BAB II LANDASAN TEORI
2.1.
IEEE 802.11 Standard Sistem komunikasi yang mengandalkan kabel secara inheren lebih cepat,
lebih dapat diandalkan dan lebih aman dari pada sistem nirkabel. Infrastuktur kabel cenderung membutuhkan biaya mahal. Selain itu, jika jaringan melintasi jalan raya, cenderung akan tunduk terhadap regulasi dan membutuhkan lisensi operator. Komunikasi nirkabel dapat menghindari akan kebutuhan tersebut dan lebih mobile tanpa dipengaruhi kebutuhan akan kabel, akan tetapi spektrum frekwensi radio juga sangat diatur. Namun demikian, alokasi spektrum radio frekwensi tanpa lisensi yang digunakan untuk keperluan Industrial, scientific, Medical (ISM band) ataupun Unlicensed National Information Infrastructure (UNII) telah memfasilitasi pertumbuhan wireless local area network (WLAN). Standar komunikasi data yang biasanya digunakan jaringan nirkabel adalah IEEE 802.11. Ada banyak protokol di keluarga 802.11, dan tidak semua berhubungan langsung dengan protokol radio itu sendiri. Beberapa standar nirkabel yang sekarang di implementasi pada kebanyakan peralatan yang sudah siap pakai, yaitu: a.
802.11b Disahkan oleh IEEE pada tanggal 16 September 1999, 802.11b mungkin adalah protokol jaringan nirkabel cukup populer. Jutaan alat-alat untuk mendukung telah dikeluarkan sejak 1993. Dia memakai modulasi yang dikenal sebagai Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS). Menggunakan frekwensi ISM band dari 2.400 sampai 2.495 GHz dan mempunyai kecepatan maksimum 11 Mbps, dengan kecepatan sebenarnya yang bisa dipakai mencapai 5 Mbps.
6
b. 802.11g Karena belum disahkan sampai Juni 2003, 802.11g merupakan pendatang yang telat di pasar nirkabel. Biarpun terlambat, 802.11g sekarang menjadi standar protokol jaringan nirkabel yang pada kenyataannya dipakai di semua laptop dan kebanyakan alat-alat lainnya. 802.11g memakai ISM band yang sama dengan 802.11b, tetapi memakai modulasi yang bernama Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Dia punya kecepatan maksimum data 54 Mbps (dengan throughput yang bisa dipakai sebesar 22 Mbps), dan bisa turun menjadi 11 Mbps DSSS. c. 802.11a Disahkan juga oleh IEEE pada tanggal 16 September 1999, 802.11a juga memakai modulasi OFDM. 802.11a mempunyai kecepatan maksimum data 54 Mbps, dengan throughput sampai setinggi 27 Mbps. 802.11a beroperasi di ISM band antara 5.745 dan 5.805 GHz dan di bagian dari UNII band diantara 5.150 dan 5.320 GHz. Ini membuatnya tidak cocok dengan 802.11b atau 802.11g, dan frekuensi yang lebih tinggi berarti memiliki jangkauan lebih pendek dari pada 802.11b/g dengan daya pancar yang sama. Peralatan 802.11a sebetulnya relatif murah, tapi tidak sepopuler 802.11b/g. d. 802.11n Disahkan pada bulan Oktober 2009. Teknologi yang digunakan adalah MIMO. Kecepatan maksimum menggunakan teknologi ini adalah 300Mbps. Frekwensi yang digunakan 2,4GHz dan 5GHz. Standar 802.11 untuk wireless local area network (WLAN) beroperasi pada physical (PHY) dan MAC layer. Seperti terlihat pada Gambar 2.1 lapisan atas pada data link (OSI layer 2) disediakan oleh Logical Link Control (LLC) layanan yang ditetapkan dalam standar 802.2 yang juga digunakan oleh jaringan Ethernet (802.3) dan menyediakan link ke lapisan protokol jaringan yang lebih tinggi.
7
Gambar 2. 1 Arsitektur logika 802.11
Jaringan 802.11 terdiri dari tiga komponen dasar yaitu: Station, Access Point dan Distribusi System. Dalam standar 802.11, WLAN didasarkan pada struktur seluler yang dimana setiap sel di bawah kendali jalur akses, dikenal sebagai Basic Service Set (BSS). Ketika sejumlah stasiun bekerja dalam BSS itu berarti mereka menggunakan kanal Radio Frekwensi (RF), Basic Service Set Identifier (BSSID) dan data rate yang sama pada saat mengirimkan dan menerima. Parameter BSS termasuk dalam beacon frames yang disiarkan secara berkala baik oleh stasiun individu atau access point. Standar ini mendefinisikan dua mode operasi untuk BSS yaitu: Mode Ad hoc dan Infrastruktur. Jaringan ad-hoc terbentuk ketika sekelompok dua atau lebih stasiun 802.11 berkomunikasi secara langsung satu sama lain tanpa access point atau koneksi ke jaringan kabel. Mode operasi jaringan ad-hoc juga dikenal sebagai mode peer-to-peer yang memungkinkan koneksi nirkabel dapat dengan cepat terbentuk untuk berbagi data antara sekelompok computer dengan mengaktifkan interface wireless. Seperti terlihat pada Gambar 2.2
Layanan dalam mode
jaringan ad-hoc disebut sebagai Independent Basic Service Set (IBSS), dan dalam IBSS semua stasiun menyebarkan beacon packet (paket suara) dan menggunakan BSSID secara acak.
8
Tabel 2. 1 Komponen dasar 802.11 Komponen Station Access Point Ditribution sytem
Deskripsi Perangkat yang mengimplementasikan lapisan protokol 802.11 MAC dan PHY Acess station yang memberikan address ke station, dikenal sebagai satu BSS dan system distribusi. Komponen network, umumnya Ethernet kabel yang menghubungkan jalur akes dengan access point.
