ISSN 2088-2130

## PERBANDINGAN UNSOLICITED GRANT SERVICE DAN REAL-TIME POLLING SERVICE PADA WIMAX

## Achmad Ubaidillah MS
Fakultas Teknik, Universitas Trunojoyo Madura Jl. Raya Telang PO. BOX 2 Kamal, Bangkalan, Madura 69192 Email : ca_achmed@yahoo.com

## Abstrak
Standar 802.16 dikembangkan oleh Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) , memberikan perspektif baru  dalam  mengakses internet dengan  kecepatan  tinggi  tanpa  tergantung  pada  jaringan  kabel  atau modem .  Tahun 2002  terbentuk  forum Worldwide  Interoperability  for  Microwave  Access  (WiMAX) yang  mengacu  pada  standar 802.16 dan bertugas menginterkoneksikan berbagai standar teknis yang bersifat global menjadi satu kesatuan, yaitu pada jaringan WIMAX . Kelebihan utama 802.16 jika dibandingkan dengan teknologi jaringan akses yang lain adalah Jangkauannya yang lebih lebar dan Kecanggihannya dalam menjamin QoS pada tingkat MAC layer . Salah satu cara untuk menjamin QoS adalah dengan melakukan scheduling pada alokasi bandwidth yang berasal dari kelas layanan QoS  yang  berbeda.  Ada  5  kelas  layanan  QoS  dengan  karakteristik  yang  berbeda,  yaitu Unsolicited  Grant  Service (UGS) , Real-time Polling Service (rtPS), Extended Realtime Polling Service (ertPS), Non-real time Polling Service (nrtPS)  dan Best  Effort (BE).  Pada  penelitian  ini  akan  dievaluasi  perbandingan  kinerja  kelas  layanan  trafik  yang berbasis  UDP  khususnya Unsolicited  Grant  Service (UGS)  dan Real-time  Polling  Service (rtPS)    pada  jaringan 802.16 . Hasil simulasi menunjukkan bahwa rata-rata throughput yang dicapai oleh kelas layanan UGS ketika kondisi beban  trafik  belum  jenuh,  lebih  baik  dari  pada  rata-rata throughput rtPS.  Akan  tetapi,  ketika  beban  trafik  sudah jenuh, kelas layanan rtPS mencapai rata-rata throughput yang lebih baik dari pada UGS. Selain itu, semakin besarnya ukuran  paket  dan  panjang frame ,  akan  berakibat  pada  menurunnya  rata-rata throughput kelas  layanan  UGS, sedangkan pada kelas layanan rtPS tidak berdampak secara signifikan.
Kata kunci : UGS, rtPS, WIMAX
Abstract :
802.16 standard that was developed by Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), give new perspective about high speed internet and independence on  modem and cabel network. In 2002 Worldwide Interoperability for Microwave  Access  (WIMAX)  was  established  refer  to  802.16  standard,  to  inter-connect  many  global telecommunication  standards.  The  main  advantages  of  WIMAX  compared  to  other  access  network  technology  are wider coverage and its capability in QoS guarantee up to MAC layer. One of QoS guarantee methods is scheduling on  bandwidth  allocation  from  different  QoS  service  classes.  There  are  5  traffic  service  classes  with  different characteristic.  They    are  Unsolicited  Grant  Service  (UGS),  Real-time  Polling  Service  (rtPS),  Extended  Realtime Polling  Service  (ertPS),  Non-real  time  Polling  Service  (nrtPS)  and  Best  Effort  (BE).  This  paper  compares  traffic service  class  UDP  based  especially  UGS  and  rtPS  on  802.16  network.  Simulation  results  show  that  throughput average of UGS is better than rtPS when BS traffic load is not full. But when BS is overloaded, throughput average rtPS is the best. Beside that, the bigger packet size and the longer frame size cause decreasing of UGS throughput average. While on rtPS based of traffic service class, this problem does not affect significantly.
Key words : UGS, rtPS, WIMAX

## PENDAHULUAN
IEEE  802.16  yang  disebut  WMAN  meng- enabel sebuah BS untuk mendukung BWA baik fixed maupun mobile . Tujuan utama standar ini adalah untuk mengisi gap antara high-data-rate WLAN dan high-mobility- cellular WAN . IEEE 802.16 sudah secara luas digunakan di airport , perkantoran maupun perumahan. Standar IEEE 802.16 yang disetujui pada tahun 2001,  menyatakan interface udara  dan MAC protocol untuk  WMAN.  WMAN  merupakan alternatif  untuk  link  serat  optik,  modem  kabel, dan  DSL.  Dengan  menggunakan  standar  baru, pengguna  dapat  terkoneksi  secara  langsung  ke jaringan  telekomunikasi  dan internet melalui link radio.  Untuk  mengatasi  masalah  LOS antara  pengirim  dan  penerima  pada  standar 802.16,  maka  dikembangkanlah  802.16a  yang beroperasi  pada  band  frekuensi  terlisensi  dan yang  tidak  terlisensi  2-11GHz.  802.16d dikembangkan  untuk  memperbaiki  kekurangan pada 802.16a, namun masih  diaplikasikan pada pengguna wireless yang  tetap.    802.16e dikembangkan  untuk  mendukung  layanan  pada pengguna secara mobile .
Tidak  seperti  WLAN,  WMAN  diharapkan dapat mendukung QoS untuk aplikasi real time seperti video conference, video streaming , VoIP dan  beberapa  aplikasi  yang  sensitif  pada  delay dan variasi delay. MAC pada IEEE 802.16 yang didasarkan  pada  konsep  aliran  layanan  dan koneksi menspesifikasikan mekanisme pensinyalan  QoS  (setiap  koneksi  atau  setiap stasiun)  seperti  permintaan bandwidth dan alokasi bandwidth [2].
Masalah  pokok  lain  pada  IEEE  802.16 adalah  algoritma scheduling yang  didasarkan pada QoS, yang menentukan alokasi bandwidth baik arah uplink maupun downlink . Ada 5 kelas layanan  trafik  dengan  kebutuhan  QoS  yang berbeda  satu  dengan  lainnya.  Pada  paper  ini, akan  dibandingkan  dan  dianalisis  kinerja  kelas layanan  trafik  yang  berbasis  UDP  (UGS  dan rtPS).  Bagian  kedua  me- review standar  IEEE 802.16.  Bagian  ketiga  akan  menjelaskan tentang rencana simulasi. Analisis hasil
simulasi  akan  dibahas  di  bagian  keempat, sedangkan  kesimpulan  dan  saran  akan  disebutkan pada bagian terakhir, yaitu bagian kelima.

