ANALISIS COVERAGE WLAN (WIRELESS LOCAL AREA NETWORK) 802.11a MENGGUNAKAN OPNET MODELER
on
Analisis Coverage WLAN …
Gede Sukadarmika dkk
ANALISIS COVERAGE WLAN (WIRELESS LOCAL AREA NETWORK) 802.11a MENGGUNAKAN OPNET MODELER
Gede Sukadarmika, Ngurah Indra ER, Linawati, Nyoman Wendy Saputra
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran, Bali, 80361 email : [email protected]
Abstract
Nowadays, the development tendency of information and communication technology is toward its flexibility and ease of deployment. Cable networks require higher installation cost than wireless network. Therefore, implementation of wireless network, especially a Wireless Local Area Network (WLAN), becomes more popular due to its coverage and flexibility. The 802.11a is the first published WLAN standard from IEEE which offers wide coverage to stationary consumer terminals. In this paper OPNET Modeler Simulator was used to analyze the application standard of 802.11a. Simulation was done to study the characteristic of WLAN 802.11a with several measured parameters such as data dropped (bits/sec), media access delay (sec), delay (sec), and throughput (bits/sec). The simulation was based on the scenario to study the coverage of an access point with the recommended transmitted power, and the effect of data rate on the access point’s
Keywords: Wireless network, WLAN, OPNET, Coverage.
Sistem komunikasi wireless dewasa ini tidak terlepas dengan kebutuhan masyarakat akan mobilitas yang tinggi, Salah satunya adalah jaringan wireless yaitu WLAN (Wireless Local Area Network) sesuai dengan standar IEEE 802.11. Sistem ini memberikan layanan komunikasi data bagi pengguna dengan menggunakan medium udara baik secara arsitektur ad-hoc maupun infrastruktur yang menggunakan access point. Perkembangan standar WLAN berdasarkan publikasi IEEE adalah 802.11a, 802.11b, 802.11g, dan 802.11n dimana tiap standar memiliki kelebihan maupun kelemahan dalam penerapannya.
Suatu perencanaan jaringan memerlukan pertimbangan dan analisa teoritis sebelum diimplementasikan. Untuk itu berbagai bentuk aplikasi pendukung telah dikembangkan untuk mempermudah perancang jaringan dalam memilih bentuk protokol, arsitektur, maupun karakteristik dari jaringan yang akan dikembangkan. Salah satu solusi dalam perencanaan tersebut adalah dengan menggunakan software simulator. OPNET Modeler merupakan simulator yang dikembangkan oleh OPNET Technologies Incorporation, dimana simulator tersebut memiliki kemampuan yang mempermudah pengguna dalam membangun arsitektur jaringan melalui skenario serta kemudahan dalam membaca hasil simulasi.
Dalam upaya mengembangkan jaringan WLAN, maka diperlukan analisis karakteristik hasil standar yang telah ditetapkan melalui skenario dalam simulator. Standar IEEE 802.11a yang telah dipublikasikan pada tahun 1999 kurang mendapat perhatian dalam implementasinya dibandingkan standar lainnya karena penggunaan frekuensi 5 GHz yang memberikan batasan bagi pengguna dalam hal
coverage, namun protokol tersebut masih dapat diterapkan pada kondisi skenario tertentu.
Berdasarkan permasalahan tersebut, maka di sini akan dibahas tentang analisis karakteristik standar IEEE 802.11a menggunakan simulator OPNET Modeler dalam bentuk analisis jangkauan access point, pengaruh beban trafik, dan pengaruh interferensi sehingga hasil dari simulasi dapat dijadikan acuan dalam pengembangan perencanaan dan implementasi jaringan WLAN 802.11a.
Jaringan komunikasi wireless merupakan jaringan yang menggunakan udara sebagai media transmisinya, atau dengan kata lain jaringan yang mampu menghubungkan satu atau lebih peralatan untuk berkomunikasi tanpa koneksi fisik.
Komunikasi wireless dapat diterapkan di berbagai bidang, baik bidang komunikasi suara hingga jaringan data. Hal ini digunakan untuk memudahkan pengguna dalam hal mobilitas penggunaan perangkat yang tidak dipengaruhi oleh keterbatasan penggunaan akibat media transmisi fisik. Teknologi wireless dapat dikategorikan berdasarkan coverage, yaitu WPAN (Wireless Personal Area Network), WLAN (Wireless Local Area Network), WMAN (Wireless Metropolitan Area Network), dan WWAN (Wireless Wide Area Network).
-
1. Wireless personal area network (WPAN)
WPAN merupakan bentuk jaringan sesuai dengan standar IEEE 802.15. Jaringan ini memiliki range 0-15 meter dengan penggunaan power yang rendah yaitu 20 mW dan alokasi bandwidth 2,4
GHz. Teknologi WPAN antara lain Bluetooth dan Zigbee.