Gambar 2. 2 Topologi Mode Ad-hoc Mode infrastruktur terjadi ketika stasiun terhubung dengan access point. Sebuah WLAN dengan access point terhubung dengan beberapa station dan perangkat dengan media kabel melalui hub atau switch. Seperti terlihat pada gambar 2.3 semua komunikasi antara stasiun di BSS melewati access point, bahkan jika dua stasiun nirkabel di area yang sama harus berkomunikasi satu sama lain. Ini akan menyebabkan komunikasi ganda (pertama station mengirim ke access point, kemudian dari access point ke station tujuan) mungkin ini akan tampak seperti overhead yang tidak diperlukan pada jaringan sederhana, tetapi manfaat penggunaan infrastruktur BSS dibanding IBSS adalah: bahwa access point dapat menampung data ketika stasiun penerima dalam kondisi menunggu. Dalam mode infrastruktur, access point akan mengambil alih proses broadcast beacon frame. Access point juga terhubung ke jaringan distribusi menggunakan media kabel, tetapi juga bisa menjadi jembatan nirkabel untuk station WLAN lain 9
dalam satu area. Dalam hal ini area di dukung oleh masing-masih access point BSS dan jika terdapat dua atau lebih area di dalam LAN makan akan di kombinasikan dan di kenal sebagai Extended Service Set (ESS).
Gambar 2. 3 Topologi Mode Infrastruktur Pada ESS, Access Point (APs) akan menggunakan sistem distribusi untuk mentransfer data dari satu BSS ke yang lain, dan juga memungkinkan stasiun untuk berpindah dari satu AP ke yang lain tanpa ada gangguan.
2.1.1. Frekwensi Pita frekwensi bisa diibaratkan sebuah jalan. kanal berfungsi seakan-akan sebagai jalur-jalur pemisah pada sebuah jalan tersebut. Perangkat 802.11a bekerja pada frekuensi 5,150 – 5.875 GHz. Seperti terlihat gambar 2.5 Sedangkan 802.11b/g bekerja pada frekuensi 2,400-2,497 GHz. Spektrum frekuensi 2,4GHz terbagi ke dalam 14 kanal, kanal 1 dengan frekuensi 2,412 GHz sampai dengan kanal 14 dengan frekuensi 2,484 GHz dengan masing-masing lebar pita kanal sebesar 20Mhz lihat gambar 2.4
10
Gambar 2. 4 Kanal IEEE 802.11b/g
Gambar 2. 5 Kanal IEEE 802.11a 2.1.2. Service Set Identifier (SSID) SSID adalah sebuah nama yang dipakai oleh jaringan wireless dan merupakan karakter yang unik, case sensitive dan menggunakan alpha numeric dengan nilai karakter 2-32 karakter. SSID dikirimkan dalam beacon, station harus di konfigurasikan dengan SSID yang cocok untuk bisa bergabung dengan sebuah access point jaringan nirkabel. Beacon adalah bingkai terpendek yang dikirimkan oleh access point ke station untuk mengatur sinkronisasi komunikasi. Paket beacon ini berisikan informasi SSID, Channel dan sebagainya. Informasi yang
11
terdapat dalam beacon inilah yang dibutuhkan supaya komunikasi jaringan wireless bisa terjadi. Station yang ingin terhubung pada jaringan wireless akan melihat kedalam beacon untuk mengetahui SSID dari jaringan mana yang akan di hubungi. Kemudian station akan mencari tahu alamat MAC Address dimana beacon itu berasal mengirimkan permintaan autentikasi dengan tujuan untuk meminta pada access point untuk bergabung denganya. Apabila sebuah station diset untuk dapat menerima beberapa SSID sekaligus, maka station akan mencoba bergabung dengan access point yang pertama kali mengirim signal dan bergabung dengan access point dengan signal yang paling kuat. 2.1.3. TX Power dan RX Sensitivity Tiap wireless card memiliki spesifikasi TX Power dan RX Sensitivity yang bervariasi sesuai dengan kualitas card itu sendiri. Tidak hanya pada kualitas, seperti terlihat pada Gambar 2.6 TX Power dan RX Sensitivity juga akan berubah sesuai dengan band yang digunakan dan besarnya throughput yang melewati card tersebut.
Gambar 2. 6 Perbandingan nilai TX Power dan RX Sensitivity Wireless card akan secara otomatis menyesuaikan dengan besarnya throughput yang digunakan, biasanya TX Power dan RX sensitivity akan secara bertahap diturunkan jika throughput yang melewati card tersebut semakin tinggi.
12
2.1.4. Data Rate Pada komunikasi nirkabel terdapat parameter “Data Rate”
yang
melambangkan kemampuan atau kapasitas transfer data dari komunikasi nirkabel tersebut. Setiap satuan data rate menggunakan modulasi yang berbeda-beda. Semakin besar data rate maka semakin komplek modulasi yang digunakan, berikut nilai data rate yang digunakan pada standar IEEE 802.11 •
802.11b
•
802.11a/g
•
802.11n
1, 2, 5.5, 11 Mbps 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps Up to 100 ∼ 200 Mbps.
Parameter data rate pada nirkabel tidak melambangkan secara harfiah dan pasti seberapa besar throughput dari link tersebut, karena data rate akan berubah secara dinamis sesuai dengan kondisi signal dan situasi di sekitar perangkat. Lebih mudahnya data rate adalah kemampuan maksimal throughput untuk komunikasi half-duplex atau komunikasi satu arah.
2.1.5. Wireless Performance Performa link nirkabel sangat bergantung dari kualitas signal yang didapatkan dari link nirkabel tersebut. Parameter Signal to Noise Ratio (SNR) dan Client Connection Quality (CCQ) dapat melambangkan kualitas dari link nirkabel tersebut.
2.5.1.1.Signal to Noise Ratio (SNR) Sebuah wireless link yang menggunakan frekuensi tertentu akan menerima apa pun yang ditransmisikan, ditambah lagi kebisingan (gangguan) di sekitar perangkat. Jika kekuatan transmisi secara signifikan lebih kuat dari kebisingan, maka perangkat dapat efektif mengabaikan kebisingan. Jika sinyal yang diterima sebanding dengan kebisingan lingkungan sekitar, maka perangkat wireless tidak akan mampu membedakan sinyal dari perangkat lawan dengan kebisingan. Hal ini akan menyebabkan komunikasi nirkabel dan Data tidak berjalan dengan baik.
13
SNR adalah rasio perbandingan antara signal yang diterima dengan gangguan sekitar. SNR
= 10 log (
)=P
,
−
.
Serangkaian tes dilakukan untuk menentukan dampak dari nilai SNR pada performa jaringan nirkabel dan juga berpengaruh pada kestabilan link terhadap beban link, disarankan menggunakan sekitar 20dB sebagai SNR minimum untuk link wireless yang stabil. •
40dB SNR = Excellent signal (5 bars), Cepat terkoneksi, throughput maksimal dan stabil.
