua stasiun memulai pengiriman secara serentak. Untuk
tujuan ini, positive acknowledgement(ACK) digunakan untuk memberitahukan
pengiriman bahwa frame yang dikirimkan telah berhasil diterima, BilaACK tidak
diterima, pengirim mengasumsikan bahwa telah terjadi tabrakan, dan pengirim
mengatur kembali pengiriman ulang dengan memasuki proses backoffkembali.
Untuk mengurangi kemungkinan tabrakan, setelah pengiriman yang tidak berhasil
terjadi, nilai CW dikalikan 2 hingga nilai CWmax nya. Setelah pengiriman
berhasil, nilai CW di-reset ke nilai minimumnya CWmin.
2.3.1.2 Point Coordination Function (PCF)
11
Universitas Sumatera Utara
Akses
berdasarkan
prioritas
dapat
juga
digunakan
untuk
mengaksesmedium. Sebagai contoh, PCF merupakan mekanisme akses yang
menerapkan skema akses polling-based contention-free dan hanya digunakan
pada topologi jaringan infrastruktur. Tidak seperti DCF, implementasi PCF
tidaklah wajib. Alasannya adalah bahwa penerapan hardware PCF sangatlah
kompleks pada saat standar ini dibuat. PCF menggunakan skema polling terpusat,
yang memakai AP sebagai Point Coordination (PC). Bila BSS diset dengan PCFenabled, waktu akses kanal dibagi ke dalam interval periodik yang disebut beacon
interval, seperti terlihat pada gambar 2.5. Beacon interval terdiri dari ContentionFreePeriod (CFP) dan Contention Period (CP). Selama CFP, PC menjaga daftar
stasiun yang teregister dan mem-poll mereka sesuai dengan daftar tersebut. Ketika
stasiun di-poll, ia mulai mengirim frame data, dimana ukuran masingmasingframe data dibatasi oleh MAC Service Data Unit maksimum. Asumsi
bahwa PHYrate dari tiap stasiun tetap, maksimum durasi CFP untuk semua
stasiun, yang disebut CFP_max_duration, kemudian ditentukan oleh PC.
Sebaliknya, kemampuan link-adaptation membuat waktu transmisi dari sebuah
framebervariasi dan dapat mengakibatkan besarnya delay jitter, yang menurunkan
kinerja QoS dari PCF.
Waktu yang digunakan oleh PC untuk membangkitkan frame-framebeacon
disebut Target Beacon Transmission Time (TBTT). Untuk memberikanPCF
dengan prioritas yang lebih tinggi untuk akses dibanding DCF dalam interval
beacon, PC menunggu selama interframe space yang lebih pendek dari
DIFS(disebut PIFS), sebelum memulai PCF. Tetapi PCF tidak diijinkan
untukmelakukan pengiriman frame dalam PCF. Kemudian, semua stasiun yang
12
Universitas Sumatera Utara
lainmengatur NAV-nya ke nilai CFP_max_duration, atau durasi sisa dari CFP
dalamkasus beacon yang tertunda.
Bila PCF mendapatkan akses ke medium wireless, SIFS (Short
InterframeSpace) timing digunakan untuk pertukaran frame selama CFP kecuali
bila stasiunyang di-poll tidak merespon PC pada periode PIFS. Bila PC mem-poll
stasiun, iadapat melakukan piggyback frame-frame data ke stasiun bersama
dengan CF-Poll,kemudian stasiun mengirim kembali frame data piggybacked
dengan ACK setelah
interval SIFS. Bila PC mem-poll stasiun berikutnya, ia dapat piggyback tidak
hanya frame data ke tujuan, tetapi juga ACK yang berhubungan dengan
pentrasmisian yang berhasil sebelumnya. Stasiun-stasiun yang diam dapat
dipindahkan dari daftar polling setelah beberapa periode dan dapat di-poll
kembalipada awal CFP berikutnya. Ingatlah bahwa pada sembarang waktu, PC
dapat memutuskan untuk mengakhiri CFP dengan mengirimkan frame CF-End.
Biasanya, PCF menggunakan Round-Robin scheduler untuk mempoll masingmasing stasiun secara berurutan dalam urutan daftar polling, tetapi mekanisme
polling yang berdasarkan prioritas dapat juga digunakan bila tingkat QoS yang
berbeda diminta stasiun-stasiun yang berbeda [3].
2.3.2 Standar Perbaikan QoS MAC pada IEEE 802.11e
Standar 802.11 awalnya dikembangkan untuk mendukung aplikasi
besteffort. Pada saat ini, aplikasi real time seperti audio dan video, yang
memilikibatasan kinerja yang lebih baik, semakin banyak digunakan. Oleh karena
itu,untuk mendukung aplikasi tersebut agar dapat digunakan pada WLAN
dengantingkat QoS yang dapat diterima, maka dukungan pembedaan dan prioritas
13
Universitas Sumatera Utara
trafikdiperlukan. Hal inilah yang merupakan faktor pemicu munculnya standar
802.11eyang diperlukan untuk memperbaiki kinerja jaringan WLAN.
Pada standar IEEE 802.11e ini, terjadi perubahan penamaan pada stasiun
atau node yang menjadi cakupan jaringan serta AP yang menjadi koordinatornya.
Setiap stasiun atau node pada jaringan IEEE 802.11e disebut sebagai QoSenabled
Station (QSTA) sedangkan AP-nya disebut QoS-enabled Access Point (QAP). Hal
ini dikarenakan pada IEEE 802.11e, setiap stasiunnya memilikikemampuan yang
berbeda dibanding pada IEEE 802.11.Standar 802.11e memberikan service
differentiation yang diperlukandengan mengumpulkan tingkatan prioritas dari
masing-masing paket. Paket-paketdengan prioritas yang lebih tinggi mendapatkan
hak akses yang lebih tinggi kemedium wireless. Jadi skema ini memberikan
resource ke paket berdasarkantingkat kinerja yang diperlukannya.
Pada subbab berikut ini akan dijelaskan protokol MAC yangmemberikan
dukungan QoS pada standar 802.11e, yaitu Enhanced DistributedCoordination
Access (EDCA).
2.3.2.1
EDCA (Enhanced Distributed Channel Access)
EDCA dirancang untuk menyediakan QoS dengan menambahkan fungsi
pada DCF(Distributed Coordination Function). Pada Media Access Control
(MAC) layer, EDCA mendefinisikan empat FIFO (First In First Out) queue yang
dinamakan Access Category (AC) yang memiliki parameter EDCA tersendiri.
Mekanisme aksesnya secara umum hampir sama dengan DCF, hanya saja durasi
DCF Inter Frame Space (DIFS)
digantikan denganArbitrate Inter Frame
Space(AIFS). Sebelum memasuki MAC layer, setiap paket data yang diterima
dari layer di atasnya diatur dengan nilai prioritas user yang spesifik antara 0
14
Universitas Sumatera Utara
sampai 7. Setiap paket data yang sudah diberi nilai prioritas dipetakan ke dalam
Access Category seperti pada tabel 1.1 nilai parameter EDCA berbeda untuk AC
yang berbeda. Parameter-parameter tersebut adalah :
• AIFS (Arbitration Inter-Frame Space) Setiap AC memulai prosedur backoff atau
memulai transmisi setelah satu periode waktu AIFS menggantikan DIFS.