-
2. Wireless local area network (WLAN)
WLAN merupakan bentuk jaringan sesuai dengan standar IEEE 802.11. Arsitektur jaringan WLAN dapat dikonfigurasikan menjadi tiga jenis yaitu IBSS (Independent Based Service Set), BSS (Based Service Set), dan ESS (Extended Service Set).
-
3. Wireless metropolitan area network (WMAN) WMAN merupakan bentuk jaringan yang dapat mengkoneksikan berbagai jaringan dalam suatu area metropolitan sesuai dengan standar IEEE 802.16 atau yang sering dikenal dengan sebutan WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). WiMAX memiliki kecepatan data hingga 40 Mbps dengan alokasi frekuensi pada range 2,3-2,5 GHz dan 3,4-3,5 GHz.
-
4. Wireless Wide Area Network
WWAN merupakan bentuk jaringan yang meliputi daerah jangkauan yang luas. WWAN menggunakan teknologi jaringan selular dalam pentrasmisian data seperti UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) dan GSM (Global System for Mobile Communications).
WLAN merupakan sistem komunikasi dengan udara sebagai media transmisinya. WLAN menggunakan teknologi frekuensi radio sebagai media penyimpanan data dan memiliki berbagai kemudahan bagi pengguna dalam penerapannya, antara lain :
-
1. Mobilitas yang tinggi : Pengguna dapat mengakses informasi dimanapun sepanjang masih dalam coverage jaringan WLAN.
-
2. Kemudahan dan kecepatan instalasi : Instalasi jaringan WLAN lebih cepat dibandingkan jaringan dengan menggunakan kabel karena perangkat yang digunakan tidak terlalu banyak dan mudah untuk dikonfigurasikan.
-
3. Fleksibel dalam instalasi : Instalasi jaringan dapat dilakukan ditempat dimana jaringan LAN (Local Area Network) tidak dapat dipasang karena kendala kondisi geografis.
-
4. Skalabilitas : Jaringan WLAN dapat
dikonfigurasikan dengan beberapa bentuk
topologi tergantung kebutuhan pengguna seperti bentuk topologi IBSS (IndependentService Set), BSS (Based Service Set), maupun ESS (Extended Service Set).
Berdasarkan kemudahan yang didapat dengan menggunakan teknologi WLAN, pengguna dapat pula mempertimbangkan kelemahan yang ada pada teknologi tersebut dalam implementasinya dimana terdapat pengaruh interferensi radiodan halangan akibat bangunan maupun pohon dan lain-lain.
Arsitektur logika WLAN bekerja pada dua lapisan terbawah model OSI (Open System Interconnection).
Gambar 2.1 Arsitektur Logika IEEE 802.11 Berdasarkan Model OSI (Walke, 2002)
Pada gambar 2.1 dapat dlihat bahwa WLAN menggunakan arsitektur logika physical layer dan data link layer yang dibagi menjadi dua bagian pada arsitektur WLAN yaitu LLC (Logical Link Layer) dan MAC (Medium Access Control), namun hanya MAC yang digunakan sebagai fungsi logika WLAN (Singh, 2009).
Sub layer medium access control
Sub layer MAC memiliki tanggung jawab untuk akses medium, pengalamatan, pembangkitan frame, dan mengecek deretan frame untuk konfigurasi pembagian media fisik (Iqbal, 2003). Standar IEEE 802.11 menggunakan CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) pada MAC. CSMA/CA dapat membuat sebuah grup perangkat wireless untuk berkomunikasi dengan membagi frekuensi dan ruang yang sama.
Pada gambar 2.2 dapat dilihat bahwa apabila sebuah client akan mengirimkan data maka terlebih dahulu akan dilakukan pengecekan pada kanal transmisi untuk memastikan tidak ada perangkat lain yang sedang mengirimkan data, apabila kondisi tersebut dipenuhi maka perangkat tersebut akan mengirimkan data.
Physical layer
Physical layer berfungsi untuk menjaga transmisi data yang dilakukan pada kanal komunikasi. Layer ini merupakan interface antara media wireless dengan MAC layer. Physical layer dalam IEEE 802.11 dibagi menjadi lima kategori (IEEE, 2007), yaitu:
IEEE 802.11 mendukung konfigurasi physical FHSS (Frequency Hoping Spread Spectrum) pada
frekuensi 2,4 GHz dimana pada teknik ini sebuah frequency hoping (frekuensi berpindah) pada beberapa kanal frekuensi yang merupakan pembagian band frekuensi menjadi narrow channel. Urutan perpindahan frekuensi pada kanal telah ditentukan dan diketahui baik oleh transmitter maupun receiver. Data rate yang dihasilkan dari teknik ini adalah 1 Mbps dan 2 Mbps. Teknik ini digunakan pada standar IEEE 802.11.
