ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMANSI DAN SIMULASI PROTOKOL AODV DENGAN PROTOKOL DSDV PADA MANET DENGAN MENGGUNAKAN NS-2 PROPOSAL TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 Telekomunikasi ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMANSI DAN SIMULASI PROTOKOL AODV DENGAN PROTOKOL DSDV PADA MANET DENGAN MENGGUNAKAN NS-2 PROPOSAL TUGAS AKHIR Oleh Muhammad Arif Bayu Aji JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

2 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO 2015 Telekomunikasi Proposal Tugas Akhir ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMANSI DAN SIMULASI PROTOKOL AODV DENGAN PROTOKOL DSDV PADA MANET DENGAN MENGGUNAKAN NS-2 yang diajukan oleh Muhammad Arif Bayu Aji kepada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Pembimbing I telah disetujui oleh: Pembimbing II Sukiswo, S.T., M.T NIP Tanggal:... Imam Santoso, S.T., M.T NIP Tanggal:... Mengetahui, Koordinator Tugas Akhir Budi Setiyono, S.T., M.T. NIP

3 Tanggal:..

4 ABSTRAK Sejalan dengan pertumbuhan teknologi informasi yang terus berkembang, tanpa kita sadari kita telah memasuki era perangkat bergerak. Tujuan utama perangkat bergerak yaitu memberikan kemudahan bagi para pengguna untuk saling berkomunikasi dan bertukar data dengan mudah kapan pun dimana pun saat dibutuhkan. Pada umumnya sebuah infrastruktur jaringan merupakan elemen penting untuk mendukung perangkat-perangkat telekomunikasi dapat saling bertukar data dan informasi. Namun, sering kali pengguna perangkat bergerak dihadapkan pada suatu kondisi tanpa adanya dukungan infrastruktur jaringan yang dapat digunakan. Untuk mengatasi masalah tersebut, maka dikembangkanlah teknologi MANET yang merupakan pengembangan dari teknologi jaringan Ad Hoc (jaringan tanpa kabel tanpa infrastruktur).penelitian ini melakukan simulasi jaringan adhoc dengan 2 protokol ruting AODV dan DSDV menggunakan software Network Simulator 2 (NS2), kemudian menganalisis dan membandingkan performansi dari ke dua protocol. Pada simulasi akan dilakukan variasi jumlah node untuk masing-masing protocol yaitu 10, 20, dan 50 node dengan beberapa parameter yang digunakan untuk mengukur kinerjanya seperti throughput, delay, dan PDR.. Kata kunci : Ad hoc, AODV, DSDV, throughput

5 PROPOSAL TUGAS AKHIR Konsentrasi keilmuan : Telekomunikasi I. Judul Analisis Perbandingan Performansi Dan Simulasi Protokol AODV Dengan Protokol DSDV Pada Manet Dengan Menggunakan NS-2 II. Latar Belakang Masalah Sejalan dengan pertumbuhan teknologi informasi yang terus berkembang, tanpa kita sadari kita telah memasuki era perangkat bergerak. Tujuan utama perangkat bergerak yaitu memberikan kemudahan bagi para pengguna untuk saling berkomunikasi dan bertukar data dengan mudah kapan pun dimana pun saat dibutuhkan. Pada umumnya sebuah infrastruktur jaringan merupakan elemen penting untuk mendukung perangkat-perangkat telekomunikasi dapat saling bertukar data dan informasi. Namun, sering kali pengguna perangkat bergerak dihadapkan pada suatu kondisi tanpa adanya dukungan infrastruktur jaringan yang dapat digunakan. Untuk mengatasi masalah tersebut, maka dikembangkanlah teknologi MANET yang merupakan pengembangan dari teknologi jaringan Ad Hoc (jaringan tanpa kabel tanpa infrastruktur). Mobile Ad Hoc Network (MANET) merupakan sebuah jaringan yang terdiri dari node-node yang bersifat mobile dan berkumpul secara spontan kemudian berkomunikasi menggunakan antarmuka nirkabel (wireless interface) tanpa memerlukan infrastruktur yang bersifat tetap dengan topologi yang dinamis dan setiap node memiliki kedudukan yang sama. Karena setiap node memiliki kedudukan yang sama, maka dibutuhkan sebuah protokol ruting untuk mengatur pertukaran data antar node, sehingga dapat berjalan dengan baik. Sehingga dalam penulisan ini akan menganalisis perbandingan performansi kinerja dua routing protocol pada MANET yakni routing protocol proaktif DSDV (Destination Sequenced Distance Vector) dengan routing protocol reaktif AODV (Ad Hoc On - Demand Distance Vector) pada sebuah topologi dengan persebaran node secara random, beberapa parameter yang digunakan untuk mengukur

