Perbandingan Kinerja AM (Acknowledged Mode) dan UM (Unacknowledged Mode) pada Jaringan UMTS menggunakan NS-2 Rosalinda Tri Wahyuni *), Sukiswo, Imam Santoso Jurusan Teknik Elektro, Universitas Diponegoro Semarang Jl. Prof. Sudharto, SH, Kampus UNDIP Tembalang, Semarang 50275, Indonesia *)
E-mail:
[email protected]
Abstrak Teknologi 3G (Third Generation Technology) merupakan teknologi komunikasi seluler generasi ketiga. Teknologi ini biasa dikenal dengan W-CDMA (Wideband-Code Division Multiple Access) atau UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Jaringan UMTS mampu memberikan sebuah layanan suara dan data dalam jaringan yang lebih besar sehingga memungkinkan pelanggan melakukan transmisi data dalam ukuran besar dengan kecepatan yang lebih tinggi. Jaringan UMTS menyediakan bandwidth yang cukup besar sehingga memiliki jangkauan sinyal yang cukup luas dengan jumlah pelanggan yang lebih besar. Pada penelitian ini akan dirancang sebuah simulasi dan analisis kinerja jaringan UMTS dalam satu sel dengan dua mode RLC (Radio Link Control) yang berbeda berdasarkan jumlah node UE (User Equipment) menggunakan perangkat lunak Network Simulator-2 (NS-2). Skenario pertama terdiridari 6 node UE, skenario kedua terdiridari 10 node UE dan skenario ketiga terdiridari 14 node UE. Perancangan dilakukan membandingkan kinerja dari dua mode RLC yaitu AM (Acknowledged Mode) dan UM (Unacknowledged Mode), dimana parameter-parameter yang digunakan adalah throughput, delay dan paket hilang. Dari hasil simulasi diperoleh bahwa nilai throughput rata-rata terbaik untuk program simulasi tipe AM dihasilkan oleh skenario pertama dengan 6 node UE yaitu 150.842 Kbps, sedangkan untuk tipe UM dihasilkan oleh skenario ketiga dengan 14 node UE yaitu 25067.8 Kbps. Nilai delay rata-rata terkecil untuk program simulasi tipe AM maupun UM dihasilkan oleh skenario pertama dengan 6 node UE yaitu 8.28023 detik dan 0.064021 detik. Sedangkan untuk jumlah paket hilang, persentase rata-rata terkecil pada program simulasi tipe AM dan UM dihasilkan oleh skenario pertama dengan 6 node UE yaitu 37.6466% dan 19.6442%. Kata kunci : 3G, UMTS, NS-2, AM, UM, Throughput, Delay
Abstract 3G technology (Third Generation Technology) is a third generation of mobile communication technology. This technology is commonly known as W-CDMA (Wideband-Code Division Multiple Access) or UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). The UMTS network is able to provide voice and data services in a larger network that enables user to transmit data in a larger size with a higher speed. The UMTS network provides bandwidth large enough so that it has coverage area of signal is quite spacious with a greater number of user. On this research will be designed a simulation and performance analysis of UMTS network in single cell with two different modes of RLC (Radio Link Control) based on amount of UE (User Equipment) nodes using Network Simulator-2 (NS-2) software. The first scenario consist of 6 UE nodes, second scenario consist of 10 UE nodes and third scenario consist of 14 UE nodes. The designing is done by comparing performance from two modes of RLC, those are AM (Acknowledged Mode) and UM (Unacknowledged Mode), the used parameters in the simulation are throughput, delay, and packet loss. From the simulation result obtained that the average throughput for the simulation program of AM type generated by the first scenario with 6 UE nodes that is 150.82 Kbps, while UM type generated by the third scenario with 10 UE nodes that is 25067.8 Kbps. The smallest of average delay values for the simulation program of AM and UM types generated by the first scenario those are 8.28023 seconds and 0.064021 seconds. As for the number of packet los, the smallest of average percentage in the simulation program of AM and UM types generated by the first scenario with 6 UE nodes those are 37.6466% and 19.6442%. Keywords : 3G, UMTS, NS-2, AM, UM, Throughput, Delay 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Teknologi 3G (Third Generation Technology) yang berarti teknologi generasi ketiga merupakan satandar
dan teknologi yang digunakan pada jaringan telepon seluler. Jaringan 3G adalah jaringan telepon seluler luas yang mampu menggabungkan akses internet kecepatan tinggi serta telepon video. Salah satu
teknologi 3G yang banyak digunakan saat ini adalah W-CDMA (Wideband-Code Division Multiple Access) atau biasa dikenal dengan UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Teknologi ini menyediakan akses internet hingga kecepatan 384 kbps dan mendukung berbagai aplikasi jaringan, hal ini memungkinkan pelanggan menggunakan kapasitas jaringan yang lebih besar. Sederhananya, teknologi 3G mampu memberikan sebuah layanan suara dan data dalam jaringan yang lebih besar sehingga memungkinkan diterapkannya transmisi data dalam ukuran besar dengan kecepatan yang lebih tinggi. Penelitian tentang UMTS umumnya dilakukan dalam taraf pembuatan simulasi, salah satunya dilakukan oleh Vranjes. et. al. (2010) yang mensimulasikan komunikasi data dari jaringan UMTS dalam satu sel. Penelitian lain dilakukan oleh Sari. et. al. (2008) yang menganalisis kinerja layanan multimedia berbasis IP pada jaringan UMTS. Berdasarkan penelitian-penelitian di atas, dalam tugas akhir ini akan dibuat sebuah simulasi dan analisis kinerja jaringan UMTS dalam satu sel dengan dua mode RLC (Radio Link Control) yang berbeda berdasarkan jumlah node UE (User Equipment) sebagai pengembangan dari penelitian yang sudah ada.