Gambar 2.2 Diagram Alir CSMA/CA pada MAC (Singh, 2009)
-
b. Direct sequence spread spectrum
DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) bekerja pada band frekuensi 2,4 GHz, lebar frekuensi 22 MHz, serta mendukung data rate 1 Mbps dan 2 Mbps. Perangkat dalam sistem ini menggunakan frekuensi center yang sama namun sinyal menyebar melalui teknik multiplexing dengan kode penyebaran yang berbeda untuk mengurangi interferensi sinyal dan noise, proses ini disebut dengan istilah chipping code. Teknik ini digunakan pada standar IEEE 802.11b.
-
c. Infrared
Infrared merupakan bentuk teknologi dalam jaringan wireless dimana memiliki jangkauan
maksimum hingga 20 meter. Sinar infrared digunakan untuk mentransmisikan data biner menggunakan pola modulasi PPM (Pulse Position Modulation) dimana biner yang berbeda direpresentasikan dengan memvariasikan posisi dari pulsa. Teknik ini digunakan pada standar IEEE 802.11.
-
d. Orthogonal Frequency Dvision Multiplexing
OFDM merupakan teknik transmisi yang menggunakan beberapa frekuensi yang saling tegak lurus. Masing-masing sub-carrier dimodulasikan dengan teknik modulasi tertentu pada rasio symbol yang rendah. Teknik OFDM mendukung WLAN untuk dapat mencapai data rate 6 Mbps, 9 Mbps, 12 Mbps, 18 Mbps, 24 Mbps, 36 Mbps, 48 Mbps, dan 54 Mbps dengan menggunakan 52 sub-carrier yang berbeda dan ditransmisikan secara paralel. Teknik ini digunakan pada standar IEEE 802.11a.
-
e. High Rate Direct Sequence Spread Spectrum (HR/DSSS)
HR/DSSS merupakan penambahan dari sistem DSSS yang bekerja pada band frekuensi 2,4 GHz untuk mendukung data rate 5,5 Mbps dan 11 Mbps. Untuk mendapatkan data rate yang lebih tinggi maka ditambahkan CCK (Complementary Code Keying) pada pola modulasi. Teknik ini digunakan pada standar IEEE 802.11b.
Arsitektur fisik WLAN terdiri dari dua kategori yaitu arsitektur IBSS (Independent Based Service Set) dan arsitektur infrastruktur.
1. Arsitektur independent based service set
Gambar 2.3 Arsitektur IBSS
Gambar 2.3 menunjukkan konfigurasi arsitektur IBSS atau ad-hoc yang merupakan konfigurasi WLAN peer-to-peer, dimana dua atau lebih perangkat dapat terkoneksi melalui jaringan wireless tanpa memerlukan access point. Pada arsitektur ini, perangkat akan mengkonfigurasi sendiri pada kanal radio yang sama untuk mengaktifkan komunikasi peer-to-peer (Singh, 2009).
Arsitektur infrastruktur dalam WLAN terdiri dari BSS (Based Service Set) dan ESS (Extended Service Set) seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.4. Pada arsitektur infrastruktur terdapat access point yang berfungsi untuk melayani komunikasi pada jaringan wireless, dimana access point tersebut terhubung dengan suatu backbone (distribution system).
BSS merupakan arsitektur dengan konfigurasi sebuah access point dengan client yang
berkomunikasi di dalam coverage. Sebuah BSS memiliki Id (Identifier) yang unik dan berbeda dengan BSS lainnya. Perangkat yang ingin terkoneksi pada suatu WLAN diharuskan memiliki nilai Id yang sama sesuai dengan Id BSS tersebut. Konfigurasi dua atau lebih BSS yang terhubung dengan suatu backbone yang sama maka akan membentuk sebuah subnet dipandang sebagai ESS.
Gambar 2.4 Arsitektur Infrastruktur
-
2 .2.3 Komponen wireless local area network
WLAN memiliki beberapa komponen dalam arsitektur jaringannya yaitu access point dan wireless station/client.
-
1. Access point
Access point merupakan perangkat yang berfungsi sebagai penghubung antara jaringan LAN dengan WLAN. Perangkat ini dapat berkomunikasi dengan wireless station/client yang telah terkoneksi menggunakan antena.
-
2. Wireless station/client
Wireless station/client merupakan perangkat yang dapat digunakan sebagai media komunikasi data. Pertukaran informasi dapat dilakukan baik melalui arsitektur jaringan ad-hoc maupun infrastruktur yang menggunakan access point.
-
2 .2.4 Standar wireless local area network
A. IEEE 802.11
Standar WLAN mengacu pada IEEE 802.11 yang pertama kali dipublikasikan pada tahun 1997. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) merupakan lembaga independen yang berfokus pada pengembangan inovasi teknologi dan perbaikan untuk kebaikan manusia (http://www.ieee. org/about/index.html).
