i
LAPORAN KEMAJUAN PROGRAM KREATIVITAS
MAHASISWA
JUDUL PROGRAM
IMPLEMENTASI CROSS-LAYER ENHANCED PACKET SCHEDULING (CEPS)
PADA PAKET MULTIMEDIA UNTUK JARINGAN OFDM UPLINK DI BAWAH
REDAMAN HUJAN
Bidang Kegiatan :
PKM-P
Diusulkan oleh:
Dylan Adhytia Kalimuddin (2211 100 111) Angkatan 2011
Tri Wahyu Kurniawan (2211 100 073) Angkatan 2011
Oxy Primasetiya Riza (2209 100 168) Angkatan 2009
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2013
ii
Surabaya, 24 Juni 2013
Surabaya, 24 Juni 2013
Rp. 10.500.000,00
1
I. TARGET LUARAN
Luaran yang diharapkan dari penelitian ini yaitu adanya ‘teknik baru’ yang diterapkan
untuk meningkatkan kapasitas dan kualitas transmisi komunikasi pita lebar, terutama dalam
mengatasi gangguan redaman hujan. Teknik khusus yang digunakan adalah menggunakan
pendekatan cross-layer (optimasi antar lapisan protokol) dengan fokus pada aspek penjadwalan
paket lanjut yang dikenal dengan metode Cross-Layer Enhanced Packet Scheduling (CEPS).
Metode ini merupakan tambahan metode optimasi di level physic dengan menambahkan sisi
penjadwalan transmisi paket data multimedia dengan link uji “Uplink jaringan pita lebar
OFDM”.
Salah satu target keluaran yang diharapkan melalui penelitian ini adalah publikasi
nasional/internasional dalam rangka diseminasi.
II. METODE
Metode pelaksanaan dalam PKM-P ini dapat dilihat pada diagram dibawah:
Gambar 1. Diagram Alur Pengerjaan
1. Melakukan pemodelan redaman hujan. Model yang digunakan adalah model SST
(synthetic storm technique). Data hujan menggunakan data BMKG dan pengukuran
menggunakan disdrometer di ITS.
2. Pengukuran dan pemodelan trafik multimedia.
3. Simulasi perhitungan kapasitas kanal (available capacity) pada model OFDM Uplink
pada kondisi hujan.
2
4. Melakukan upaya penjadwalan (scheduling) untuk meningkatkan kapasitas dan kualitas
transmisi pada kondisi hujan tanpa harus menambahkan sumber daya (daya pancar,
jumlah kanal dan sebagainya).
5. Menghitung kinerja hasil penjadwalan (dengan penjadwalan kita bisa memilih trafik
terbesar yang bisa dilayani, tetapi juga memperhatikan fairness dari seluruh user).
6. Pembuatan laporan akhir dan publikasi ilmiah
III. KETERCAPAIAN TARGET LUARAN
a. Penentuan model OFDM uplink
IKJP: Mendapatkan model OFDM uplink
Hasil yang diperoleh
Didapatkan pemodelan OFDM uplink yang dioptimalkan melalui pendekatan
cross-layer (gambar 2.a). Sel yang dicakup oleh BTS OFDM berbentuk segiempat
dengan panjang sisi 8 km x 8 km. Gambar 2.b menunjukkan posisi BTS berada di tengah
sel dan 3 user yang secara acak berada di sel tersebut.
.Gambar 2.a. Hubungan antar layer dan implementasinya
Gambar 2.b. Posisi BTS dan 3 user di dalam sel 8 km x 8 km
b. Pemodelan Trafik
IKJP: Mendapatkan pemodelan trafik pada 3 user
Hasil yang diperoleh
Data trafik didapatkan melalui pengukuran dan dikembangkan menggunakan
model. Terdapat 3 model trafik yang digunakan, yaitu trafik video, FTP, dan voice.
Ketiga trafik tersebut dibangkitkan pada link komunikasi untuk 3 user. Nilai yang
diperoleh yaitu nilai intensitas trafik berupa ukuran data dalam bit, holding time dan inter
arrival time. Nilai tersebut akan dijadikan acuan dalam melakukan penjadwalan.
