1
Analisis Performansi Mobile Ad-hoc Network Pada Perangkat Android Untuk Membangun Sistem Komunikasi Pada Kondisi Bencana Alam Della Aulia Arifin, Achmad Affandi, Djoko Suprajitno Rahardjo, A. Sirojuddin
Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail:
[email protected],
[email protected] Abstrak—Negara Indonesia tidak terlepas dari bencana alam yang diketahui menimbulkan dampak yang sangat besar terutama dalam kerusakan infrastruktur telekomunikasi. Selama ini perangkat komunikasi yang sering digunakan dalam keadaan bencana alam adalah walkie talkie, telepon satelit dan jaringan ad-hoc yang sangat membantu tetapi juga memiliki keterbatasan. Jaringan Mobile Ad-hoc Network (MANET) yang di aplikasikan pada perangkat Android dan menggunakan protokol Better Approach to Mobile Ad-hoc Networking (B.A.T.M.A.N.) dapat membantu dalam keadaan terisolir dari jaringan tetap seperti halnya pada keadaan pasca bencana. Sistem ini terhubung secara mesh yang berarti sistem ini dapat memiliki resiko dalam konektifitas link antar node di jaringan yang bisa saja terputus sewaktu-waktu. Tugas akhir ini akan membahas tentang performansi Mobile Ad-hoc Network (MANET) yang dapat digunakan pada keadaan pasca bencana alam dengan menganalisis kekuatan daya pancar perangkat, kualitas suara, kualitas pesan singkat, throughput, jitter dan packet loss dalam tiga skenario yaitu tethering, ad-hoc single-hop dan multi-hop. Dari analisis performansi akan disimpulkan jarak maksimum antar node dan jarak aman antar node untuk melakukan sebuah komunikasi yang baik dalam sistem MANET. Kata Kunci—Mobile Ad-hoc Network, MANET, B.A.T.M.A.N, mesh network.
T
I. PENDAHULUAN
IAP tahunnya bencana alam seperti gempa bumi, bajir, tsunami, dan lainnya terjadi di dunia ini terutama di Indonesia yang terkenal dengan sebutan ring of fire karena memiliki ratusan gunung berapi yang masih aktif. Tentunya Indonesia tidak terlepas dari bencana alam yang diketahui kerusakannya akan menimbulakan dampak yang sangat besar. Pada keadaan pasca bencana alam yang banyak menimbulkan kerusakan terutama dalam sistem komunikasi diperlukan infrasruktur yang memadai untuk membantu komunikasi antar tim penyelamat maupun volunteer [1]. Selama ini terdapat beberapa pilihan sistem komunikasi yang dapat digunakan ketika komunikasi terisolir antara lain menggunakan perangkat walkie talkie, telepon satelit dan jaringan ad-hoc yang sangat membantu tetapi juga memiliki keterbatasan. Jaringan adhocpun memiliki beberapa tipe, salah satunya Mobile Ad-hoc Network (MANET) yang diaplikasikan pada perangkat mobile seperti telepon genggam dan juga laptop. Banyaknya jumlah pengguna smartphone yang terus meningkat dari tahun ke tahun terutama pengguna perangkat
Android dan sifat open source dari sistem tersebut memungkinkan ad-hoc diaplikasikan pada sistem operasi Android [2]. Jaringan MANET yang di aplikasikan pada perangkat Android ini menggunakan protokol Better Approach to Mobile Ad-hoc Networking (B.A.T.M.A.N.) yang terhubung secara mesh. Mesh memiliki sifat self configuration dimana node A akan terhubung dengan sendirinya ketika node tersebut memasuki coverage area jaringan mesh . Selain itu jaringan mesh memiliki kemampuan self healing dimana kemampuan ini untuk mengatasi sering terjadinya resiko terputusnya link antar node dalam jaringan secara tiba-tiba dikarenakan node bergerak melibihi coverage area jaringan [3]. Oleh karena itu diperlukan analisis performansi pada sistem ini untuk meminimalisir terjadinya terputusnya link pada saat melakukan koneksi. Masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah Daya pancar hingga jarak maksimum yang dapat dicapai oleh node. Jarak maksimum antar node agar dapat melakukan panggilan dan mengirimkan pesan singkat dengan baik. Besar throughput, jitter, dan packet loss. Dari analisis performansi akan disimpulkan jarak maksimum antar node dan jarak aman antar node untuk melakukan sebuah komunikasi yang baik dalam sistem MANET. II. URAIAN PENELITIAN A. Gambaran Umum Sistem Dalam penelitian ini terdapat 3 macam skenario yang digunakan dalam percobaan yaitu skenario tethering, ad-hoc single-hop dan ad-hoc multihop.