Tabel 2.1 menunjukkan perkembangan standar IEEE 802.11 dimana perkembangan WLAN berawal pada penetapan standar 802.11 pada tahun 1997 yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz dan data rate maksimum hingga 2 Mbps, kemudian pada tahun 1999 kembali dipublikasikan standar IEEE 802.11b dan 802.11a. Standar 802.11b bekerja pada frekuensi 2,4 GHz dengan data rate hingga 11 Mbps, namun memiliki kekurangan berupa pengaruh interferensi akibat penggunaan peralatan dengan frekuensi yang sama. Standar 802.11a yang menggunakan frekuensi
-
5 GHz memiliki data rate hingga 54 Mbps, namun memiliki kelemahan pada coverage area dimana jangkauannya lebih rendah dibandingkan standar 802.11b.
Pada tahun 2002, IEEE mempublikasikan standar 802.11g yang menggabungkan kelebihan antara standar 802.11a dengan 802.11b. Standar 802.11g bekerja pada frekuensi 2,4 GHz dan memiliki data rate hingga 54 Mbps dengan coverage area mendekati jangkauan 802.11b. Penggunaan frekuensi yang sama antara 802.11g dengan 802.11b menjadikan kedua standar tersebut kompatibel apabila diimplementasikan dalam perangkat komunikasi wireless.
Pengembangan WLAN berikutnya ditandai dengan publikasi standar 802.11n yang menggabungkan teknologi 802.11b dengan 802.11g. Teknologi yang digunakan dikenal dengan istilah MIMO (Multiple Input Multiple Output) yang menawarkan peningkatan throughput, keunggulan reliabilitas, dan peningkatan client yang terkoneksi.
B. 802.11a
Standar IEEE 802.11a merupakan protokol jaringan WLAN yang dipublikasikan pada tahun 1999. Standar ini bekerja pada band frekuensi 5 GHz dengan pola OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) menggunakan 52 sub-carrier yang dimodulasi menggunakan teknik BPSK (Binary Phase Shift Keying), QPSK (Quardrature Phase Shift Keying), 16-QAM (16-Quadrature Amplitude Modulation), atau 64-QAM (64-Quadrature Amplitude Modulation). Data rate pada IEEE 802.11a adalah 6 Mbps, 9 Mbps, 12 Mbps, 18 Mbps, 24 Mbps, 36 Mbps, 48 Mbps, dan hingga 54 Mbps.
Berikut ini merupakan penjelasan dari karakteristik standar IEEE 802.11a yang meliputi teknik OFDM, teknik modulasi, pembagian channel, transmit power level, dan receiver sensitivity level.
-
1. Teknik orthogonal frequency division
multiplexing (OFDM)
OFDM merupakan salah satu teknik multiplexing yang menggunakan sejumlah besar narrow-band yang paralel dari sub-carrier. Pada teknik ini, sejumlah besar sub-carrier secara orthogonal dengan jarak yang sempit digunakan untuk membawa data. Data dibagi menjadi beberapa berkas data/channel yang paralel, satu untuk setiap sub-carrier. Tiap subcarrier dimodulasikan dengan teknik modulasi tertentu (BPSK, QPKS, 16-QAM atau 64-QAM) pada symbol rate yang rendah.
Data pada teknik ini dibagi ke dalam 52 subcarrier yang ditransmisikan secara paralel. Empat dari 52 sub-carrier adalah pilot sub-carrier yang digunakan untuk mengabaikan pergeseran fase, sedangkan 48 sub-carrier lainnya berfungsi untuk menyediakan jalur wireless yang terpisah untuk mengirim informasi secara paralel. Keuntungan
dalam penggunaan teknik ini adalah durasi symbol dapat lebih lama sehingga kelemahan sistem terhadap error dari interferensi intersymbol selama waktu penyebaran multipath dapat dikurangi dengan sangat besar.
Tabel 2.1 Perkembangan Standar IEEE 802.11 (Sugianta, 2007)
|
Standar |
Fungsi |
|
802.11 802.11a 802.11b 802.11e 802.11f 802.11g 802.11h 802.11i 802.11j |
Standar dasar WLAN yang mendukung transmisi data 1 Mbps hingga 2 Mbps. Standar High Speed WLAN untuk 5 GHz band yang mendukung transfer data hingga 54 Mbps. Standar WLAN untuk 2,4 GHz yang mendukung transmisi data hingga 11 Mbps. Perbaikan dari QoS (Quality of Service) pada semua 802.11 interface radio IEEE WLAN. Mendefinisikan komunikasi inter-access point untuk memfasilitasi beberapa vendor yang mendistribusikan WLAN. Menetapkan teknik modulasi tambahan untuk 2,4 GHz band, untuk kecepatan transfer data hingga 54 Mbps. Mendefinisikan pengaturan spektrum 5 GHz band yang digunakan di Eropa dan Asia Pasifik. Menyediakan keamanan yang lebih baik. Penentuan alamat untuk mengantisipasi kelemahan keamanan pada protokol autenfikasi dan enkripsi. Penambahan pengalamatan pada kanal 4,9 GHz hingga 5 GHz untuk standar 802.11a di Jepang. |
Teknik modulasi pada WLAN 802.11a menggunakan BPSK, QPSK, 16-QAM, atau 64-QAM sesuai dengan standar IEEE yang bergantung pada penggunaan data rate seperti pada tabel 2.2.