8. Menganalisis parameter kinerja jaringan, yaitu delay (waktu tunda), packet loss (paket hilang) dan throughput 2. Dasar Teori 2.1 Sistem WCDMA-UMTS Generasi ketiga (3G) memiliki suatu sistem sebagai pendukung kemampuannya, yaitu berupa UTMS (Universal Mobile Telecommunication System) yang merupakan revolusi dari GSM dengan menggunakan teknologi akses WCDMA. Secara garis besar arsitektur jaringan WCDMAUMTS terdiri atas tiga bagian utama, seperti yang ditunjukkan pada gambar 1
1.2 Tujuan Tujuan dari pembuatan penelitian ini adalah membuat simulasi dan menganalisis kinerja jaringan UMTS dua mode RLC (Radio Link Control) yang berbeda berdasarkan jumlah node UE (User Equipment) menggunakan perangkat lunak NS2.
Jaringan Inti ini (Core Network) terdiri dari beberapa bagian, yaitu: a) MSC (Mobile Switching Centre), merupakan unit pusat pada jaringan inti yang berfungsi sebagai pengontrol trafik. b) GMSC (Gateway MSC), merupakan gerbang penghubung jaringan UMTS dengan jaringan luar circuit switched seperti PSTN (Public Switched Telephone Network). c) GGSN (Gateway GPRS Support Node), merupakan gerbang yang menghubungkan UMTS menuju jaringan packet switched (misalnya internet). d) SGSN (Serving GPRS Support Node), menangani pengiriman paket dari dan ke terminalterminal pelanggan. e) HLR (Home Location Register), merupakan database yang menyimpan semua data pelanggan. f) VLR (Visitor Location Register), merupakan database yang memiliki informasi pelanggan sementara yang diperlukan oleh MSC untuk melayani pelanggan yang berkunjung dari area lain. g) AuC (Autentication Center), merupakan unit yang menyediakan parameter autentikasi dan enkripsi yang memeriksa identitas pemakai dan memastikan kemantapan dari setiap panggilan.
1.3 Batasan Masalah Agar tidak menyimpang dari permasalahan, maka penelitian ini mempunyai batasan masalah sebagai berikut : 1. Network Simulator (NS2) yang digunakan adalah versi ns-allinone-2.30 dengan EURANE (Enhanced UMTS Radio Access Network Extensions) yang mendukung UMTS. 2. Pembuatan simulasi jaringan UMTS ini berupa komunikasi data bukan komunikasi suara. 3. Simulasi jaringan UMTS ini dirancang dalam dua tipe script, yaitu AM (Acknowledged Mode) dan UM (Unacknowledged Mode). 4. Transport Agent untuk tipe AM adalah TCP (Transport Control Protocol) dan untuk tipe UM adalah UDP (Used Datagram Protocol). 5. Jumlah node UE untuk skenario pertama adalah 6, skenario kedua berjumlah 10 dan skenario ketiga berjumlah 14. 6. Model kesalahan yang digunakan dalam simulasi adalah Uniform Error Model. 7. Dalam simulasi node UE dirancang fixed node atau tidak bergerak sehingga tidak terjadi adanya handover.
Gambar 1 Arsitektur Jaringan WCDMA-UMTS secara Umum
Adapun sub-jaringan dari Jaringan Radio Akses (Access Radio) ini terdiri dari : a) RNC (Radio Network Controller), berfungsi untuk mengendalikan sumber-sumber radio dari beberapa BS, fungsinya serupa dengan BSC di GSM.
b) BS (Base Station) berfungsi sebagai unit untuk sistem pengiriman dan penerimaan radio dari sel. c) Terminal atau UE, Sebuah terminal atau UE (User Equipment) mempunyai prinsip yang sama seperti pada GSM, memiliki modul identitas pelanggan, yang serupa dengan SIM pada GSM. UE terdiri dari dua bagian, yaitu ME (Mobile Equipment ) dan USIM (UMTS Subscriber Identity Module ). 2.2 Radio Interface Protokol UMTS Pada dasarnya layer pada OSI (Open System Interconnection) merupakan formula dasar yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan pengiriman data dari koneksi komputer yang satu ke komputer yang lainnya, yang selanjutnya dijadikan standar pengiriman antar dua buah perangkat keras atau perangkat lunak yang berbeda untuk saling bertukar informasi. Standar ini kemudian dipatenkan oleh OSI (Open System Interconnection) menjadi tujuh yang memiliki fungsi masing-masing. Pada sistem komunikasi jaringan UMTS juga terdapat layer yang identik dengan layer OSI yang dapat digunakan untuk memahami susunan protokol pada jaringan UMTS.
Gambar 2 Perbandingan Layer OSI dan UMTS Lapisan transport (Transport Layer) berperan untuk menghubungkan atau bertanggung jawab dalam membangun, menjaga, hingga memutuskan koneksi saat proses pengiriman telah selesai dilakukan. Dengan kata lain, lapisan transport ini bertanggung jawab dalam pemecahan dan penggabungan data, pengiriman, aliran dan kontrol kesalahan. Terdapat dua protokol yang bekerja pada lapisan ini, yaitu TCP dan UDP. 1) TCP (Transport Control Protocol) TCP (Transport Control Protocol) merupakan protokol transport yang andal (reliable), hal ini dikarenakan protokol TCP ini mempunyai mekanisme yang memastikan paket dapat diterima oleh penerima. Pada saat TCP mengirimkan data ke penerima, TCP akan memberikan ACK (Acknowledgement). Apabila ACK tidak diterima, maka TCP akan secara otomatis mengirim ulang data. Sebagai protokol jaringan yang
andal, TCP bekerja berkelanjutan untuk menjamin pengiriman semua agar sesuai dengan urutan pengirimannya.