## STANDAR 802.16
WIMAX merupakan sebuah nama komersial untuk produk-produk  yang  tunduk  pada  standar  IEEE 802.16.  Sebuah  organisasi  industri  yang  bernama WIMAX Forum telah dibentuk untuk mempromosikan  diadopsinya  standar  IEEE  802.16 dan untuk memungkinkan perangkat yang dikeluarkan  berbagai  macam  vendor  dapat  saling beroperasi.  Forum  ini,  termasuk  didalamnya beberapa  perusahaan  telekomunikasi  terkemuka dunia,  diharapkan  dapat  memainkan  peran  utama dalam  membantu  perkembangan  adopsi  IEEE 802.16  sebagai  standar  yang de  facto untuk teknologi BWA.
IEEE  802.16  merupakan  standar air  interface untuk  WIMAX  yang  memungkinkan  terwujudnya sistem Broadband Wireless Access (BWA). Standar ini  memberikan  spesifikasi  untuk MAC layer dan physical  layer dari  model  OSI.  Pada  bab  ini  akan dipaparkan  secara  singkat  standar  IEEE  802.16, dokumentasi  yang  lebih  lengkap  untuk  standar  ini dapat dilihat pada [1].

## Arsitektur
Jaringan  WIMAX  terdiri  dari  sebuah  BS  dan sejumlah SS. BS terhubung  ke jaringan publik dan dapat menangani banyak sektor sekaligus. SS dapat berupa  bangunan-bangunan  seperti  kantor  kecil, rumah  kantor,    pelanggan multi-tenant ,  dan small- medium enterprise . WIMAX menyediakan jaringan akses  kepada  bangunan-bangunan  tersebut  melalui sebuah antena luar yang berkomunikasi dengan BS. Setiap SS terdiri dari sejumlah pemakai. BS dan SS fixed (stationer)  sedangkan  para  pemakai  didalam bangunan  dapat  diam  atau  bergerak.  Sekarang  ini jaringan  WIMAX  telah  menciptakan  sebuah teknologi  untuk  membawa  jaringan  hanya  ke bangunan-bangunan,  sedang  para  pengguna  di dalam  bangunan  dapat  berhubungan  diantara mereka  dengan  menggunakan  jaringan in-building yang biasa.
Protokol stack dari IEEE 802.16 dijelaskan pada gambar 1. Layer fisik terdiri dari 2 sublayer , yang
satu  berhubungan  dengan  transmisi  yang sebenarnya. Sublayer diatasnya adalah Transmission Convergence (TC) untuk memadukan  teknologi  transmisi  yang  berbeda dari layer MAC.
Gambar 1 Protocol Stack 802.16
Layer  pada stack adalah MAC  layer yang terdiri dari 3 sublayer , yaitu:
1. Privacy  Sublayer yang  menangani  masalah privasi dan keamanan. Keamanan merupakan masalah  yang  utama  pada  jaringan  publik. Sublayer ini menyediakan prosedur autentikasi untuk akses jaringan dan
pembangunan  koneksi  agar  tidak  terjadi pencurian layanan. Layer
ini juga menyediakan
enkripsi,
dekripsi, dan pertukaran kunci untuk data privasi.
2. MAC  Common  Part  Sublayer (CPS).  IEEE
802.16  MAC  bersifat connection-oriented dan dirancang untuk mengefisienkan penggunaan  spektrum.  Mendukung  ratusan pemakai per kanal dan menyediakan bandwidth yang  tinggi  untuk  setiap  pemakai.
Dapat  menangai  trafik  yang  kontinyu  atau bursty untuk  mendukung  berbagai  macam layanan,  seperti: constant  bit  rate,  real-time variable bit rate dan seterusnya.
3. Service-Specific Convergence Sublayer (CS) menyediakan antarmuka kepada layer jaringan diatas MAC. Fungsinya adalah untuk memetakan trafik dengan transport layer yang spesifik,  ke  802.16  MAC  yang  cukup fleksibel  untuk  membawa  berbagai  macam tipe trafik. Standar 802.16 telah menetapkan 2 layanan  spesifik  CS.  ATM  CS  ditetapkan untuk  memetakan  layanan  ATM  dan  Paket CS  ditetapkan  untuk  memetakan  layanan- layanan  paket  ke  dan  dari  koneksi  yang menggunakan 802.16 MAC.