IEEE 802.11a yang menggunakan band frekuensi 5 GHz dengan lebar pita 20 MHz dimana dalam regulasi telah ditetapkan nilai kanal operasi maupun frekuensi center berdasarkan U-NII (Unlicensed National Information Structure) dari United States Code of Federal Regulations, kanal yang beroperasi tersebut dapat dilihat pada tabel 2.3.
Tabel 2.2 Parameter Konfigurasi Data Rate IEEE 802.11a (IEEE, 1999)
|
Data rate (Mbit s/ secon) |
Modula tion |
Codin g rate (R) |
Coded bits per subca rrier (NBPS C) |
Coded bits per OFDM symbol (NCPSC) |
Data bits per OFDM symbol (NDPSC) |
|
6 |
BPSK |
½ |
1 |
48 |
24 |
|
9 |
BPSK |
¾ |
1 |
48 |
36 |
|
12 |
QPSK |
½ |
2 |
96 |
48 |
|
18 |
QPSK |
¾ |
2 |
96 |
72 |
|
24 |
16-QAM |
½ |
4 |
192 |
96 |
|
36 |
16-QAM |
¾ |
4 |
192 |
144 |
|
48 |
64-QAM |
2/3 |
6 |
288 |
192 |
|
54 |
64-QAM |
¾ |
6 |
288 |
216 |
Tabel 2.3 Pembagian Kanal Operasi U-NII pada IEEE 802.11a (IEEE, 1999)
|
Regulato ry domain |
Band (GHz) |
Operating channel numbers |
Channel center frequencies (MHz) |
|
United |
U-NII lower band (5,155,25) |
36 40 |
5180 5200 |
|
States |
44 48 |
5220 5240 | |
|
U-NII middle band (5,255,35) |
52 |
5260 | |
|
United |
56 |
5280 | |
|
States |
60 64 |
5300 5320 | |
|
United |
U-NII upper band (5,7255,825) |
149 153 |
5745 5765 |
|
States |
157 161 |
5785 5805 |
-
4. Transmit power level
Konfigurasi komponen WLAN berdasarkan IEEE 802.11a telah ditetapkan nilai transmit power level, dimana nilai transmit power tersebut untuk daerah United States sebagai acuan dapat dilihat pada tabel 2.4.
-
5. Receiver sensitivity level
Receiver signal sensitivity level menunjukkan besarnya sensitivitas receiver sebagai tolak ukur penerimaan sinyal yang ditransmisikan. Nilai maximum sensitivity adalah -30 dBm sedangkan untuk nilai minimum sensitivity dibedakan
berdasarkan data rate yang dapat dilihat pada tabel 2.5.
Tabel 2.4 Nilai Transmit Power Level IEEE 802.11a
Wilayah United States (IEEE, 1999)
|
Frequency band (GHz) |
Maximum output power with up to 6 dBi antenna gain (mW) |
|
5,15-5,25 |
40 (2,5 mW/MHz) |
|
5,25-5,35 |
200 (12,5 mW/MHz) |
|
5,725-5,825 |
800 (50 mW/MHz) |
Tabel 2.5 Nilai Kebutuhan Performasi Receiver IEEE 802.11a (IEEE, 1999)
|
Data rate (Mbits/s) |
Minimum sensitivity (dBm) |
Adjacent channel rejection (dB) |
Alternate adjacent channel rejection (dB) |
|
6 |
-82 |
16 |
32 |
|
9 |
-81 |
15 |
31 |
|
12 |
-79 |
13 |
29 |
|
18 |
-77 |
11 |
27 |
|
24 |
-74 |
8 |
24 |
|
36 |
-70 |
4 |
20 |
|
48 |
-66 |
0 |
16 |
|
54 |
-65 |
-1 |
15 |
-
6. Physical Characteristic
Physical Characteristic menunjukkan nilai dari respon WLAN 802.11a terhadap parameterparameter waktu maupun panjang data yang dapat dilihat pada tabel 2.6.
-
2.2.5 Quality of Service wireless local area network
Quality of Service (Q0S) merupakan kemampuan dalam menyediakan tingkatan layanan untuk transmisi data pada suatu jaringan. QoS jaringan wireless antara lain berdasarkan data dropped, media access delay, delay, dan throughput (Walke, 2002).
