Analisa Kinerja Ad-Hoc On Demand Distance Vector (AODV) Pada Komunikasi VMeS Kamal Syarif1, Achmad Affandi1, Djoko Suprajitno R1 Bidang Studi Telekomunikasi Multimedia Jurusan Teknik Elektro-Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, Indonesia
[email protected] Abstrak - VMeS adalah sistem yang terdiri dari jaringan sentral pusat kendali pesan elektronik (control centre/base station), modem radio untuk transmisi data di kanal HF/VHF dan terminal pesan elektronik (mobile station) yang tersebar di kapal-kapal nelayan di bawah 30 GT. Penelitian ini akan disimulasikan bagaimana kinerja routing Ad Hoc On Demand Distance Vector (AODV) terhadap mobile node pada VMeS. Mobile node disini adalah kapal-kapal nelayan. Untuk membuat simulasi jaringan ad hoc pada VMeS digunakan NS2. Dari hasil simulasi dapat ditarik kesimpulan bahwa performansi routing AODV lebih baik dari pada performansi routing algoritma routing yang lain karena data yang diperoleh routing AODV memiliki delay yang lebih kecil serta memiliki throughput dan PDF yang lebih besar. Pada penelitian ini digunakan algoritma routing DSDV dan DSR sebagai pembanding performansi. Tingkat kerapatan node akan mempengaruhi tingkat kesuksesan pengiriman data. Kata Kunci: VMeS, AODV, mobile node, NS2. I. PENDAHULUAN embuatan tugas akhir yang berjudul “Analisa Kinerja Ad-Hoc On Demand Distance Vector (Aodv) Pada Komunikasi VMeS” dilatarbelakangi dengan pengembangan VMeS sebagai sarana komunikasi bagi nelayan untuk berkomunikasi antar nelayan dengan biaya yang terjangkau. VMeS merupakan sistem komunikasi data antar kapal nelayan yang memiliki kelebihan tidak hanya melaporkan informasi posisi kapal tetapi juga informasi berbagai pesan yang dikirimkan ke pusat kendali sehingga membantu nelayan memperoleh
P
informasi dengan biaya yang terjangkau dan sistem yang lebih sederhana. Sebuah routing protocol sangat diperlukan pada proses komunikasi antara beberapa node untuk mengirimkan paket data melalui satu atau beberapa node, protokol routing menentukan rute perjalanan paket data tersebut menuju alamat yang dituju. Saat ini ada dua jenis protokol rute konvensional yakni jenis distance vector dan jenis link state. Kedua jenis protokol rute tersebut umumnya digunakan pada jaringan dengan infrastruktur statis. Perubahan topologi yang sangat dinamis tidak menjadi acuan saat kedua jenis protokol tersebut dibuat. Secara nyata keduanya tidak dapat digunakan pada protokol routing non adaptif untuk keperluan jaringan yang node-nodenya bergerak bebas. Jika node-node bergerak bebas maka akan menyebabkan topologi jaringan berubah. Keadaan ini mengakibatkan jaringan tidak memiliki infrastruktur atau dikenal dengan istilah jaringan ad hoc. Pesan yang dikirim dalam lingkungan jaringan ini akan terjadi antara dua node dalam cakupan transmisi masing-masing. Dan juga secara tidak langsung dihubungkan oleh multiple hop melalui beberapa node perantara jika kedua node itu tidak dapat berhubungan atau berada di luar jangkauannya. Secara garis besar protokol-protokol rute dapat diklasifikasikan menjadi tiga kategori: Terpusat atau tersebar Adaptif atau statis Reaktif atau proaktif atau hybrid Jika kerja protokol rute dilakukan secara terpusat, semua keputusan yang dibuat ditentukan dari titik terpusat, tidak demikian dengan protokol rute terdistribusi, semua node atau titik melakukan kerja sama untuk memutuskan jalur rute pengiriman data. Suatu protokol rute adaptif mungkin
1