## Layer Fisik
Ada  tiga  jenis layer fisik  pada  WIMAX,  yaitu: single  carrier , orthogonal  frequency  division multiplexing (OFDM),  dan  OFDMA.  WIMAX Forum  sedang  mengembangkan  sebuah  profil mobile WIMAX dengan hanya berbasis pada layer fisik  OFDMA.    Sedangkan  pada  saat  yang  sama, Evolution  Task  Group WIMAX Forum sedang mengembangkan  spesifikasi  teknik  untuk  evolusi jaringan  berbasis  OFDM  dari  koneksi  yang  diam menuju koneksi yang dapat berpindah-pindah.
Layer fisik  ini  Standar  IEEE  802.16  telah menetapkan  satu  spesifikasi layer fisik  yang beroperasi  pad  pita  frekuensi  10  –  66  GHz. Gelombang  dalam  spektrum  ini  merupakan gelombang  pendek,  oleh  karena  itu  diperlukan propagasi  yang  LOS.  Juga  karena  gelombang milimeter  ini  berjalan  dalam  jalur  yang  lurus,  BS dapat  mempunyai  antena  yang  banyak,  setiap satunya menangani satu sektor. Hal ini diperlihatkan pada gambar 2 .

## Gambar 2 Sektorisasi pada WIMAX
Setiap  sektor  mempunyai  user  sendiri-sendiri dan  tidak  tergantung  pada  sektor  yang  berdekatan. Disebabkan  penurunan  kekuatan  sinyal  yang  tajam pada  gelombang  milimeter  pada  jaraknya  dari  BS, maka S/N menurun sangat cepat.
Orthogonal Frequency Division Multiple Access ( OFDMA)  pada Wireless -MAN  didasarkan  pada modulasi  OFDM  yang  dirancang  untuk  operasi NLOS  pada  pita  frekuensi  dibawah  11  GHz. OFDMA  mewarisi  kekebalan  OFDM  terhadap intersymbol  interference dan frequency  selective fading .  Sebuah  transformasi inverse  fourier dapat digunakan  untuk  mensintesa  gelombang  OFDMA selama  satu  waktu  simbol.    Sebuah  bagian  kecil dari symbol time , disebut cyclic prefix , dicopy pada awal durasi symbol time untuk mengumpulkan
multipath sekaligus  menjaga  ortogonalitas diantara subcarrier . Dalam OFDMA symbol time frame , subcarrier yang  aktif  dibagi  kedalam  subset- subset  dari subcarrier ;  tiap subset disebut dengan subchannel . Pada DL, sebuah subchannel dapat  diberikan  pada receiver yang berbeda.  Pada  UL,  sebuah transmitter dapat diberikan  satu  atau  lebih subchannel dan beberapa transmitter dapat  mengirimkan  data secara
simultan. Subcarrier-subcarrier membentuk satu subchannel . Sebuah slot terdiri dari satu atau lebih simbol dalam domain waktu dan  satu  subchannel  dalam  domain  frequency. Oleh  karena  itu,  OFDMA  dapat  secara  penuh menggunakan variasi kanal untuk para penggunanya  melalui  alokasi  resource  dua dimensinya.
Dalam  gambar  3  diperlihatkan  sebuah contoh  struktur frame OFDMA  untuk  TDD mode . Setiap frame dibagi kedalam DL dan UL subframe dengan dua buah gap , transmit/receive  transition  gaps (TTGs)  dan receive/transmit  transitions  gaps (RTGs). Setiap subframe DL  mempunyai  pembuka dalam  simbol  OFDMA  yang  pertama  dan kemudian dimulai dengan frame control header (FCH)  dalam  simbol  yang  kedua.  FCH menentukan  kelompok-kelompok subchannel , burst  profile ,  dan  panjang  pesan  DL-MAP, yang  secara  langsung  mengikuti  FCH.  Pesan UL-MAP  dibawa  oleh burst yang  pertama dialokasikan  oleh  DL-MAP.  Setiap subframe UL  dapat  mempunyai  satu  atau  lebih  slot ranging, yang digunakan untuk prosedur masuk ke jaringan.
Gambar 3 Struktur Frame OFDMA