Hwawei Honor U8860
Hwawei Honor U8860
Sony Xperia L
Fujitsu Lifebook t580
Gambar. 1. Skenario tethering.
2 Dalam mode tethering (gambar 1) salah satu perangkat akan menjadi node server untuk jaringan tersebut. Salah satu perangkat akan mengaktifkan mode Access Point dan perangkat lain akan mengaktifkan mode client agar dapat terhubung dengan node server.
Node 2 Hwawei Honor U8860
Node 3 Hwawei Honor U8860
(a)
Node 2 Hwawei Honor U8860
gambar 3 dapat dilihat skema pengambilan data yang dilakukan pada 3 skenario dengan menggunakan aplikasi SAWANC.
Node 1 Hwawei Honor U8860
STADION ITS
(b)
Node 3 Hwawei Honor U8860
Gambar. 2. (a) Skenario ad-hoc single-hop dan (b) Skenario ad-hoc multihop.
Terdapat dua tipe dalam skenario ad-hoc yaitu single hop (gambar 2a) dimana 2 node akan saling terhubung secara direct dan multi hop (gambar 2b) dimana 3 node atau lebih terhubung dan node-node tersebut akan melakukan sinkronisasi jaringan atau routing dengan sendirinya dikarenakan sifat dari topologi mesh.
B. Perancangan dan Implementasi Pembuatan sistem ini meliputi beberapa tahap. Tahapan tersebut ditunjukkan dengan flowchart pada Gambar 4. Dimana dijelaskan tahapan untuk melakukan penelitian ini, pada tahap awal dilakukan setup perangkat dimana semua perangkat tersinkronisasi. Setelah itu pembentukan skenario tethering dan ad-hoc. Setelah terbentuk masing-masing skenario, pengambilan data dilakukan pada masing-masing skenario. Setelah itu data dianalisis dan dapat ditarik kesimpulan dari penelitian yang dilakukan. Tethering
Daya Pancar Wifi
Kualitas SMS
Kualitas Panggilan Suara
SAWANC
Gambar. 4. Flowchart perancnagan dan implementasi tugas akhir. Multihop
Ad-hoc Singlehop
Delay Packet Loss Troughput Kualitas SMS Kualitas Panggilan Suara
Gambar. 3. Skema parameter performansi yang dianalisis dalam 3 skenario.
Dalam pembuatan skenario tethering maupun ad-hoc, perangkat harus tersinkronisasi dengan satu aplikasi yang bernama SAWANC. Aplikasi ini memungkinkan perangkat untuk melakukan koneksi mesh ad-hoc dengan syarat perangkat telah melakukan proses root terlebih dahulu. Pada
C. Parameter Performansi Jaringan dan Sistem Dalam analisis performansi pada tugas akhir ini dilakukan dalam beberapa parameter yaitu parameter daya pancar perangkat, kualitas panggilan suara, kualitas pesan singkat, packet loss, throughput, dan delay jitter Daya pancar node server Daya pancar diukur dengan menggunakan skenario tethering dimana terdapat salah satu node yang bertindak sebagai node server yang akan memancarkan daya wifi Kualitas Panggilan Suara
3 Analisis kualitas suara dapat diukur secara subjektif menggunakan Mean Opinion Score (MOS). Hal ini sesuai dengan ITU T P.800 yang menyebutkan bahwa penilaian kualitas suara dari percobaan sebuah sistem telepon dapat dilakuakan secara subjektif dari skala 1 – 5. Pada table 1 dijelaskan skala MOS sesuai dengan ITU T P.800 dan pembagian hasil prosentasi analisis percobaan.
A. Daya Pancar Skenario Tethering
Tabel 1. Skala Mean Opinion Score (MOS) [4].