• CWmin, CWmax. Nilai backoff counter merupakan nilai random terdistribusi
uniform antara contention window CWmin dan CWmax.
• TXOP (Transmission Opportunity) limit, durasi maksimum dari transmisi
setelah
medium diminta.
Standarisasi WLAN 802.11e menjadikan layer MAC mempunyai fungsi
koordinasi dalam layer data link yang digunakan untuk mendukung fungsi QoS.
Fungsi koordinasi ini terbagi menjadi dua yaitu EDCA (Enhanced Distributed
Channel Access) dan HCCA (HCF Controlled Channel Access). EDCA dibagi
menjadi empat kategori akses dari prioritas tinggi sampai rendah, yaitu AC_VO
untuk trafik suara dengan prioritas tertinggi, AC_VI untuk trafik video, AC_BE
untuk trafik best effort, dan AC_BK untuk trafik background dengan prioritas
yang paling rendah. Gambar 2.3 memperlihatkan mekanisme EDCA pada layer
data link. Pada saat trafik data masuk ke interface baik MN (Mobile Node)
maupun AP (Access Point), data akan dibagi menjadi 4 AC (Access Categories)
sesuai jenis trafik data. Setelah itu dimasukkan pada antrian transmisi AC dengan
tiap-tiap antrian menggunakan prinsip FIFO (Fist In FirstOut).[2].
15
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Model EDCA
AC
AIFS
TXOP (M)
CWmin
CWmax
AC_BK a
7
0
31
1024
AC_BE b
3
0
31
1024
2
6.02
15
31
2
3.26
7
15
T
e
AC_V1
l
AC_VO
1.1 Parameter EDCA
Setiap antrian mempunyai parameter EDCA dengannilai berbeda-beda
untuk setiap antrian AC yang menunjukkan prioritas saat masuk ke penjadwalan
seperti pada tabel 1.1 Prioritas tertinggi akan memiliki nilai CWmin, CWmax, dan
AIFS terkecil serta TXOP terbesar yaitu dimiliki oleh trafik data suara, dan
sebaliknya jika
nilai parameter EDCA tertinggi maka prioritasnya semakin
rendah. AC adalah antrian virtual yang dimiliki oleh setiap interface dengan
empat kategori antrian. Jika suatu AC ingin mengakses ke media, terlebih dahulu
memastikan bahwa media tidak digunakan atau kosong dengan memastikanwaktu
16
Universitas Sumatera Utara
selama AIFS (Arbritation Inter-Frame Space), kemudian mengaktifkan waktu
backoffsecara random. Ketika waktu backoffsudah habis dan media masih kosong,
AC mulai mengirimkan frame ke media. Perlu diketahui sebuah AC dapat
mengirimkan sejumlah data yang besar jika memenuhi syarat TXOP
(Transmission Opportunities) ≤ TXOPlimit . Jika ada dua atau lebih AC dalam
satu antrian interface waktu backoff nya habis dan akan mengirim frame secara
bersamaan, maka terjadi tabrakan internal yang kemudian penjadwalan
berdasarkan prioritas memberikan kesempatan pertama untuk mengirim frame ke
media kepada AC dengan prioritas tertinggi. Sedangkan AC yang lain akan
mengaktifkan
waktu
backoff
dan
kemudian
melihat
kondisi
media
sedangdigunakan atau tidak selama AIFS.[2]
Gambar 2.4 Mekanisme Interframe Space (IFS) IEEE 802.11e
Tujuan dari penggunaan parameter kontensi yang berbeda-beda untuk
antrian yang berbeda-beda adalah untuk trafik low-priority waktu backoffyang
lebih panjang dari trafik high-priority. Trafik high-priority dapat diakses ke
medium lebih awal dari trafik low-priority. Masalah yang potensial adalah bahwa
waktu backoff dari AC yang berbeda-beda dapat tumpang tindih dan mereduksi
efek service differentiation. Selain itu, pada EDCA, waktu backoff dari AC yang
17
Universitas Sumatera Utara
berbeda-beda dalam satu QSTA merupakan nilai random dan dapat mencapai nol
pada waktu yang sama, jadi menyebabkan tabrakan internal. Untuk menghindari
tabrakan internal ini, EDCA memperkenalkan penjadwalan di setiap QSTA yang
memungkinkan hanya AC dengan prioritas yang lebih tinggi dapat mengirimkan
paket. Akibatnya, EDCA dapat mendukung QoS terprioritas untuk aplikasi
multimedia [3].
2.4
Pembangkitan Trafik
2.4.1
Distribusi Poisson
Distribusi poissonmerupakan distribusi peluang acak poisson x,yang
menyatakan banyaknya sukses yang terjadi dalam suatu selang waktu atau daerah
tertentu. Bilangan x yang menyatakan banyaknya hasil percobaan dalam suatu
percobaan poisson disebut peubah acak poisson dan sebaran peluangnya disebut
sebaran poisson.
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
elemen penambah waktu, dan �(∆�)dinotasikan sebagai banyaknya
kedatangan yang bisa diabaikan jika dibandingkan dengan (∆�) , dengan
∆�� , dinotasikan seperti pada persamaan (1)
lim∆�→∞
�(∆�)
∆�
= 0.
(1)
18
Universitas Sumatera Utara
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. [4]
Kegunaan distribusi poisson yaitu untuk mengukur probabilitas dari
variabel random yang mencakup rentang yang cukup panjang. Kemudian selain
dari pada itu distribusi poisson juga berguna untuk mengukur peluang yang
mungkin terjadi dalam waktu atau daerah tertentu.Kemudian selain dari pada
itu,distribusi poisson juga digunakan untuk menghitung distribusi binominal
dengan mean dari distribusi.
2.4.2
Distribusi Exponential
Adalah distribusi kontinyu yang menggambarkan waktu antar peristiwa
dalam proses Poisson, yaitu sebuah proses yang terjadi terus menerus pada tingkat
rata-rata secara konstan. Distribusi exponential banyak diterapkan dalam teori
relibilitas, waktu tunggu, dan teori antrian.
Variabel random kontinu X berdistribusi eksponensial dengan parameter
ϴ > 0, jika mempunyai fungsi distribusi seperti pada Persamaan (2) [4] :
�(�; ϴ) = �
0
1 �
�ϴ
ϴ
�>0
� ���� �������
(2)
Dengan ϴ merupakan parameter skala.
19
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan fungsi distribusi kumulatifnya ditunjukkan dalam Persamaan
(3) [9] :
−�
�(�; ϴ) = 1 − � ϴ , x > 0
(3)
Distribusi eksponensial berguna dalam mencari selisih waktu yang terjai dalam
suatu peluang pada daerah tertentu.Dalam aplikasinya distribusi eksponensial ini
sangat berperan sekali,seperti:untuk mengukur selisih waktu antara orang 1 dan
ke-2 dlam suatu antrean. Selanjutnya distribusi ini juga berguna untuk mengukur
tingkat kegagalan yang mungkin terjadi dalam suatu peluang. Kemudian distribusi
eksponensial juga berguna dalam mencari peubah acak kontinu x, dengan
menggunakan variabel random (bilangan acak).