mengubah perilaku kerjanya menyesuaikan dengan status jaringan, mengantisipasi kemungkin terjadi kongesti pada sebuah link atau karena banyak faktor yang mungkin terjadi. Sedangkan suatu protokol rute reaktif melakukan aksi-aksi yang diperlukan misalnya pencarian rute-rute bila diperlukan, kebalikannya protokol rute proaktif menemukan rute-rute sebelum mereka kemudian digunakan. Metoda reaktif juga disebut sebagai on-demand routing protocol. Karena aksinya dilakukan saat diperlukan, beban pengontrolan paket secara signifikan ditekan. Metoda proaktif menyimpan tabel rute, dan merawat tabel-tabel tersebut secara periodik. Metoda hybrid menggunakan kedua metoda reaktif dan proaktif tadi untuk membuat protokol rute semakin efisien.[1] Permasalahan yang akan diangkat pada makalah ini adalah pengukuran kinerja protokol routing Ad hoc On demand Distance Vector (AODV) untuk diterapkan pada komunikasi VMeS. Pada penelitian ini dibuat suatu simulasi routing Ad hoc On demand Distance Vector (AODV) pada komunikasi VMeS dengan menggunakan Network Simulator 2 (NS2). II. DASAR TEORI Jaringan Wireless Ad Hoc Jaringan Wireless terdiri dari dua model yaitu fixed dan mobile. Jaringan Fixed wireless tidak mendukung mobility, dan kebanyakan adalah point to point (seperti microwave network dan geostationary satellite network). Lain halnya dengan jaringan mobile wireless yang sangat dibutuhkan oleh pengguna yang bergerak. Jaringan mobile dibagi dalam dua kategori utama yaitu jaringan yang memiliki infrastruktur (selular) dan jaringan yang tidak memiliiki infrastruktur. Jaringan yang tak memiliki infrastruktur ini yang biasanya disebut dengan jaringan ad hoc [2]. Jaringan ad hoc untuk suatu tujuan diartikan sebagai suatu jaringan tanpa infrastruktur dimana masing-masing node adalah suatu router bergerak yang dilengkapi dengan transceiver wireless. Pesan yang dikirim dalam lingkungan jaringan ini akan terjadi antara dua node dalam cakupan transmisi masing-masing yang secara tidak langsung dihubungkan oleh multiple hop melalui beberapa node perantara [2]. Gambar 2.1 menunjukkan node C dan node F berada di luar cakupan transmisi satu terhadap yang lainnya, tetapi masih dapat berkomunikasi lewat perantara node D dalam multiple hop. A.
Gambar 1. Struktur Dasar Jaringan Ad hoc [1] B.
AODV ( Ad hoc On Demand Distance Vector) [3] Ad hoc Ondemand Distance Vector (AODV) adalah routing protocol yang dirancang untuk jaringan ad hoc mobile. AODV mampu baik unicast maupun multicast routing. Ini adalah algoritma permintaan, artinya membangun rute antara node yang dibutuhkan oleh sumber node. Mempertahankan rute ini selama mereka dibutuhkan oleh sumber. Selain itu, bentuk-bentuk AODV yang menghubungkan anggota grup multicast. Percabangan yang terdiri dari anggota kelompok dan node yang diperlukan untuk menghubungkan ke node lainnya. AODV menggunakan nomor urut untuk mengupdate rute. Itu adalah loop-free dan skala jumlah besar mobile node. AODV membangun rute menggunakan route request / route reply query cycle. Ketika source node membutuhkan rute ke tujuan yang belum memiliki rute, rute itu menyiarkan permintaan (RREQ) paket melalui jaringan. Node menerima paket ini memperbarui informasi untuk node sumber dan membuat pointer ke node sumber dalam tabel routing. Di samping sumber alamat IP node, nomor urut saat ini, dan disiarkan ID, RREQ juga berisi urutan yang paling baru nomortujuan mana node sumber berada. Sebuah node menerima RREQ dapat mengirim rute balasan (RREP) jika salah satu tujuan atau jika ia memiliki rute ke tujuan dengan urutan yang sesuai angka yang lebih besar dari atau sama dengan yang terkandung dalam RREQ. Jika hal ini terjadi, itu unicasts sebuah RREP kembali ke sumbernya. Jika tidak, rebroadcasts yang RREQ. Node tetap melacak sumber RREQ alamat IP dan broadcast ID. Jika mereka menerima RREQ yang mereka telah diproses, mereka membuang RREQ dan tidak meneruskannya. Ketika RREP kembali ke sumber node, node mengatur maju pointer ke tujuan. Setelah simpul sumber menerima RREP, hal itu mungkin mulai untuk meneruskan paket data ke tujuan. Jika sumber kemudian menerima RREP berisi nomor urut yang lebih besar atau berisi nomor urutan yang sama dengan yang lebih kecil hopcount, hal itu mungkin melakukan update informasi routing untuk tujuan tersebut dan mulai menggunakan rute yang lebih baik. Selama rute