•
25dB to 40dB SNR = Very good signal (3 - 4 bars), Terkoneksi baik, throughput maksimal.
•
15dB to 25dB SNR = Low signal (2 bars), Terkoneksi baik, throughput tidak maksimal.
•
10dB - 15dB SNR = very low signal (1 bar), koneksi tidak terlalu stabil, throughput rendah.
•
5dB to 10dB SNR = no signal, koneksi sangat tidak stabil, throughput sangat rendah.
2.5.1.2.Client Connection Quality (CCQ) Client Connection Quality (CCQ) adalah nilai dalam persen yang menunjukkan efektifitas bandwidth yang digunakan terhadap bandwidth maksimum yang tersedia secara teoritis. CCQ adalah nilai rata-rata perbandingan Tmin / Treal, yang bisa dihitung untuk setiap frame data yang dikirimkan, dimana Tmin adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengirim frame yang diberikan pada tingkat tertinggi tanpa pengiriman ulang, Sedangkan Treal adalah waktu yang diperlukan untuk mentransmisikan frame di kondisi nyata. CCQ berbanding lurus dengan real throughput yang bisa didapatkan pada sebuah jaringan nirkabel. Semakin bagus CCQ maka semakin tinggi throughput yang dihasilkan. Tetapi Signal strength yang bagus tidak menjamin mendapatkan throughput yang tinggi. Hal ini disebabkan di wireless memiliki 2 type signal strength yaitu : 14
•
TX Signal Strength – signal dari perangkat yang diterima di perangkat lawan.
•
RX Signal Strength – signal perangkat lawan yang diterima di perangkat tersebut.
Jika kedua type signal strength tidak sama (rata-rata seimbang) maka komunikasi nirkabel tidak akan berjalan dengan baik.
2.2.
Wireless Mesh Network (WMN)
Access Point saling berhubungan satu sama lain dengan menggunakan jaringan nirkabel secara peer-to-peer membentuk infrastruktur backhaul disebut jaringan wireless mesh. Kelompok teknis IEEE bekerja untuk mengembangkan standar 802.11s untuk jaringan nirkabel mesh. memiliki draf awal pada bulan Juli dan di ratifikasi pada awal 2008. IEEE mendefinisikan kemampuan 802.11s di beberapa hal antara lain[Gurevich,2008]: •
Penemuan topologi
•
Seleksi jalur
•
Alokasi channel
•
Keamanan
•
Manajemen lalulintas
•
Manajemen jaringan
IEEE 802.11s mengusulkan rincian standar bagaimana cara node agar dapat bergabung dengan jaringan mesh (Lihat Gambar 2.7) antara lain: 1. Simpul mesh mengiklankan profil mereka dan kapabilitas mesh ke dalam beacon, simpul mesh MPX menemukan simpul lain di dalam jaringan mesh. 2. MPx terhubung dan terdaftar dengan simpul tetangga (MAP2, MAP4) 3. MPx ikut berpartisipasi dalam memilih jalur yang terbaik dalam proses penyaluran data.
15
Gambar 2. 7 Cara kerja 802.11s
WMN merupakan perkembangan jaringan nirkabel tradisional seperti jaringan nirkabel seluler dan jaringan wireless LAN.
WMN menawarkan
berbagai macam keuntungan antara lain toleransi atas kegagalan jaringan (fault toleran), kemudahan dalam konfigurasi (simplicity of setting up network) dan kemampuan broadband (broadband capability ). WMN dapat dilihat sebagai salah satu jenis jaringan Ad Hoc, WMN dan Mobile Ad Hoc Network (MANET) mempunyai hubungan yang sangat erat satu sama lain, hanya saja MANET harus dapat menyelesaikan masalahnya sendiri berkaitan dengan pergerakan nodenya. Tidak seperti pada jaringan seluler dimana jika ada kegagalan pada salah satu Base Station (BS) maka akan berdampak pada tidak ketersediaan layanan komunikasi pada wilayah area geografis yang luas, WMS memberikan toleransi kesalahan yang tinggi ketika ada kegagalan node. WMN terbentuk dari susunan beberapa perangkat nirkabel (node) yang saling berhubungan satu sama lain dan hubungan setiap perangkat nirkabel dengan perangkat nirkabel lain menggambarkan sebuah link. Ada 2 tipe topologi mesh yaitu: full mesh dan partial mesh. Topologi full mesh ini menghubungkan tiap node dengan semua node lainnya, Jumlah link yang terbentuk terisolir dengan jumlah perangkat, Semakin banyak jumlah perangkat maka akan semakin banyak jumlah link yang terbentuk. Pada topologi mesh penuh 5 buah perangkat akan membentuk 10 buah link. Coba bayangkan bagaimana menghubungkan mesh 16
penuh pada 100 access point maka akan menghasilkan 4.950 link. Ini tentu tidak efisien karena itu full mesh biasanya dipakai di jaringan skala kecil. Topologi mesh berikutnya adalah partial mesh alias mesh sebagian. Ini mirip dengan full mesh, hanya saja tidak setiap peranti dihubungkan ke peranti lainnya di jaringan, tapi hanya dipilih dari alternatif yang ada. Partial mesh ini yang paling sering digunakan dalam lingkungan backbone karena merupakan jaringan vital yang sangat bergantung pada redundansi untuk menjaga layanan bisa berjalan secara nonstop, misalnya di ISP.
Gambar 2. 8 Tipe topologi mesh Karakteristik utama yang dimiliki wireless mesh network adalah proses komunikasi data yang sederhana dan praktis karena setiap node dapat berfungsi sebagai penerima dan pengirim, wireless mesh network juga memiliki kemampuan dalam self-healing yaitu mampu menjaga konektifitas apabila ada kerusakan di salah satu node. Ada 4 manfaat utama wireless mesh network yaitu[Murphy,2006]: •
Dapat dengan mudah menambah access point. Ini dikarenakan pada jaringan mesh access point dapat menerima dan melewatkan trafik. Mesh dapat dengan cepat di konfigurasi dan lebih murah karena tidak di butuhkan infrastruktur kabel.
