Bab I
Pendahuluan
I.1 Latar Belakang Sistem broadband wireless access (BWA) sepertinya akan menjadi metoda akses yang paling fleksibel dimasa depan. Dibandingkan dengan teknologi eksisting, fiber optik dan DSL misalnya, layanan-layanan berbasis BWA mempunyai keunggulan seperti: pengembangannya cepat, sharing sumberdaya radio yang dinamis, dan low cost. Dengan teknologi air interface yang berbeda dimasa datang, sistem-sistem BWA menjanjikan kecepatan data yang tinggi. Salah satu teknologi BWA yang sekarang sedang dikembangkan adalah, WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). WiMAX merupakan penggabungan antara standar IEEE 802.16 dengan ETSI HiperMAN. Berikut adalah gambaran standar global yang dipakai di dunia pada saat ini:
Gambar I.1 Standar-standar yang dipakai didunia untuk komunikasi wireless
Keuntungan utama WIMAX jika dibandingkan dengan teknologi jaringan akses yang lain adalah jangkauannya yang lebih lebar dan kecanggihannya dalam menjamin QoS pada tingkat MAC layer. IEEE 802.16, sebagai sebuah standar BWA yang mendasari WIMAX, telah menetapkan layer fisik dan MAC untuk jaringan BWA ( fixed dan juga mobile) demi terwujudnya jaringan internet wireless. Dengan WIMAX, seorang pemakai laptop, komputer, handphone,
1
hingga personal digital assistant (PDA), dengan wireless card bisa koneksi dengan internet, sekalipun ada di tengah sawah atau pedesaan asalkan masih dalam cakupan area 50 kilometer. Munculnya teknologi ini memunculkan harapan teknologi informasi makin berkembang maju. Standar IEEE 802.16 menetapkan 2 mode dasar operasi: point to multipoint (PMP) dan mesh. Dalam mode mesh, masing-masing subscriber station (SS) dapat berkomunikasi baik dengan SS yang lain maupun dengan BS. Dalam mode PMP, SS hanya dibolehkan berkomunikasi melalui BS.
Para provider
yang akan menghubungkan para pelanggannya dengan backbone internet akan menggunakan mode PMP. Dengan mode ini antar SS tidak akan saling kirim data sehingga BS dapat melakukan pengontrolan agar QoS requirement dapat terpenuhi.
Gambar I.2. Struktur PMP
Gambar I.3 Struktur Mesh
Standar WIMAX, dalam bentuknya yang paling sederhana, menggunakan time-division duplex (TDD), dan menyediakan akses kepada setiap subscriber
2
station (SS) menggunakan DAMA-TDMA (demand assignment multiple-access time-division multiple access). DAMA merupakan teknik pemberian kapasitas yang disesuaikan pada permintaan, dengan cara membagikan time slot secara dinamis kepada setiap user. I.2 Rumusan Masalah Seperti telah disebutkan diatas, sistem-sistem BWA dapat menjamin QoS untuk aplikasi real time seperti video conferencing, video streaming, dan Voice over IP (VoIP). Untuk mewujudkan itu, WIMAX mendukung 5 tipe layanan yaitu: Unsolicited Grant Services (UGS), real-time Polling Service (rtPS), extended real-time Polling Service (ertPS), non real-time Polling Service (nrtPS), dan Best Effort (BE). Masing-masing tipe layanan tersebut membutuhkan QoS requirement yang berlainan dalam kaitannya dengan kebutuhan bandwidth dan maksimum delay. Secara singkat, cara yang digunakan untuk menjamin QoS dalam jaringan WIMAX adalah BS melakukan scheduling untuk arah uplink dan downlink. Algoritma scheduling digunakan BS untuk menerjemahkan QoS requirement yang diajukan SS menjadi jumlah slot yang harus dialokasikan. Apabila BS sudah membuat keputusan scheduling untuk seluruh SS, keputusan itu diumumkan dalam pesan UL-MAP dan DL-MAP di awal setiap frame. UL-MAP