2
tetap aktif, hal itu akan terus dipertahankan. Sebuah rute dianggap aktif selama ada paket data secara berkala perjalanan dari sumber ke tujuan di sepanjang jalan itu. Setelah sumber berhenti mengirimkan paket data, link akan waktu keluar dan akhirnya akan dihapus dari tabel routing node perantara. Jika suatu link terputus sementara rute aktif, node yang mengalami down akan mengirim kesalahan rute (RERR) pesan ke node sumber untuk menginformasikan hal itu dari sekarang tujuan tak terjangkau (s). Setelah menerima RERR, jika sumber node tetap membutuhkan rute ini, rute masih dapat ditemukan. Multicast rute ditetapkan dengan cara yang sama. Sebuah simpul yang ingin bergabung dengan sebuah grup multicast menyiarkan RREQ dengan alamat IP tujuan diatur ke bahwa dari kelompok multicast dan dengan 'J' ( join ) flag ditetapkan untuk menunjukkan bahwa node ingin bergabung dengan grup. Setiap node menerima RREQ ini yang merupakan anggota dari multicast tree yang memiliki nomor urut yang update untuk grup multicast dapat mengirim RREP. Ketika RREPs menyebarluaskan kembali ke sumber, node meneruskan pesan mengatur pointer di tabelrouting multicast mereka. Sebagai node sumber menerima RREP, itu melacak rute dengan nomor urut, dan lebih dari itu hop terkecil berikutnya adalah anggota grup multicast. Node sumber akan unicast sebuah Multicast Activation ( MACT ) pesan ke hop berikutnya yang dipilih. Pesan ini bertujuan mengaktifkan rute. Sebuah node yang tidak menerima pesan ini yang telah mendirikan sebuah penunjuk rute multicast akan time out dan menghapus pointer. Jika node menerima MACT itu belum menjadi bagian dari multicast tree, maka akan melacak rute yang terbaik dari RREPs itu diterima. Oleh karena itu node juga harus unicast sebuah MACT ke hop berikutnya, dan seterusnya sampai sebuah node yang sebelumnya anggota multicast tree tercapai. AODV mempertahankan rute sepanjang rute aktif. Ini termasuk memelihara multicast tree untuk kehidupan grup multicast. Karena node jaringan selular, kemungkinan bahwa banyak link breakages sepanjang rute yang akan terjadi pada masa routing. AODV memerlukan setiap node untuk menjaga tabel routing yang berisi field : Destination IP Address: berisi alamat IP dari node tujuan yang digunakan untuk menentukan rute. Destination Sequence Number : destination sequence number bekerjasama untuk menentukan rute Next Hop: „Loncatan‟ (hop) berikutnya, bisa berupa tujuan atau node tengah, field ini dirancang untuk meneruskan paket ke node tujuan.
Hop Count: Jumlah hop dari alamat IP sumber sampai ke alamat IP tujuan. Lifetime: Waktu dalam milidetik yang digunakan untuk node menerima RREP. Routing Flags: Status sebuah rute, up (valid), down (tidak valid) atau sedang diperbaiki. AODV menggunakan tabel routing dengan satu entry untuk setiap tujuan. Tanpa menggunakan routing sumber, AODV mempercayakan pada tabel routing untuk menyebarkan RouteReply (RREP) kembali ke sumber dan secara sekuensial akan mengarahkan paket data menuju ketujuan. AODV juga menggunakan sequence number untuk menjaga setiap tujuan agar didapat informasi routing yang terbaru dan untuk menghindari routing loops. Semua paket yang diarahkan membawa sequence number ini. Penemuan jalur (Path discovery) atau Route discovery di-inisiasi dengan menyebarkan RouteReply (RREP), seperti terlihat pada Gambar 3. Ketika RREP menjelajahi node, ia akan secara otomatis men-setup path. Jika sebuah node menerima RREP, maka node tersebut akan mengirimkan RREP lagi ke node atau destination sequence number. Pada proses ini, node pertama kali akan mengecek destination sequence.