2.5
Standar RTS/CTS
Mekanisme Request
To
Send (RTS)
bekerja
bersama
dengan
mekanisme Clear To Send (CTS). Jika paket yang akan dikirim lebih besar dari
RTS Threshold, maka station akan mengirimkan paket RTS ke node wireless yang
dituju. Mekaniske CTS pada dasarnya memberikan virtual carrier untuk menahan
station lain agar tidak memancarkan paket dan hanya station tertentu yang
menerima CTS yang dapat menggunakan frekuensi dan memancarkan paket.
Dengan menggunakan mekanisme CTS-RTS, maka dapat diharapkan tabrakan di
frekuensi dapat dikurangi.
Mekanisme RTS-CTS merupakan solusi yang baik untuk masalah hidden
transmitter. Masalah hidden transmitter terjadi jika dua atau lebih station yang
tidak dapat saling mendengar satu sama lain dengan mengirimkan paket
bersamaan ke Access Point. Jika tidak ada mekanisme RTS-CTS, paket dari
20
Universitas Sumatera Utara
stasion ini akan bertabrakan. CTS dari Access Point untuk station tertentu akan
menahan station lain untuk mengirimkan paket dan akan mengurangi
kemungkinan tabrakan.
Kategori
Degradasi
Sangat Bagus
Delay
< 150 ms
Bagus
150 ms s/d 300 ms
Sedang
300 s/d 450 ms
Buruk
Gambar
> 450 ms
2.5Skema RTS/CTS
2.6Parameter Kinerja
2.6.1
Delay
Delay Adalah waktu yang dibutuhkan data untuk menempuh jarak dari asal
ketujuan. Delay dapat dipengaruhi oleh jarak, media fisik, kongesti atau juga
waktuproses yang lama. Persamaan umum delay ditunjukkan pada Persamaan (4).
Delay dikelompokkan menjadi empat kategori seperti terlihat padaTabel 1.2.
����� = ∑� �������������� − ������������
(4)
Tabel 1.2 Kategori Delay
21
Universitas Sumatera Utara
Delay di dalam jaringan dapat digolongkan sebagai berikut :
a. 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.
b. Queuing Delay
Queuing Delay merupakan delay dari kelahiran sebuah paket sampai
transmitter membawa itu untuk transmisi. Queuing Delay hanya berisi waktu
sebuah paket menunggu dalam paket queue. Queuing Delay relatif terhadap
packet generation rate dari media access delay.
c. Total Packet Delay
Total Packet Delay merupakan jumlah dari media access delay dan
queuing delay. Total Packet Delay adalah total delay dari kelahiran sebuah paket
sampai penerimaannya dari receiver.
2.6.2
Jitter
Jitter merupakan variasi delay antar paket yang terjadi pada jaringan
IP.Besarnya nilai jitter akan sangat dipengaruhi oleh variasi beban trafik dan
besarnya tumbukan antar paket (congestion) yang ada dalam jaringan IP. Semakin
besar beban trafik di dalam jaringan akan menyebabkan semakin besar pula
22
Universitas Sumatera Utara
peluang terjadinya congestion dengan demikian nilai jitter-nya akan semakin
besar. Semakin besar nilai jitter akan mengakibatkan nilai QoS akan semakin
turun. Untuk mendapatkan nilai QoS jaringan yang baik, nilai jitter harus dijaga
seminimum mungkin.
2.6.3
Throughput
Throughput adalah kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur
dalam bps. Troughput merupakan jumlah total kedatangan paket yang sukses yang
diamati ada destination selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi interval
waktu tersebut. Persamaan umum throughput ditunjukkan pada Persamaan (5).
Throughput =
����� ℎ ���� ���� ��������
����� ���������� ����
(5)
2.7 Pamvotis.
Pamvotis simulator merupakan sebuah simulator WLAN yang dibuat
dengan aplikasi Eclipse 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.
Simulator Pamvotis dirancang menggunakan arsitektur yang fleksibel,
dalam pengembang untukmenerapkan model mereka sendiri atau menambahkan
ekstensi mereka sendiri. Untuk tujuan ini, metode nomor yang diciptakan tidak
semua digunakan oleh simulator itu sendiri, tetapi berguna untukpengembang
yang ingin memperpanjang kode.
Fitur dasar dari Pamvotis Simulator yaitu :
23
Universitas Sumatera Utara
1. Mendukung kemampuan data rate. Ini berarti bahwa setiap node dapat
bekerja pada data rate sendiri, tergantung pada jarak dari penerima.
2. Mendukung hidden terminal problem. Node dapat dikonfigurasi untuk
berada di LOS atau NLOS, agar hidden terminal problem dapat diselidiki.
3. Mendukung untuk berbagai sumber trafik yang berbeda:
4. Mendukung dari tidak adanya / keberadaan node non ERP. Keuntungan ini
memanfaatkan opsi protokol IEEE 802.11g untuk menyesuaikan
parameter jaringan tergantung jika semua node mendukung IEEE 802.11g
(tidak adanya node non ERP) atau beberapa node hanya mendukung
802.11b atau sebelumnya (keberadaan node non ERP).
5. Dukungan pada mekanisme CTS to Self.
6. Dukungan dari semua lapisan fisik baru dari spesifikasi IEEE 802.11g
yang meliputi: ERP-DSSS / CCK, ERP-OFDM, ERP-PBCC, dan DSSSOFDM,
7. Dukungan dari fungsi 802.11e EDCA IEEE untuk Quality of Service
(QoS) dan Layanan Diferensiasi pada IEEE 802.11 WLAN.
8. Dukungan untuk 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.
9. Kemampuan untuk simulasi waktu yang sangat panjang, hingga 50.737
berabad-abad, tetapi tidak dianjurkan untuk mencobanya karena Anda
mungkin tidak akan pernah melihat hasil simulasi.
10. User interface yang ramah, yang memungkinkan konfigurasi simulasi
cepat dan mudah [5].
24
Universitas Sumatera Utara
2.8 Netbeans IDE
NetBeans
adalah
Integrated
Development
Environment
(IDE)
berbasiskan Java dari Sun Microsystems yang berjalan di atas Swing.
Swingmerupakan sebuah teknologi Java untuk pengembangan aplikasi Desktop
yang dapat bejalan di berbagai macam platforms seperti Windows, Linux, Mac
OS X and Solaris.
Suatu IDE adalah lingkup pemrograman yang diintegrasikan kedalam suatu
aplikasi perangkat lunak yang menyediakan pembangun Graphic User Interface
(GUI), suatu text atau kode editor, suatu compiler atau interpreter dan suatu
debugger.Netbeans merupakan software development yang Open Source, dengan
kata lain software ini di bawah pengembangan bersama, bebas biaya.
NetBeans merupakan sebuah proyek kode terbuka yang sukses dengan
pengguna yang sangat luas, komunitas yang terus tumbuh, dan memiliki hampir
100 mitra. Sun Microsystems mendirikan proyek kode terbuka NetBeans pada
bulan Juni 2000 dan terus menjadi sponsor utama. Saat ini netbeans memiliki dua
produk yaitu, NetBeans IDE dan NetBeans Platform.
