Analisis QOS Pada Layanan Jaringan dalam Mobile Ad-Hoc Network

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015 Id paper: SM056

309

Analisis QOS Pada Layanan Jaringan dalam Mobile Ad-Hoc Network S.N.M.P. Simamora Sekolah Teknik Elektro dan Informatika, Institut Teknologi Bandung E-Mail: [email protected] Abstrak Mobile Ad-hoc Network (MANET) merupakan golongan wireless-network (W-LAN) yang mengalih-fungsikan setiap node-node dalam jaringan komputer menjadi backwarding/fowarding-devices. Keadaan ini menyebabkan tereduksinya penggunaan backwarding/fowarding-devices sehingga meningkatkan efisiensi penggunaan kanal, jumlah perangkat dalam jaringan, dan efektivitas proses komunikasi-data yang dibangun. Layanan-jaringan merupakan value yang digunakan dalam membangun komunikasi-data dalam MANET, sehingga untuk mengukur end-user satisfaction adalah dengan metode pengukuran nilai QoS pada layanan-jaringan yang digunakan tersebut. Pada penelitian ini telah dilakukan sejumlah tahapan pengujian terhadap layanan-jaringan pada berbagai skenario topologi MANET, seperti: VoIP, datastreaming, perpindahan terminal-client, dan topologi-jaringan. Metode yang digunakan adalah kuantitatif dengan parameter pengukuran seperti: end-to-end delay, throughput, packet-data-delivery-ratio; sedangkan tools yang digunakan adalah Wireshark. Hasilnya menunjukkan nilai QoS bergantung pada posisi-node dalam jaringan, perpindahan dan pergerakan node saat membangun komunikasi-data, serta lebar kanal-komunikasi yang dibangun dengan memperhitungkan jumlah kanal-data yang tersedia. MANET sangat bergantung pada WiFi-card yang digunakan sehingga diasumsikan setiap komputer yang berperan sebagai node-client telah memenuhi spesifikasi standar IEEE 802.11x sebagai teknologi WiFi yang digunakan dalam WLAN yang dibangun. Kata kunci: MANET, QoS, layanan-jaringan, backwarding/fowarding-devices, efisiensi, efektivitas

1. PENDAHULUAN Umumnya jaringan komputer berdasar pendekatan media-transmisi yang digunakan terbagi atas cable dan wireless[1][2][3]. Jaringan komputer yang menggunakan cable sebagai media-transmisinya umumnya disebut dengan LAN, Local Area Network; sedangkan yang menggunakan wireless disebut W-LAN, wireless LAN. Dibandingkan dengan LAN, W-LAN memiliki kelebihan dalam hal efisiensi penggunaan infrastruktur khususnya mediatransmisi, backwarding/fowarding-devices dan jumlah connector sebagai antar-muka port antar terminal-jaringan [2][4][5]. Backwarding/fowarding-devices merupakan perangkat jaringan yang digunakan untuk membagi sambungan komunikasi pada dua atau lebih terminalclient atau antar terminal-switch jaringan

ISBN: 979-26-0280-1

seperti: hub, switch, access-point, router dan gateway [6][7][8]. Berdasar [9][10], Mobile Ad-hoc Network (MANET) merupakan bagian dari W-LAN, namun berbeda pada W-LAN pada umumnya, pada MANET setiap node-client berperan sebagai backwarding/fowardingdevices[10][11][12]. Beberapa layananjaringan yang dapat dijalankan pada MANET seperti: VoIP, audio-streaming, videostreaming, live radio-streaming, IPv6, dan DHCP (Dynamic Host Control Protocol). MANET juga berperan sebagai penyedia infrastruktur pada daerah/kawasan tertinggal atau belum tersedianya infrastruktur teknologi; bahkan di saat terjadinya bencana sehingga dibutuhkannya sebuah teknologi ICT (Information Communication and Technology) untuk menyediakan layanan telekomunikasi [13][14].