Gambar 2. Penyebaran dari paket permintaan rute, RREQ [2]
Gambar 3. Jalur yang dilintaskan oleh paket permintaan rute, RREP [2] C.
Network Simulator 2 (NS2) [4] NS2 (Network Simulator 2) dikembangkan pertama kali tahun di UCB (University of California Berkeley) yang didukung oleh DARPA. NS2 merupakan suatu system yang bekerja pada system Unix/Linux, NS2 juga dapat dijalankan dalam system Windows namun harus menggunakan
3
Cygwin sebagai Linux Enviromentnya NS2 dibangun dari 2 bahasa pemrograman yaitu C++, sebagai library yang berisi event scheduler, protokol dan network component yang diimplementasikan pada simulasi oleh user. Tcl/OTcl digunakan pada script simulasi yang ditulis oeh NS user. Otcl juga berperan sebagai interpreter. Bahasa C++ digunakan pada library karena C++ mampu mendukung runtime simulasi yang cepat, meskipun simulasi melibatkan simulasi jumlah paket dan sumber data dalam jumlah besar. Sedangkan bahasa Tcl memberikan respon runtime yang lebih lambat daripada C++,namun jika terdapat kesalahan , respon Tcl terhadap kesalahan syntax dan perubahan script berlangsung dengan cepat dan interaktif. III. METODE PENELITIAN Pada penelitian ini telah dibuat simulasi protokol routing Ad hoc On demand Distance Vector (AODV) pada komunikasi VMeS menggunakan NS2 sebagai simulator yang digunakan. Gambar 4 dibawah ini merupakan flowchart dari simulasi.
START
Inisialisasi Simulasi
Pembuatan mobile node
Konfigurasi pergerakan mobile node
Pembuatan routing AODV
Simulasi routing AODV
Analisis kinerja routing AODV
END Gambar 4. Flowchart Simulasi pada NS2
Perencanaan penelitian dibagi menjadi 4 tahap utama, yaitu tahap perencanaan topologi, tahap coding dan deployment, tahap simulasi data dan tahap analisa hasil. Berikut adalah penjelasan lebih lanjut mengenai tahaptahap implementasi: 1. Perencanaan Topologi Perancangan topologi jaringan yang bersumber studi literature merupakan langkah awal yang ditempuh. Topologi jaringan ini berupa node yang dibutuhkan, letak node, besarnya bandwidth batasan paket data, transport agent yang digunakan dan trafik yang akan membantu proses pembangunan simulasi jaringan secara keseluruhan. 2. Coding dan Deployment Tahap ini merupakan tahapan inti dari implementasi ini, yaitu pemrograman bahasa Tcl pada aplikasi NS-2. 3. Simulasi Data Pada tahap ini simulasi dijalankan di atas aplikasi NS-2. Hasil simulasi berupa file trace, yang kemudian akan ditampilkan ke dalam bentuk grafik dengan menggunakan Microsoft Excel. 4. Analisa Hasil Dalam tahap ini dilakukan analisa hasil berdasarkan data yang diperoleh. Analisa ini meliputi nilai parameter-parameter yang ingin dicari, yaitu Packet Delivery Fraction (PDF), delay dan throughput. Nilai parameter ini akan diperoleh dengan menggunakan script AWK. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Skenario simulasi yang digunakan untuk menganalisa kinerja AODV pada komunikasi VMeS adalah sebgai berikut: 1. Topologi jaringan bervariasi sesuai dengan banyaknya jumlah node. 2. Mobile node pada jaringan menggunakan media transmisi 802.11. 3. Protokol routing yang digunakan adalah Ad hoc On demand Distance Vector (AODV). 4. Proses penempatan mobile node bersifat acak. 5. Jumlah mobile node yang ada pada topologi bervariasi sesuai percobaan, yaitu 5, 10, 15, 20, 25 dan 30. 6. Pergerakan mobile node pada saat simulasi bersifat acak. 7. Data dikirimkan dari mobile node berjenis UDP Pada gambar 5 di bawah dapat dilihat ada 10 node yang berada dalam satu wilayah, ketika topologi jaringan topologi belum berubah. Jika node-node ini bergerak maka
4