•
Mesh node dapat di tambahkan dimana saja, sehingga akan menambah cakupan yang lebih baik. Node dapat di tambahkan tanpa harus memperhatikan kabel sebagai tulang punggung. Satu-satunya keterbatasan adalah power. Semakin dekat posisi node maka akan semakin bagus, ini dikarenakan link akan menggunakan modulasi yang tinggi, semakin tinggi
17
modulasi yang digunakan maka akan semakin tinggi throughput yang dihasilkan. •
Jaringan wireless mesh merupakan mode jaringan yang ulet dan toleransi terhadap kegagalan dari jaringan infrastruktur terpusat. Menyediakan node dalam jumlah memadai, jaringan mesh dapat mempertahankan kemacetan sementara, kegagalan pada salah satu node dan gangguan lokal.
•
Perangkat mesh dapat diatur sehingga dapat menghasilkan bandwidth yang tinggi antar perangkat mesh tanpa membutuhkan access point sentral, Seperti layaknya pada jaringan peer-to-peer.
2.2.1. Perbedaan Wireless Ad-hoc dan WMN Pada tabel 2.2 membandingkan jaringan nirkabel ad hoc dan WMN. Perbedaan utama antara kedua jenis jaringan berdasarkan pada mobilitas node dan topologi jaringan. Jaringan ad hoc mempunyai mobilitas node yang tinggi dimana topologi jaringan akan berubah secara dinamik. Di sisi lain, WMN memiliki jenis jaringan dengan node yang relatif lebih statis. Oleh karena itu, mobilitas jaringan WMN sangat rendah dibandingkan dengan jaringan nirkabel ad hoc. Tabel 2. 2 Perbedaan Wireless Ad hoc dan WMN Isu Topologi Jaringan Mobilitas Node
Ad hoc Topologi dinamis Mobilitas node dari menengah ke tinggi Kendala Energi Kebutuhan energi tinggi Karakteristik Aplikasi Sementara Kebutuhan infrastruktur Relay Performa routing
Infrastruktur Relay oleh node dynamic Semuanya distribusikan oleh on demand routing
Deployment Karakteristik trafik
Mudah Berdasarkan trafik user
Skenario aplikasi popular
Komunikasi taktis
18
WMN Topologi statik Mobilitas node rendah Kebutuhan energy rendah Semipermanen atau permanen Sebagian atau seluruhnya infrastruktur tetap Relay oleh node static Sepenuhnya di distribusikan atau sebagian dengan hirarki routing yang disukai Dibutuhkan perencanaan Berdasarkan user dan sensor trafik Komunikasi taktis dan sipil
2.2.2. Arsitektur Wireless Mesh Network WMN terdiri dari dua jenis node yaitu: mesh router dan mesh client. Selain kemampuan routing, pada router nirkabel konvensional juga dapat digunakan untuk gateway atau repeater, wireless mesh router mempunyai fungsi routing tambahan untuk mendukung jaringan mesh. Untuk lebih meningkatkan jaringan mesh, router mesh biasanya dilengkapi dengan beberapa antarmuka nirkabel yang dibangun baik pada teknologi akses nirkabel yang sama atau berbeda. Jika dibandingkan dengan router nirkabel konvensional, wireless mesh router dapat mencapai cakupan yang sama dengan daya transmisi yang jauh lebih rendah melalui komunikasi multi-hop. MAC protokol pada mesh router ditingkatkan dengan skalabilitas yang lebih baik di sebuah lingkungan mesh multihop. Terlepas dari semua perbedaan ini, wireless mesh router dan wireless router konvensional biasanya dibangun menggunakan perangkat keras yang sama. Arsitektur WMN berdasarkan fungsi node dapat di klasifikasi menjadi tiga kelompok[3] yaitu: a. Infrastruktur/backbone WMN Infrastruktur WMN dibangun dengan berbagai jenis teknologi radio meskipun yang paling banyak digunakan adalah teknologi IEEE 802.11. mesh router dari WMN dapat mengkonfigurasi (self-configuring) dan perbaikan link (self-healing) sendiri antar mesh router. Dengan fungsi gateway, mesh router dapat terhubung ke jaringan internet menggunakan antarmuka Ethernet untuk menyebarkan. Kemampuan ini biasa disebut Infrastruktur meshing. Melalui fungsi
gateway atau bridge klien
konvensional dapat terhubung dengan mesh router menggunakan antarmuka Ethernet, sedangkan untuk klien konvensional dengan menggunakan teknologi radio yang sama dapat langsung terhubung dengan mesh router. b. Mesh Client Mesh Client menyediakan jaringan peer-to-peer antar perangkat klien yang lain. Dalam tipe arsitektur ini, node klien merupakan jaringan nyata yang melakukan routing dan konfigurasi serta menyediakan aplikasi enduser untuk pelanggan. Oleh karena itu, mesh router tidak di perlukan pada
19
tipe jaringan ini. Pada mesh client, paket yang dikirimkan untuk node akan melewati beberapa node sebelum sampai ke node tujuan. c. Hybrid WMN Arsitektur hybrid WMN merupakan gabungan dari infrastruktur dan mesh klien. Mesh klien dapat mengakses jaringan melewati mesh router maupun secara langsung meshing dengan mesh klien lain, sementara infrastruktur menyediakan konektifitas ke jaringan lain seperti internet, Wi-Fi, WiMAX, seluler, dan jaringan sensor, kemampuan routing klien meningkatkan konektifitas dan cakupan dalam WMN. 2.2.3. Karakteristik WMN Karakteristik WMN adalah a. Jaringan wireless Multi-hop Salah
satu
tujuan
untuk
pengembangan
WMN
adalah
untuk
memperpanjang jangkauan area jaringan wireless tanpa mengorbankan kapasitas saluran, menyediakan konektivitas NLOS antara pengguna tanpa LOS Link. Untuk tujuan itu maka mesh dengan gaya Multi-hop sangat di perlukan. Multi-hop dapat memfasilitasi throughput yang lebih tinggi tanpa mengorbankan jangkauan radio, mengurangi gangguan antar node dan penggunaan kembali frekuensi yang lebih efisien. b. Mendukung jaringan Ad-hoc, kemampuan self-configuring, self-healing Jaringan ad-hoc meningkatkan kinerja jaringan seperti arsitektur jaringan yang fleksibel, mudah untuk di kembangkan dan di konfigurasi, toleransi terhadap kesalahan dan konektifitas mesh yaitu komunikasi multipoint-tomultipoint. Dengan kemampuan ini WMN memungkinkan investasi biaya yang rendah dan jaringan dapat tumbuh secara bertahap sesuai dengan kebutuhan. c. Mobilitas: tergantung jenis node Pada MAP biasanya memiliki tingkat mobilitas yang rendah, sedangkan pada MC memiliki tingkat mobilitas tinggi. Dengan demikian, mobilitas pada WMN bervariasi pada tiap node dan ini berbeda dengan jaringan Adhoc. d. Multiple akses jaringan 20
WMN mendukung komunikasi antara backhaul ke internet dan jaringan peer-to-peer, selain itu WMN dapat terintegrasi dengan jaringan nirkabel lain dan memberikan layanan akses ke pengguna akhir. Kemampuan ini tidak dimiliki oleh jaringan Ad-hoc. e. Ketergantungan Konsumsi daya MAP pada MWN biasanya tidak mempunyai kendala yang berarti pada konsumsi daya. Namun MC mungkin memerlukan protokol daya yang efisien. Missal, sebuah sensor untuk protocol komunikasi pada mesh membutuhkan power yang efisien. Dengan demikian protokol MAC atau routing yang di optimalkan untuk MAP mungkin tidak sesuai untuk MC. Karena efisiensi daya menjadi perhatian utama untuk sensor nirkabel. f. Kompatibilitas dan interoperabilitas dengan jaringan nirkabel yang ada Misal WMN dibangun berdasarkan teknologi IEEE 802.11 dan harus kompatibel dengan IEEE 802.11 standard dalam artian mampu mendukung kedua mesh dan konvensional Wi-Fi klien.
