BAB V
Simulasi dan Analisis Algoritma Scheduling pada WIMAX
Pada bagian ini akan dilakukan simulasi jaringan WIMAX menggunakan simulator NS-2. Lingkungan simulasi, terlihat pada gambar V.1, berupa satu BS yang melayani sejumlah SS dalam daerah 1000m x 1000m. Modulasi yang digunakan adalah QAM64 ¾. Jumlah SS yang terlibat dalam simulasi ini jumlahnya bervariasi tergantung skenario simulasi.
Gambar V.1 Tampilan Grafis pada Simulator NS-2-2
Ada 3 jenis service flow yang akan diamati: UGS, ertPS, dan rtPS yang ketiganya dapat dibangkitkan trafiknya oleh SS dan BS. Layanan UGS berkecepatan 448 kbps dan ukuran paketnya 210 byte. Trafik ertPS berkecepatan 448 kbps, ukuran paketnya 210 byte dan 128 byte pada saat sunyi. Sedang rtPS berkecepatan 448
60
kbps dan ukuran paketnya berdistribusi uniform dari 200 byte sampai 980 byte. Urutan prioritas trafik adalah: UGS, ertPS, dan rtPS. Trafik internet diperlakukan sebagai trafik DL ke arah SS; dan sebaliknya, trafik UL merupkan trafik dari SS ke arah internet. akan dibangkitkan. Dalam simulasi ini ada beberapa hal yang akan diamati dan dianalisa, yaitu: 1. Karakteristik jaringan WIMAX 2. Perbandingan unjuk kerja scheduling WRR dengan DRR 3. Penentuan bobot agar didapat kinerja scheduling yang baik
Parameter WIMAX yang digunakan pada simulasi ini dapat dilihat pada tabel dibawah ini: Tabel V.1 Parameter pada WIMAX Parameter
Nilai
Rasio DL/UL Jumlah OFDMA simbol per frame OFDMA symbol time OFDMA frame length Jumlah subchannel Bandwidth Request opp Initial ranging CID Basic CIDs Primary CIDs Transport/secondary Mgt. CIDs Broadcast CID SFID range TTG RTG
3:2 48 100.84 µs 5 ms 30 12 OFDMA symbols 0 1-1000 1001-2000 2001-65278 65535 1-4294967295 200 µs 200 µs
V.1 Karakteristik Layanan pada Jaringan WIMAX Pada bagian ini akan diamati bagaimana perilaku tiga tipe layanan: UGS, ertPS, dan rtPS, berkaitan dengan throughput dan delaynya pada saat jumlah SS/node bertambah. Dalam skenario ini satu node berisi satu tipe layanan dan pada saat sedang diamati satu tipe layanan maka semua node hanya berisi tipe layanan tersebut. Simulasi dilakukan dengan menggunakan algoritma scheduling Deficit Round Robin.
61
6000000 5000000 4000000 UGS
3000000
ertPS 2000000
rtPS
1000000 0 0
20
40
60
80
Jumlah Node
Gambar V.2 Perbandingan Rata-Rata Throughput
9 8 7
(x 10-7)
6 5 4 3 2 1 0 0
20
40
60
Jumlah Node
Gambar V.3 Delay Transmisi UGS, ertPS, dan rtPS
62
80
Gambar V.4 Perbandingan Delay Antrian Rata-Rata
0.006 0.005 UGS
(detik)
0.004
ertPS 0.003
rtPS
0.002 0.001 0 0
20
40
60
Jumlah Node
Gambar V.5 Perbandingan Standar Deviasi Delay Antrian
63
80
Dari gambar V.2 sampai dengan V.5 dapat dilihat tipe layanan UGS mempunyai kinerja yang paling stabil, diikuti ertPS dan rtPS, ditinjau dari throughput dan delay antrian. Hal ini menunjukkan, pada jaringan WIMAX trafik UGS mendapat prioritas pertama untuk dilayani. Pada ertPS rata-rata throughput sebenarnya hampir sama dengan UGS hanya saja delay antrian lebih bervariasi. Sedang untuk rtPS terlihat pada jumlah node diatas 40 throughputnya tidak meningkat lagi, cenderung tetap di sekitar nilai 2.500.000 byte/detik
Dalam hal delay, delay antrian pada node tertentu besarnya hampir sama, semua dikisaran 3 x 10-5. Tetapi terlihat pada gambar V.5, standar deviasi trafik UGS yang paling kecil, berikutnya ertPS dan rtPS. Semua ini memperlihatkan UGS merupakan tipe layanan yang paling stabil dan menduduki prioritas pertama. Sedangkan untuk delay transmisi, paket data semua tipe layanan mengalami hal yang sama, mengalami delay sekitas 8 x 10-7 detik. Hal ini dapat terjadi karenakarenakan, seperti terlihat pada gambar V.1, semua node berada pada jarak yang sama dengan Base Station. Kemudian trafik rtPS ini ditinjau dari standar deviasi delay antriannya lebih besar. Hal ini dapat terjadi karena layanan rtPS mendapat prioritas ketiga dan ukuran paketnya bervariasi.