The NetBeans IDE adalah sebuah lingkungan pengembangan dimana
pemrogram dapat menulis, mengompilasi, mencari kesalahan dan menyebarkan
program. Netbeans IDE ditulis dalam Java, namun dapat mendukung bahasa
pemrograman lain. Terdapat banyak modul untuk memperluas Netbeans IDE.
Netbeans IDE adalah sebuah produk bebas tanpa batasan penggunaan.
Tersedia juga NetBeans Platform sebuah fondasi yang modular yang dapat
diperluas dan dapat digunakan sebagai perangkat lunak dasar untuk membuat
25
Universitas Sumatera Utara
aplikasi desktop yang besar. Mitra ISV menyediakan plug-in bernilai tambah yang
dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam Platform dan dapat juga digunakan
untuk membuat kakas dan solusi sendiri.
Kedua produk adalah kode terbuka (open source) dan bebas (free) untuk
penggunaan komersial dan non komersial. Kode sumber tersedia untuk guna
ulang dengan lisensi Common Development and Distribution License (CDDL).
Kelebihan dan Kekurangan Netbeans :
Kelebihan NetBeans GUI Builder :
Salah satu yang menjadi kelebihan NetBeans GUI Builder adalah yang telah
disebutkan diatas, yaitu GRATIS. Selain itu NetBeans GUI Builder sangat
kompetebel dengan Swing karena memang langsung dikembangkan oleh Sun
yang notabenenya sebagai pengembang Swing.
Kekurangan NetBeans GUI Builder :
NetBeans hanya mensupport 1 pengembangan Java GUI, yaitu Swing.
NetBeans mempatenkan source untuk Java GUI yang sedang dikerjakan
dalam sebuah Generated Code, sehingga programmer tak dapat mengeditnya
secara manual.
26
Universitas Sumatera Utara
DASAR TEORI
2.1 WLAN
WLAN merupakanperangkat yang melakukan pentransmisian data
menggunakan frekuensi radio (RF) dan sinar inframerah (IR) ,berbeda dengan
Wired LAN yang menggunakan kabel atau kawat biasa.Dengan adanya berbagai
merek perangkat keras dan lunak ,maka diperlukan suatu standar dimana
perangkat-perangkat yang berbeda merek dapat difungsikan pada perangkat merek
lain. WLAN mempunyai dua organisasi standar utama yang menghasilkan
kumpulan standar WLAN,yaitu:
1. Institute Of Electrical an Electronic Engineers (IEEE) yang
menghasilkan standar 902.11
2. European
Telecomunication
standard
Institute
(ETSI),yang
menghasilkan standar High performance LAN (HIPERLAN).
Standar WLAN diawali dengan standar 802.11 yang diperkenalkan pada
tahun 1997 oleh IEEE .
IEEE 802.11 merupakan standar untuk produk-produk WLAN yang
dikenal pengguna jaringan pada umumnya. standar dasar ini dapat digunakan
untuk melakukan transmisi data hingga 2 Mbps. Standar WLAN 802.11 dibentuk
dengan suatu sistem arsitektur seluler dimana fondasi utamanya adalah suatu sel
arsitektur jaringan WLAN 802.11 terdiri dari beberapa komponen yang
dibutuhkan untukmenjalankan sebuah aplikasi yaitu Network Interface Card
5
Universitas Sumatera Utara
(NIC) ,Wireless AccessPoint (AP),Independent Basic Service Set (IBSS),Basic
Service Set (BSS),Extended Servie Set (ESS) dan Distribution System (DS).
Pada jaringan ESS ,beberapa Access Point (AP) dapat digunakan untuk
melayani wilayah area yang lebih luas.Jaringan ESS terdiri dari dua atau lebih
jaringan BSS yang terhubung pada satu jaringan kabel.
Jaringan Extended Service Set memperkenankan kemungkinan melakukan
forwarding dari sebuah sel radio ke sel lain melalui jaringan kabel. kombinasi dari
jaringan kabel dengan AP akan membentuk jaringan Distribution Systerm (DS).
Dalam jaringan ini masing-masing AP dihubungkan dengan sebuah device
seperti hub,switch ,atau router.Device-device tersebut dapat terhubung dengan
beberapa jenis jaringan luar lain seperti Ethernet atau jaringan lainnya .Gambar
2.1 menunjukkan suatu jaringan WLAN beserta arsitektur nya [1].
Gambar 2.1 Jaringan WLAN 802.11 dengan arsitekturnya
6
Universitas Sumatera Utara
2.2
IEEE 802.11 a/b/g
IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) merupakan
institusi yang melakukan diskusi, riset dan pengembangan terhadap perangkat
jaringan yang kemudian menjadi standarisasi untuk digunakan sebagai perangkat
jaringan.
2.2.1
IEEE 802.11a
Pada tahun 1999, IEEE mengeluarkan standar 802.11a yang beroperasi
padapita 5 GHz. Standar ini menggunakan skema modulasi yang disebut
OrthogonalFrequency Division Multiplexing (OFDM) dengan kecepatan transmisi
datamencapai 54 Mbps. Keuntungan utama dari standar ini adalah kapasitasnya
yang cukup tinggi yang menjadikan standar ini sebagai pilihan yang tepat untuk
mendukung aplikasi yang membutuhkan performa tinggi, seperti streaming video.
Kekurangan dari standar ini adalah terbatasnya cakupan area pancarnya
karenamenggunakan pita frekuensi 5 GHz. Pita ini hanya dapat mencakup area
tidak lebih dari 50m pada berbagai fasilitas. Akibatnya standar ini memerlukan
AP yang lebih banyak [1].
2.2.2
IEEE 802.11b
Pada tahun yang sama ketika IEEE mengeluarkan standar 802.11a, IEEE
jugamengeluarkan standar 802.11b, tepatnya pada bulan juli 1999. Standar ini
beroperasi pada frekuensi radio dengan Bandwith 2,4 GHz hingga 2,497 GHz.
Standar ini menggunakan metode modulasi DSSS dengan kecepatan transmisi
datanya mencapai 11 Mbps. Keuntungan utama dari standar 802.11b adalah range
yang relatif panjang hingga 100m pada fasilitas di dalam gedung. Range ini
7
Universitas Sumatera Utara
sangat efektif dipergunakanuntuk mengembangkan LAN secara wireless
dibandingkan dengan standar sebelumnya. Kerugian dari standar ini adalah
terbatasnya penggunaan kanal pada pita frekuensi 2,4 GHz. Standar ini hanya
menggunakan 3 buah kanal bila dibandingkan dengan standar 802.11 yang
menggunakan 11 kanal untuk melakukan konfigurasi AP. Pembatasan ini
membuat dukungan standar 802.11b terhadap performa aplikasi menengah seperti
e-mail atau web surfing menjadi lebih baik. Kerugian lain dari standar ini adalah
terdapatnya kemungkinan interferensi RF dengan peralatan radio yang lain yang
dapat mengurangi performa dari standar [1].