dan DL-MAP menentukan slot-slot mana yang diberikan pada setiap SS untuk arah uplink dan downlink. Kebijakan scheduling, yaitu algoritma pemberian slotslot ini tidak ditentukan dalam spesifikasi WIMAX sehingga berbagai pihak dapat berinovasi pada bidang ini. Beberapa paper [4, 5] telah mengusulkan berbagai macam arsitektur scheduling untuk jaringan WIMAX, misalnya: Earliest Deadline First (EDF), Weighted Fair Queueing (WFQ) [9], Strict Priority, Worst-case Weighted Fair Queueing (W2FQ) [10], dan lain-lain. Menurut paper [15], scheduler yang bertingkat akan memperberat kerja sistem sehingga tidak cocok untuk WIMAX. Berikut ini beberapa alasannya:
3
1. Setiap koneksi dengan kebutuhan QoS yang berlainan berarti harus mengeset konfigurasi scheduler untuk tiap tingkat 2. Tidak cukup menghitung konfigurasi scheduler sekali ketika SS memasuki sistem atau keluar sistem, karena BW request untuk tiap-tiap SS selalu berubah-ubah maka konfigurasi scheduler pun harus selalu diubah-ubah. 3. WIMAX merupakan jaringan berkecepatan sangat tinggi. Satu contoh opsi misalnya, satu detik mengandung 400 frame, satu frame mengandung sekitar 80 time slot.
Dengan demikian, berdasarkan tiga hal diatas WIMAX membutuhkan teknik scheduling yang sederhana. Tidak tersedia banyak waktu untuk membuat keputusan scheduling karena BS harus mampu membuat 400 keputusan setiap detik dalam upaya menjamin alokasi resource secara akurat dan adil. Oleh karena itu dalam penelitian ini hanya akan dikaji 2 algoritma scheduling yang sederhana, yaitu: Weighted Round Robin [11, 12] dan Deficit Round Robin[16].
I.3. Tujuan Penelitian Berdasarkan pada uraian dalam subbab I.2, berikut ini adalah beberapa hal yang akan dilakukan dalam penelitian ini: 1. Membangun algoritma scheduling Weighted Round Robin (WRR) dan Deficit Round Robin (DRR) pada simulator NS-2. 2. Melakukan studi apakah WRR dan DRR dapat digunakan pada jaringan WIMAX terutama dalam hubungannya dengan keterjaminan QoS. 3. Membandingkan kinerja dua algoritma scheduling diatas manakah yang lebih baik kinerjanya apabila diterapkan pada jaringan WIMAX.
I.4 Batasan Masalah Adapun penelitian ini menggunakan batasan sebagai berikut: 1. Kondisi kanal diasumsikan ideal, error free, tanpa sinyal fading dan tanpa atenuasi. 2. Penelitian dilakukan pada aplikasi berbasis UDP.
4
3. Parameter QoS yang diamati adalah throughput, delay, dan delay jitter. 4. Pengukuran, perhitungan, dan analisis dilakukan berdasarkan data yang didapatkan dari hasil simulasi. I.5 Metodologi Penelitian 1. Studi literatur mengenai jaringan WiMAX dan simulator NS-2. 2. Membangun algoritma scheduling pada simulator. 3. Melakukan pengujian terhadap algoritma scheduling WRR dan DRR menggunakan simulator. 4.
Menganalisa hasil simulasi untuk melihat algoritma scheduling mana yang lebih baik untuk jaringan WIMAX.
5. Menyusun laporan tesis.
I.6 Sistematika Laporan Laporan thesis ini disusun dengan sistematika sebagai berikut: Bab I , Pendahuluan, berisi: latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, dan sistematika pembahasan. Bab II , Standar IEEE 802.16, berisi: penjelasan secara singkat standar IEEE 802.16 BabIII, Algoritma Scheduling, berisi: penjelasan secara singkat beberapa jenis algoritma scheduling, terutama 2 jenis scheduling yang sedang diamati. Bab IV, Modul IEEE 802.16 dan Implementasi Scheduling pada Simulator NS-2, Bab V , Simulasi Scheduling pada WIMAX Bab VI, Kesimpulan dan Saran
5