310


Berbeda pada komunikasi-suara pada jaringan telekomunikasi (teknologi broadcasting) dimana kanal-suara tidak seefisien dapat dibagi seperti pada kanaldata, pada komunikasi-data setiap kanal-data dapat didistribusikan pada setiap nclient[15][16]. Distribusi layanan-jaringan semakin bebas-hambatan apabila lebar kanaldata proporsional mengakomodir jumlah packet-data yang menduduki kanal jaringan[1]. Setiap kanal-data berisikan layanan-jaringan yang di-streaming untuk dieksekusi di sisi node-client tujuan. Umumnya untuk mengukur tingkat kualitas layanan-jaringan yang dijalankan digunakan parameter kualitas dengan metode pengukuran yang disebut quality-of-service (QoS)[17][18]. Persoalan yang dikaji pada penelitian ini yaitu mengukur level kualitas untuk layananjaringan yang dapat dijalankan pada MANET, dengan tujuan untuk melihat kapabilitas MANET dan sifat robustness-nya saat diimplementasikan pada kondisi darurat sekalipun, seperti disaster atau earthquake. Khususnya saat dilakukan implementasi pada kondisi outdoor, dimana kondisi outdoor lebih rentan terjadi gangguan dibandingkan indoor [6][7][19]. Pada penelitian ini telah dilakukan serangkaian pengujian pada level QoS untuk parameter: end-to-end delay (x), throughput (), dan packet-data delivery ratio (); dan hal ini terlihat pada Pers.(1), dan (2). Disimpulkan bahwa  berbanding terbalik dengan x, dan kualitas layananjaringan semakin bagus apabila x semakin kecil;  dan  semakin besar[15][20][21]. Bagaimana mekanisme dan tahapan distributed-service dalam TCP/IP layers stack ditunjukkan pada Gambar 1. Dan seperti ditunjukkan pada Gambar 2, teknik mobilitas node dalam MANET diklasifikasikan menjadi beberapa jenis. Dalam penelitian ini, teknik mobilitas node yang digunakan adalah cenderung pada entity-model.  packet _ dataterdelivery (1) 

x  packet  dataterdelivery   packet  datadikirimkan

ISBN: 979-26-0280-1

(2)

Gambar 1. Posisi Distributed service layer pada komunikasi-data[18]

Gambar 2. Klasifikasi metode mobilitas node dalam MANET[12]

2. METODE DAN PERANCANGAN Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan metode kuantitatif berdasar parameter QoS seperti ditunjukkan pada Pers.1 dan 2; yang merujuk pada parameter: end-to-end delay, throughput, dan packet-data delivery ratio. End-to-end delay (x) dapat dijelaskan sebagai parameter yang mengukur waktupengiriman sebuah packet-data setelah melewati berbagai gangguan yang diukur di sisi penerima untuk model point-to-point; throughput () merupakan rata-rata jumlah packet-data yang dapat ditransfer dari sisi pengirim ke sisi penerima dalam periode satu detik; dan packet-data delivery ratio adalah persentase jumlah packet-data terkirim yang berhasil diterima di sisi penerima, [9][20][21]. Dalam mendukung metode pengujian dan pengukuran digunakan tools Wireshark[1][4][9]. Adapun kelebihannya dapat melakukan capturing setiap packet-


data antara dua node dalam jaringan yang sedang membangun komunikasi-data. Berdasar Gambar 3 pengembangan model 1-ring, maka untuk model 2-ring ada dua node yang berperan sebagai backwarding/fowarding-devices. Dengan demikian menggunakan model 2-ring akan mereduksi jumlah perangkat dan jumlah tingkatan proses jalur komunikasi data antara pengirim dan penerima [16][22][23]. Ada tiga skenario yang diuji dengan masing-masing variasi topologi jaringan dengan menggunakan beberapa services (layanan-jaringan yang dijalankan). Skenario-1: diterapkannya dalam indoorbuilding dengan IPv6 pada masing-masing client, lalu service diambil dari koneksi internet melalui modem-wireless. Pengalamatan IPv6 hanya diterapkan pada lokasi jaringan private, dan protokol routing yang digunakan adalah Optimized Links State Routing (OLSR). Layanan-jaringan yang digunakan pada skenario ini adalah audiostreaming. Pada skenario-2 dikondisikan tiga backwarding/ fowarding-devices yakni satu backwarding/ fowarding-devices sebagai pembagi sambungan ke jaringan private dan dua backwarding/fowarding-devices berperan untuk menyalurkan kanal jaringan koneksi internet ke masing-masing cluster. Pengalamatan yang digunakan adalah IPv4 pada setiap node-node client dalam jaringan MANET dengan menggunakan protokol routing OLSR. Layanan-jaringan yang dijalankan adalah video-streaming yang diakses dari jaringan internet. Lalu untuk skenario-3 dibangun lima node-client yang diposisikan menggunakan topologi star. Empat client diposisikan secara proporsional sehingga dikondisikan protokol routing, Ad-hoc On Demand Distance Vector (AODV), hanya listening dengan arah topologi star pada keempat client.