2.2.3
IEEE 802.11g
Standar 802.11g dikeluarkan oleh IEEE pada bulan juni 2003. Standar
iniberoperasi pada frekuensi yang sama seperti pada standar 802.11b yaitu pada
pita 2,4 GHz hingga 2,497 GHz. Tetapi standar ini menggunakan teknik modulasi
OFDM yang digunakan pada standar 802.11a. Kombinasi dari fitur ini
menghasilkan infrastruktur yang lebih cepat, lebih murah, serta koneksi yang
lebih luas. Keunggulan dari standar ini adalah memiliki kompatibilitas dengan
standar 802.11b, dimana kita hanya perlu meng-upgrade AP pada jaringan
802.11b ke standar 802.11g. Tetapi peralatan pada standar 802.11b tidak
memahami transmisi pada peralatan 802.11g karena perbedaan teknik modulasi
pada kedua standar. Sehingga saat peralatan jaringan 802.11g digunakan pada
lingkungan standar 802.11g terdapat berbagai keterbatasan. Kerugian lainnya dari
standar ini adalah adanya interferensi RF karena standar ini menggunakan
frekuensi 2,4 GHz yang sarat dengan interferensi [1].
8
Universitas Sumatera Utara
2.3 Protokol MAC pada WLAN
channel radio pada WLAN merupakan sumber yang terbatas, yangharus
dishare ke semua user, masing-masing stasiun harus bersaing dengan stasiun yang
lainnya untuk mendapatkan akses. Hal ini diperlukan, karena hanya satu transmisi
yang dapat diijinkan pada channel WLAN pada sembarang waktu.Protokol MAC
melakukan fungsi ini untuk menentukan kapan suatu node diijinkanuntuk transmit
pada medium. Selain itu, parameter- parameter MAC merupakan faktor utama
dalam menilai tingkat kinerja yang dicapai berdasarkan skenario yang diberikan.
Pada subbab berikut ini akan dijelaskan mekanisme protokol MAC
standar802.11, yaitu Distributed Coordination Function (DCF) dan Point
CoordinationFunction (PCF). Selanjutnya juga akan dilihat protokol MAC yang
memberikan dukungan QoS 802.11e. Standar perbaikan ini terdiri dari Enhanced
DistributedCoordination Access (EDCA) dan HCF Controlled Channel Access
(HCCA).
2.3.1 Standar MAC pada IEEE 802.11
Protokol
MAC
jaringan
WLAN
pada
awalnya
mengacu
pada
standar802.11. Protokol MAC pada standar ini minim dukungan QoS yang hanya
dirancang untuk memberikan layanan best effort.
Ada dua protokol MAC yang didasari pada standar 802.11 ini. Yang
pertama adalah Distributed Coordination Function (DCF) yang beroperasi
padaContention Period. Hal ini menyebabkan semua node untuk memperebutkan
kanal
untuk
melakukan
pengiriman.
Sedangkan
yang
kedua
adalah
PointCoordination Function (PCF) dimana medium dapat berpindah antara
9
Universitas Sumatera Utara
ContentionPeriod dan Contention-Free Period. Subbab berikut ini akan lebih
menjelaskan dua protokol MAC tersebut.
2.3.1.1 Disributed Coordination Function (DCF)
DCF didasarkan pada skema Carrier Sense Multiple Access with Collision
Avoidance (CSMA/CA). Karena perbedaan yang signifikan antara level daya yang
ditransmisikan dengan yang diterima, collision detection tidak dapat diterapkan.
Secara aktual, ada dua mekanisme sensing carrier yang digunakan: PHY carrier
sensing pada interface udara dan virtual carrier sensing pada lapisan MAC.
Gambar 2.2 Mekanisme Akses DCF CSMA/CA
PHY carrier sensing mendeteksi keberadaan stasiun lain dengan
menganalisa semua paket yang diterima dari stasiun lain. Virtual carrier
sensingyang
merupakan
tambahan
digunakan
oleh
stasiun
untuk
menginformasikan ke semua stasiun yang lain di dalam BSS atau IBSS, berapa
lama channel akan diduduki untuk pengiriman frame-nya. Untuk menghindari
skenario ini, pengirim dapat mengeset field durasi MAC header pada frame-frame
data, atau pada frame-framekontrol Request To Send (RTS) dan Clear To Send
10
Universitas Sumatera Utara
(CTS). Kemudian, stasiun-stasiun yang lain akan memperbaharui timer lokal dari
Network AllocationVector-nya (NAV) untuk menghitung durasi ini. Seperti
ditunjukkan pada gambar 2.4, bila sebuah paket diterima pada antrian yang
kosong dan bila medium idle untuk interval waktu yang lebih panjang dari
Distributed Interframe Space. (DIFS), stasiun sumber dapat mengirim paketnya
segera. Sementara itu, stasiunyang lain menunda pengirimannya dengan
menggeser NAV-nya, dan memulai proses backoff. Lebih tepatnya, stasiunstasiun menghitung interval waktu random, yang disebut backoff timer, dipilih
dari Contention Window (CW): backoff timer = rand [0,CW] × slot time, dmana
CWmin < CW < CWmax dan slottime tergantung pada jenis PHY layer. Parameter
backoff timer menurun hanya bila medium idle, konstan bila stasiun yang lain
melakukan pengiriman. Setiap saat medium menjadi idle, stasiun menunggu
selama DFS dan secara kontinyu menurunkan backoff timer-nya. Bila backoff
timer telah habis, stasiun diijinkan untuk mengakses medium. Tabrakan terjadi
bila paling sedikit ada dua stasiun memulai pengiriman secara serentak. Untuk
tujuan ini, positive acknowledgement(ACK) digunakan untuk memberitahukan
pengiriman bahwa frame yang dikirimkan telah berhasil diterima, BilaACK tidak
diterima, pengirim mengasumsikan bahwa telah terjadi tabrakan, dan pengirim
mengatur kembali pengiriman ulang dengan memasuki proses backoffkembali.
Untuk mengurangi kemungkinan tabrakan, setelah pengiriman yang tidak berhasil
terjadi, nilai CW dikalikan 2 hingga nilai CWmax nya. Setelah pengiriman
berhasil, nilai CW di-reset ke nilai minimumnya CWmin.
2.3.1.2 Point Coordination Function (PCF)
11
Universitas Sumatera Utara
Akses
berdasarkan
prioritas
dapat
juga
digunakan
untuk
mengaksesmedium. Sebagai contoh, PCF merupakan mekanisme akses yang
menerapkan skema akses polling-based contention-free dan hanya digunakan
pada topologi jaringan infrastruktur. Tidak seperti DCF, implementasi PCF
tidaklah wajib. Alasannya adalah bahwa penerapan hardware PCF sangatlah
kompleks pada saat standar ini dibuat. PCF menggunakan skema polling terpusat,
yang memakai AP sebagai Point Coordination (PC). Bila BSS diset dengan PCFenabled, waktu akses kanal dibagi ke dalam interval periodik yang disebut beacon
interval, seperti terlihat pada gambar 2.5. Beacon interval terdiri dari ContentionFreePeriod (CFP) dan Contention Period (CP). Selama CFP, PC menjaga daftar
stasiun yang teregister dan mem-poll mereka sesuai dengan daftar tersebut. Ketika
stasiun di-poll, ia mulai mengirim frame data, dimana ukuran masingmasingframe data dibatasi oleh MAC Service Data Unit maksimum. Asumsi
bahwa PHYrate dari tiap stasiun tetap, maksimum durasi CFP untuk semua
stasiun, yang disebut CFP_max_duration, kemudian ditentukan oleh PC.