User 1
User 2
User 3
3
Gambar 3 merupakan contoh plot grafik dari trafik yang diperoleh. Untuk trafik
data yang disimbolkan dengan warna merah memiliki nilai intensitas yang sangat kecil
dan durasi waktu baik holding-time maupun inter-arrival time lebih singkat
dibandingkan dari 2 user yang lain. Pada grafik tersebut juga terlihat trafik video
mendominasi trafik tersebut. Video memiliki ukuran data yang lebih besar dan waktu
holding-time yang lebih lama. Setelah diperoleh data trafik tersebut, maka dilakukan
konversi dari bit menjadi paket dengan paket sebesar 1024 bit. Tugas Scheduler adalah
memilih aplikasi atau traffik mana yang harus dilayani pada suatu saat
Gambar 3. Trafik dari 3 user yang akan dilayani
c. Pemodelan kanal redaman hujan
IKJP: Mendapatkan model kanal redaman hujan
Hasil yang diperoleh
Redaman hujan diperoleh dengan mengubah data hasil pengukuran curah hujan di
lab B306 JTE-ITS. Nilai redaman hujan didapatkan menggunakan metode SST. Nilai
redaman hujan yang dibangkitkan menggunakan data intensitas curah hujan periode
bulan Januari sampai Mei 2010 dapat dilihat pada gambar 4.a Redaman hujan ini
digunakan untuk mendapatkan nilai SNR hujan pada masing-masing link. Terlihat bahwa
redaman hujan dapat mencapai nilai 180 dB. Dalam bahasa awam nilai redaman ini
setara dengan , artinya sinyal yang teredam akan menjadi sangat lemah. Gambar
berikutnya menunjukkan CCDF dari redaman hujan yang dialami oleh user dalam 1
tahun.
4
Gambar 4.a. Grafik redaman hujan rata-rata bulan Januari-Mei 2010
Gambar 4.b. CCDF redaman hujan dalam 1 tahun
d. Mempelajari Proses Penjadwalan Trafik
IKJP: Mendapatkan Algoritma Penjadwalan
Hasil yang diperoleh
Penjadwalan dilakukan dengan mengacu pada kondisi kanal dan kondisi trafik.
Gambar dan penjelasan di paragrah berikut memberikan ilustrasi bahwa kapasitas kanal
bervariasi sesuai dengan kondisi kanal yang terkenal redaman hujan. Pada sistem ini
terdapat interferensi dari ketiga user terhadap BTS sehingga dapat diperoleh nilai SINR
dengan mengunakan nilai SNR yang telah diperoleh (dapat dilihat pada gambar 5.a. Nilai
SINR yang diperoleh untuk ketiga link tersebut sekitar 25 dB dan nilai minimum SINR
diperoleh oleh link komunikasi pada user 3 yaitu mendekati 21,5 dB. Kemudian nilai
ketersediaan kapasitas masing-masing link dapat diketahui dengan menggunakan nilai
SINR yang diperoleh yaitu berada pada kisaran 37 Kbps (dapat dilihat pada gambar 5.b).
Nilai kapasitas tersebut menjadi informasi untuk dilakukan penjadwalan trafik. Sebelum
dilakukan penjadwalan paket, maka ketersediaan kapasitas tersebut dikonversikan
satuannya menjadi packet per secon (pps) dengan pembulatan kebawah sehingga
diperoleh nilai ketersediaan kapasitas untuk ketiga user tersebut sama yaitu 36 pps.
Gambar 5.a. Grafik SINR tiap user Gambar 5.b. Grafik ketersediaan kapasitas
5
Dari memahami kapasitas yang bervariasi dan tersedia untuk dioptimalkan, maka
dilakukan penjadwalan dengan memperhatikan jenis trafik yang dibawa oleh setiap user.
Pada dasarnya yang dilihat sebagai prioritas adalah trafik yang membutuhkan akses real-
time, contoh video atau voice, FTP bukan prioritas. Dengan pola fikir, Trafik yang telah
dibangkitkan kemudian dijadwalkan sesuai algoritma CEPS. Hasil penjadwalan dapat
dilihat pada gambar 6.b. User dengan trafik yang bersifat real-time seperti video dan
voice mendapatkan prioritas sedangkan user dengan trafik FTP bersifat non real-time
yang toleran terhadap delay sehingga memiliki waktu lebih lama di buffer.
Selain itu, pada penjadwalan ini melihat kondisi dari ketiga trafik tersebut.
Kondisi tersebut berupa holding time dan inter-arrival time. Semakin lama holding-time
yang dialami trafik tertentu dengan intensitas yang tinggi, maka penjadwalan sub-carrier
yang terjadi untuk trafik tersebut lebih banyak tetapi tetap mempertimbangkan fairness
agar semua user dengan masing-masing trafik dapat terlayani. Trafik video memiliki
holding time lebih lama sehingga mendapatkan jumlah sub-carrier lebih banyak.
Gambar 6.a. Algoritma penjadwalan CEPS Gambar 6.b. Grafik penjadwalan Trafik
e. Evaluasi kinerja
IKJP: Meninjau hasil metode penjadwalan paket CEPS terhadap besarnya PLR yang
dialami oleh 3 user tersebut.