MOS ITU-T P.800
Excellent Good Fair Poor Bad
5 4 3 2 1
Prosentase Hasil Percobaan 91% – 100% 71% - 90% 61% - 70% 41% - 60% 0% - 40%
Kualitas Pesan Singkat Kualitas pesan singkat diungkur dengan menganalisis interval waktu pengiriman SMS. Interval waktu dapat dihitung dengan rumus : (1) Packet Loss Packet loss merupakan banyaknya paket yang hilang selama proses pengiriman data ke tujuan. Packet loss terjadi ketika ada peak load dan kemacetan transmisi paket akibat padatnya trafik yang harus dilayani [5]. Throughput Throughput merupakan kecepatan sesungguhnya dalam mengirimkan data dalam jaringan. Parameter ini dapat dihitung dari jumlah paker yang dikirim di jaringan dalam satuan waktu [5]. Delay Jitter Delay jitter merupakan selang waktu antar paket yang dikirim. Jitter dipengaruhi oleh variasi beban trafik dan besarnya tumbukan antar paket (congestion) yang ada dalam jaringan [5]. III. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Gambar. 5. Hasil pengukuran daya wifi yang diterima pada 3 perangkat yang berbeda.
Apabila membandingkan ketiga hasil pengukuran daya wifi yang diterima pada perangkat Hwawei Honor, Sony Xperia L dan Laptop maka didapatkan bahwa daya pancar server yang diterima oleh node client berbanding terbalik dengan jarak. Semakin jauh jarak antara node client dengan node server sebagai pemancar daya maka akan semakin melemah daya yang dapat ditangkap oleh masing-masing perangkat tersebut. Dalam gambar 5 terdapat grafik perbandingan kekuatan sinyal antar ketiga perangkat tersebut. Dalam grafik terlihat laptop mampu menangkap sinyal node server lebih kuat dibanding dengan smartphone, tetapi apabila daya sinyal dirasa tidak cukup kuat untuk melakukan koneksi maka laptop tidak dapat terkoneksi dengan node server meskipun daya pancar node server masih dapat terdeteksi. Jarak maksimum laptop untuk melakukan koneksi dengan node server adalah 128 meter. Berbeda dengan laptop, smartphone memang lebih lemah dalam menangkap sinyal dari node server tetapi mereka akan tetap terhubung dengan node server hingga sinyal benar-benar tidak dapat ditangkap. Daya wifi yang ditangkap oleh smartphone Sony lebih kuat dibanding Hwawei, tetapi kedua smartphone tersebut mampu terkoneksi dengan node server hingga jarak 152 meter. B. Kualitas Panggilan Suara Pada percobaan pengukuran kualitas panggilan suara dilakukan dalam 2 skenario, yaitu skenario ad-hoc single-hop dan ad-hoc multi-hop (3 node).
Pada bab ini berisi tentang pembahasan analisis data yang dihasilkan dari penelitian yang telah dilakukan. Data yang dihasilkan adalah performansi dari jaringan mobile adhoc network berupa daya pancar perangkat, kualitas panggilan suara, pengiriman pesan singkat, throughput, jitter, dan packet loss yang kemudian dapat menghasilkan jarak maksimum antar node untuk digunakan dalam skenario bencana alam. Gambar. 6. Grafik prosentase suara yang terdengar pada skenario ad-hoc single-hop
Pada skenario ad-hoc single-hop (Gambar 6) didapatkan hasil pada jarak 4 – 92 meter masih merupakan jarak yang aman untuk melakukan koneksi panggilan suara dikarenakan koneksi tidak gampang terputus. Sedangkan pada jarak 96 – 136 meter bukan merupakan jarak yang baik untuk melakukan panggilan dikarenakan sering terjadinya koneksi
4 yang terputus dan sulitnya melakukan koneksi kembali. Jarak diatas 136 meter sudah tidak dapat melakukan koneksi untuk panggilan suara. Sedangkan untuk penilaian MOS pada jarak 4-120 meter masih berada pada skala 4-5, dan pada jarak 128136 meter berada pada skala 2-4.
untuk terkirim karena keluar masuknya paket dalam sistem yang banyak. Sedangkan jarak maksimum pengiriman pesan pada skenario ad-hoc single-hop adalah 132 meter.