## MAC Common Part Sublayer
Common  Part  Sublayer 802.16  MAC  telah menentukan  mekanisme  yang  efisien  untuk mengakses  sumber  daya  radio  secara  efisien.  Pada arah downlink ,  BS  merupakan  satu-satunya  entitas yang  mengirimkan  data  kepada  SS.  Dalam pengiriman  datanya,  sebuah  BS  tidak  perlu berkoordinasi  dengan  BS  yang  lain. Message  yang dikirimkan  oleh  BS  dapat  bersifat: unicast (untuk SS  tertentu), multicast (kepada  sekumpulan  SS), atau broadcast (kepada  semua  SS).  Semua  SS berbagi kanal uplink menggunakan metoda DAMA-TDMA.
IEEE  802.16  merupakan  MAC  yang  bersifat connection-oriented ,  memetakan  semua  layanan, baik  yang connection-oriented atau connection- less ,  pada  sebuah  koneksi.  Adanya  koneksi merupakan  mekanisme  untuk  meminta bandwidth, parameter  trafik,  parameter QoS,  dan  untuk berbagai  macam  aksi  lainnya  yang  berhubungan dengan  komunikasi  data.  Koneksi  dikenali  dengan sebuah CID ( Connection ID ). Setiap SS mempunyai  MAC address 48  bit  yang    berfungsi sebagai  pengenal  untuk  SS,  digunakan  untuk mendaftar dan keperluan otentikasi. Untuk operasi- operasi  selanjutnya  CID  digunakan  sebagai  alamat utama.  Sekali  memasuki  jaringan  WIMAX,  SS diberi  3  koneksi  manajemen  untuk  setiap  arah sebagai berikut:
1. Basic  Connection ,  digunakan  untuk  mentransfer pesan-pesan  MAC  yang  pendek  dan  penting, misalnya ranging.
2. Primary Connection , digunakan untuk mentransfer  pesan  yang  lebih  panjang  ,  dan toleran  terhadap delay, seperti  autentikasi  dan setup panggilan. 3. Secondary Connection , digunakan untuk mentransfer  pesan  manajemen  standar  seperti Dynamic  Host  Configuration  Protocol (DHCP), Trivial File Transfer Protocol (TFTP). MAC Protocol  Data  Unit (PDU)  adalah  unit data  yang  dipertukarkan  antara  BS  dengan  SS. Convergence  Sublayer menerima  SDU  melalui  CS Service Access Point (SAP) dan menghubungkannya  dengan  MAC service  flow beserta CID yang semestinya. MAC CPS menerima
data  ini  dari  CS  dan  menjadikan  SDU  tersebut menjadi sebuah MAC PDU sebelum dikirimkan ke  entitas  yang  dituju.  MAC  PDU  terdiri  dari sebuah  header fixed-length , payload dengan panjang  bervariasi,  dan  sebuah  opsi Cyclic Redundancy Check (CRC). Header dapat terdiri dari  2  tipe: generic  header dan  bandwidth request  header .  MAC  PDU  dengan generic header mengandung  pesan  MAC  management atau  CS  data  dalam  bagian payload -nya sedangkan bandwidth request header , digunakan  untuk  meminta bandwidth tanpa mengandung payload.
MAC PDU dapat mengandung berbagai tipe sub-header sebagai berikut:
1. Grant  Management  Subheader :  digunakan oleh SS untuk meminta bandwidth dari BS
2. Packing  Subheader :  dua  atau  lebih  SDU dapat  dipadatkan  dalam  sebuah  PDU  yang ditunjuk oleh packing subheader .
3. Fragmentation Subheader : sebuah SDU dapat dipecah menjadi 2 atau lebih SDU. Subheader fragmentasi  digunakan  untuk menunjukkan kehadiran dan orientasi fragmentasi SDU dalam payload .
Fragmentation merupakan  sebuah  proses dimana MAC SDU dibagi kedalam 2 atau lebih MAC  SDU. Packing merupakan  sebuah  proses yang  didalamnya  2  atau  lebih  MAC  SDU dipadatkan kedalam sebuah MAC PDU. Kedua proses  dapat  digunakan  secara  simultan  agar dapat  memanfaatkan bandwidth secara  efisien. Pada  sisi  penerima,  kebalikan  dari  proses  ini dijalankan untuk menjaga format modifikasi ini transparan pada entitas penerima. Concatenation merupakan  sebuah  proses, dimana, MAC PDU dalam jumlah yang banyak dapat digandengkan ke dalam single burst baik untuk arah uplink atau downlink .
IEEE 802.16 menyediakan mekanisme untuk mendukung  QoS  untuk  trafik uplinik dan downlink . Mekanisme untuk  menyediakan QoS adalah  dengan  menghubungkan  paket-paket dengan  sebuah service  flow .  Sebuah service flow adalah  sebuah  layanan transport MAC layer yang menyediakan transportasi paket satu arah. Sekumpulan parameter seperti delay rata-
rata, minimum reserved bandwidth, traffic priority, dan  lain-lain  dihubungkan  dengan  setiap service flow .  Selama  fase  setup  koneksi, service  flow dibangun  dan  diaktifkan  oleh  BS  dan  SS.  Pada semua service  flow yang  aktif  diberikan  CID  yang unik. Agar dapat mendukung QoS pada arah uplink , IEEE 802.16 menyediakan feature sebagai berikut: IEEE  802.16  telah  menetapkan  5  layanan scheduling untuk arah uplink . Setiap koneksi dalam arah uplink dipetakan  ke  dalam  satu  dari  layanan- layanan ini. Ada 5 tipe layanan yang didukung oleh standar  IEEE  802.16,  kelima  layanan  tersebut membutuhkan  QoS    requirement  dan  kebijakan scheduling yang berlainan:
1. Unsolicited  Grant  Service (UGS) ,  layanan  ini mendukung  aliran  data  bertipe constant  bit  rate (CBR) atau CBR-like, VoIP misalnya. Karakteristik layanan UGS adalah: membutuhkan alokasi bandwidth yang  konstan  sehingga  tidak perlu  melakukan  BW- Request, uplink scheduling memberikan jumlah time slot yang tetap.
2. Real-time  polling  service (rtPS) ,  layanan  ini untuk aplikasi real time dengan aliran data VBR- like seperti MPEG video . Layanan ini membutuhkan bandwidth tertentu dan maksimum delay .  Paket-paket  yang  melewati deadline tidak dapat  digunakan.  Pada  layanan  rtPS  BW- request dilakukan dengan mode contention-free .
3. Extended  real-time  Polling  Service (ertPS) , layanan  ini  menggabungkan  efisiensi  pada  UGS dan rtPS. Tipe ini digunakan untuk VoIP dengan mode silent  suppression .  Pada  layanan  ini  BW- request dilakukan dengan mode contention-free .
4. Non  real-time  Polling  Service (nrtPS) ,  layanan ini digunakan untuk aplikasi non real-time tetapi membutuhkan layanan yang lebih baik dari best- effort , misalnya bandwidth intensive file transfer . Layanan  ini  cocok  untuk  aplikasi  yang  hanya membutuhkan  alokasi bandwidth minimum, tidak  sensitif  terhadap delay dan jitter .  Layanan nrtPS  dalam  memenuhi  kebutuhan bandwidth - nya  dapat  melakukan  BW- request dengan  mode contention atau contention-free .
5. Best  effort  service (BE), layanan  ini  untuk trafik  yang  bersifat best-effort seperti  HTTP. Tidak  ada  jaminan  QoS  dalam  layanan  ini. Aplikasi  yang  menggunakan  layanan  ini mendapatkan jatah bandwidth setelah keempat  tipe  layanan  diatas  mendapatkan bagiannya.  Layanan  BE  melakukan  BW- request hanya dengan mode contention .
Dalam IEEE 802.16, akses untuk arah uplink dilakukan  dengan  mekanisme  DAMA-TDMA. SS menggunakan mekanisme bandwidth request untuk  melaporkan  kebutuhan  akan bandwidth  uplink kepada  BS.  BS  memberi kesempatan  kepada  SS  untuk  melakukan permintaan bandwidth dengan  memberikan bandwidth kepada SS. Bandwidth dapat diminta dengan  mengirimkan  paket bandwidth  request atau  menumpangkan  permintaan  tersebut  pada sebuah  paket  data. Request dapat  berupa aggregate atau incremental. Ketika BS menerima sebuah incremental bandwidth request ,  BS  akan  menambahkan  jumlah bandwidth terminta  kepada bandwidth yang sedang  diterima  oleh  koneksi  tersebut.  Apabila yang  diterima  BS  adalah aggregate  bandwidth request ,  BS  mengganti  persepsi  atas  sebuah connection-bandwidth menjadi sebesar bandwidth terminta.
IEEE  802.16  telah  menetapkan  2  mode pemberian bandwidth :
- Grant  Per  Connections (GPC):  dalam  mode GPC,  BS scheduler memperlakukan  setiap koneksi secara terpisah dan bandwidth secara eksplisit  diberikan  kepada  setiap  koneksi.  SS membagikan bandwidth kepada koneksi yang dilayaninya  menurut  perintah  yang  telah ditentukan oleh BS.
- Grant  Per  Subscriber  Station (GPSS):  dalam mode  GPSS,  BS scheduler memperlakukan semua koneksi dari sebuah SS sebagai sebuah unit  dan  memberikan bandwidth kepada  SS. Sebuah  scheduler  tambahan  ditempatkan  di SS yang  menentukan urutan pelayanan untuk setiap  koneksi  yang  ada  padanya  dalam bandwidth yang telah diberikan.
GPSS mode lebih scalable dan efisien dibandingkan dengan GPC, juga mampu memberikan delay yang lebih rendah pada aplikasi real-time . Dalam GPSS mode , SS lebih cerdas dan dapat  bereaksi  lebih  cepat  terhadap  kebutuhan bandwidth yang  diajukan  oleh service  flow yang real-time.