Sebaliknya, kemampuan link-adaptation membuat waktu transmisi dari sebuah
framebervariasi dan dapat mengakibatkan besarnya delay jitter, yang menurunkan
kinerja QoS dari PCF.
Waktu yang digunakan oleh PC untuk membangkitkan frame-framebeacon
disebut Target Beacon Transmission Time (TBTT). Untuk memberikanPCF
dengan prioritas yang lebih tinggi untuk akses dibanding DCF dalam interval
beacon, PC menunggu selama interframe space yang lebih pendek dari
DIFS(disebut PIFS), sebelum memulai PCF. Tetapi PCF tidak diijinkan
untukmelakukan pengiriman frame dalam PCF. Kemudian, semua stasiun yang
12
Universitas Sumatera Utara
lainmengatur NAV-nya ke nilai CFP_max_duration, atau durasi sisa dari CFP
dalamkasus beacon yang tertunda.
Bila PCF mendapatkan akses ke medium wireless, SIFS (Short
InterframeSpace) timing digunakan untuk pertukaran frame selama CFP kecuali
bila stasiunyang di-poll tidak merespon PC pada periode PIFS. Bila PC mem-poll
stasiun, iadapat melakukan piggyback frame-frame data ke stasiun bersama
dengan CF-Poll,kemudian stasiun mengirim kembali frame data piggybacked
dengan ACK setelah
interval SIFS. Bila PC mem-poll stasiun berikutnya, ia dapat piggyback tidak
hanya frame data ke tujuan, tetapi juga ACK yang berhubungan dengan
pentrasmisian yang berhasil sebelumnya. Stasiun-stasiun yang diam dapat
dipindahkan dari daftar polling setelah beberapa periode dan dapat di-poll
kembalipada awal CFP berikutnya. Ingatlah bahwa pada sembarang waktu, PC
dapat memutuskan untuk mengakhiri CFP dengan mengirimkan frame CF-End.
Biasanya, PCF menggunakan Round-Robin scheduler untuk mempoll masingmasing stasiun secara berurutan dalam urutan daftar polling, tetapi mekanisme
polling yang berdasarkan prioritas dapat juga digunakan bila tingkat QoS yang
berbeda diminta stasiun-stasiun yang berbeda [3].
2.3.2 Standar Perbaikan QoS MAC pada IEEE 802.11e
Standar 802.11 awalnya dikembangkan untuk mendukung aplikasi
besteffort. Pada saat ini, aplikasi real time seperti audio dan video, yang
memilikibatasan kinerja yang lebih baik, semakin banyak digunakan. Oleh karena
itu,untuk mendukung aplikasi tersebut agar dapat digunakan pada WLAN
dengantingkat QoS yang dapat diterima, maka dukungan pembedaan dan prioritas
13
Universitas Sumatera Utara
trafikdiperlukan. Hal inilah yang merupakan faktor pemicu munculnya standar
802.11eyang diperlukan untuk memperbaiki kinerja jaringan WLAN.
Pada standar IEEE 802.11e ini, terjadi perubahan penamaan pada stasiun
atau node yang menjadi cakupan jaringan serta AP yang menjadi koordinatornya.
Setiap stasiun atau node pada jaringan IEEE 802.11e disebut sebagai QoSenabled
Station (QSTA) sedangkan AP-nya disebut QoS-enabled Access Point (QAP). Hal
ini dikarenakan pada IEEE 802.11e, setiap stasiunnya memilikikemampuan yang
berbeda dibanding pada IEEE 802.11.Standar 802.11e memberikan service
differentiation yang diperlukandengan mengumpulkan tingkatan prioritas dari
masing-masing paket. Paket-paketdengan prioritas yang lebih tinggi mendapatkan
hak akses yang lebih tinggi kemedium wireless. Jadi skema ini memberikan
resource ke paket berdasarkantingkat kinerja yang diperlukannya.
Pada subbab berikut ini akan dijelaskan protokol MAC yangmemberikan
dukungan QoS pada standar 802.11e, yaitu Enhanced DistributedCoordination
Access (EDCA).
2.3.2.1
EDCA (Enhanced Distributed Channel Access)
EDCA dirancang untuk menyediakan QoS dengan menambahkan fungsi
pada DCF(Distributed Coordination Function). Pada Media Access Control
(MAC) layer, EDCA mendefinisikan empat FIFO (First In First Out) queue yang
dinamakan Access Category (AC) yang memiliki parameter EDCA tersendiri.
Mekanisme aksesnya secara umum hampir sama dengan DCF, hanya saja durasi
DCF Inter Frame Space (DIFS)
digantikan denganArbitrate Inter Frame
Space(AIFS). Sebelum memasuki MAC layer, setiap paket data yang diterima
dari layer di atasnya diatur dengan nilai prioritas user yang spesifik antara 0
14
Universitas Sumatera Utara
sampai 7. Setiap paket data yang sudah diberi nilai prioritas dipetakan ke dalam
Access Category seperti pada tabel 1.1 nilai parameter EDCA berbeda untuk AC
yang berbeda. Parameter-parameter tersebut adalah :
• AIFS (Arbitration Inter-Frame Space) Setiap AC memulai prosedur backoff atau
memulai transmisi setelah satu periode waktu AIFS menggantikan DIFS.
• CWmin, CWmax. Nilai backoff counter merupakan nilai random terdistribusi
uniform antara contention window CWmin dan CWmax.
• TXOP (Transmission Opportunity) limit, durasi maksimum dari transmisi
setelah
medium diminta.
Standarisasi WLAN 802.11e menjadikan layer MAC mempunyai fungsi
koordinasi dalam layer data link yang digunakan untuk mendukung fungsi QoS.
Fungsi koordinasi ini terbagi menjadi dua yaitu EDCA (Enhanced Distributed
Channel Access) dan HCCA (HCF Controlled Channel Access). EDCA dibagi
menjadi empat kategori akses dari prioritas tinggi sampai rendah, yaitu AC_VO
untuk trafik suara dengan prioritas tertinggi, AC_VI untuk trafik video, AC_BE
untuk trafik best effort, dan AC_BK untuk trafik background dengan prioritas
yang paling rendah. Gambar 2.3 memperlihatkan mekanisme EDCA pada layer
data link. Pada saat trafik data masuk ke interface baik MN (Mobile Node)
maupun AP (Access Point), data akan dibagi menjadi 4 AC (Access Categories)
sesuai jenis trafik data. Setelah itu dimasukkan pada antrian transmisi AC dengan
tiap-tiap antrian menggunakan prinsip FIFO (Fist In FirstOut).[2].