Gambar 3 Konsep dasar pengiriman data dengan TCP TCP memiliki algoritma yang digunakan untuk memperkirakan RTT (Round Trip Time) yaitu waktu yang dibutuhkan pada saat pengiriman data antara penerima dan pengirim. RTT yang dihasilkan bersifat dinamis, sehingga TCP dapat memperkirakan berapa lama harus menunggu ACK pada koneksi yang dibangun. Adapun beberapa keunggulan dari TCP adalah sebagai berikut: a) Reliable: berarti data yang dikirimkan ke tujuan dalam suatu urutan seperti saat hendak dikirimkan. b) Connection-oriented (berorientasi sambungan): sebelum data dapat ditransmisikan antara dua host, dua proses yang berjalan pada lapisan aplikasi harus melakukan negosiasi untuk membuat sesi koneksi terlebih dahulu. c) Full Duplex: untuk setiap host TCP, koneksi yang terjadi antara dua host terdiri atas dua buah jalur yakni jalur keluar dan jalur masuk. Header TCP berisi nomor urut dari data yang dikirimkan dan sebuah ACK dari data yang masuk. d) Memiliki layanan flow control untuk mencegah data terlalu banyak dikirimkan pada satu waktu, yang akhirnya membuat “macet” jaringan. e) Mengirimkan data secara one-to-one: hal ini karena memang TCP harus membuat suatu sirkuit logis antara dua buah protokol agar dapat saling berkomunikasi. 2) UDP (User Datagram Protocol) UDP (User Datagram Protocol) merupakan protokol yang tidak andal (unreliable), connectionless dan merupakan kebalikan dari TCP. Dengan menggunakan UDP, setiap aplikasi dapat mengirimkan paket-paket yang berupa datagram. Istilah datagram diperuntukkan terhadap paket-paket dengan koneksi yang tidak andal. UDP tidak menjamin kevalidan data saat data sampai ke sisi penerima. Datagram yang sampai mempunyai kemungkinan tidak sampai, rusak, duplikasi atau hilang tanpa diketahui penyebabnya. [23]
Gambar 4 Konsep dasar pengiriman data dengan UDP Penggunaan UDP lebih tepatnya diperuntukkan untuk data-data kecil dengan jumlah banyak. Aplikasiaplikasi yang bersifat real time seringkali menggunakan UDP sebagai protokolnya karena UDP sangat efisien terhadap waktu. Adapun keunggulan dari UDP adalah sebagai berikut: a) Protokol yang ringan (lightweight), untuk menghemat sumber daya, memori dan prosesor. b) UDP bersifat lebih fleksibel karena misalnya terjadi kemacetan pada salah satu bagian jaringan, maka datagram dapat dialihkan untuk menghindari bagian yang mengalami kemacetan tersebut. c) UDP merupakan protokol yang sangat efisien terhadap waktu, karena UDP merupakan protokol yang tidak andal, tidak terdapat ACK dan UDP tidak perlu menunggu paket-paket yang gagal untuk dikirimkan kembali sehingga pengiriman melalui UDP relatif lebih cepat. Pada lapisan jaringan (Network Layer) terdapat empat fungsi, yaitu addressing, routing information, congestion control dan accounting. Addressing yaitu fungsi untuk menentukan tujuan atau alamat paket. Routing adalah fungsi untuk menentukan jalur mana atau link mana yang dipilih untuk digunakan oleh paket data. IP (Internet Protocol) umumnya yang digunakan untuk tugas ini. Congestion control berfungsi untuk mengatur bagaimana jalur yang harus dilalui oleh paket. Sedangkan Accounting untuk menghitung berapa besar paket yang diterima dari besar paket yang dikirimkan. Data Link Layer berfungsi untuk memastikan paket data sampai pada physical layer, yaitu menerima kumpulan paket data yang tergabung menjadi sebuah frame. Pada jaringan UMTS lapisan ini dibagi menjadi MAC (Medium Access Control) dan RLC (Radio Link Control). Adapun Jenis-jenis mode pada RLC adalah sebagai berikut: a) AM (Acknowledged Mode) Berbeda dengan mode lainnya, AM menyediakan cukup banyak link yang dapat diandalkan untuk RLC dengan probabilitas kesalahan yang kecil dan rendahnya tingkat kerusakan pada paket yang dikirimkan. Keandalan pengiriman data dapat dicapai dengan menggunakan mekanisme ARQ (Automatic Repeat Request), dimana paket-paket yang mengalami kesalahan akan dipancarkan atau dikirimkan kembali.
Namun, adanya retransmisi atau pengiriman kembali PDU (Protocol Data Unit) oleh mekanisme ARQ ini menyebabkan adanya waktu tunda dan jitter dalam aliran data. Inilah sebabnya mengapa TCP menandai jaringan sebagai jaringan dengan BDP (Bandwidth Delay Product) yang relatif besar jika menggunakan RLC AM. Semua paket yang mengalami retransmisi akan diberikan prioritas yang lebih tinggi dalam proses pengirimannya daripada paket-paket yang baru akan dikirimkan untuk pertama kali. b) UM (Unacknowledged Mode) UM memiliki beberapa perbedaan dengan AM, dimana UM tidak menggunakan mekanisme ARQ sebagai pengoreksi kesalahan sebagaimana yang terdapat pada AM, tidak adanya laporan bahwa suatu paket telah diterima pada RLC sehingga tidak terjadi retransmisi untuk UMD (UM Data) PDU yang mengalami kesalahan. Untuk paket-paket yang mengalami kesalahan, akan ditandai atau dibuang tergantung pada konfigurasinya, sedangkan untuk paket-paket yang benar akan diteruskan. Lapisan fisik (Physical layer) terdapat pada kanal fisik, dimana fungsi utama dari physical layer adalah membuat suatu koneksi dan membagi sumber komunikasi antara palanggan-pelanggan. 2.3 Parameter Kinerja Jaringan 2.3.1 Throughput Throughput adalah laju rata-rata dari paket data yang berhasil dikirim melalui kanal komunikasi atau dengan kata lain throughput merupakan paket data yang dikirim setiap detik. Throughput biasanya dinyatakan dengan satuan bit per second (bps) dan juga dalam satuan data paket per detik atau data paket per timeslot. Nilai throughput dapat dihitung berdasarkan persamaan:
Throughput
P ;0 t T T
P = Ukuran data yang diterima(bit), T = Total waktu pengiriman data (detik), t = Waktu pengambilan sampel (detik) 2.3.2 Paket Hilang (Packet Loss) Paket hilang menunjukkan banyak jumlah paket yang hilang. Paket hilang terjadi ketika satu atau lebih data yang melewati suatu jaringan gagal mencapai tujuan. Paket hilang merupakan salah satu dari tiga kesalahan utama dalam komunikasi digital, dua tipe yang lain adalah kesalahan bit dan paket palsu yang dinamakan derau. Paket hilang dapat disebabkan oleh beberapa faktor, di antaranya yaitu degradasi sinyal yang melewati medium jaringan, jalur jaringan yang terlalu jenuh (oversaturated), penolakan terhadap paket yang rusak, kerusakan pada perangkat keras jaringan, dan kegagalan routing.