Gambar. 9. Grafik rata-rata interval waktu pengiriman SMS pada skenario adhoc multi-hop. Gambar. 7. Grafik prosentase suara yang terdengar pada skenario ad-hoc multi-hop
Hasil yang didapatkan pada gambar 7 yaitu jarak 10 – 100 meter dari node perantara merupakan jarak yang aman untuk melakukan panggilan suara dikarenakan suara masih terdengar dengan jelas (berada pada skala 5) dan koneksiberada tidak terputus-putus, sedangkan jarak 110 meter dari node perantara bukan merupakan jarak yang baik untuk melakukan panggilan suara pada skenario multi-hop karena seringnya terputusnya koneksi dan suara yang terdengar tidak terlalu jelas. Pada jarak 110 meter kualitas suara yang terdengar pada skala 2. C. Kualitas Pesan Singkat Kualitas pesan singkat diukur dengan cara mengamati interval waktu antara pesan dikirim oleh node pengirim dan diterima oleh node penerima ini dilakukan pada skenario adhoc single-hop dan multi-hop (3 node). Sistem ini menggunakan protokol UDP sehingga tidak ada jaminan bahwa pesan akan diterima oleh node penerima, dan juga tidak ada pemberitahuan bahwa pesan telah berhasil terkirim ataupun tidak. Sehingga dalam hal pengiriman pesan apabila node pengirim dan penerima telah diluar batas jarak jangkauan untuk mengirim pesan maka pesan tidak akan terkirim dan pengirim tidak menetahui bahwa pesan yang dikirim belum sampai.
Gambar. 8. Grafik rata-rata interval waktu pengiriman SMS pada skenario adhoc single-hop.
Dari hasil percobaan pesan singkat pada gambar 8 terlihat bahwa sebagian besar atau rata-rata waktu yang dibutuhkan untuk mengirim pesan dari satu node ke node yang lain yang masih dalam jangkauan adalah 2 detik. Dalam grafik perbandingan dapat disimpulkan bahwa rata-rata waktu yang dibutuhkan untuk mengirimkan pesan tidak hanya dipengaruhi oleh jarak, tetapi pesan bisa saja memakan waktu yang lama
Dalam grafik rata-rata interval waktu (gambar 9) antar dua node dalam skenario ad-hoc multi-hop didapatkan hasil pada jarak 90 meter keatas dari node perantara sudah merupakan jarak yang tidak aman bagi skenario pengiriman pesan singkat multi-hop karena rata-rata interval waktu sudah melebihi 1 menit. Jarak lebih dari 110 meter dari node perantara sudah tidak dapat melakukan koneksi. D. Throughput
Gambar. 10. Grafik rata-rata throughput pada skenario ad-hoc single-hop.
throughput dalam skenario ad-hoc single-hop dipengaruhi oleh besarnya ukuran data yang ditransmisikan. Dalam skenario ad-hoc dapat dilihat (gambar 10) bahwa jarak juga mempengaruhi besarnya throughput. Semakin jauh jarak node server dan client akan semakin kecil besar throughput. E. Delay Jitter
Gambar. 11. Grafik rata-rata delay jitter pada skenario ad-hoc single-hop.
Dalam grafik jitter (gambar 11) terlihat terjadi delay jitter yang besar pada jarak 90 – 100 meter dikarenakan pada jarak tersebut terjadi banyak antrian paket dan juga dipengaruhi oleh besar throughput. F. Packet Loss Dalam pengukuran packet loss yang menggunakan software iperf pada pengikiran skenario ad-hoc yang
5 menggunakan 2 node (single-hop). Dalam hasil yang didapatkan dari pengukur dapat dilihat bahwa packet loss yang tinggi dapat mempengaruhi kualitas pesan singkat dan panggilan suara.
Gambar. 12. Grafik rata-rata packet loss pada skenario ad-hoc single-hop.
pada skenario ad-hoc single-hop data hasil analisis packet loss (gambar 12) juga terlihat dipengaruhi oleh delay jitter dan jarak. Semakin besar delay jitter maka semakin besar pula paket yang hilang. G. Analisis Quality of Service Pada analisis QoS akan dibahas mengenai korelasi dan regresi dari hasil pengukuran besar daya wifi, throughput, jitter, dan packet loss yang memberikan pengaruh dalam melakukan transmisi data seperti pengiriman SMS.
Gambar. 13. Grafik rata-rata packet loss pada skenario ad-hoc single-hop.
