Perpustakaan Digital ITB

Pada sistem komunikasi nirkabel Generasi 5 (5G), penggunaan sistem komunikasi antar perangkat (device-to-device, D2D) dan komunikasi antar mesin (machine-to-machine, M2M) akan semakin intensif dan massive. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, jaringan adhoc nirkabel akan sangat berperan dalam penghematan infrastruktur dan spektrum frekuensi. Permasalahan penting pada komunikasi D2D pada jaringan adhoc adalah adanya kelemahan pada algoritma routing yang masih memilih jalur dengan kualitas kanal yang rendah dan meningkatnya overhead jaringan. Kemudian adanya kesalahan persepsi dari kontrol kongesti transmission control protocol (TCP) yang mendeteksi kongesti berdasarkan paket data yang hilang dan timeout. Paket data yang hilang dan timeout akibat bit error rate (BER) yang tinggi serta bertambahnya waktu pencarian jalur komunikasi oleh mekanisme routing disalahartikan sebagai kongesti. Sehingga diperlukan penelitian untuk meningkatkan kinerja routing dan kontrol kongesti dengan metode skema kerjasama antar lapis jaringan (cross layer scheme, CLS) yang memanfaatkan informasi kualitas kanal rasio sinyal terhadap derau (signal-to-noise ratio, SNR). Pada penelitian ini telah diusulkan algoritma baru pada mekanisme routing dengan metode seleksi jalur (selective route, SR) berbasis SNR dengan CLS untuk mengatasi permasalahan tersebut. Proses seleksi dilakukan pada pembentukan jalur komunikasi menggunakan metrik SNR Threshold. Pada metode yang diusulkan, informasi SNR disimpan di perangkat pada proses seleksi jalur balik (reverse route, RR). Lebih lanjut, pada penelitian ini diusulkan algoritma dan model baru pada mekanisme kontrol kongesti dengan metode pengaturan besarnya pengiriman paket data ketika kongesti terdeteksi (congestion window, CW) berbasiskan SNR dengan CLS. Pada metode yang diusulkan, terdeteksinya paket data yang hilang dan timeout akibat BER yang tinggi serta bertambahnya waktu proses routing diindikasikan ke dalam model CW dengan probabilitas packet error berbasis SNR. Pengujian algoritma dan model yang diusulkan pada penelitian ini dilakukan dengan network simulator dan simulasi komputer. Agar mendekati hasil real pada penerapan komunikasi D2D, pengujian dilakukan dengan berbagai model propagasi, yaitu Two-Ray Ground dan multipath fading Rician serta Rayleigh yang menggambarkan perubahan SNR terhadap kondisi lingkungan. Untuk memverifikasi hasil yang didapat, pengujian dilakukan dengan membandingkan metode yang diusulkan dengan metode CLS sebelumnya, metode standar serta model formulasi matematis throughput yang dikembangkan. Hasil pengujian metode yang diusulkan dapat meningkatkan kinerja throughput dan menurunkan end-to-end delay, probabilitas packet error, serta routing overhead yang signifikan dibandingkan metode sebelumnya. Algoritma selective route dan metrik SNR threshold yang diusulkan dapat menghindari pemilihan koneksi dengan kualitas kanal yang rendah, mengurangi terjadinya pemutusan jalur dan mampu meningkatkan rata-rata waktu terhubungnya jalur pengiriman (path life), sehingga dapat menaikan throughput, menurunkan delay dan probabilitas packet error. Konsep penyimpanan SNR pada pembentukan reverse route tanpa memasukan informasi SNR ke dalam paket kontrol routing lebih efisien dan dapat menurunkan routing overhead serta menghindari hilangnya informasi SNR di jaringan. Lebih lanjut, metode pengaturan congestion window berbasis SNR yang diusulkan mampu mengurangi kesalahan persepsi dan meningkatkan adaptasi kontrol kongesti pada lingkungan dengan perubahan kualitas kanal yang dinamis dan BER yang tinggi di jaringan, sehingga dapat meningkatkan throughput dengan signifikan.