Gambar 3. Mobile Ad-hoc Network 1ring[16][22]

ISBN: 979-26-0280-1

311

Tools Wireshark dijalankan pada masing-masing node-client yang berperan dan diposisikan sebagai penerima. Pada skenario-1, parameter QoS yang diamati adalah ; skenario-2 dan 3 parameter yang diamati adalah: x. Semua skenario diamati parameter . Protokol OLSR dan AODV merupakan masing-masing protokol yang umum digunakan pada MANET merepresentasikan jenis protokol proactive dan reactive[19][21][23].

Gambar 4. Arsitektur jaringan pada skenario-1 Berdasar [1][3][17] bahwa  di sisi enduser semakin kecil apabila besar bandwidth yang dialokasikan kepada masing-masing node-client kecil. Berdasar [4][9][10], layanan-jaringan dapat berjalan secara proporsional, kriteria modem telah mengadopsi teknologi 3G. Demikian juga lebar kanal-data yang distreaming harus cukup proporsional menyesuaikan dengan tipe-data pada layangan-jaringan yang digunakan. Spesifikasi teknis pada modem untuk skenario-1 dan 2 adalah berlaku secara general dan diasumsikan tidak berpengaruh signifikan terhadap pembangunan jaringan MANET.

Gambar 5. Arsitektur jaringan pada skenario-2

312


Tabel 3. Hasil pengujian pada skenario-3 I 1 2 3 4 5 6

x (s) 1.89 1.76 1.82 1.79 1.82 1.81

 0 0 0 0 0 0

Tabel 4. Nilai rate terhadap dB pada Physical-layer untuk teknik modulasi[21] Gambar 6. Arsitektur jaringan pada skenario-3

3. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada skenario-1, posisi workstation-1 dan workstation-2 dilakukan secara proporsional agar OLSR pada masingmasing workstation hanya terbatas listening pada dirinya-sendiri dan backwarding/fowarding-devices. Hal ini dilakukan agar routing hanya berjalan pada tiap-tiap node yang telah teridentifikasi sebagai node-node yang akan dilewati dari titik-asal menuju titiktujuan[7][11][20]. Metode ini juga dilakukan pada skenario-2 dan 3. Untuk skenario-1, ditunjukkan bahwa rata-rata streaming untuk tipe-data audio yang melalui kanal-data pada kapasitas 722.92 bit dalam interval waktu satu detik. Demikian juga berdasar hasil pengukuran untuk ketiga skenario tidak ditemukan samasekali packet-data yang tidak terkirim, yakni =0. Tabel 1. Hasil pengujian pada skenario-1 I 1 2 3 4 5 6

 (KBps) 92.40 91.04 90.04 89.24 89.14 90.33

 0 0 0 0 0 0

Tabel 2. Hasil pengujian pada skenario-2 I 1 2 3 4 5 6

x (s) 106.02 105.12 106.01 105.77 106.02 105.97

ISBN: 979-26-0280-1

 0 0 0 0 0 0

Modulation BPSK QPSK QAM16 QAM64 QAM256

rate (Mbps) 1 2 4 6 8

i(dB) < 9.6 < 17.1 < 23.3 < 29.4  29.4

Pengujian yang dilakukan untuk ketiga skenario menggunakan metode komutatif, yakni jika node-A dan node-B adalah dua node yang akan diukur parameter QoS-nya, misalkan , maka nilai  didapatkan dari Pers.(4) berikut. Berdasar [6][7][9] untuk dua node tersebut bahwa AB relatif sama dengan BA. Hal ini berlaku juga untuk x. (   ) (4)   AB B A 2 Untuk skenario-2, ditunjukkan pada Tabel 2, nilai x didapatkan rata-rata 1.76 menit. Hal ini kemungkinan dipengaruhi oleh tipe-data yang dijalankan yakni video. Kapasitas kanal-data lebih terbebani dengan tipe-data video dibandingkan audio atau image [1][2][10]. Terjadi dua pembagi sambungan saat streaming data disalurkan ke masing-masing node-client (Gambar 5). Delay semakin besar apabila jumlah titik pembagi semakin meningkat [1][3][20]. Pada skenario-3, nilai rata-rata x yang didapatkan sebesar 1.82 detik dengan topologi dan arsitektur jaringan yang dibangun lebih sederhana dan bersifat lokal (intranet). Peranan protokol routing sangat penting untuk mempertahankan konektivitas sambungan komunikasi-data antar node-node yang saling bertetangga. Hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa kualitas layanan-jaringan yang telah diuji telah dapat diterima, secara pendekatan kuantitatif, apabila nilai  mendekati 0. Oleh sebab itu jika diasumsikan layanan-jaringan disimbolkan dengan , hubungan antara 


dan  terjadi (Gambar 7). Demikian dapat juga disimpulkan agar  semakin mendekati nilai 5, „sangat-bagus‟ [4][8] maka harus memenuhi Pers.(5).