6
Hasil yang diperoleh
Setelah dilakukan penjadwalan dengan memperhatikan ketersediaan kapasitas
yang diperoleh sebelumnya, didapatkan nilai packet loss rate (PLR) yang dialami oleh
tiap-tiap user. PLR ini merupakan akibat dari paket yang menunggu lama di buffer
hingga waktu tunggunya mencapai maksimal atau kapasitas di buffer telah penuh.
Parameter yang baik dalam sistem adalah 10-2
. Selama 64 sub-carrier nilai PLR dari user
dengan trafik video adalah 0, sedangkan pada user dengan trafik FTP masih berada di
buffer. User dengan trafik suara sedang mengalami inter-arrival time sehingga tidak
memiliki nilai PLR pada saat tersebut.
f. Melakukan Publikasi ilmiah
IKJP: Melakukan pembuatan paper hasil penelitian dan mengirimkannya ke seminar
nasional/internasional
Hasil yang diperoleh
Paper lengkap hasil penelitian telah berhasil dibuat dan telah dikirimkan pada
COMNETSAT 2013 IEEE International Conference on Communications, Network and
Satellite yang akan dilaksanakan pada 03-05 Desember 2013 di Yogyakarta. Hasil review
paper yang diterima akan diumumkan pada 25 September 2013. Bukti telah diterimanya
paper yang kami kirimkan untuk di-review terlihat pada gambar 7.
Gambar 7. Bukti Paper yang Dikirim Telah Diterima Panitia Untuk Di-review
IV. PERMASALAHAN DAN PENYELESAIANNYA
a. Administratif
Permasalahan Administratif yang ditemui dalam pelaksanaan PKM ini adalah
mendapatkan data dari kecepatan angin dan curah hujan dari BMKG surabaya. Dimana
7
kami tidak dapat memperoleh data yang terbaru tahun 2011 dikarenakan data yang
terbaru masih belum boleh dipublukasikan, sehingga kami melakukan penelitian dengan
data tahun sebelumnya, yaitu tahun 2010.
b. Teknis
Permasalahan teknis yang kami hadapi dalam melakukan penelitian ini adalah kurangnya
pengetahuan anggota PKM ini dalam melakukan pemrogaman MATLAB. Tetapi
masalah ini dapat diatasi dengan secara intens belajar MATLAB dan konsultasi
MATLAB dengan dosen pembimbing.
c. Organisasi Pelaksana
Permasalahan yang ditemui yakni pada penyesuaian jadwal kuliah yang berbeda pada
tiap anggota dalam tim untuk melaksanakan program penelitian ataupun mengadakan
diskusi. Namun hal ini dapat diatasi dengan mengadakan pembagian tugas antar anggota.
d. Keuangan
Masalah yang ditemui dalam keuangan ini adalah pembagian dana hibah PKM dari
DIKTI yang dilakukan secara berangsur-angsur sehingga kami tidak bisa langsung
menjalankan PKM sesuai dengan jadwal yang telah kami tentukan. Untungnya terdapat
dana talangan dari ITS yang dapat kami gunakan sebagai dana awal pengerjaan PKM.
V. BIAYA
a. Dana Hibah dari Dikti : Rp 10.500.000,00
b. Realisasi Anggaran (Pengeluaran)
Adapun realisasi dari anggaran yang digunakan yaitu sebagai berikut:
1. Bahan habis pakai
Uraian volume Harga
satuan (Rp)
Jumlah (Rp)
Kertas A4 2 rim 40.000 80.000
Tinta printer 5 40.000 200.000
Alat Tulis 1 set 120.000 120.000
Spidol Non Permanen 4 15.000 60.000
Spidol Permanen 4 20.000 80.000
Penggaris Besi 50cm 3 30.000 90.000
Lem Tembak 3 50.000 150.000
Total 780.000
8
2. Peralatan atau jasa pendukung
Uraian volume Harga
satuan (Rp)
Jumlah (Rp)
Hard Disk 1 875.000 875.000
DB 9 Konektor 6 150.000 900.000
RJ-II C 6 160.000 960.000
Kabel koaksial RG-8 8 90.000 720.000
Tuner 2 450.000 900.000
Konektor BNC to RG 8 12 75.000 900.000
Modem Internet+paket internet 4 bulan 1 475.000 475.000
Printer deskjet K209G 1 790.000 790.000
