Tugas Kuliah ET6285 – Keandalan & Kualitas Jaringan Telekomunikasi
Simulasi ARQ dan FEC Terhadap Kualitas Koneksi Data M Reza Kahar Aziz (23210044) Dosen: Sigit Haryadi Progam Studi Magister Teknik Elektro, Opsi Teknik Telekomunikasi Sekolah Teknik Elektro dan Informatika – ITB Abstrak: Pada tugas ini disimulasikan AQR dan FEC menggunakan MATLAB pada Kualitas Koneksi Data. Diterapkan variasi dari ukuran Paket dan Probability of Error. Sehingga bisa dilihat variasi dari Throughput Eficiency (TE) dan Injected data untuk masing-masing syste ARQ dan FEC. Pada simulasi ini nilai waktu rata-rata delivery data (T[b]), kecepatan tetap transmisi (d) dan Handling Over Head (OH) serta peluang retransmisi unit pertukarang informasi (Rtu) diasumsikan dengan nilai yang tetap.
Keywords: ARQ, FEC, TE, OH, OE
I.
DASAR TEORI
Throughput Eficiency (TE) pada layanan didefinisikan sebagai rasio throughput data aktual yang dicapai melalui koneksi yang digunakan terhadap data yang dicapai jika tidak ada error. Transmission Unit adalah blok terkecil dari data yang di-request untuk di retransmisi oleh tujuan dalam rangka membetulkan error yang diterima di dalam transmisi yang asli, contohnya blok karakter dari beberapa ukuran tetap yang relatif kecil. Information Exchange Unit merepresentasikan pesan yang lengkap yang dikirimkan ke tujuan tertentu, contohnya pesan email dan lampirannya.
Untuk Rtu adalah peluang bahwa transmission unit akan diretransmisi dan Riu adalah peluang bahwa information exchange unit harus di retransmisi. Maka Throughput Eficiency adalah ܶ= ܧ
1 ሺ1 + ܴ௧௨ ሻ + ሺ1 + ܴ௨ ሻ
Handling Overhead (HO) didefinisikan sebagai kenaikan ukuran secara proporsional dari information exchange unit karena requirement layanan. Untuk H adalah jumlah transmition unit, bits, atau karakter
yang digunakan untuk menentukan handling dalam sample exhange unit dan T adalah corresponding total jumlah transmisi unit, bit atau karakter di dalam information exhange unit maka = ܱܪ
1 ܪ 1−ܶ
HO terhadap layanan akan mengurangi efisiensi pertukaran informasi dengan meningkatkan ukuran dari unit pertukaran informasi.
Encoding Overhead (EO) berkaitan dengan protokol transmisi untuk sebuah layanan melakukan hal yang sma untuk unit transmisi. Contohnya adalah forward error detection and correction yaitu ARQ dan FEC. Rumusnya sama dengan HO
Automatic Repeat Request (ARQ) akan mendeteksi error dan kemudian akan melakukan retransmisi jika ada paket yang error. ARQ hanya membutuhkan 1 bit parity yaitu even dan odd parity. Evend dan Odd parity ini sebagai one bit sequence number yang diperlukan oleh ACK untuk membedakan antara ACK pada frame Even atau frame yang Odd. Retransmisi ini akan menyebabkan Throughput Eficiency menjadi menurun. Retransmisi karena protokol ARQ merupakan retransmisi pada unit transmisi yaitu Rtu. Sehingga P(E) peluang error merupakan Rtu, dimana 1
ܶܧோொ =
൫1 + ܲሺܧሻ൯ + ሺ1 + ܴ௨ ሻ
Dan juga akan berpengaruh pada EO dimana ܱܧோொ =
1 1 1−ܲ
dengan P adalah jumlah bit dalam frame.
Forward Error Correction (FEC) tidak akan melakukan retransmisi, melainkan akan melakukan error correction. Contohnya adalah Hamming Code. FEC ini menggunakan bit yang bertambah sebanyak n buah sesuai dengan banyaknya bit pada frame yaitu sebanyak 2n. Walaupun tidak terjadi transmisi, dilain pihak akan menyebabkan bit informasi berikurang, karena dipakai sebagai bit parity. Sehingga hal ini hanya berpengaruh pada EO saja ܱܧிா =
1
݊ 1−ܲ
Untuk d adalah kecepatan transmisi yang tetap, dan b adalah injected bit data, sehingga bisa didapatkan waktu delivery transaksi rata-rata T[b] ܶሾܾሿ =
ܾ ሺ݀ሻሺܶܧሻ ሺ1 + ܱܪሻሺ1 + ܱܧሻ
Jika ingin diketahui injected bit data, maka rumus yang digunakan adalah ܾ=
ሺܶሾܾሿሻሺ݀ሻሺܶܧሻ ሺ1 + ܱܪሻሺ1 + ܱܧሻ
II.