akan mempengaruhi topologi jaringan sehingga routing-nya juga berubah. Semua node yang disimulasikan bergerak secara acak, maka algoritma protokol routing akan berubah menyesuaikan dan mengupdate tabel routing-nya disesuaikan dengan jarak perpindahan node. Penelitian ini diuji berdasarkan parameter-parameter QoS, yaitu delay, throughput dan PDF. Berdasarkan data hasil simulasi menggunakan NS2 didapat data untuk parameter delay, throughput dan PDF. Dan sebagai perbandingan kinerja protokol routing digunakan DSDV dan DSR. Skenario posisi dan pergerakan antar node adalah sebagai berikut:
Gambar 7. Grafik Perbandingan delay
Gambar 8. Grafik Perbandingan delay
Gambar 5 Skenario posisi dan pergerakan node a. Delay Hasil dari pengukuran delay pada simulasi ditunjukkan pada gmbar-gambar di bawah:
Dari hasil simulasi pada ketiga gambar di atas didapat nilai delay protokol routing AODV lebih kecil dibandingkan dengan protokol-protokol lain yang digunakan sebagai pembanding. Disini dapat dilihat protokol routing AODV memiliki kinerja yang baik dibandingkan dengan protokol routing yang lain pada parameter delay. Pada saat jumlah node bertambah banyak maka trafik jaringan akan semakin padat sehingga mengakibatkan delay yang besar. b. Throughput Hasil dari pengukuran throughput pada simulasi ditunjukkan pada gambar-gambar berikut:
Gambar 6. Grafik Perbandingan Delay
Gambar 9. Grafik Perbandingan throughput
5
Gambar 10. Grafik Perbandingan Throughput
Gambar 13. Grafik Perbandingan PDF
Gambar 11. Grafik Perbandingan Throughput
Gambar 14. Grafik Perbandingan PDF
Dari ketiga gambar di atas performansi parameter throughput protokol routing AODV lebih besar dari protokol routing DSR dan DSDV. Semakin padatnya jaringan maka paket data yang dikirim mengalami antrian dan saat node terputus koneksinya, node source akan membroadcast paket data untuk melakukan routing ke node tujuan dan ini menyebabkan paket yang dapat dilewatkan mengalami penurunan.
Berdasarkan hasil pengukuran PDF diatas dapat diamati bahwa performansi dari routing AODV lebih baik dibandingkan dengan protokol routing DSDV dan DSR. Untuk setiap kepadatan node bertambah maka nilai dari PDF semakin menurun karena banyak paket yang hilang yang diakibatkan oleh antrian pada jaringan Dari hasil simulasi di atas diketahui bahwa performansi protokol routing AODV untuk jaringan mobile ad hoc lebih baik dibandingkan dengan protokol-protokol lain yang digunakan sebagai pembanding.
c. Packet Delivery Fraction (PDF) Hasil dari pengukuran throughput pada simulasi ditunjukkan pada gambar-gambar berikut:
Gambar 12. Grafik Perbandingan PDF
V. KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian simulasi yang telah dibuat pada penelitian ini dapat diambil kesimpulan 1. tingkat kerapatan node akan mempengaruhi kesuksesan pengiriman data antar node 2. protokol routing AODV memiliki delay yang kecil, throughput dan PDF yang besar.
DAFTAR PUSTAKA [1] Wismanu, Evaluasi Unjuk Kerja Protokol Rute pada Jaringan Wireless Ad Hoc Multi Hop, Tesis, JTE-FTI, 2004. [2] Amitava M dkk, Location Management And Routing In Mobile wireless networks, Artech House, Boston & London 2003.
6
[3] Ian D. Chakeres dan Elizabeth M. Belding-Royer. “AODV Routing Protocol Implementation Design”, University of California, Santa Barbara. [4] , http://isi.edu/nsnam/ns/tutorial/ diakses tanggal 20 Januari 2011
Biodata Penulis Kamal Syarif, lahir di Banyuwangi, pada tanggal 13 Juni 1987. Memulai pendidikan formal di SD AlIrsyad Banyuwangi, SDN 3 Tonja Denpasar, SLTPN 10 dan SMAN 2 Denpasar. Melanjutkan pendidikan Diploma 3 (D3) di PENS-ITS mengambil jurusan Teknik Telekomunikasi, setelah lulus tahun 2008 melanjutkan ke S1 di Jurusan Teknik Elektro – ITS Lintas Jalur pada bidang studi Telekomunikasi Multimedia.
7