Nilai paket hilang biasanya dinyatakan dalam persen (%). Nilai dari paket hilang dapat dihitung dengan persamaan:
i Tt 1 Di i Tt Paket hilang i T t 1 Si i T t
x100 ; 0 t T
D = Banyak paket yang drop (paket), S = Banyak paket yang dikirim (paket), T = Waktu simulasi (detik), T= Waktu pengambilan sampel (detik) 2.3.3 Waktu Tunda (Delay) Waktu tunda merupakan interval waktu yang dibutuhkan oleh suatu paket data saat data mulai dikirim dan keluar dari proses antrian dari titik sumber awal (source) ke titik tujuan (destination node). Waktu tunda dapat dipengaruhi oleh jarak, media fisik, kongesti atau juga waktu proses yang lama. Waktu tunda transmisi merupakan waktu tunda yang terjadi akibat terbatasnya kecepatan sinyal dalam media. Waktu tunda transmisi tergantung pada jarak yang harus ditempuh antara sumber dengan tujuan dan juga tergantung pada jenis media transmisinya, tetapi tidak tergantung pada teknik pengiriman data yang digunakan. Nilai waktu tunda transmisi dapat dihitung menggunakan persamaan:
Ps Tr
Waktu Tunda
Ps = ukuran paket (bit), Tr = laju bit, (bit per second) 3. Perancangan Perangkat Lunak 3.1 Perancangan Sistem Dalam perangkat lunak simulasi jaringan UMTS dengan NS-2 ini, UE (User Equipment) melakukan komunikasi melalui BS (Base Station) dimana komunikasi yang dilakukan adalah komunikasi data bukan komunikasi suara. Berikut ini adalah Diagram Alir dari perancangan sistem simulasi jaringan UMTS:
(a) (b) Gambar 5 (a) Diagram Alir Perancangan Sistem (b) Diagram Alir Tahapan Pembuatan Simulasi Jaringan UMTS a.
Perencanaan Topologi Jaringan Topologi simulasi jaringan UMTS ini dirancang dalam satu sel dengan dua mode RLC yang berbeda yaitu AM (Acknowledged Mode) dan UM (Unacknowledged Mode), terdiri dari BS yang terhubung dengan RNC. Dua node yang merupakan SGSN dan GGSN kemudian dua node yang lain merupakan jaringan IP eksternal serta terdapat 6 UE untuk skenario pertama. Adapun perencanaan topologi dari simulasi jaringan UMTS ini ditunjukkan pada gambar 6.
Gambar 6 Perencanaan topologi Jaringan UMTS untuk skenario pertama Topologi jaringan untuk skenario keuda dan ketiga hampir sama dengan topologi jaringan di atas, hanya saja jumlah UE untuk skenario kedua adalah 10, dan skenario ketiga berjumlah 14. Pada simulasi jaringan UMTS ini akan disimulasikan masing-masing UE yang melakukan komunikasi data melalui BS dalam waktu yang bersamaan, dimana ukuran data dalam simulasi
ini adalah sama untuk setiap UE, kemudian dari BS akan diteruskan ke RNC melalui Iub Interface dan dilanjutkan ke SGSN, GGSN dan terakhir ke node1 dan node2 yang merupakan IP jaringan ekternal dari simulasi jaringan UMTS. b. Penulisan Script Untuk membangun topologi seperti gambar 6, maka akan dibuat program simulasi yaitu dengan penulisan script simulasi pada notepad yang disimpan dalam format *.tcl dan kemudian akan dirunning pada cygwin dengan perintah ns nama_file.tcl. c. Program Simulasi Jaringan UMTS Program simulasi jaringan UMTS terbagi menjadi beberapa tahapan utama yaitu pendefinisian variabel global, inisialisasi, pembuatan node, pembuatan aliran trafik dan akhir program. 4. Hasil dan Analisa 4.1 Throughput Throughput Program Simulasi Tipe AM Dalam program simulasi tipe AM ini akan dibandingkan hasil throughput dari tiga skenario. Skenario pertama terdiri dari 6 node UE, skenario kedua terdiri dari 10 node UE dan skenario ketiga terdiri dari 14 node UE, dimana simulasi berlangsung dalam waktu yang sama yaitu 200 detik.