## RENCANA SIMULASI
Simulasi  pada  paper  ini  dilakukan  dengan menggunaka software ns-2,  yaitu  untuk  menguji dan menganalisis bagaimana perbandingan  kinerja antara  UGS  dan  rtPS  yang  diaplikasikan  pada queuing  PQ  pada  mac  802.16.  Pada  simulasi  ini, ada  beberapa  parameter  yang  sengaja  kondisinya dibuat  tetap,  diantaranya  adalah  sistem wireless, mac  protocol yang  digunakan  adalah  802_16, omniantenna, sumber  trafik  bersifat  UDP.  Kondisi kanal  diasumsikan  ideal,  error  free,  tanpa  sinyal fading dan attenuation .  Pengukuran,  perhitungan, dan  analisis  dilakukan  berdasarkan  data  yang didapatkan  dari  hasil  simulasi.  Scheduling  yang digunakan  dalam  simulasi  adalah Weighted  Round Robin (WRR).  Jumlah OFDMA  data  symbol  per frame adalah  48. OFDMA  symbol  time adalah 100,84 mikrosekon. Jumlah subchannel adalah 30.
Topologi direncanakan sebagai berikut :
 semua SS diset UGS
 semua SS diset rtPS

## Skenario I
Simulasi  pada  skenario  I  dilakukan  untuk mengevaluasi  perbandingan  kinerja throughput kelas  layanan  UGS  dan  rtPS  jika  jumlah SS dan rate trafik  yang  dibangkitkan  semakin  diperbesar. Sedangkan  parameter-parameter  pada    simulasi skenario I diset sebagai berikut :
 jumlah SS : 3, 9, 18, 30, 48
 rate pembangkitan trafik : 448kbps, 896kbps, dan 1344kbps
 ukuran paket (tetap) : 210
 panjang frame 5 ms

## Skenario II
Parameter-parameter  simulasi  pada  skenario  II adalah sebagai berikut :
 jumlah SS : 3, 9, 18, 30, 48
 ukuran paket : 210, 420, dan 630
 rate pembangkitan trafik (tetap) : 448kbps
 panajang frame 5 ms

## Skenario III
Parameter-parameter  simulasi  pada  skenario  II adalah sebagai berikut :
 jumlah SS : 3, 9, 18, 30, 48
 panajng frame : 5 ms, 8 ms, dan 10 ms
 rate pembangkitan trafik (tetap) : 448kbps
 ukuran paket tetap : 210
Untuk mengukur kinerja layanan trafik berbasis UGS  dan  rtPS,  penelitian  ini  menggunakan parameter throughput sebagai basis informasi.

## ANALISIS HASIL SIMULASI
Bab  ini  akan  membicarakan  tentang  hasil-hasil simulasi  yang  diperoleh  dari  tiga  macam skenario  jaringan  sekaligus  analisisnya.  Dari setiap  skenario  jaringan,  akan  diperoleh  dan dianalisis throughput untuk  menguji  kinerja dari  tipe  layanan  trafik  sebagaimana  dijelaskan sebelumnya.