-
1. Data dropped
Data dropped menunjukkan besar data yang hilang selama proses transmisi berlangsung. Besarnya data yang hilang dapat berupa satuan bits/second.
-
2. 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 ketika paket dikirimkan ke physical layer pada waktu tertentu.
-
3. Delay
Delay menunjukkan waktu tunda yang terjadi pada suatu data ketika ditransmisikan dari transmitter menuju receiver.
-
4. Throughput
Throughput menunjukkan jumlah bit yang diterima dengan sukses perdetik melalui sebuah sistem atau media komunikasi dalam selang waktu tertentu yang pada umumnya dilihat dalam satuan bits/sec.
Tabel 2.6 IEEE 802.11a Physical Characteristic (IEEE,
1999)
|
Characteristic |
Value |
|
aSlotTime aSIFSTime aDIFSTime aCCATime aRxTxTurnaroundTime aTxPLCPDelay aRxPLCPDelay aRxTxSwitchTime aTxRampOnTime aTxRampOffTime aTxRFDelay aRxRFDelay aAirPropagationTime aMACProcessingTime aPreambleLength aPLCPHeaderLength aMPDUMaxLength aCWmin aCWmax TBO TPreamble TSignal TSYM TEX LTail LService LACK LMAC |
9 µs 16 µs 34 µs < 4 µs < 2 µs Implementation dependent Implementation dependent
20 µs 4 µs 4095 15 1023 67,5 µs 16 µs 4 µs 4 µs 6 µs 6 bytes 16 bytes 14 bytes 34 bytes |
WLAN memiliki konfigurasi fisik dimana sebuah access point dapat melayani komunikasi data client yang berada dalam coverage area. Coverage area suatu access point bergantung pada jangkauan maksimum yang dapat ditangani dan berpengaruh pada konektivitas client terhadap suatu access point. Model propogasi dalam WLAN untuk kondisi outdoor dapat menggunakan FSL (Free Space Loss) (Ahmad, 2007).
FSL merupakan model propagasi yang digunakan dengan mengkondisikan transmitter dan receiver berada pada lingkungan tanpa bangunan ataupun halangan lain yang dapat menimbulkan difraksi, refraksi, absorbsi maupun blocking. Model propagasi tersebut baik apabila digunakan untuk perancangan tahap awal suatu jaringan sehingga dapat diketahui karakteristik jaringan sesuai standar yang diterapkan. Besar redaman ruang bebas secara matematis dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan:
Lfs = 32,45 + 20 log d + 20 log/
-
20 log d = Lfs- 32,45 - 20 log/
-
1 , .1 Ars-3MS-zo log/∖
d = loB V----To-----)........ (2.1)
Keterangan:
Lfs = Free space loss (dB)
d = Jarak antara transmitter dan receiver (Km)
F = Frekuensi (MHz)
WLAN menggunakan FSL sebagai model propagasinya sehingga nilai FSL dapat diketahui dengan menggunakan persamaan berikut:
RSL = ElRP - Lt
Lt = ElRP - RSL
— Pt + Gt — RSL
(2.2)
Keterangan:
EIRP = Effective Isotropic Radiated Power (dBm)
RSL = Reicived Level Signal (dBm)
Pt = Power transmit (dBm)
Gt = Gain antena sisi pengirim (dB)
Lt = Redaman saluran transmisi (dB)
WLAN 802.11a merupakan salah satu standar konfigurasi jaringan wireless yang bekerja pada band frekuensi 5 GHz serta memiliki data rate hingga 54 Mbps. Penerapan standar 802.11a saat ini telah ditinggalkan karena kelemahannya dalam kebutuhan perangkat yang bernilai ekonomi tinggi serta jangkauan access point yang lebih rendah dibandingkan standar 802.11 lainnya.
Pada penelitian ini dibahas lebih lanjut mengenai karakteristik WLAN 802.11a melalui analisis simulasi menggunakan simulator OPNET Modeler. Simulator ini merupakan salah satu software simulator yang dapat membantu user dalam kajian teori sebelum melakukan implementasi teknologi di lapangan. Melalui simulator, user dapat melakukan perencanaan sesuai skenario yang diinginkan. OPNET Modeler mendukung teknologi WLAN 802.11a dan memberikan pilihan statistik data seperti data dropped, delay, media access delay, dan throughput yang berguna untuk mendukung analisis dalam penelitian.
Analisis karakteristik WLAN 802.11a dengan dua skenario, menggunakan simulator OPNET Modeler. Skenario pertama dilakukan untuk
mengetahui jangkauan maksimum access point WLAN 802.11a dengan data rate yang divariasikan sesuai standar. Skenario ke dua dilakukan untuk mengetahui kompatibilitas WLAN 802.11a terhadap perubahan beban trafik serta jumlah client pada suatu access point dengan menganalisis data dropped, media access delay, delay, dan throughput.