tidak terlalu padat yang menyebabkan jumlah paket yang diterima juga semakin banyak. Pada skenario kedua dan ketiga dengan 10 node UE dan 14 node UE terjadi penurunan nilai throughput menjadi 150.675 Kbps dan 149.594 Kbps. Hal ini dikarenakan pada skenario kedua jumlah node UE dan trafik lebih banyak dari skenario pertama. Jumlah node UE yang semakin banyak pada simulasi ini menyebabkan paket yang diterima menjadi berkurang dan menyebabkan terjadinya drop sehingga menurunkan nilai throughput. Throughput Program Simulasi Tipe UM Sama halnya dengan program simulasi tipe AM, pada program simulasi tipe UM juga akan dibandingkan hasil throughput dari tiga skenario. Skenario pertama terdiri dari 6 node UE, skenario kedua terdiri dari 10 node UE dan skenario ketiga terdiri dari 14 node UE, dimana simulasi berlangsung dalam waktu yang sama yaitu 200 detik. Berikut adalah grafik perbandingan nilai throughput program simulasi tipe UM pada setiap skenario:
Gambar 8 Grafik Perbandingan Throughput Program Simulasi Tipe UM
Gambar 7 Grafik Perbandingan Throughput Program Simulasi Tipe AM Grafik di atas menunjukkan perbandingan hasil throughput program simulasi tipe AM untuk tiga skenario yang berbeda. Untuk nilai throughput terbesar ditunjukkan pada skenario pertama dengan 6 node UE, kemudian dilanjutkan oleh skenario kedua dengan 10 node UE dan skenario ketiga dengan 14 node UE. Throughput rata-rata terbaik ditunjukkan oleh skenario pertama dengan 6 node UE yaitu 150.842 Kbps. Hal ini dikarenakan pada skenario pertama hanya terdapat 6 node UE, sehingga trafik yang terjadi
Grafik di atas menunjukkan perbandingan hasil throughput simulasi tipe UM untuk tiga skenario yang berbeda. Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa nilai throughput cenderung konstan, ditunjukkan dengan selisih nilai yang kecil pada setiap skenario. Hal ini dikarenakan penggunaan CBR (Constant Bit Rate) yang memungkinkan untuk mempertahankan laju bit agar tetap berjalan konstan selama simulasi berlangsung dan mempersempit adanya penundaan transfer data. Berbeda dengan nilai throughput yang dihasilkan oleh program simulasi AM, pada program simulasi tipe UM hasil yang diperoleh berbanding terbalik dengan hasil yang diperoleh pada program simulasi tipe AM, untuk nilai throughput rata-rata terbesar ditunjukkan pada skenario ketiga dengan 14 node UE, kemudian
4.2 Delay Delay Program Simulasi Tipe AM Dalam program simulasi tipe AM ini akan dibandingkan hasil delay dari tiga skenario. Skenario pertama terdiri dari 6 node UE, skenario kedua terdiri dari 10 node UE dan skenario ketiga terdiri dari 14 node UE, dimana simulasi berlangsung dalam waktu yang sama yaitu 200 detik.
Jumlah node UE yang semakin banyak pada simulasi ini, menyebabkan jumlah trafik yang semakin padat sehingga waktu yang dibutuhkan untuk setiap pengiriman paket semakin besar, oleh karena itulah delay yang dihasilkan semakin besar. Ini juga dipengaruhi oleh adanya proses pengiriman kembali paket-paket yang mengalami kesalahan (retransmisi), semakin padat trafik semakin besar probabilitas paket yang mengalami kesalahan dan juga semakin banyak proses retransmisi sehingga semakin besar delay yang dihasilkan. Delay Program Simulasi Tipe UM Sama halnya dengan program simulasi tipe AM, pada program simulasi tipe UM juga akan dibandingkan hasil delay dari tiga skenario. Skenario pertama terdiri dari 6 node UE, skenario kedua terdiri dari 10 node UE dan skenario ketiga terdiri dari 14 node UE, dimana simulasi berlangsung dalam waktu yang sama yaitu 200 detik. Dari perhitungan nilai delay yang telah diperoleh dapat dibuat grafik 10
Perbandingan Nilai Delay Program Simulasi Tipe UM Delay (s)
skenario kedua dengan 10 node UE dan pertama dengan 6 node UE. Pada simulasi tipe UM ini berbanding terbalik dengan hasil pada simulasi tipe AM, terlihat bahwa throughput terbaik ditunjukkan oleh skenario ketiga dengan 14 node UE yaitu 25067.8 Kbps jika dibandingkan dengan skenario pertama dan kedua yang bernilai 10739 Kbps dan 17903.5 Kbps. Program simulasi tipe UM ini menunjukkan bahwa jumlah paket yang diterima pada setiap pengiriman paket paling banyak terjadi pada skenario ketiga sehingga nilai throughput yang dihasilkan jauh lebih besar dibandingkan dua skenario lainnya. Jumlah node UE yang semakin banyak pada simulasi ini, menyebabkan jumlah paket yang diterima pada setiap pengiriman paket semakin banyak sehingga nilai throughput yang dihasilkan juga akan semakin besar.
0.07 0.065
0.064021
0,065620
0,067220
6
10
14
0.06
Jumlah Node UE Gambar 10 Grafik Perbandingan Delay Rata-rata Program Simulasi Tipe UM
Gambar 9 Grafik Perbandingan Delay Program Simulasi Tipe AM Grafik di atas menunjukkan perbandingan hasil delay program simulasi tipe AM untuk tiga skenario yang berbeda. Pada grafik di atas, nilai delay yang terkecil dihasilkan oleh skenario pertama dengan 6 node UE, kemudian dilanjutkan oleh skenario kedua dengan 10 node UE dan skenario ketiga dengan 14 node UE. Delay rata-rata terkecil ditunjukkan oleh skenario pertama dengan 6 node UE yaitu 8.28023 detik jika dibandingkan dengan skenario kedua dan ketiga yang bernilai 12.184 detik dan 17.6225 detik.