313

dapat direpresentasikan dari teknologi WLAN yang digunakan, yakni WiFi-card dengan standar IEEE 802.11x. Untuk jaringan publik, yakni dengan koneksi internet, dalam hal layanan-jaringan dowloading x lebih lama dibandingkan jaringan intranet (private).

5. DAFTAR PUSTAKA

Gambar 7. Terpenuhinya kriteria kualitas suatu layanan-jaringan; PDR= ; MOS=

  5  8 ; 0    0.5

(5)

Skalabilitas  bisa diaplikasikan pada teknik Mean Opinion Score (MOS)[4][8]: 5  sangat-bagus 4  bagus 3  baik 2  cukup-baik 1  buruk

4. KESIMPULAN Sebuah komunikasi-data tidak dapat dibangun apabila status connected antar node-node yang saling bertetangga tidak dapat dipertahankan. Hal ini bergantung pada protokol routing yang digunakan. Kecenderungan rate  terhadap periode waktu selalu tetap yang menyesuaikan dengan kapasitas kanal-data yang tersedia. Lebih signifikan menilai kualitas QoS suatu layanan-jaringan dengan parameter  dibandingkan  atau x. Karena  berhubungan langsung dengan penilaian keysatisfaction end-user (KSU, ); sedangkan  atau x terpengaruh dengan bandwidth jaringan yang tersedia. Dibandingkan jaringan wireless (WLAN), jaringan cable (LAN) lebih reliable karena menggunakan media-transmisi yang dapat mereduksi noise. Reliabilitas dalam mempertahankan konektivitas sambungan antar node-client pada W-LAN lebih baik dibandingkan MANET. Konektivitas ini

ISBN: 979-26-0280-1

[1] S.N.M.P.Simamora, A. S. Fauzi. “Analisis Pengaruh Manajemen Kanal Data Terhadap Performansi Layanan Jaringan”, Jurnal TEKNO Insentif, Kopertis Wilayah IV Jawa Barat, Volume 7 No. 2, Oktober 2013. hal: 1520. [2] Y. Bandung, S.N.M.P. Simamora. “Tinjauan Analisis Performansi Trafik Kanal pada Layanan VoIP”. CSRID Journal, STMIK POTENSI UTAMA, Medan. Vol.5 No.1 Februari 2013. hal.53-62. [3] H. Kapri. “Network Traffic Data Analysis”. Thesis. The Graduate Faculty of the Louisiana State University and Agricultural and Mechanical College. 2011. [4] S.N.M.P.Simamora, R.P.Butarbutar. “Analisis Data Sharing Terdistribusi Berdasar Pola Jumlah N-User Untuk Teknik Manajemen Jaringan”. CSRID Journal, STMIK POTENSI UTAMA, Medan. Vol.6 No.1 Februari 2014. hal.33-42. [5] M. Jain, C. Dovrolis. “End-to-end available bandwidth: measurement methodology, dynamics, and relation with TCP throughput,” SIGCOMM Comput. Commun. Rev., vol.32, no. 4. 2002. hal.295-308. [6] S.N.M.P.Simamora, T.Juhana, Kuspriyanto, M.Fajarwati.“Analisis Performa Perpindahan Terminal-Client Menggunakan IPv6 Pada Mobile AdHoc Network”. Jurnal Ilmiah Ilmu Komputer, Fak. Ilmu Komputer, Universitas Pelita Harapan, Tangerang. Vol.9 No.2 Maret 2013 hal.133-141. [7] S.N.M.P Simamora, T.Juhana, Kuspriyanto, A. Ruhyani. “The Comparative Analysis of Datastreaming Services for Position Variable in Mobile Ad-hoc Network”. Proceedings, SITIA (14th Seminar on