## Skenario I
Rata-rata throughput UGS dengan rate berbeda 0.0 1000000.0 2000000.0 3000000.0 4000000.0 5000000.0 6000000.0 0 10 20 30 40 50 60 Jumlah SS R a ta -r a ta t hrou gh pu t (b/ s ) rate 448000 rate 896000 rate 1344000
Grafik 1. Grafik rata-rata throughput UGS terhadap jumlah SS (semua diset UGS) dan dengan rate pembangkitan trafik berbeda
Rata-rata throughput rtPS dengan rate berbeda
0.0 1000000.0 2000000.0 3000000.0 4000000.0 5000000.0 6000000.0 7000000.0 8000000.0 0 10 20 30 40 50 60 Jumlah SS R a ta -r a ta t hrou gh pu t (b/ s ) rate 448000 rate 896000 rate 1344000
Grafik 2. Grafik rata-rata throughput rtPS terhadap jumlah SS (semua diset rtPS) dan dengan rate pembangkitan trafik berbeda
Berdasarkan  grafik-grafik  di  atas  (grafik  1  dan grafik 2), dapat dilihat bahwa kenaikan beban trafik dengan  menambah  jumlah node SS  yang  ditangani oleh BS akan berakibat pada semakin bertambahnya  nilai  rata-rata throughput, kecuali ketika resource jaringan  sudah  tidak  tersisa  lagi atau sudah jenuh. Ketika trafik yang ditangani oleh BS belum jenuh, tampak sekali bahwa naiknya nilai rata-rata throughput cendrung  bersifat  linier terhadap kenaikan jumlah SS, kecuali pada grafik 2 yaitu grafik rata-rata throughput rtPS.
Pada grafik 2 tampak bahwa pada kondisi beban trafik sangat padat yaitu pada kenaikan dari jumlah SS 30 ke 48, garis rata-rata throughput sudah tidak linier  lagi.  Hal  ini  erat  sekali  dengan  sifat  dasar kelas  layanan  tipe  rtPS  itu  sendiri,  yaitu  ukuran paket  yang  dibangkitkan  bersifat dinamis  atau  bisa berubah-ubah, tergantung pada kondisi beban trafik yang  dialami  oleh  jaringan.  Sehingga  pada  saat beban trafik belum jenuh, garis rata-rata throughput tampak  cendrung  bersifat  linier.  Sedangkan  ketika beban  trafik  yang  dialami  oleh  jaringan  sangat padat,  kelas  layanan  rtPS  langsung  beradaptasi dengan  keadaan  tersebut  dengan  memperkecil ukuran paketnya, sehingga nilai rata-rata throughput pada  kondisi  tersebut  berada  di  bawah garis liniernya.
Dari  grafik  2,  jika  diperhatikan  nilai  rata-rata throughput ketika  jumlah  SS  masih  sedikit  sekali yaitu  dari  3  sampai  9,  tampak  bahwa  ada ketidaklinieran  pada  grafik  tersebut.  Hal  ini dikarenakan  alokasi resource jaringan  yang diberikan pada kelas layanan yang bersifat polling
ketika  beban  trafik  sangat  rendah  akan  besar sehingga membentuk batas minimum tertentu. Hal  lain  yang  menarik  untuk  diperhatikan berdasarkan  grafik-grafik  di  atas  adalah bagaimana dampak atau pengaruh naiknya nilai rate pembangkitan  trafik  terhadap  rata-rata throughput .  Dari  grafik-grafik  di  atas  tampak bahwa  semakin  besar  nilai bit  rate suatu transmisi,  maka  semakin  besar  pula  nilai  rata- rata throughput yang  diperoleh.  Namun  tidak juga  berarti  bahwa  nilai rate harus  diset setinggi-tingginya  agar  rata-rata throughput semakin besar, karena berdasarkan grafik-grafik di  atas,  alokasi resource jaringan  yang dialokasikan  oleh  BS  ke  SS  ada batasnya juga. Hal ini tampak sekali pada grafik 1 yaitu grafik rata-rata throughput kelas layanan UGS.
Pada  grafik  1  tampak  bahwa  penambahan nilai rate pembangkitan  trafik  pada  nilai 896000bps  ke  1344000bps  tidak  banyak memberikan  pengaruh,  bahkan  pada  grafik  1, garis  kedua rate tersebut  tampak  seperti berdempetan.  Tidak  seperti  kelas  layanan  rtPS yang ukuran paketnya  dinamis tergantung pada kondisi  jaringan.  Ukuran  paket  kelas  layanan UGS  selalu  tetap  dan  selalu  mengirimkan paket-paket secara kontinyu.
Hal  menarik  lainnya,  dapat  dianalisa  bahwa semakin  besar  beban  trafik  yang  ditanggung oleh  suatu  jaringan,  maka  kinerja throughput kelas  layanan  rtPS  relatif  semakin  lebih  baik dibandingkan kelas layanan UGS.
Penjelasan di atas sangat masuk akal, karena karakter  dasar  dari  kedua  kelas  layanan  baik UGS dan rtPS memang berbeda. Kelas layanan UGS  memiliki  sifat  selalu  mengirimkan  paket- paket  dalam  ukuran  paket  yang  tetap  dan mengirimkan  setiap  saat.  Sementara  kelas layanan  rtPS  mengirimkan  paket-paket  hanya ketika  ada  data  yang  akan  dikirimkan  saja  dan itupun  dilakukan  dengan  ukuran  paket  yang dinamis  dalam range tertentu  tergantung  pada kondisi  jaringan.  Sehingga  UGS  tidak  cocok pada  kondisi  jaringan  dengan  beban  trafik sangat  padat.  Sedangkan  kelas  layanan  rtPS justru  handal  pada  kondisi  jaringan  dengan beban trafik sangat padat.