Grafik di atas menunjukkan perbandingan hasil delay program simulasi tipe UM untuk tiga skenario yang berbeda. Pada grafik di atas, nilai delay yang terkecil dihasilkan oleh skenario pertama yaitu dengan 6 node UE, skenario kedua dengan 10 node UE, kemudian dilanjutkan oleh skenario ketiga dengan 14 node UE. Delay rata-rata terkecil ditunjukkan oleh skenario pertama dengan 6 node UE yaitu 0.064021 detik, skenario kedua dengan 10 node UE yaitu 0.0656206 detik sedangkan skenario ketiga bernilai lebih besar yaitu 0.0672201 detik. Dari grafik di atas dapat dilihat kenaikan nilai delay terjadi pada skenario ketiga. Ini terjadi karena kepadatan trafik yang terjadi menyebabkan waktu yang dibutuhkan untuk mengirimkan paket semakin besar. 4.3 Paket Hilang Paket Hilang Program Simulasi Tipe AM Dalam program simulasi tipe AM ini akan dibandingkan hasil paket hilang dari tiga skenario. Skenario pertama terdiri dari 6 node UE, skenario
kedua terdiri dari 10 node UE dan skenario ketiga terdiri dari 14 node UE, dimana simulasi berlangsung dalam waktu yang sama yaitu 200 detik.
dibandingkan hasil paket hilang dari tiga skenario. Skenario pertama terdiri dari 6 node UE, skenario kedua terdiri dari 10 node UE dan skenario ketiga terdiri dari 14 node UE, dimana simulasi berlangsung dalam waktu yang sama yaitu 200 detik.
Gambar 11 Grafik Perbandingan Jumlah Paket Hilang Program Simulasi Tipe AM Grafik di atas menunjukkan perbandingan jumlah paket hilang program simulasi tipe AM untuk tiga skenario yang berbeda. Dari grafik di atas, nilai paket hilang terbesar ditunjukkan pada skenario ketiga dengan 14 node UE, kemudian dilanjutkan oleh skenario kedua dengan 10 node UE dan skenario pertama dengan 6 node UE. Jumlah paket hilang rata-rata terkecil ditunjukkan oleh skenario pertama dengan 6 node UE yaitu 37.6466 %, diikuti oleh skenario kedua yaitu 40.5601 % dan skenario ketiga dengan jumlah paket hilang terbesar yaitu 42.2793%. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah node UE yang semakin banyak pada simulasi ini, menyebabkan trafik yang terjadi semakin terlalu padat sehingga jumlah paket yang mengalami drop semakin besar. Dari hasil yang diperoleh, jumlah paket hilang yang dihasilkan oleh ketiga skenario sangat besar. Namun, sebenarnya nilai-nilai yang ditunjukkan pada tabel di atas merupakan jumlah paket hilang dari payload RLC dan fungsi status pengiriman paket (polling) yang drop, karena dalam simulasi seluruh paket informasi terkirim dengan baik tanpa ada yang mengalami drop. Poll bit merupakan permintaan untuk melakukan fungsi polling yang berisi bit-bit yang menyatakan status pengiriman paket, dapat berupa piggyback, bitmap ack atau piggyback bitmap ack. Oleh karena itu, semakin padat trafik dan semakin banyak proses retransmisi maka semakin banyak status pengiriman yang terjadi sehingga memungkinkan jumlah drop yang terjadi juga semakin besar. Paket Hilang Program Simulasi Tipe UM Sama halnya dengan program simulasi tipe AM, pada program simulasi tipe UM juga akan
Gambar 12 Grafik Perbandingan Jumlah Paket Hilang Program Simulasi Tipe UM Grafik di atas menunjukkan perbandingan jumlah paket hilang program simulasi tipe UM untuk tiga skenario yang berbeda. Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa jumlah paket hilang cenderung konstan, ditunjukkan dengan selisih nilai yang kecil pada setiap skenario. Hal ini dikarenakan penggunaan CBR (Constant Bit Rate) yang memungkinkan untuk mempertahankan laju bit agar tetap berjalan konstan selama simulasi berlangsung dan mempersempit adanya penundaan transfer data. Untuk nilai jumlah paket hilang terbesar ditunjukkan pada skenario ketiga dengan 14 node UE, kemudian skenario kedua dengan 10 node UE dan pertama dengan 6 node UE yang memiliki selisih yang sangat kecil. Dapat dilihat pada grafik di atas, paket hilang dari skenario pertama bertumpuk dengan skenario kedua, ini dikarenakan jumlah paket hilang yang dihasilkan oleh kedua skenario ini memiliki nilai yang hampir sama. Jumlah paket hilang terkecil ditunjukkan oleh skenario pertama dengan 6 node UE yaitu 19.6442 %, diikuti oleh skenario kedua yaitu 21.2173 % dan skenario ketiga dengan jumlah paket hilang terbesar yaitu 21.8912 %. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah node UE yang semakin banyak pada simulasi ini, menyebabkan trafik yang terjadi semakin terlalu padat sehingga jumlah paket yang mengalami drop semakin besar. Dari hasil yang diperoleh, jumlah paket hilang yang dihasilkan oleh ketiga skenario sangat besar. Namun, sebenarnya nilai-nilai yang ditunjukkan pada tabel di atas merupakan jumlah paket hilang dari payload RLC yang drop, karena dalam simulasi
seluruh paket informasi terkirim dengan baik tanpa ada satu pun yang mengalami drop. 4.4 Perbandingan Program Simulasi AM dan UM Dari hasil perbandingan pada tiap skenario untuk paramete-parameter yang ada, maka dapat dituliskan pada tabel perbandingan sebagai berikut: Tabel 1 Perbandingan Program Simulasi Tipe AM dan UM Parameter Program Paket Throughput Delay Simulasi Hilang (Kbps) (Detik) (%) AM 150.37 12.69557 40.162 UM 17903.43 0.065620 20.917 Dari tabel 8 di atas dapat dilihat bahwa program simulasi AM dan UM memiliki kinerja jaringan yang berbeda. Program simulasi tipe UM memiliki nilai throughput yang baik, dalam hal ini penggunaan protokol UDP (User Datagram Protocol) sebagai transport agent dalam simulasi sangat berpengaruh terhadap hasil simulasi. Protokol ini digunakan untuk aplikasi yang tidak mementingkan