2.3.
Mikrotik Router OS
Mikrotik RouterOS adalah sistem operasi atau perangkat lunak yang dapat digunakan untuk menjadikan komputer menjadi sebuah router, Access Point jaringan yang handal, mencakup berbagai fitur yang dibuat untuk IP network dan jaringan nirkabel, cocok digunakan oleh Warnet, bahkan ISP dan provider hotspot. Perangkat keras khusus yang didesain untuk menjalankan RouterOS adalah Router Board (RB), Tetapi Mikrotik RouterOS juga dapat dengan cepat dan mudah di install di PC sehingga pc tersebut akan berubah fungsi menjadi sebuah router dengan semua fitur yang diperlukan seperti routing, firewall, bandwidth manajemen, Access Point, Backbone Link, Hotspot gateway, VPN Server dan masih banyak lagi. Mikrotik RouterOS adalah sebuah system operasi yang berdiri sendiri didasarkan pada linux kernel v2.6. Beberapa keunggulan Mikrotik RouterOS secara umum seperti: a. Membuat router handal dengan PC yang murah
21
b. Pembaharuan versi secara berkala c. Memiliki banyak fitur d. Memiliki user interface yang mudah dan konsisten e. Ada banyak cara untuk mengakses dan mengontrol f. Memungkinkan upgrade hardware g. Banyak alternative interface yang dapat di gunakan.
2.3.1. Lisensi Mikrotik RouterOS Mikrotik RouterOS hadir dalam berbagai level dan masing-masing level mempunyai spesifikasi masing-masing seperti terlihat pada table 2.3 Tabel 2. 3 Lisensi Mikrotik Router Os Level number Wireless AP Wireless Client and Bridge RIP, OSPF, BGP protocols EoIP tunnels PPPoE tunnels PPTP tunnels L2TP tunnels OVPN tunnels VLAN interfaces P2P firewall rules NAT rules HotSpot active users RADIUS client Queues Web proxy Synchronous interfaces User manager active sessions
4 (WISP) yes
5 (WISP) yes
6 (Controller) yes
yes
yes
yes
yes
yes
yes
unlimited 200 200 200 200 unlimited unlimited unlimited
unlimited 500 unlimited unlimited unlimited unlimited unlimited unlimited
unlimited unlimited unlimited unlimited unlimited unlimited unlimited unlimited
200
500
unlimited
yes unlimited yes
yes unlimited yes
yes unlimited yes
yes
yes
yes
20
50
Unlimited
RouterOS dapat mendukung berbagai teknologi yang digunakan pada jaringan nirkabel, seperti untuk access point dan client pada jaringan hotspot di
22
dalam kantor dan rumah, atau skala besar seperti jaringan mesh untuk area perkotaan. Berikut beberapa fitur yang di dukung RouterOS untuk keperluan Jaringan wireless yaitu: •
IEEE802.11a/b/g/n wireless client and access point
•
Nstream and Nstream2 proprietary protocols
•
Client polling
•
RTS/CTS
•
Wireless Distribution System (WDS)
•
Virtual AP
•
WEP, WPA, WPA2 encryption
•
Access control list
•
HWMP+ Wireless MESH protocol
•
MME wireless routing protocol
•
Nstream
2.3.2. Akses Mikrotik RouterOS Mikrotik router OS dapat diakses melalui berbagai cara antara lain: 1. WinBox WinBox merupakan program yang didesain mikrotik dan saat ini merupakan program yang paling sering digunakan untuk melakukan remote ke mikrotik routerOS. Untuk melakukan remote menggunakan winbox dapat menginputkan mac address atau ip address dari perangkat. Lihat Gambar 2.9
23
Gambar 2. 9 Aplikasi WinBox
2. WebFig Webfig adalah fitur yang baru setelah versi 5, pada Webfig kita dapat mengkonfigurasi Mikrotik dengan mudah melalui browser. Tampilan yang akan muncul sangat mirip dengan Winbox. Untuk mengakses webfig dengan cara membuka Browser dan ketikkan alamat IP router, kemudian
muncul form Login lihat Gambar 2.10
Gambar 2. 10 WebFig Login 3. Telnet dan SSH Tidak ada aplikasi khusus untuk mengakses mikrotik melalui telnet dan ssh, dapat menggunakan aplikasi Putty dan aplikasi lainnya.
24
2.4.