Pada skenario ad-hoc single-hop didapatkan beberapa hasil yang saling terkait antara lain besar daya wifi yang diterima oleh perangkat akan mempengaruhi besar throughput. Pada gambar 13 dimana terlihat garik throughput dan daya terima yang terregresi polinomial dengan korelasi sebesar 0,93 ini menandakan bahwa korelasi antar kedua parameter tersebut sangat kuat dan berbanding lurus. Sehingga semakin kecil daya wifi yang diterima oleh perangkat maka semakin kecil pula throughput yang didapatkan.
Gambar. 14. Grafik rata-rata packet loss pada skenario ad-hoc single-hop.
Besar throughput mempengaruhi besar dari nilai delay jitter, pada gambar 14 terlihat throughput dan delay jitter memiliki regresi polinominal dengan korelasi – 0,54 ini menandakan bahwa besar throughput memiliki korelasi yang kuat dan berbanding terbalik. Sehingga semakin besar nilai throughput maka semakin kecil nilai dari delay jitter.
Gambar. 15. Grafik rata-rata packet loss pada skenario ad-hoc single-hop.
Hasil pengukuran besar kecilnya nilai dari delay jitter terlihat mempengaruhi besar packet loss. Pada gambar 15 terlihat semakin besar nilai delay jitter, semakin besar pula prosentase packet loss. Besar korelasi antar delay jitter dan packet loss adalah 0,97, angka ini menandakan korelasi antar kedua parameter tersebut sangat kuat.
6 kepada kedua dosen pembimbing Bapak Dr. Ir. Achmad Affandi, DEA. dan Bapak Ir. Djoko Suprajitno Rahardjo, MT, dan Tim SAWANC atas nasihat dan bimbingannya selama ini. DAFTAR PUSTAKA [1] S. Nandgave, "Study of Congestion Control Using AODV and Signal Strength by Avoiding Link Failure in MANET," in International Conference on Communcation, Information & Computing Technology (ICCICT), Mumbai, 2012. [2] R. Maneesha V, "Participatory Sensing Platform to Revive Communication Network in Post-Disaster Scenario," in Annual Wireless and Optical Communication Conference (WOCC), Kaohsiung, 2012. [3] F. Ableson, Unlocking Android, Greenwich: Manning Publications, 2009. [4] ITU-T, "P.800 - Methods For Subjective Determination of Transmission Quality," 1996. Gambar. 16. Grafik rata-rata packet loss pada skenario ad-hoc single-hop.
Pada hasil analisa diketahui bahwa besar daya wifi yang diterima dengan parameter throughput, jitter dan packet loss saling mempengaruhi yang pastinya kemudian akan mempengaruhi kualitas daripada transmisi data. Pada gambar 16 dapat dilihat bahwa hasil interval waktu pengiriman SMS berbanding lurus dengan besarnya jitter. Kedua parameter tersebut memiliki korelasi sebesar 0,76 yang berarti nilai ini menandakan hubungan korelasi yang kuat antara kualitas pengiriman data seperti SMS dengan delay jitter. IV. KESIMPULAN
Dalam penelitian tugas akhir ini diapatkan kesimpulan: Daya wifi yang dipancarkan dalam scenario tethering oleh node server (Hwawei Honor U8860) dalam kondisi tanpa beban (tidak melakukan transmisi data) dapat diterima oleh laptop hingga 128 m, dan diterima oleh smartphone Sony Xperia L dan Hwawei Honor U8860 hingga jarak 152 m. Dalam skenario ad-hoc single-hop jarak maksimum untuk melakukan panggilan suara yaitu 136 m, sedangkan untuk mengirimkan pesan singkat 132 m. Dalam skenario ad-hoc multi-hop panggilan suara maupun pengiriman SMS sama-sama memiliki jarak maksimum 110 m. Throughput berbanding terbalik dengan jarak dan berbanding lurus dengan besar daya wifi, semakin jauh jarak antar server ke client maka semakin kecil besar throughput. Packet loss dipengaruhi oleh jitter, semakin besar jitter prosentase packet loss juga semakin besar. Sedangkan besar jitter diperngaruhi oleh throughput, semakin besar throughput maka semakin kecil delay jitter. UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terimakasih sebesar-besarnya kepada orang tua serta keluarga yang selalu mendukung penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis juga berterimakasih
[5] M. Suendra, Analisa Performansi Live Streaming Dengan Menggunakan Jaringan HSDPA, Surabaya: Tugas Akhir Teknik Elektro ITS, 2008.