mekanisme realibilitas, dimana pengirimannya berlangsung terus menerus dan lebih mengutamakan kecepatan pengiriman data tanpa memperhatikan besarnya paket yang hilang. Ini sangat sesuai dengan karakteristik UM yang tidak memiliki keandalan dalam pengiriman datanya namun sangat efisien terhadap waktu. Sehingga pada simulasi ini, tipe UM akan mengirimkan paket secara terus-menerus tanpa menjamin paket akan diterima di sisi penerima dengan baik. Sedangkan pada AM menggunakan transport agent TCP (Transport Control Protocol) yang sangat mementingkan mekanisme realibilitas terhadap pengiriman data, dimana pada setiap pengiriman paketnya akan diikuti oleh adanya ACK (Acknowledgement) yang menandakan paket sudah diterima dan akan mengirimkan kembali paket-paket yang drop. Ini sesuai dengan karakteristik AM yang memiliki keandalan dan menjamin terhadap setiap pengiriman paket data. Pada simulasi ini, tipe AM mengirimkan paket dengan mekanisme realibilitas dan akan mengirimkan kembali paket-paket yang mengalami kesalahan. Oleh karena itulah, pada simulasi ini nilai throughput UM lebih besar dibandingkan dengan AM. Di sisi lain, adanya fungsi polling pada simulai tipe AM ini justru membuat jumlah paket hilangnya besar, karena pada tabel di atas jumlah paket yang hilang merupakan hasil perhitungan dari jumlah payload RLC dan status pengiriman paket yang drop dibandingkan dengan jumlah paket yang dikirimkan. Pada simulasi ini, paket informasi tidak satu pun yang mengalami drop, artinya semua paket informasi dapat dikirimkan dengan baik. Pada simulasi tipe AM, poll
bit merupakan permintaan untuk melakukan fungsi polling yang berisi bit-bit yang menyatakan status pengiriman paket, dapat berupa piggyback, bitmap ack atau piggyback bitmap ack. Semakin padat trafik maka tingkat kemacetan dan probabilitas drop dari paketpaket yang dikirimkan semakin besar. Sesuai dengan karakteristik simulasi tipe AM yang menyediakan fungsi polling dan akan mengirimkan status ini pada setiap pengiriman paketnya menyebabkan jumlah payload dan poll bit yang drop semakin besar saat trafik semakin padat. Berbeda dengan simulasi tipe UM yang tidak terdapat adanya fungsi polling ini menyebabkan jumlah paket hilang yang dihasilkan cenderung lebih kecil. AM dan UM memiliki beberapa perbedaan dalam proses pengiriman data. AM memiliki keandalan dalam pengiriman data dengan adanya mekanisme ARQ (Automatic Request) sebagai pengoreksi kesalahan, namun meyebabkan delay yang cukup besar. Lain halnya dengan UM yang tidak menjamin terhadap pengiriman data namun sangat efisien dalam waktu, delay yang dihasilkan jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan AM. Ini menunjukkan bahwa AM lebih cocok digunakan dalam pengiriman data yang membutuhkan keandalan terhadap pengiriman datanya. Sedangkan UM cenderung lebih cocok digunakan untuk pengiriman data yang bersifat terus menerus dengan ketepatan waktu yang baik. Dari beberapa keunggulan dan kelemahan tersebut, dalam hal penggunaan AM dan UM akan disesuaikan dengan kebutuhan. AM akan lebih efisien jika digunakan dalam pengiriman data yang membutuhkan keandalan dalam transfer data, seperti: transfer dokumen teks, email dan halaman web lainnya. Sedangkan UM akan lebih efisien jika digunakan dalam pengiriman data yang membutuhkan ketepatan waktu, seperti: streaming video, telepon video dan sebagainya. 5.
Penutup Dari hasil penelitian dan pembahasan maka dapat disimpulkan bahwa nilai throughput rata-rata terbaik pada program simulasi tipe AM (Acknowledged Mode) dihasilkan oleh skenario pertama dengan 6 node UE yaitu 150.842 Kbps, sedangkan pada program simulasi tipe UM (Unacknowledged Mode) nilai throughput terbaik dihasilkan oleh skenario ketiga dengan 14 node UE yaitu 25067.8 Kbps, untuk Nilai delay rata-rata terkecil pada program simulasi tipe AM (Acknowledged Mode) maupun UM (Unacknowledged Mode) dihasilkan oleh skenario pertama dengan 6 node UE yaitu 8.28023 detik dan 0.064021 detik. Sedangkan untuk Jumlah paket hilang pada program simulasi tipe AM (Acknowledged Mode) dan UM (Unacknowledged Mode) dihitung berdasarkan jumlah payload RLC (Radio Link Control) dan status pengiriman paket yang mengalami drop, hal ini dikarenakan tidak satu pun paket informasi yang mengalami drop.
Penggunaan transport agent UDP (User Datagram Protocol) menyebabkan program simulasi tipe UM (Unacknowledged Mode) menghasilkan nilai throughput yang jauh lebih besar yaitu 17903.43 Kbps jika dibandingkan dengan AM (Acknowledged Mode) yaitu 150.37 Kbps. Sedangkan penggunaan transport agent TCP (Transport Control Protocol) menyebabkan program simulasi tipe AM (Acknowledged Mode memiliki nilai delay yang jauh lebih besar yaitu 12.6955766 detik jika dibandingkan dengan UM (Unacknowledged Mode) yaitu 0.06562056 detik. Adanya fungsi polling pada setiap pengiriman paket untuk simulasi tipe AM menyebabkan program simulasi tipe AM (Acknowledged Mode) memiliki jumlah paket hilang rata-rata yang jauh lebih besar yaitu 40.162% jika dibandingkan dengan UM (Unacknowledged Mode) yaitu 20.917%. Berdasarkan hasil pengujian terhadap program simulasi dan analisis kinerja jaringan UMTS menggunakan NS2 ini, diharapkan dilakukan penelitian lanjutan yang dirancang dalam dua sel dengan user yang bergerak sehingga terjadi handover menggunakan Dedicated Channel (DCH) dan High Speed-Downlink Shared Channel (HS-DSCH) untuk kemudian dibandingkan dengan hasil penelitian ini sehingga diperoleh kesimpulan kanal yang menghasilkan kinerja yang lebih baik.