6 kinerjanya antara lain throughput (kondisi data rate yang sebenarnya didalam jaringan), delay (waktu tunda) dan PDR (Packet Delivery Ratio). Perancangan jaringan ad hoc akan dilakukan menggunakan software NS2. III. Batasan Masalah Untuk menyederhanakan permasalahan dalam penelitian ini maka diberikan batasan masalah sebagai berikut : Mensimulasikan 2 routing protocol yaitu routing protocol DSDV dan routing protocol AODV menggunakan NS2. Banyaknya node yang akan disimulasikan 10, 20, dan 50 dengan persebaran random. Parameter kinerja yang digunakan adalah throughput, delay dan PDR (Packet Delivery Ratio) IV. Tujuan Penelitian Tujuan dari penilitian ini adalah merancang, mensimulasikan dan menganalisa dari kinerja 2 protocol routing DSDV dan AODV dengan menggunakan software NS2 V. Tinjauan Pustaka V.1 Mobile Ad hoc Network (MANET)[1] Mobile ad hoc network (MANET) adalah sebuah jaringan tanpa kabel dari mobile-mobile node yang tidak memiliki router tetap. Node-node dalam jaringan ini berfungsijuga sebagai router yang bertanggung jawab untuk mencaridan menangani route ke setiap node di dalam jaringan.router-router bergerak bebas secara random, dengan demikian topologi jaringan tanpa kabel mungkin dapat berubah dengan cepat dan tidak dapat diprediksi. Untuk mengatasi pergerakan ini diperlukan suatu protokol ruting yang digunakan untuk membangun rute antar node agar setiap node dalam jaringan dapat melakukan komunikasi di dalam jaringan.

7 5.2 Routing[1] Routing adalah suatu fungsi dari lapisan network yang merupakan suatu mekanisme untuk menentukan route dari source node menuju destination node. Baik jaringan berinfrastruktur maupun jaringan yang tidak berinfrakstruktur (ad hoc) memerlukan mekanisme routing agar pertukaran data dapat dilakukan dari sumber ke tujuan. Berbeda dengan routing protocol pada jaringan tetap (jaringan berinfrakstruktur), pada MANET fungsi ruting dilakukan oleh routing protocol yang tidak hanya mencari jalur terbaik dalam pengiriman paket, namun juga harus dapat melakukan adaptasi terhadap perubahan topologi pada mobilitas yang tinggi dan trafik yang diakibatkan oleh pergerakan node secara acak. Dalam MANET terdapat 3 jenis ruting protokol, yaitu : 1. Proactive routing protocol : Destination Sequenced Distance Vector (DSDV), Cluster Switch Gateway Routing (CSGR), Wireless Routing Protocol (WRP), Optimized Linkstate (OLSR). 2. Reactive routing protocol : Ad hoc On-demand Distance Vector (AODV), Temporally Ordered Routing Algorithm (TORA), Associativy Based Routing (ABR), Signal Stability Routing (SSR) 3. Hybrid routing protocol, yang merupakan gabungan dari dua ruting protokol sebelumnya contohnya : Zone Routing Protocol (ZRP) Ad hoc On-demand Distance Vector (AODV)[2] AODV adalah distance vector routing protocol yang termasuk dalam klasifikasi reaktif routing protocol, yang hanya me-request sebuah rute saat dibutuhkan. AODV yang standar ini dikembangkankan oleh C. E. Perkins, E.M. Belding-Royer dan S. Das pada RFC 3561 Ciri utama dari AODV adalah menjaga timer-based state pada setiap node sesuai dengan penggunaan tabel routing. Tabel routing akan kadaluarsa jika jarang digunakan. AODV memiliki route discovery dan route maintenance. Route Discovery berupa Route Request (RREQ) dan Route Reply (RREP). Sedangkan Route Maintenance berupa Data, Route update dan Route Error (RRER). 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.

8 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 mengadopsi mekanisme yang sangat berbeda untuk menjaga informasi routing. 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 2. 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. Gambar 1 Mekanisme Penemuan Rute[1]