Pada skenario I dirancang simulasi untuk mengetahui besar jangkauan maksimum dari WLAN 802.11a. Skenario berupa satu buah access point dan dua buah client yang saling berkomunikasi. Posisi client akan disesuaikan menjauhi access point hingga parameter throughput pada hasil simulasi bernilai nol, hal ini berarti client telah berada diluar coverage access point dan menjadi jangkauan maksimum dari WLAN. Hasil jangkauan maksimum dari simulasi akan dibandingkan besarnya dengan hasil perhitungan jangkauan WLAN secara teoritis.
WLAN 802.11a bekerja pada band frekuensi 5 GHz dimana alokasi frekuensi serta penamaan channel ditetapkan berdasarkan U-NII (Unlicensed National Information Structure) sesuai tabel 2.3. Penentuan penggunaan channel pada penelitian berdasarkan skenario yang dilakukan oleh user. Pada skenario digunakan channel 36 dengan frekuensi center 5.180 MHz. Penggunaan channel akan mempengaruhi penentuan penggunaan besar daya pancar (transmit power) pada penelitian. Hal ini dikarenakan standar transmit power ditetapkan berdasarkan band frekuensi sesuai IEEE seperti pada tabel 2.4.
Penerapan data rate pada WLAN 802.11a dapat ditentukan berdasarkan skenario yang disimulasikan. Berdasarkan IEEE, penerapan data rate akan mempengaruhi penentuan receiver sensitivity level sesuai dengan tabel 2.5. Pada skenario dilakukan simulasi dengan kondisi penerapan data rate 6 Mbps, 9 Mbps, 12 Mbps, 18 Mbps, 24 Mbps, 36 Mbps, 48 Mbps, dan 54 Mbps sehingga dapat diketahui jangkauan maksimum access point WLAN 802.11a tiap data rate yang diujikan.
-
3.4 Jangkauan Access Point WLAN 802.11a 3.4.1 Perhitungan jangkauan access point WLAN 802.11a
Perhitungan dilakukan untuk mendapatkan jangkauan access point WLAN 802.11a sesuai dengan data rate serta besar transmit power yang telah ditentukan menggunakan persamaan 2.1 dengan terlebih dahulu menghitung loss transmit secara teori menggunakan persamaan 2.2.
Hasil perhitungan teoritis digunakan sebagai acuan peletakan client terhadap access point pada skenario simulasi jangkauan access point sebanyak lima simulasi tiap penerapan data rate yang berbeda.
Skenario simulasi yang dilakukan berdasarkan peletakan client sejauh 1 meter, ¼ hasil perhitungan teoritis, ½ hasil perhitungan teoritis, sama dengan perhitungan teoritis, dan diletakkan lebih jauh dari hasil perhitungan teoritis hingga access point mencapai batas maksimum jangkauannya.
Pada skenario jangkauan access point 802.11a dengan data rate 6 Mbps digunakan parameter perhitungan teori dengan besar:
Transmit power (EIRP) = 16,02 dBm Receiver sensitivity level (RSL) = -82 dBm Berikut ini merupakan langkah perhitungan jangkauan access point untuk skenario penerapan data rate sebesar 6 Mbps. Perhitungan dilakukan dua tahap yaitu perhitungan loss transmit dan perhitungan jangkauan access point.
-
a. Perhitungan loss transmit
Loss transmit dihitung dengan menggunakan persamaan 2.2, sehingga untuk data rate 6Mbps didapat loss transmit sebesar: Lt = ElRP - RSL
16.02-(-82)
98.02 dB
Perhitungan jangkauan access point didapat dengan menggunakan persamaan 2.1, sehingga jangkauan access point sebesar:
, f Lfs - 32,45 - 20 log f ■
<i=M—S—-J
/98.U2 - 32,45 - 20 log 5180 i
=M----s----,
= C.36658 Km = 366,53 m
Hasil perhitungan ini selanjutnya digunakan sebagai acuan peletakan client terhadap access point dalam simulasi.
Dengan menggunakan perhitungan seperti a dan b untuk data rate 9 Mbps, 12 Mbps, 18 Mbps, 24 Mbps, 36 Mbps, 48 Mbps, dan 54 Mbps, maka didapat jangkauan access point WLAN 802.11a sebagai berikut.
Tabel 3.1 Hasil Perhitungan Jangkauan Access Point WLAN 802.11a
|
Data Rate (Mbps) |
Jarak (m) |
|
6 |
366,58 |
|
9 |
326,71 |
|
12 |
259,52 |
|
18 |
206,14 |
|
24 |
145,94 |
|
36 |
92,08 |
|
48 |
58,10 |
|
54 |
51,78 |
Dari tabel 3.1 dapat dilihat bahwa jangkauan access point WLAN 802.11a semakin menurun seiring dengan peningkatan data rate.