Modif print 1 200.000 200.000
Avometer 2 250.000 500.000
Bor 1 325.000 325.000
Solder 3 125.000 375.000
Sewa Spectrum Analyzer 4 225.000 900.000
Total 8.820.000
3. Perjalanan
Uraian volume Harga
satuan (Rp)
Jumlah (Rp)
Kunjungan ke BMKG Juanda 3 orang 100.000 300.000
Transportasi Survey Surabaya Utara 3 orang 50.000 150.000
Transportasi Survey Surabaya Selatan 3 orang 50.000 150.000
Pengukuran Angin 3 orang 50.000 150.000
Total 750.000
4. Publikasi Ilmiah
Uraian volume Harga
satuan (Rp)
Jumlah (Rp)
Poster 3 50.000 150.000
Total 150.000
9
Rekapitulasi Biaya yang digunakan
Jenis Pengeluaran Jumlah (Rp)
Bahan habis pakai 780.000
Peralatan atau jasa pendukung 8.820.000
Perjalanan 750.000
Publikasi Ilmiah 150.000
Total 10.500.000
Sisa Dana
Uraian Jumlah (Rp)
Pemasukan dana hibah dari DIKTI 10.500.000
Pengeluaran 10.500.000
Sisa Dana 0
VI. DOKUMENTASI KEGIATAN
Gambar 8. Mengerjakan penelitian dengan software MATLAB
10
Gambar 9. Kunjungan ke BMKG Surabaya untuk mendapatkan data curah hujan
dan kecepatan angin
Gambar 10. Konsultasi dengan dosen pembimbing
LAMPIRAN
Tabel 1. Rekapitulasi Biaya Pengeluaran
NO TGL KWI URAIAN JUMLAH
(Rp.)
PAJAK (Rp.)
PPN PPH-
21
PPH-
22
PPH-
23
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
17 Mei 2013
1 Mei 2013
14 Mei 2013
17 Maret 2013
13 Mei 2013
26 Mei 2013
21 Mei 2013
27 Mei 2013
21 Maret 2013
23 Maret 2013
18 Maret 2013
16 Maret 2013
19 Maret 2013
12 Maret 2013
6 Mei 2013
9 Mei 2013
24 Mei 2013
11 Mei 2013
Pembelian Printer deskjet K209G,
dll
Pembelian RJ-II
Pembelian Tinta Print, Kertas A4,
dll
Pembelian Lem Tembak,
Penggaris
Penyewaan Spectrum Analyzer
Pembelian Avometer, Solder
Transportasi ke BMKG Juanda
Transportasi Pengukuran Angin
Pembelian modem
Pembelian Tuner
Pembelian DB9 Konektor
Pembelian Konektor BNC to RG
8
Pembelian Hardisk
Pembelian Kabel Koaksial RG 8
Pembuatan Poster
Transportasi ke Surabaya Utara
Transpoartasi ke Surabaya Selatan
Pembelian Bor
990.000,00
960.000,00
540.000,00
240.000,00
900.000,00
875.000,00
300.000,00
150.000,00
475.000,00
900.000,00
900.000,00
900.000,00
875.000,00
720.000,00
150.000,00
150.000,00
150.000,00
325.000,00
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
JUMLAH 10.500.000,00 - - - -
Surabaya, 30 Juni 2013
Gambar 1. Kwitansi pembelian Printer deskjet K209G, dll
Gambar 2. Kwitansi Pembelian RJ-II
Gambar 3. Kwitansi Pembelian Tinta Print, Kertas A4, Dll
Gambar 4. Kwitansi Pembelian Lem Tembak, Penggaris
Gambar 5. Kwitansi penyewaan Spectrum Analyzer
Gambar 6. Kwitansi pembelian Avometer, Solder
Gambar 7. Kwitansi Transportasi ke BMKG Juanda
Gambar 8. Daftar penerima uang transportasi pengambilan data di BMKG
Gambar 9. Kwitansi Transportasi Pengukuran Angin
Gambar 10. Daftar penerima uang transportasi pengukuran
angin
Gambar 11. Kwitansi pembelian modem
Gambar 12. Kwitansi pembelian Tuner
Gambar 13. Kwitansi pembelian DB9 Konektor
Gambar 14. Kwitansi pembelian Konektor BNC to RG 8
Gambar 15. Kwitansi pembelian Hardisk
Gambar 16. Kwitansi pembelian Kabel Koaksial RG 8
Gambar 17. Kwitansi Pembuatan Poster
Gambar 18. Kwitansi Transportasi ke Surabaya Utara
Gambar 19. Daftar penerima uang transportasi pengukuran di Surabaya Utara
Gambar 20. Kwitansi Transpoartasi ke Surabaya Selatan
Gambar 21. Daftar penerima uang transportasi pengukuran di Surabaya Selatan
Gambar 22. Kwitansi pembelian Bor