15
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Model EDCA
AC
AIFS
TXOP (M)
CWmin
CWmax
AC_BK a
7
0
31
1024
AC_BE b
3
0
31
1024
2
6.02
15
31
2
3.26
7
15
T
e
AC_V1
l
AC_VO
1.1 Parameter EDCA
Setiap antrian mempunyai parameter EDCA dengannilai berbeda-beda
untuk setiap antrian AC yang menunjukkan prioritas saat masuk ke penjadwalan
seperti pada tabel 1.1 Prioritas tertinggi akan memiliki nilai CWmin, CWmax, dan
AIFS terkecil serta TXOP terbesar yaitu dimiliki oleh trafik data suara, dan
sebaliknya jika
nilai parameter EDCA tertinggi maka prioritasnya semakin
rendah. AC adalah antrian virtual yang dimiliki oleh setiap interface dengan
empat kategori antrian. Jika suatu AC ingin mengakses ke media, terlebih dahulu
memastikan bahwa media tidak digunakan atau kosong dengan memastikanwaktu
16
Universitas Sumatera Utara
selama AIFS (Arbritation Inter-Frame Space), kemudian mengaktifkan waktu
backoffsecara random. Ketika waktu backoffsudah habis dan media masih kosong,
AC mulai mengirimkan frame ke media. Perlu diketahui sebuah AC dapat
mengirimkan sejumlah data yang besar jika memenuhi syarat TXOP
(Transmission Opportunities) ≤ TXOPlimit . Jika ada dua atau lebih AC dalam
satu antrian interface waktu backoff nya habis dan akan mengirim frame secara
bersamaan, maka terjadi tabrakan internal yang kemudian penjadwalan
berdasarkan prioritas memberikan kesempatan pertama untuk mengirim frame ke
media kepada AC dengan prioritas tertinggi. Sedangkan AC yang lain akan
mengaktifkan
waktu
backoff
dan
kemudian
melihat
kondisi
media
sedangdigunakan atau tidak selama AIFS.[2]
Gambar 2.4 Mekanisme Interframe Space (IFS) IEEE 802.11e
Tujuan dari penggunaan parameter kontensi yang berbeda-beda untuk
antrian yang berbeda-beda adalah untuk trafik low-priority waktu backoffyang
lebih panjang dari trafik high-priority. Trafik high-priority dapat diakses ke
medium lebih awal dari trafik low-priority. Masalah yang potensial adalah bahwa
waktu backoff dari AC yang berbeda-beda dapat tumpang tindih dan mereduksi
efek service differentiation. Selain itu, pada EDCA, waktu backoff dari AC yang
17
Universitas Sumatera Utara
berbeda-beda dalam satu QSTA merupakan nilai random dan dapat mencapai nol
pada waktu yang sama, jadi menyebabkan tabrakan internal. Untuk menghindari
tabrakan internal ini, EDCA memperkenalkan penjadwalan di setiap QSTA yang
memungkinkan hanya AC dengan prioritas yang lebih tinggi dapat mengirimkan
paket. Akibatnya, EDCA dapat mendukung QoS terprioritas untuk aplikasi
multimedia [3].
2.4
Pembangkitan Trafik
2.4.1
Distribusi Poisson
Distribusi poissonmerupakan distribusi peluang acak poisson x,yang
menyatakan banyaknya sukses yang terjadi dalam suatu selang waktu atau daerah
tertentu. Bilangan x yang menyatakan banyaknya hasil percobaan dalam suatu
percobaan poisson disebut peubah acak poisson dan sebaran peluangnya disebut
sebaran poisson.
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
elemen penambah waktu, dan �(∆�)dinotasikan sebagai banyaknya
kedatangan yang bisa diabaikan jika dibandingkan dengan (∆�) , dengan
∆�� , dinotasikan seperti pada persamaan (1)
lim∆�→∞
�(∆�)
∆�
= 0.
(1)
18
Universitas Sumatera Utara
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. [4]
Kegunaan distribusi poisson yaitu untuk mengukur probabilitas dari
variabel random yang mencakup rentang yang cukup panjang. Kemudian selain
dari pada itu distribusi poisson juga berguna untuk mengukur peluang yang
mungkin terjadi dalam waktu atau daerah tertentu.Kemudian selain dari pada
itu,distribusi poisson juga digunakan untuk menghitung distribusi binominal
dengan mean dari distribusi.
2.4.2
Distribusi Exponential
Adalah distribusi kontinyu yang menggambarkan waktu antar peristiwa
dalam proses Poisson, yaitu sebuah proses yang terjadi terus menerus pada tingkat
rata-rata secara konstan. Distribusi exponential banyak diterapkan dalam teori
relibilitas, waktu tunggu, dan teori antrian.
Variabel random kontinu X berdistribusi eksponensial dengan parameter
ϴ > 0, jika mempunyai fungsi distribusi seperti pada Persamaan (2) [4] :
�(�; ϴ) = �
0
1 �
�ϴ
ϴ
�>0
� ���� �������
(2)
Dengan ϴ merupakan parameter skala.
19
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan fungsi distribusi kumulatifnya ditunjukkan dalam Persamaan
(3) [9] :
−�
�(�; ϴ) = 1 − � ϴ , x > 0
(3)
Distribusi eksponensial berguna dalam mencari selisih waktu yang terjai dalam
suatu peluang pada daerah tertentu.Dalam aplikasinya distribusi eksponensial ini
sangat berperan sekali,seperti:untuk mengukur selisih waktu antara orang 1 dan
ke-2 dlam suatu antrean. Selanjutnya distribusi ini juga berguna untuk mengukur
tingkat kegagalan yang mungkin terjadi dalam suatu peluang. Kemudian distribusi
eksponensial juga berguna dalam mencari peubah acak kontinu x, dengan
menggunakan variabel random (bilangan acak).
2.5
Standar RTS/CTS
Mekanisme Request
To
Send (RTS)
bekerja
bersama
dengan
mekanisme Clear To Send (CTS). Jika paket yang akan dikirim lebih besar dari
RTS Threshold, maka station akan mengirimkan paket RTS ke node wireless yang
dituju. Mekaniske CTS pada dasarnya memberikan virtual carrier untuk menahan
station lain agar tidak memancarkan paket dan hanya station tertentu yang
menerima CTS yang dapat menggunakan frekuensi dan memancarkan paket.
Dengan menggunakan mekanisme CTS-RTS, maka dapat diharapkan tabrakan di
frekuensi dapat dikurangi.
Mekanisme RTS-CTS merupakan solusi yang baik untuk masalah hidden
transmitter. Masalah hidden transmitter terjadi jika dua atau lebih station yang
tidak dapat saling mendengar satu sama lain dengan mengirimkan paket
bersamaan ke Access Point. Jika tidak ada mekanisme RTS-CTS, paket dari
20
Universitas Sumatera Utara
stasion ini akan bertabrakan. CTS dari Access Point untuk station tertentu akan
menahan station lain untuk mengirimkan paket dan akan mengurangi
kemungkinan tabrakan.
Kategori
Degradasi
Sangat Bagus
Delay
< 150 ms
Bagus
150 ms s/d 300 ms
Sedang
300 s/d 450 ms
Buruk
Gambar
> 450 ms
2.5Skema RTS/CTS
2.6Parameter Kinerja
2.6.1
Delay
Delay Adalah waktu yang dibutuhkan data untuk menempuh jarak dari asal
ketujuan. Delay dapat dipengaruhi oleh jarak, media fisik, kongesti atau juga
waktuproses yang lama. Persamaan umum delay ditunjukkan pada Persamaan (4).