Wireless Distribution System (WDS)
WDS adalah suatu system yang digunakan untuk memperluas jaringan wireless, dengan menggunakan beberapa perangkat AP menjadi sebuah satu kesatuan sehingga memungkinkan untuk membangun infrastruktur wireless tanpa
harus membangun backbone kabel untuk melakukan interkoneksi antar AP lihat gambar 2.11. Dengan menggunakan WDS, memungkinkan komunikasi data pada jaringan nirkabel dapat melewati beberapa AP seperti halnya switch pada sebuah
jaringan Ethernet.
Gambar 2. 11 Wireless Distribution System Keuntungan yang bisa kelihatan dari Wireless Distribution System dibanding solusi lainnya adalah bahwa dengan WDS, alamat header MAC dari
paket trafik tidak berubah antar link access poin point. t. tidak seperti pada proses enkapsulasi misalnya pada komunikasi antar router yang selalu menggunakan alamat MAC pada hop berikutnya. Semua base station dalam WDS harus dikonfigurasi menggunakan kanal radio yang sama, SSID (service set identifiers) yang sama sebagai identitas, metode enkripsi (tanpa (tanpa enkripsi, WEP, atau WAP) dan juga kunci enkripsi yang sama. WDS juga mengharuskan setiap base station untuk bisa melewatkan kepada lainnya didalam sistem. Kerugian dalam
penggunaan sistem WDS ini adalah throughput efektif maksimum terbagi dua setelah transmisi pertama (hop) dibuat. Misalkan, dalam kasus dua router dihubungkan sistem WDS, dan komunikasi terjadi antara satu komputer yang terhubung ke router A dengan sebuah laptop yang terhubung secara wireless dengan salah satu access point di router B, maka throughputnya adalah separuhnya, karena router B harus mengirimkan ulang informasi selama
25
komunikasi antara dua belah sisi. Akan tetapi jika sebuah komputer dikoneksikan ke router A dan notebook di koneksi kan ke router B (tanpa melalui koneksi
nirkabel), maka throughput tidak terbelah dua karena tidak ada pengiriman ulang informasi. 2.4.1. Model Komunikasi WDS WDS bisa didefinisikan ke dalam dua jenis model yaitu 1. Bridging Dimana komunikasi access point Wireless Distribution System hanya satu dengan lainnya (antar AP) dan tidak membolehkan wireless clients lainnya atau Station (STA) untuk mengaksesnya. Wireless distribution sistem disebut sebagai wireless bridging jika terjadi terjadi koneksi dua jaringan LAN pada
layer data link. WDS dapat dibangun dalam beberapa konfigurasi Wireless bridging
antara lain: a. WDS Point To Point Mode ini biasanya digunakan untuk menghubungkan 2 buah AP. Pada
perangkat Router Board biasanya mode ini di konfigurasi menggunakan mode bridge seperti pada Gambar 2.12
Gambar 2. 12 WDS Point to Point
b. WDS Point To Multi Point Sebuah mode dimana 1 buah AP dapat melayani beberapa station Pada
RouterBoard
perangkat
yang
akan
26
difungisikan
sebaga sebagaii
AP
harus
mengaktifkan mode AP bridge sedangkan pada perangkat client dibutuhkan untuk mengaktifkan mode station-wds, seperti pada Gambar 2.13
Gambar 2. 13 WDS Point to Point 2. Repeater
Gambar 2. 14 Repeater
Seperti terlihat pada Gambar 2.14 Dimana access point berkomunikasi satu sama lain dan juga dengan nirkabel STA. wireless repeater digunakan untuk memperluas jaringan atau jangkauan infrastruktur nirkabel dengan jalan melewatkan trafik antara station nirkabel dan AP yang terhubung secara kabel dengan jaringan local. Pada perangkat routerboard biasanya AP dikonfigurasi
menggunakan mode ap-bridge atau wds-slave. Seperti terlihat pada gambar 2.15 parameter yang terdapat pada WDS di Mikrotik RouterOS yaitu:
27
a. wds-default-bridge Dapat di gunakan, jadi ketika link antar node mengalami perubahan (terputus dan terkoneksi kembali), maka interface WDS akan secara otomatis dimasukkan dalam port interface di interface bridge atau mesh
tersebut b. wds default cost cost (beban logika untuk perhitungan prioritas antar port) di dalam
jaringan WDS c. WDS Cost Range nilai margin cost yang akan diperhitungkan berdasarkan besar throughput
link WDS. d. WDS Ignore SSID pilihan dimana jaringan WDS akan mengabaikan parameter SSID atau
tidak.
Gambar 2. 15 Parameter WDS
2.4.2. Mode Operasional WDS pada RouterOS Mode Operasional WDS pada RouterOS yaitu:
2.4.2.1 WDS Dynamic Mode ini memungkinkan interface WDS secara otomatis akan dibuat seketika jika sudah menemukan perangkat AP lain yang kompatibel dengan AP tersebut. Berdasarkan dengan interface untuk implementasi Dynamic WDS di
kategorikan menjadi dynamic dan dynamic mesh
28
a. Dynamic interface WDS akan secara otomatis segera dibuat ketika sudah menemukan perangkat AP lain yang kompatibel dengan perangkat AP tersebut dan interface WDS tersebut akan secara otomatis dimasukkan dalam port interface di interface bridge . lihat Gambar 2.16
Gambar 2.16 WDS Dynamic b. Dynamic mesh
Gambar 2.17 WDS Dynamic Mesh
Mode dynamic mesh hampir sama denga mode dynamic tapi mode ini menggunakan
protocol
baru
yaitu
HWMP+
yang
merupakan
penyempurnaan dari WDS standard lihat gambar 2.17. Pada mode antarmuka WDS yang dibuat akan secara otomatis dimasukkan dalam port antarmuka di interface mesh.
29
2.4.2.2 WDS Static Dengan mengaktifkan mode ini maka interface WDS harus di buat secara
manual
pada
masing-masing
AP.
Untuk
mengimplementasikan
WDS
menggunakan mode statik maka harus menentukan interface WLAN yang akan di jadikan master interface pada parameter master-interface dan menambahkan
alamat MAC node lawan pada parameter WDS Address secara manual lihat Gambar 2.18. Interface WDS yang dibuat secara statik tidak akan hilang jika link terputus. Jika menggunakan metode ini maka parameter wds default-bridge sebaiknya diubah menjadi none sehingga dibutuhkan penambahan secara manual
antarmuka WDS ke dalam port interface.