[10].
[11].
[12].
[13].
[14].
[15].
[16].
[17].
[18].
DAFTAR PUSTAKA [1].
[2].
[3].
[4].
[5].
[6].
[7].
[8]. [9].
Anthony Lo, Heijenk, G., and Neiemegeers, I., Performance evaluation of MPEG-4 Video Streaming over UMTS Network using an Integrated Tool Environment. Netherland: Delft University of Technology an University of Twente. Bagus E.P.,Indra, Simulasi Jaringan Wireless GSM Berbasis Perangkat Lunak, Jurusan Teknik Telekomunikasi Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, 2006. Choi, G.D., Back, S.A., and Kwan Ho, C.C., UMTS Cellular & Wi-Fi Network Simulations in NS-2, ENSC 427 Group 05 – Final Report, 2012. Fall, K., and Varadhan, K., The ns Manual (formerly ns Notes and Documentation), the VINT Project, 2008. Finland, H., Radio Interface Protocol Architecture for 3G Mobile System, Telecommunication Technology Committee (TTC) and Association of Radio Industries and Bussinesses (ARIB), 1999. Gluchowski, R., Packet Scheduling Algorithms in HSDPA UMTS Simulation, Warsaw University of Technology Information Technology & Electronics Departement Institutr of Telecommunications, 2007. Haichuan, Z., and Jianqiu Wu, Implementation and Simulation of HSDPA functionality with NS-2, Linkoping: Master Thesis in Division of Automatic Control Department of Electrical Engineering, 2005. Informa Telecoms, UMTS Air Interface, Training Excelience Telecoms Academy.com. Issariyakul, T., and Hossain, E., Introduction to Network Simulator NS2, New York: Springer Science+Bussiness Media, 2009.
[19].
[20].
[21]. [22].
[23].
[24].
[25]. [26]. [27]. [28]. [29].
Loetscher, M., Simulative Performance Optimization for TCP over UMTS, Swiss Federal Institute of Technology Zurich, 2003. Lundsten, E., Improving 3G Performance for The Mobile Internet, Master of Thesis Performed at Center for Wireless Systems, KTH and Telia Research. Manurung, C.H., Perbandingan Tipe MAC Pada Jaringan VSAT Mesh Dengan NS-2, Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro. M.Mutairi, A., and Baroudi,U.A., NS-2 Enhancements for Detail HSDPA Simulations, Saudi Arabia: EURANE, 2008. Nurhayati, O.D., Sistem Komunikasi Multimedia, Program Studi S1 Sistem Komputer Universitas Diponegoro. Olivier, H., and Raes, S., Improvements to the “University of Strathclyde” ns-2 UMTS Module, http://www.info.tundp.ac.be/~lsc/ Research /ns2_UMTS/, Mei 2012 Panchaem, Arisa, P., Kamolpiwong, S., Unhawiwat, M., and Saewong, S., Evaluation of UMTS RLC Parameters for MPEG-4 Video Streaming. ECTI Transactions on Computer and Information Technology Vol.3, 2007. Sari R.T., Purnamasari, P.D., Zaini, F., and Gultom A.D., Performance Evaluation of IP Based Multimedia Services in UMTS, Electrical Engineering Departement Faculty of Engineering University of Indonesia, 2008 Vranjes, M., Svedek, T., and Rimac-Drlje, T., The Use of NS-2 Simulator in Studying UMTS Performances, International Journal of Electrical and Computer Engineering Systems, 2010. Whillans, N., End-to-End Network Model for Enhanced UMTS Version 2, SEACORN Enhanced UMTS, 2003. Wirawan, A.B., dan Indarto, E., Mudah Membangun simulasi dengan Network Simulator – 2 (NS-2), Yogyakarta: ANDI, 2004. Arsitektur Jaringan WCDMA UMTS, http://digilib.ittelkom.ac.id/, Mei 2012 EURANE User Guide (Relase 1.3). http://ebookbrowse.com/eurane-user-guide-1-3-pdfd186327628 , Oktober 2012. Komunikasi 3G, http://www.scribd.com/doc/30246429/komunikasi3G, Mei 2012. Konsep Dasar dan Perbedaan antara Protokol TCP dan UDP, http://ardiansyahtkj86.wordpress.com/, Oktober 2012 Konsep WCDMA 3G, http://www.scribd.com/, Mei 2012. Perbedaan TCP dan UDP, http://renyromanisti.blogspot.com/, Oktober 2012 Sistem Komunikasi Bergerak, http://www.scribd.com/, Mei 2012. Teknologi 3G, http://ilmukomputer.org/, Mei 2012. UMTS source code, http://ru6.cti.gr/ru6/umts_ns2.php, http://eurane.tiwmc.nl/, http://www.isi.edu/nsnam/ns/, http://www.linuxquestions.org/, http://read.pund.com/, http://sourceforge.net/, Mei 2012.
BIODATA PENULIS Rosalinda Tri Wahyuni (L2F008087). Lahir di Bangkalan, 21 Juni 1990. Telah menempuh pendidikan di SD Negeri Arosbaya 03, SMP Negeri 1 Arosbaya, SMA Negeri 1 Arosbaya dan saat ini sedang menempuh pendidikan Strata 1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro konsentrasi Telekomunikasi angkatan 2008.
Menyetujui dan Mengesahkan, Pembimbing I,
Sukiswo, ST.,MT. NIP. 196907141997021001 Tanggal…………................. Pembimbing II,
Imam Santoso, ST.,MT. NIP. 197012031997021001 Tanggal………….................