Delay dikelompokkan menjadi empat kategori seperti terlihat padaTabel 1.2.
����� = ∑� �������������� − ������������
(4)
Tabel 1.2 Kategori Delay
21
Universitas Sumatera Utara
Delay di dalam jaringan dapat digolongkan sebagai berikut :
a. 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.
b. Queuing Delay
Queuing Delay merupakan delay dari kelahiran sebuah paket sampai
transmitter membawa itu untuk transmisi. Queuing Delay hanya berisi waktu
sebuah paket menunggu dalam paket queue. Queuing Delay relatif terhadap
packet generation rate dari media access delay.
c. Total Packet Delay
Total Packet Delay merupakan jumlah dari media access delay dan
queuing delay. Total Packet Delay adalah total delay dari kelahiran sebuah paket
sampai penerimaannya dari receiver.
2.6.2
Jitter
Jitter merupakan variasi delay antar paket yang terjadi pada jaringan
IP.Besarnya nilai jitter akan sangat dipengaruhi oleh variasi beban trafik dan
besarnya tumbukan antar paket (congestion) yang ada dalam jaringan IP. Semakin
besar beban trafik di dalam jaringan akan menyebabkan semakin besar pula
22
Universitas Sumatera Utara
peluang terjadinya congestion dengan demikian nilai jitter-nya akan semakin
besar. Semakin besar nilai jitter akan mengakibatkan nilai QoS akan semakin
turun. Untuk mendapatkan nilai QoS jaringan yang baik, nilai jitter harus dijaga
seminimum mungkin.
2.6.3
Throughput
Throughput adalah kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur
dalam bps. Troughput merupakan jumlah total kedatangan paket yang sukses yang
diamati ada destination selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi interval
waktu tersebut. Persamaan umum throughput ditunjukkan pada Persamaan (5).
Throughput =
����� ℎ ���� ���� ��������
����� ���������� ����
(5)
2.7 Pamvotis.
Pamvotis simulator merupakan sebuah simulator WLAN yang dibuat
dengan aplikasi Eclipse 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.
Simulator Pamvotis dirancang menggunakan arsitektur yang fleksibel,
dalam pengembang untukmenerapkan model mereka sendiri atau menambahkan
ekstensi mereka sendiri. Untuk tujuan ini, metode nomor yang diciptakan tidak
semua digunakan oleh simulator itu sendiri, tetapi berguna untukpengembang
yang ingin memperpanjang kode.
Fitur dasar dari Pamvotis Simulator yaitu :
23
Universitas Sumatera Utara
1. Mendukung kemampuan data rate. Ini berarti bahwa setiap node dapat
bekerja pada data rate sendiri, tergantung pada jarak dari penerima.
2. Mendukung hidden terminal problem. Node dapat dikonfigurasi untuk
berada di LOS atau NLOS, agar hidden terminal problem dapat diselidiki.
3. Mendukung untuk berbagai sumber trafik yang berbeda:
4. Mendukung dari tidak adanya / keberadaan node non ERP. Keuntungan ini
memanfaatkan opsi protokol IEEE 802.11g untuk menyesuaikan
parameter jaringan tergantung jika semua node mendukung IEEE 802.11g
(tidak adanya node non ERP) atau beberapa node hanya mendukung
802.11b atau sebelumnya (keberadaan node non ERP).
5. Dukungan pada mekanisme CTS to Self.
6. Dukungan dari semua lapisan fisik baru dari spesifikasi IEEE 802.11g
yang meliputi: ERP-DSSS / CCK, ERP-OFDM, ERP-PBCC, dan DSSSOFDM,
7. Dukungan dari fungsi 802.11e EDCA IEEE untuk Quality of Service
(QoS) dan Layanan Diferensiasi pada IEEE 802.11 WLAN.
8. Dukungan untuk 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.
9. Kemampuan untuk simulasi waktu yang sangat panjang, hingga 50.737
berabad-abad, tetapi tidak dianjurkan untuk mencobanya karena Anda
mungkin tidak akan pernah melihat hasil simulasi.
10. User interface yang ramah, yang memungkinkan konfigurasi simulasi
cepat dan mudah [5].
24
Universitas Sumatera Utara
2.8 Netbeans IDE
NetBeans
adalah
Integrated
Development
Environment
(IDE)
berbasiskan Java dari Sun Microsystems yang berjalan di atas Swing.
Swingmerupakan sebuah teknologi Java untuk pengembangan aplikasi Desktop
yang dapat bejalan di berbagai macam platforms seperti Windows, Linux, Mac
OS X and Solaris.
Suatu IDE adalah lingkup pemrograman yang diintegrasikan kedalam suatu
aplikasi perangkat lunak yang menyediakan pembangun Graphic User Interface
(GUI), suatu text atau kode editor, suatu compiler atau interpreter dan suatu
debugger.Netbeans merupakan software development yang Open Source, dengan
kata lain software ini di bawah pengembangan bersama, bebas biaya.
NetBeans merupakan sebuah proyek kode terbuka yang sukses dengan
pengguna yang sangat luas, komunitas yang terus tumbuh, dan memiliki hampir
100 mitra. Sun Microsystems mendirikan proyek kode terbuka NetBeans pada
bulan Juni 2000 dan terus menjadi sponsor utama. Saat ini netbeans memiliki dua
produk yaitu, NetBeans IDE dan NetBeans Platform.
The NetBeans IDE adalah sebuah lingkungan pengembangan dimana
pemrogram dapat menulis, mengompilasi, mencari kesalahan dan menyebarkan
program. Netbeans IDE ditulis dalam Java, namun dapat mendukung bahasa
pemrograman lain. Terdapat banyak modul untuk memperluas Netbeans IDE.
Netbeans IDE adalah sebuah produk bebas tanpa batasan penggunaan.
Tersedia juga NetBeans Platform sebuah fondasi yang modular yang dapat
diperluas dan dapat digunakan sebagai perangkat lunak dasar untuk membuat
25
Universitas Sumatera Utara
aplikasi desktop yang besar. Mitra ISV menyediakan plug-in bernilai tambah yang
dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam Platform dan dapat juga digunakan
untuk membuat kakas dan solusi sendiri.
Kedua produk adalah kode terbuka (open source) dan bebas (free) untuk
penggunaan komersial dan non komersial. Kode sumber tersedia untuk guna
ulang dengan lisensi Common Development and Distribution License (CDDL).
Kelebihan dan Kekurangan Netbeans :
Kelebihan NetBeans GUI Builder :
Salah satu yang menjadi kelebihan NetBeans GUI Builder adalah yang telah
disebutkan diatas, yaitu GRATIS. Selain itu NetBeans GUI Builder sangat
kompetebel dengan Swing karena memang langsung dikembangkan oleh Sun
yang notabenenya sebagai pengembang Swing.
Kekurangan NetBeans GUI Builder :
NetBeans hanya mensupport 1 pengembangan Java GUI, yaitu Swing.
NetBeans mempatenkan source untuk Java GUI yang sedang dikerjakan
dalam sebuah Generated Code, sehingga programmer tak dapat mengeditnya
secara manual.
26
Universitas Sumatera Utara