V.2 Analisa Kinerja Scheduling Pada sub-bab ini akan dilakukan simulasi untuk mengetahui kinerja scheduling Weighted Round Robin (WRR) dan Deficit Round Robin (DRR) pada jaringan WIMAX. Apakah kedua algoritma ini dapat mengalokasikan bandwidth dengan baik terhadap SS dan koneksi yang sedang dilayaninya. Indikator alokasi bandwidth yang baik adalah terjaminnya QoS untuk setiap tipe layanan. Membandingkan algoritma scheduling mana yang kinerjanya lebih baik.
V.2.1 Node Tunggal Bagian ini akan melihat kinerja scheduling dalam mengatasi banyaknya koneksi dalam satu node. Berapa banyak koneksi yang dapat dilayani dalam satu node. Jadi konfigurasi jaringan berupa satu BS melayani satu SS. Dalam satu SS
64
tersebut koneksi untuk satu tipe layanan akan ditambah, mulai dari 1 koneksi sampai 12 koneksi. seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar V.6 Satu BS melayani Satu SS
Berikut ini adalah data hasil simulasi yang menghubungkan throughput dengan banyaknya jumlah koneksi untuk scheduling WRR dan DRR WRR 350000
Throughput
300000 250000 UGS
200000
ertPS 150000
rtPS
100000 50000 0 0
10
20
30
Jumlah Koneksi
Gambar V.7 Rata-Rata Throughput pada WRR scheduling
65
40
DRR 350000
Throughput
300000 250000
UGS
200000
ertPS
150000
rtPS
100000 50000 0 0
10
20
30
40
Jumlah Koneksi
Gambar V.8 Rata-Rata Throughput pada DRR scheduling
Dua gambar diatas memperlihatkan bahwa scheduling WRR memperlihatkan kinerja yang lebih baik daripada DRR, karena WRR memberikan rata-rata throughput yang lebih baik untuk tipe layanan ertPS dibandingkan DRR. Sedangkan untuk UGS dan rtPS kinerja WRR dan DRR hampir sama.
V.2.2 Node Banyak Disini akan diuji kinerja scheduling dengan melihat rata-rata throughput tiap layanan terhadap meningkatnya jumlah node. Pada skenario ini, setiap node melayani 3 tipe layanan: UGS, ertPS, dan rtPS. Pada setiap algoritma scheduling akan diamati kinerjanya pada tiga skema pembobotan yang berbeda.
66
Gambar V.9 Konfigurasi Jaringan WIMAX dengan banyak SS
Dibawah ini grafik hasil simulasi yang memperlihatkan hubungan rata-rata throughput terhadap jumlah node.
V.2.2.1 Weighted Round Robin WRR 2500000
Throughput
2000000
UGS ertPS
1500000
rtPS
1000000 500000 0 0
20
40 Jumlah Node
60
80
Gambar V.10 WRR dengan skema Pembobotan: 30-30-30-5-5
67
WRR 2500000
Throughput
2000000 UGS
1500000
ertPS 1000000
rtPS
500000 0 0
20
40
60
80
Jumlah Node
Gambar V.11 WRR dengan Skema Pembobotan: 20-20-50-5-5
WRR 2500000
Throughput
2000000 UGS
1500000
ertPS 1000000
rtPS
500000 0 0
20
40
60
80
Jumlah Node
Gambar V.12 WRR dengan Skema Pembobotan: 30-20-40-5-5
Dan tabel berikut ini memperlihatkan jumlah rata-rata throughput untuk setiap skema pembobotan. Tabel V.2 BOBOT 30-30-30 20-20-50 30-20-40
UGS 15262756 15278197 15282473
68
ERTPS 15812109 15524050 15524272
RTPS 14807177 14840915 14832406
Pada tabel terlihat dengan mengatur pembobotan dapat diperoleh rata-rata throughput tertentu. Jika diinginkan rata-rata throughput yang lebih besar untuk tipe layanan tertentu maka berikan bobot yang lebih besar untuk tipe layanan tersebut. V.2.2 Deficit Round Robin
2500000
Throughput
2000000 UGS
1500000
ertPS 1000000
rtPS
500000 0 0
20
40
60
80
Jumlah Node
Gambar V.13 DRR dengan Skema Quantum: 250-250-980
2500000
Throughput
2000000 UGS
1500000
ertPS 1000000
rtPS
500000 0 0
10
20
30
40
50
60
70
Jumlah Node
V.14 DRR dengan Skema Quantum: 500-250-980
69
2500000 2000000 1500000
UGS ertPS rtPS
1000000 500000 0 0
10
20
30
40
50
60
70
V.14 DRR dengan Skema Quantum: 980-980-980
Tabel V.3 UGS 980 250 500
Quantum ertPS 980 250 250
rtPS 980 980 980
UGS
ertPS
rtPS
14800308 14599392 14671887
14798198 14488870 14462965
14818691 14830510 14802097
Tabel V.3 memperlihatkan pengaruh quantum terhadap throughput hampir sama dengan pengaruh pembobotan pada WRR. Hanya saja besar quantum bukan merupakan representasi prosentasi antrian terhadap bandwidth sistem. Besar quantum ditentukan dari panjang paket maksimum untuk sebuah antrian. Berdasarkan teori, seperti telah dipaparkan pada bab 3, pada DRR: Q ≥ panjang paket maksimum. Besar paket untuk UGS adalah 210 byte, besar paket maksimum untuk ertPS dan rtPSP masing-masing adalah 210 dan 980. Oleh karena itu, skema quantum diatas memberikan quantum 250 untuk UGS dan ertPS, untuk rtPS diberikan 980.
70
71