Simulasi jangkauan access point dilakukan dengan menggunakan simulator OPNET Modeler 14.0 – Educational Version. Pada skenario ini, terdapat dua buah client dan sebuah access point berupa wlan_workstation. Model tersebut dikonfigurasikan dengan untuk pengaturan trafik yang digunakan pada simulasi. Access point diletakkan sebagi pusat WLAN, Tx1 sebagai transmitter diletakkan pada posisi sama dengan access point, sedangkan Rx1 sebagai receiver diletakkan sejauh 1 meter, ¼ hasil perhitungan teoritis, ½ hasil perhitungan teoritis, sama dengan perhitungan teoritis dan diletakkan lebih jauh dari hasil perhitungan teoritis sehingga access point mencapai batas maksimum jangkauannya.
Simulasi dilakukan sebanyak lima kali setiap pemilihan data rate WLAN 802.11a yang berbeda
sesuai perubahan peletakkan Rx1 terhadap access point dengan mengamati hasil simulasi berupa throughput. Hasil simulasi jangkauan access point untuk data rate 6 Mbps dengan posisi Rx1 sejauh 1 meter terhadap access point.
Selanjutnya, simulasi jangkauan access point WLAN 802.11a dengan pemilihan data rate 9 Mbps, 12 Mbps, 18 Mbps, 24 Mbps, 36 Mbps, 48 Mbps, dan 54 Mbps, didapat hasil throughput pada Rx1 dan jangkauan maksimum dari access point tersebut seperti pada table 3.2. Pada tabel terlihat bahwa Jangkauan maksimal dari access point juga menurun seiring dengan peningkatan data rate. Parameter simulasi yang digunakan untuk mengetahui jangkauan access point adalah throughput. Hasil simulasi berupa throughput untuk tiap kondisi peletakkan Rx1 adalah sama dengan data yang dikirimkan yaitu sebesar 10.484,8 bps di setiap penerapan data rate.
Tabel 3.2 Throughput pada Rx1 dan Jangkauan Access Point WLAN 802.11a Trafik 8.192 bps
|
Data Rate (Mbps) |
Jangkauan Teori (m) |
Throughput pada Rx1 (bps) |
Jarak Rx1 = Maksimum Jangkauan Simulasi | |||
|
Jarak Rx1= 1 m |
Jarak Rx1= ¼ Jangkauan Teori |
Jarak Rx1= ½ Jangkauan Teori |
Jarak Rx1 = Jangkauan Teori | |||
|
6 |
366,58 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
366,95 |
|
9 |
326,71 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
327,04 |
|
12 |
259,52 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
259,78 |
|
18 |
206,14 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
206,35 |
|
24 |
145,94 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
146,00 |
|
36 |
92,08 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
92,17 |
|
48 |
58,10 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
58,15 |
|
54 |
51,78 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
10.484,8 |
51,83 |
Dari hasil analisis yang telah dilakukan pada karakteristik WLAN (Wireless Local Area Network) 802.11a menggunakan OPNET Modeler, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :
-
1. Pada hasil perhitungan teoritis maupun analisa melalui simulasi dengan OPNET Modeler samasama menunjukkan bahwa data rate berpengaruh terhadap coverage access point WLAN 802.11a.
-
2. Jangkauan maksimum access point WLAN 802.11a dengan daya pancar (transmit power) yang direkomendasi-kan akan menurun seiring dengan peningkatan data rate.
-
[1] Ekpenyong, M dan Joseph Isabona. 2010.
Modeling Throughput Performance in 802.11 WLAN. Nigeria: Department of Computer
Science University of Uyo Uyo.
-
[2] IEEE. 1999. Wireless LAN Medium Access
Control (MAC) and Physical Layer (PHY)
Specifications High-speed Physical Layer in the 5 GHz Band. United States: IEEE.
-
[3] Kim, Youngsoo.___. Throughput Enhancement of IEEE 802.11 WLAN via Frame Aggregation. Seoul: Samsung Advanced Institute of Technology.
-
[4] Mahmoud, A S. ____. Network Simulation Tools
– OPNET Modeler (Wi-Fi Network Implementation). _____: Computer
Engineering Department King Fahd University of Petroleum and Minerals
-
[5] Prokkola, J. 2006. Simulations and Tools for Telecommunications 521365S: OPNET-Network Simulator. Finland: VTT Technical Research Centre of Finland.
-
[6] Singh, J. 2009. Quality of Service in Wireless LAN Using OPNET MODELER. Patiala: Computer Science and Engineering Department Thapar University.
-
[7] Walke, B H.2002. Mobile Radio Networks (Networking, Protocols and Traffic Performance). England: John Wiley & Sons, Ltd.
Teknologi Elektro
1 5 1
Vol. 9 No.2 Juli - Desember 2010
Discussion and feedback