## Skenario II
Rata-rata throughput UGS dengan packet size berbeda
0.0 500000.0 1000000.0 1500000.0 2000000.0 2500000.0 3000000.0 3500000.0 0 10 20 30 40 50 60 Jumlah SS R a ta -r a ta t hrou gh pu t (b/ s ) p_size 210 p_size 420 p_size 630
Grafik 3. Grafik rata-rata throughput UGS (semua SS diset UGS) terhadap Jumlah SS dengan ukuran paket berbeda
Rata-rata throughput rtPS dengan packet size berbeda 0.0 500000.0 1000000.0 1500000.0 2000000.0 2500000.0 3000000.0 0 10 20 30 40 50 60 Jumlah SS R a ta -r a ta t ho rug hp ut ( b/ s ) p_size 210 p_size 420 p_size 630
Grafik 4. Grafik rata-rata throughput rtPS (semua SS diset rtPS) terhadap Jumlah SS dengan ukuran paket berbeda
Berdasarkan  grafik-grafik  di  atas  (grafik  3  dan grafik  4),  dapat  diperhatikan  bahwa  semakin  besar ukuran  paket  yang  dibangkitkan  oleh  SS,  hanya akan memberikan dampak secara siginifikan ketika beban  trafik  yang  dialami  oleh  jaringan  dalam keadaan  padat,  yaitu  dengan  semakin  menurunnya nilai  rata-rata throughput. Sedangkan  pada  kondisi beban  trafik  tidak  padat,  bertambah  besarnya ukuran paket yang dibangkitkan, tidak memberikan pengaruh  secara  signifikan.  Dari  grafik-grafik  di atas  tampak  bahwa  pengaruh  bertambah  besarnya ukuran  paket  mulai  tampak  pada  jumlah  SS  30 sampai dengan 48, kecuali pada grafik 4, yang tidak mengalami  perubahan  secara  signifikan  sama sekali.
Hal yang menarik untuk diperhatikan adalah grafik  4  apabila  dibandingkan  dengan  grafik  3. Pada grafik 4 tampak bahwa semakin besarnya ukuran  paket  sebagaimana  dilakukan  pada simulasi,  sama  sekali  tidak  memberikan dampak secara signifikan. Hal tersebut disebabkan  ukuran  paket  yang  dibangkitkan oleh  kelas  layanan  rtPS  bersifat  dinamis tergantung kondisi jaringan itu sendiri walaupun ukuran paket awal  diset pada ukuran tertentu .
Hal  menarik  lainnya  adalah  ketika  ukuran paket hanya 210 byte , tampak bahwa pencapaian  rata-rata  throughput  rtPS  memang tidak setinggi rata-rata throughput yang dicapai oleh UGS.      Akan tetapi,  ketika ukuran paket 420 byt e,  rata-rata throughput UGS  mulai menurun  sedangkan  rata-rata throughput yang dicapai  jaringan  dengan  semua  SS  diset  rtPS relatif  tidak  ada  perubahan.  Dan  ketika  ukuran paket  630,  rata-rata  througput  UGS  semakin menurun  bahkan  paling  rendah  dibandingan model jaringan yang lain. Sementara itu capaian rata-rata throughput model jaringan rtPS  relatif tetap.