314


Intelligent Technology and Its Applications) 2013. T.Elektro-ITS Surabaya, 2013. [8] V. Lord Sing, S.N.M.P. Simamora, S. Siregar.“Evaluasi Performansi OLSR (Optimized Link State Routing) pada Mobile Ad-hoc Network”. Jurnal Ilmiah Ilmu Komputer, Fak. Ilmu Komputer, Universitas Pelita Harapan, Tangerang. Vol.7 No.2 Maret 2011 hal.177-186. [9] S.N.M.P.Simamora, T.Juhana, Kuspriyanto, N.R. Bagjarasa. “Sistem Pemodelan Perpindahan Terminal-User secara Terpola untuk Mengukur Pola Perubahan Throughput pada Topologi MANET”. Seminar Teknologi Informasi dan Sistem Informasi (SeTISI) 2013, Fak. Teknologi Informasi, Univ. Kristen Maranatha, Bandung hal.186-191. [10] S.N.M.P. Simamora, T.Juhana, Kuspriyanto, N.Setiawan. “IPv6 Addressing Technique based Dynamic Host Configuration Protocol in Mobile Ad-hoc Network”. The 7th International Conference on Telecommunication Systems, Services, and Applications (TSSA) 2012, STEI-ITB. Denpasar. Bali. hal:280-283. [11] S.N.M.P. Simamora, T.Juhana, Kuspriyanto, A.L.Fajarini. “Pemodelan Graf Dalam Jalur Komunikasi Data Pada Mobile Ad-Hoc Network”. Proceeding Of KNSI 2013. STMIK Bumi Gora, Mataram. hal.221-226. [12] G. Lu, G. Manson, D. Belis. ”Mobility Modeling in Mobile Ad Hoc Networks with Environment-Aware”. Journal Of Networks, Vol. 1, No. 1, May 2006. hal.54-63. [13] S.N.M.P. Simamora, I. Thalib, A.Sularsa. “MANET As A Solution Network Implementation In The Provision Of Services In Regional Disaster Information”. Proceeding Konferensi ICISBC (The 1st International Conference on Information Systems for Business Competitiveness) 2011. Graduate School of Information Systems, Univ. of Diponegoro, Semarang, hal:54-60. [14] S.N.M.P.Simamora. “Model Pembelajaran Teknologi Informasi Dengan Teknik MANET Pada Kawasan Tertinggal”. Seminar Nasional

ISBN: 979-26-0280-1

Indonesia Timur (SENANTI) 2014, PUSKIT, Univ. Atma Jaya Yogyakarta. hal.1-9. [15] S.N.M.P.Simamora, D.Saputro.“The Analysis of Quality Data Communication Services on Hierarchy Token Bucket Techniques”. Proceeding International Seminar on Scientific, Issue, and Trends (ISSIT) 2013. Akademi BSI Kalibang. hal.A1-A6. [16] S.N.M.P. Simamora. “Dynamics System Modeling Approach in Node Mobility on Mobile Ad-hoc Network”. The 1st Conference on Information Technology, Computer, and Electrical Engineering (CITACEE) 2013, Departement of Computer Engineering, Univ. Diponegoro. hal.35-39. [17] T. Viipuri. “Traffic Analysis and Modeling of IP Core Networks”. Department of Electrical and Communications Engineering, Helsinki University Of Technology. 2004. [18] G. Cao. “Distributed Services For Mobile Ad Hoc Networks”. Dissertation. Graduate Studies of Texas A&M University. 2005. [19] V. Ramaiyan. “Topics in Modeling, Analysis and Optimisation of Wireless Networks”. THESIS. Indian Institute of Science, Bangalore. 2009. [20] D. Mahrenholz. “Providing QoS for Publish/Subscribe Communication in Dynamic Ad-Hoc Networks”. Dissertation. Universitat Magdeburg. 2006. [21] G. D. Holland. “Adaptive Protocols For Mobile Ad Hoc Networks”. Dissertation. Texas A&M University. 2004. [22] S.N.M.P.Simamora. “Perancangan Topologi Dinamis Secara Acak Dalam Mobile Ad-Hoc Network Dengan Pendekatan Pemodelan”. Jurnal Simetris Vol.6 No.1 April 2015. Fak.Teknik, Universitas Muria Kudus. hal.119-128. [23] W. Wongsason, C. Pirak, R. Mathar. “Adaptive Clustering in MANETs Using Graph Theoretical Algorithms”. International Conference on Electrical Engineering/ Electronics Computer Telecommunications and Information Technology (ECTI-CON). 2010. hal.789-793.

Analisis QOS Pada Layanan Jaringan dalam Mobile Ad-Hoc Network

Recommend Documents