Gambar 2.18 WDS Static
Pada Miktorik router OS ada beberapa point yang harus di perhatikan jika ingin mengimplementasikan WDS dynamic dengan baik antara lain
a. WDS Multi AP membutuhkan adanya fungi bridge agar dapat berjalan sempurna
30
b. Untuk mengimplementasikan WDS Multi AP seluruh antarmuka WDS harus masuk di dalam bridge interface, dan juga antarmuka lain (antarmuka fisik / master) yang terkoneksi langsung dengan client. c. Untuk mencegah terjadinya looping di dalam bridge dan juga untuk mengimplementasikan redundant link, maka ada baiknya mengaktifkan juga Spanning Tree Protocol (STP/RSTP) atau mengaktifkan HWMP+ untuk antarmuka mesh.
2.5.
Hybrid Wireless Mesh Protocol plus (HWMP+)
Hybrid Wireless Mesh Protocol (HWMP) di definisikan dalam IEEE 802.11s adalah protokol routing dasar untuk jaringan wireless mesh. Hybrid Wireless Mesh Protocol (HWMP) merupakan kombinasi dari ad hoc dan protokol spanning tree-base routing yang menggabungkan kedua komponen reactive dan proactive. Protokol HWMP adalah hybrid, karena mendukung dua jenis protocol pemilihan path. Meskipun protokol ini sangat mirip dengan protocol routing, tetapi harus diingat bahwa dalam kasus IEEE 802.11s menggunakan alamat MAC untuk “routing”, bukan menggunakan IP address. Oleh karena itu, dalam hal ini akan digunakan istilah “path” bukan “route” dengan demikian akan digunakan istilah “path selection” bukan “routing”. HWMP memadukan jaringan ad hoc dan infrastruktur bersama-sama dengan menemukan perpaduan fleksibilitas on-demand rute dengan ekstensi yang memungkinkan proaktif routing yang efisien untuk mesh portal (MPPs). Kombinasi ini memungkinkan setiap anggota (node) untuk melakukan penemuan dan pemeliharaan rute optimal sendiri atau bergantung pada pembentukan struktur pohon yang didasarkan pada simpul akar “node root”. HWMP akan menggunakan satu set protokol standar yang berasal dari ad hoc on-demand distance vector (AODV) yang digunakan simpul untuk menyeleksi jalur tetangga berdasarkan metrik standar jika jaringan mesh tidak memiliki node root. Pada jaringan mesh sebuah jaringan dengan struktur pohon akan di aktifkan dengan mengaktifkan sebuah mesh point (MPs) sebagai node root. Dalam hal ini node lain akan secara 31
proaktif mempertahankan rute ke node root dan proaktif menciptakan dan memelihara jalur dengan struktur pohon yang terbentuk. Beberapa manfaat utama dari HWMP adalah:
•
fleksibel untuk beradaptasi dengan berbagai kebutuhan skenario, mulai dari jaringan tetap (fixed) atau bergerak (mobile).
•
MPs menemukan dan menggunakan jalur terbaik “best metric path” ke tujuan di dalam mesh dengan kompleksitas rendah. Selain kedua poin di atas, jika node root di aktifkan dalam jaringan mesh
maka:
•
Jika tujuan berada di luar mesh maka banjir rute untuk menemukan tujuan paket dalam mesh akan berkurang.
•
Dapat mengurangi buffer pada pengiriman pesan ketika sedang mencari rute.
•
Trafik broadcast dan multicast akan berkurang pada topologi pohon.
HWMP memiliki fitur yang unik dalam menyeleksi jalur. Jika proaktif ada, dapat digunakan sewaktu-waktu secara bawaan untuk menemukan rute keluar jaringan mesh. tiap simpul dapat memilih untuk hanya menggunakan topologi pohon sebagai jalur utama untuk terhubung ke jaringan di luar mesh. Hybrid Wireless Mesh Protocol plus (HWMP+) adalah sebuah protokol spesifik pada mikrotik routerOS yang digunakan untuk menerapkan sebuah protokol routing layer-2 pada jaringan wireless mesh. Protokol HWMP+ sendiri merupakan pengembangan dari Hybrid Wireless Mesh Protocol yang merupakan draf standar IEEE 802.11s. Walaupun begitu protokol HWMP+ sendiri tidak kompatibel dengan IEEE 802.11s. Protokol HWMP+ juga hanya dapat berfungsi pada dua mode WDS yaitu static-mesh dan dynamic-mesh HWMP+ bekerja dengan cara mengoptimalkan logika routing berdasarkan kalkulasi kapasitas dan juga beban dari link (metric). Khusus pada link Ethernet metrik dikonfigurasi secara statik sedangkan untuk link WDS metrik akan selalu di update dan di tentukan secara dinamis. Perhitungan metrik dari link WDS diambil dari kalkulasi antara kekuatan signal wireless dan juga data rate yang
32
digunakan. Fungsi utama pada HWMP+ adalah dapat memastikan jaringan aman
dari looping dan juga dapat mengoptimalkan pemilihan rute berdasarkan perhitungan metrik. 2.5.1. Mode HWMP+ 2.5.1.1.Reactive Mode ini digunakan jika semua trafik hanya menuju dan berasal dari dalam jaringan mesh tanpa terhubung ke jaringan luar. Konsep kerja dari reactive mode ini adalah melakukan pemetaan semua jalur antar node di dalam jaringan mesh. Pemetaan tersebut dilakukan dengan cara mengirimkan pesan Path Request
(PREQ) ke seluruh node tujuan di dalam jaringan lihat Gambar 2.19
Gambar 2. 19 Path Request Message (PREQ)
Node tujuan biasanya berupa AP atau mesh point yang terhubung satu sama lain memberikan balasan berupa Path Response (PREP). Lihat Gambar 2.20
Gambar 2. 20 Path Response Message
33
2.5.1.2.Proactive Berbeda dengan mode Reaktif mode, pada mode proaktif digunakan jika
pada sebuah simpul pada WMN terhubung langsung dengan sebuah router yang berfungsi menghubungkan ke jaringan di luar dari jaringan mesh atau juga ke
internet maka simpul tersebut disebut sebagai router portal. Jalur routing ke router portal akan dianggap seperti rute default. Jika sebuah internal node dalam suatu kondisi tertentu tidak mengetahui jalur ke simpul yang lain di dalam jaringan mesh yang sama, maka data akan dilemparkan ke router portal terdekat. Router portal tersebut akan berusaha untuk menemukan jalur ke simpul tujuan,
jika dibutuhkan router portal akan menjadi pengganti dari simpul tersebut dan traffic data akan disalurkan melewati router portal terlebih dahulu sebelum
dikirimkan ke simpul tujuan. Konsep kerja dari proaktif mode adalah sebuah simpul portal dari sebuah jaringan mesh memberitahukan keberadaanya ke semua simpul di dalam jaringan mesh dengan cara mengirimkan Root Announcement (RANN) message, lihat gambar 2.21
Gambar 2. 21 Roote Annoucment
Gambar 2. 22 Path Registration
34
Setelah menerima RANN, simpul yang berada di dalam jaringan mesh akan memberikan pesan balasan berupa Path Registration (PREG) message, lihat gambar 2.22. Sehingga dengan adanya pengiriman signal RANN dan PREG ini maka bisa dibuatkan skema pohon routing dengan titik awal ada di router portal.