## Skenario III
Rata-rata throughput UGS dengan panjang frame berbeda 0.0 500000.0 1000000.0 1500000.0 2000000.0 2500000.0 3000000.0 3500000.0 0 10 20 30 40 50 60 Jumlah SS R a ta -r a ta t hrou gh pu t (b/ s ) L-frame 5ms L-frame 8ms L-frame 10ms
Grafik 5. Grafik rata-rata throughput UGS (semua SS diset UGS) terhadap jumlah SS dengan panjang frame berbeda
Rata-rata throughput rtPS dengan panjang frame berbeda 0.0 500000.0 1000000.0 1500000.0 2000000.0 2500000.0 3000000.0 0 10 20 30 40 50 60 Jumlah SS R a ta -r a ta t hrou gh pu t (b/ s ) L-frame 5ms L-frame 8ms L-frame 10ms
Grafik 6. Grafik rata-rata throughput rtPS (semua SS diset rtPS) terhadap jumlah SS dengan panjang frame berbeda Berdasarkan  grafik-grafik  di  atas  (grafik  5  dan grafik  6),  tampak  bahwa  semakin  besar  durasi frame pada resource jaringan,  maka  semakin rendah  rata-rata throughput yang  dicapai.  Hal tersebut  terjadi  pada  grafik  5dan  tidak  terjadi  pada grafik 6.
Durasi frame semakin  besar  berarti frame yang dikirimkan  setiap  detiknya  semakin  sedikit. Durasi/panjang frame 5  ms,  berarti  bahwa frame yang  dikirimkan  setiap  detiknya  adalah  1/0.005 atau  sama  dengan  200 frame .  Durasi frame 8  ms, berarti  bahwa frame yang  dikirimkan  setiap detikanya  adalah  1/0.008  atau  sama  dengan  125 frame . Demikian juga panjang frame 10 ms, berarti bahwa frame yang  dikirimkan  setiap  detiknya adalah  1/0.01  atau  sama  dengan  100 frame .  Dari keterangan tersebut jelas sekali bahwa durasi frame semakin  besar akan  semakin  mengurangi  kapasitas transmisi.
Grafik  5  dan  6  menunjukkan  bahwa  semakin besar  durasi frame akan  menurunkan  pencapaian rata-rata throughput ,  kecuali  pada  grafik  6,  yaitu model  jaringan  dengan  semua  SS  diset  rtPS. Mungkin  saja  frekuensi  pengiriman  semakin terbatas  dengan  semakin  besarnya  panjang frame , tapi  ingat  bahwa  ukuran  paket  pada  kelas  layanan rtPS  bersifat  dinamis.  Ukuran  paket  pada  kelas layanan rtPS bisa sangat panjang saat kondisi beban trafik  tidak  padat,  dan  bisa  memendek  pada  saat beban  trafik  yang  dialami  oleh  jairngan  sedang padat.  Hal  inilah  yang  menyebabkan  kenaikan durasi frame tidak  berdampak  secara  signifikan pada grafik 6.
Selain  itu  diperoleh  nilai  rata-rata throughput yang dicapai oleh model jaringan dengan semua SS diset rtPS adalah yang terendah dibandingkan  dengan  model  UGS  terutama pada  jumlah  SS  30  sampai  48.  Akan  tetapi ketika  rata-rata throughput semua  model jaringan  menurun,    rara-rata throughput rtPS relatif tidak mengalami perubahan.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Penambahan beban trafik pada jaringan, baik dilakukan  dengan  menambah  jumlah  SS  yang ditangani oleh BS maupun dengan memperbesar rate kedatangannya, akan semakin memperbesar nilai rata-rata throughput di BS tersebut, selama resource jaringan belum jenuh.
Jika  ukuran  paket  yang  dibangkitkan semakin  diperbesar,  maka  akan  berakibat semakin  menurunnya    rata-rata throughput, kecuali  pada  kelas  layanan  rtPS.  Pada  kelas layanan  rtPS,  semakin  besarnya  ukuran  paket yang  dibangkitkan  tidak  berdampak  secara signifikan, karena sifat rtPS yang dinamis. Pada saat  beban  trafik  normal,  ukuran  paket  rtPS akan  besar  dan  akan  mengecil  ketika  beban trafik sangat padat.
Durasi/panjang frame yang  diperbesar  akan memberikan dampak semakin menurunnya rata- rata throughput ,  kecuali  pada  kelas  layanan rtPS.  pada  kelas  layanan  rtPS,  panajng frame yang  diperbesar  tidak  memberikan  dampak signifikan.  Hal  tersebut  juga  disebabkan  oleh sifat dinamis dari kelas layanan rtPS.
Pada  kondisi  beban  trafik  yang  padat,  kelas layanan  rtPS  relatif  lebih  handal  dibandingkan kelas  layanan  UGS.  Pada  saat  beban  trafik sangat  padat,  kelas  layanan  trafik  yang  kaku akan  mulai  tidak  terlayani,  sedangkan  kelas layanan  yang  dinamis  masih  dapat  terlayani oleh BS, yaitu dengan menyesuaikan (memperkecil) ukuran paketnya.
Untuk penelitian selanjutnya, perlu dilakukan  simulasi end-to-end pada  jaringan WiMax, baik dalam satu BS maupun lintas BS. Tujuannya adalah untuk mensimulasikan jaringan WiMax semirip mungkin dengan
kenyataannya,  selain  juga  dapat  menghitung delay end-to-end .

## DAFTAR PUSTAKA
[1] IEEE, “IEEE  Standard  802.16TM,  IEEE Standard  for  Local  and  Metropolitan  Area Network  Part  16  :  Air  Interface  for  Fixed Broadband  Wireless  Access  System” ,  1 Oktober 2004
[2] Huaming Lv, Jing Nie, Chenglin Zhao, Zheng Zhou,  “ A  Simplified  Architecture  of  QoS  for the  IEEE802.16  BWA  System ”,  Beijing University  of  Posts  and  Telecommunications, www.paper.edu.cn.
[3] Ritun  Patney,  Raj  Jain,  “ WIMAX  OFDMA Scheduler Simulation: Status and Issues ”, www.cse.wustl.edu/~jain/wimax/schd704.htm
[4] Eli  Sofer,  Yossi  Segal,  “ Tutorial  on  Multi
Access OFDM (OFDMA) Technology ”,
Doc.:IEEE802.22-05-0005r1, Januari 2005
[5] James T. Yu, “ WIMAX A Killer Technology or Another  Hype ”,  School  of  CTI  DePaul University, 11 Juli 2005.
[6] Shyam  Parekh,  “ 802.16/WIMAX ”,  EECS  122, Spring 2007
[7] Aarne  Hummelholm,  “ WIMAX  MAC-Upper Layer Service ”, Maaliskuuta, Maret 2006.
[8] Haiyun Luo, Songwu Lu, Vaduvur Bharghavany, Jerry Cheng, dan Gary Zhongy,
“ A  Packet  Scheduling  Approach  to  QoS Support  in  Multihop  Wireless  Networks ”, ACM  Journal  of  Mobile  Networks  and Applications  (MONET)  Vol.  9,  No.  3,    Juni 2004.
[9] Chuck  Semeria,  “ Supporting  Differentiated Service Classes : Queue Scheduling Diciplines ”, Juniper Networks, Inc., www.juniper.net.
[10] IEEE 802.16-2001. “ IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks –
Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems ”. Apr. 8, 2002.
[11] GuoSong Chu, Deng Wang, dan
Shunliang Mei. “ A QoS architecture for the MAC protocol  of  IEEE  802.16  BWA  system ”. IEEE International Conference on Communications,  Circuits  and  Systems and West Sino Expositions, 1:435–439, Juni 2002.
[12] P. Goyal, H.M. Vin dan H. Chen, “ Start- time
fair  queueing:  A  scheduling  algorithm for integrated service access ”, ACM SIGCOMM’96. Agustus 1996.
[13] Hayri, WiMAX  :  Koneksi  Broadband
Lewat
Wireless , Majalah  PC  Media  Edisi  Juli 2004.
[14] Mohammed Hawa dan David W. Petr,
“ Quality  of    Service  in  Cable  and Broadband
Wireless System ”, University of  Kansas.