SIMULASI
Pada simulasi ini maka diasumsukan bahwa T[b], d, dan HO memiliki nilai yang tetap. Karena FEC dan ARQ merupakan bagian dari protokol yang hanya berpengaruh pada EO, dan khususnya untuk ARQ akan berpengaruh pada TE.
Pada simulasi ini nilai yang fix adalah T[b] = 1 ms d = 1 Mbps HO = 11,11 % Riu = 0,04
Nilai yang berubah: Rtu = P(E) bernilai nol untuk FEC, dan bervariasi untuk ARQ P bervariasi dari 64 Byte sampai 1500 Byte n bervariasi untuk FEC sesuai dengan panjang bit pada P dan nilai 1 konstan untuk ARQ
Dari hasil simulasi maka di dapatkan nilai-nilai sebagai berikut P (Byte)
TE ARQ
P(E) = Rtu FEC
ARQ
B (105)
n
FEC BER 10
ARQ
FEC
ARQ
FEC
-3
16
0,4900
0,4902
0,001
-
1
6
1,5709
1,5511
64
0,4900
0,4902
0,001
-
1
8
1,5739
1,5676
1500
0,4900
0,4902
0,001
-
1
13
1,5748
1,5751
9000
0,4900
0,4902
0,001
-
1
16
1,5749
1,5755
BER 10-4 16
0,4902
0,4902
0,0001
-
1
6
1,5716
1,5511
64
0,4902
0,4902
0,0001
-
1
8
1,5746
1,5676
1500
0,4902
0,4902
0,0001
-
1
13
1,5755
1,5751
0,4902
0,4902
0,0001
-
1
16
1,5756
1,5755
9000
BER 10-5 16
0,4902
0,4902
0,00001
-
1
6
1,5717
1,5511
64
0,4902
0,4902
0,00001
-
1
8
1,5746
1,5676
1500
0,4902
0,4902
0,00001
-
1
13
1,5756
1,5751
9000
0,4902
0,4902
0,00001
-
1
16
1,5756
1,5755
BER 10-6 16
0,4902
0,4902
0,000001
-
1
6
1,5717
1,5511
64
0,4902
0,4902
0,000001
-
1
8
1,5746
1,5676
1500
0,4902
0,4902
0,000001
-
1
13
1,5756
1,5751
9000
0,4902
0,4902
0,000001
-
1
16
1,5756
1,5755
KESIMPULAN 1.
Sistem yang menggunakan ARQ, injected data terpengaruh terhadap BER dan juga ukuran Paket. Untuk BER 10-5 dan 10-6 ukuran paket yang besar tidak mempengaruhi injected data.
2.
Sistem yang menggunakan FEC, injected data tidak terpengaruh terhadap BER. Injected data hanya terpengaruh terhadap besarnya paket data.
3.
Untuk BER 10-4, 10-5 dan 10-6 Throughput Eficiency pada sistem ARQ sama dengan pada sistem FEC.
4.
Untuk ukuran paket kecil yaitu 16 dan 64 Byte, injected data pada sistem ARQ selalu lebih besar dari pada sistem FEC. Sedangkan untuk ukuran paket yang besar yaitu 1500 dan 9000 Byte, injected data pada ARQ untuk BER 10-3 lebih kecil dari pada sistem FEC, dan untuk BER 10-4, 10-5 dan 10-6, injected data sistem ARQ lebih besar dari pada sistem FEC
APPENDIX A Script Matlab: Tb=1 d=1000000 HO=0.1111 Riu=0.04
% % % %
1 ms 100kbps 11,11 % Retrasnmisi unit pertukaran informasi
PE=0.001 % bervariasi untuk ARQ dan 0 untuk FEC P=16*8 % bervariasi dalam bit n=1 % bervariasi untuk FEC, dan nilai 1 untuk ARQ %ARQ TEA=1/((1+PE)+(1+Riu)) EO=1/(1-(n/P)) bA=(Tb*d*TEA)/((1+HO)+(1+EO)) %FEC PE=0 n1=log2(P) for n=0:1:n1; if n
REFERENSI [1] W. C. Hardy, QoS Measurement and Evaluation of Telecommunication Quality of Services, John Wiley & Sons, LTD, England: 2001 [2] W. A. Abu-Al-Saud, Communication Network Lecture Handout, KFUPM, Saudi Arabia: 15-12-2010, http://faculty.kfupm.edu.sa/EE/wajih/files/Lecture%2026%20(101).pdf