2.5.2. Parameter HWMP+ Untuk mengkonfigurasi HWMP+ maka gunakan menu “Mesh”. Metode konfigurasinya hampir sama dengan konfigurasi bridge. Beberapa parameter yang ada di HWMP+ dan perlu untuk di konfigurasi antara lain interface mesh, interface mesh port dan interface mesh FDB.
2.5.2.1.Interface Mesh Seperti terlihat pada gambar 2.23 Pada interface mesh ini mempunyai beberapa parameter antara lain :
•
Mesh Portal Parameter mesh portal diaktifkan pada satu AP yang terhubung ke luar jaringan WMN contoh internet.
•
Default Hop limit Nilai maksimum pada suatu hop untuk menghentikan paket routing protocol setelah HWMP+ meneruskan paket.
•
PREQ Waiting Time Nilai dari berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk menunggu respon dari pesan PREQ yang pertama dikirim.
•
PREQ Retries Waktu yang dibutuhkan untuk menemukan alamat MAC yang dituju sebelum alamat dianggap tidak ditemukan.
•
Hwmp-preq-destination-only jika menggunakan “no” maka pesan PREQ tidak hanya bisa dijawab oleh node tujuan tetapi bisa juga dibalas oleh router lain yang memiliki jalur ke node tujuan.
•
Hwmp-preq-reply-and-forward
35
Konfigurasi pada parameter ini hanya akan efektif jika parameter hwmp-
preq-destination only =no. Router yang ada di tengah akan tetap meneruskan pesan PREQ ke simpul tujuan (dengan flag atau tanda bahwa
simpul tujuan saja yang bisa menjawab) •
PREP Lifetime Batas waktu pada router untuk menerima pesan PREP atau PREQ
•
RANN Interval Nilai yang digunakan untuk menentukan berapa sering HWMP+ mengirimkan pesan RANN
•
RANN Propagation Delay Nilai untuk menentukan berapa lama waktu tunggu untuk mengirimkan
pesan RANN •
RANN Lifetime Waktu yang dibutuhkan oleh router setelah menerima pesan RANN
•
Reoptimize paths Parameter ini berfungsi mengirimkan pesan PREQ secara berkala untuk
meminta data alamat MAC ke seluruh jaringan mesh. o Jika tidak mendapatkan balasan “no-reply” untuk maksimalkan ulang PREQ, maka struktur path yang sudah ada akan tetap dipertahankan.
o Fungsi ini akan efektif jika digunakan di mode proactive
Gambar 2. 23 Parameter HWMP+
36
2.5.2.2.Interface Mesh Port Seperti terlihat pada gambar 2.24 berikut parameter yang ada interface
mesh port yaitu: • • • •
•
hello-interval (waktu, default:10s):Interval maksimum antara mengirimkan pesan Hello. Digunakan hanya pada jenis Ethernet port Interface: nama antarmuka, yang akan dimasukkan dalam mesh Mesh: antarmuka mesh yang dimiliki path-cost (integer: 0 .. 65535; default: 10): jalur biaya ke antarmuka, yang digunakan oleh protokol routing untuk menentukan 'jalur terbaik' (best path) port-tipe (WDS | auto | ethernet | wireless) - jenis port untuk menggunakan o auto: jenis port ditentukan secara otomatis berdasarkan jenis interface utama. o WDS : sistem distribusi antarmuka nirkabel, jenis link nirkabel pointto-point. Remote MAC address diketahui dari data koneksi nirkabel. o Ethernet: Remote MAC address dipelajari baik dari pesan Hello atau dari sumber MAC address dalam menerima atau diteruskan. o Nirkabel : MAC address Remote diketahui dari data koneksi nirkabel jenis port aktif (read-only, nirkabel | WDS | ethernet-mesh | ethernetbridge| ethernet-campuran) - jenis port benar-benar digunakan
Gambar 2. 24 Interface Mesh Port
37
2.5.2.3.Interface Forwarding Database (FDB) Interface FDB bersifat dynamic dan tidak dapat di rubah, Seperti terlihat pada gambar 2.25 parameter-parameter yang ada dalam FDB antara lain: • • •
• • • • •
Mac-address : alamat mac address sesuai dengan data yang masuk ke FDB Seq-number: nomor urut yang digunakan dalam protokol routing untuk menghindari loop Type dari jenis entri FDB o Local: alamat mac milik local router itu sendiri o Outsider: alamat mac address milik perangkat di luar jaringan mesh o Direct: alamat mac milik perangkat wireless client yang terhubung langsung ke jaringan mesh MAP itu sendiri. o Mesh: alamat mac yang diperoleh dari jaringan mesh, baik dari internal atau luar pada jaringan mesh o Neighbor: alamat mac milik router tetangga yang masuk ke dalam router o Larval: alamat mac address milik perangkat yang tidak di kenal yang dicapai melalui jaringan mesh o Unknown: alamat mac milik perangkat yang tidak di kenal Mesh: nama interface mesh yang masuk FDB On-interface: port mesh yang digunakan untuk meneruskan link Lifetime: waktu yang tersisa untuk hidup, jika link ini tidak di gunakan untuk meneruskan data. Age: lama waktu masuk FDB Metrik: nilai metrik yang digunakan oleh protokol routing untuk menentukan jalan terbaik.
Gambar 2. 25 Interface Forwarding Database 38