9 Gambar 2 Mekanisme data (Route Update) dan Route Error [1] Pada proses ini, node pertama kali akan mengecek destination sequence number pada tabel routing, apakah lebih besar dari 1 (satu) pada RouteRequest (RREQ), jika benar, maka node akan mengirim RREP. Ketika RREP berjalan kembali ke source melalui path yang telah di-setup, ia akan men-setup jalur kedepan dan meng-update timeout. Jika sebuah link ke hop berikutnya tidak dapat dideteksi dengan metode penemuan rute, maka link tersebut akan diasumsikan putus dan RouteError (RERR) akan disebarkan ke node tetangganya seperti terlihat pada Gambar 3. Dengan demikian sebuah node bisa menghentikan pengiriman data melalui rute ini atau meminta rute baru dengan menyebarkan RREQ kembali ` Destination Sequenced Distance Vector (DSDV)[3] DSDV merupakan algoritma routing procol ad hoc proaktif yang didasari pada Bellman Ford, kontribusi algoritma ini adalah untuk mengatasi Routing Loop. Pada DSDV, digunakan sequence number untuk mengirimkan pesan pada jaringan. Sequence number dihasilkan ketika ada perubahan dalam jaringan, hal ini terjadi karena sifat routing table node pada pada jaringan yang menggunakan protokol proaktif yang update secara periodik, serta Trigered update ulang digunakan oleh node untuk mengupdate node yang masuk dan keluar dari jaringan. Dalam metode routing DSDV, setiap node yang berada dalam jaringan, akan memelihara tabel routing ke node tetangganya, tabel routing yang dimiliki oleh setiap node berisi tentang : alamat tujuan node, jumlah hop yang diperlukan untuk mencapai tujuan, serta sequenced number. Jika tabel routing dalam satu

10 node telah diupdate, maka akan dipilih rute untuk mencapai node tujuan dengan beberapa pertimbangan sebagai berikut : a. Memiliki sequence number yang terbaru, hal ini dapat dilihat dari nilai sequenced number yang paling besar. b. Jika nilai sequence number sama, maka akan dilihat nilai metricnya, nilai metric yang lebih kecil akan dipilih. DSDV : Berikut merupakan proses secara keseluruhan algoritma routing protocol a. Diawal tranmisi sebelum dilakukan, tiap node memiliki table yang berisi data node node dalam jaringan. b. Jika terjadi perubahan topologi jaringan setelah paket data dikirimkan, table routing akan diupdate secara periodic. c. Jika tidak ada permasalah pada topologi jaringan, makan node akan dikirimkan setelah node sumber dan node tujuan dinisialisasi, lalu paket akan sampai ke node tujuan. 5.3 Network Simulator 2 (NS2) [1], [2] Network Simulator NS-2 adalah suatu interpreter yang object-oriented, dan discrete event-driven yang dikembangkan oleh University of California Berkeley dan USC ISI sebagai bagian dari projek Virtual INternet Testbed (VINT). NS2 salah satu tool yang sangat berguna untuk menunjukkan simulasi jaringan berbasis TCP/IP dengan berbagai macam medianya. Selain itu juga dapat digunakan untuk mensimulasikan protokol jaringan (TCPs/UDP/RTP), Traffic behavior (FTP, Telnet, CBR, dan lain-lain), Queue management (RED, FIFO, CBQ), algoritma routing unicast (Distance Vector, Link State) dan multicast (PIM SM, PIM DM, DVRMP, Shared Tree dan Bidirectional Shared Tree), aplikasi multimedia yang berupa layered video, Quality of Service videoaudio dan transcoding. NS juga mengimplementasikan beberapa MAC (IEEE

11 802.3, ) diberbagai media, misalnya jaringan berkabel (seperti LAN, WAN, point to point), jaringan tanpa kabel (seperti mobile IP, Wireless LAN), bahkan simulasi hubungan antar node jaringan yang menggunakan media satelit. Network Simulator pertama kali dibangun sebagai varian dari REAL Network Simulator pada tahun 1989 di University of California Berkeley (UCB). Pada tahun 1995 pembangunan Network Simulator didukung oleh Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) melalui VINT Project, yaitu sebuah tim riset gabungan yang beranggotakan tenaga-tenaga ahli dari beberapa instansi ternama [8]. Ada beberapa keuntungan menggunakan NS sebagai perangkat lunak simulasi pembantu analisi dalam riset, antara lain adalah NS dilengkapi dengan tool validasi yang digunakan untuk menguji kebenaran pemodelan yang ada pada NS. Secara default, semua pemodelan NS akan dapat melewati proses validasi ini. Pemodelan media, protokol dan komponen jaringan yang lengkap dengan perilaku trafiknya sudah disediakan pada library NS. NS juga bersifat open source dibawah Gnu Public License (GPL), sehingga NS dapat di-download dan digunakan secara gratis melalui web site NS yaitu Sifat open source juga mengakibatkan pengembangan NS menjadi lebih dinamis Komponen pembangun NS2 Ns dibangun menggunakan metoda object oriented dengan bahasa C++ dan OTcl (variant object oriented dari Tcl). Seperti terlihat pada gambar dibawah :

12 Gambar 3 Komponen Pembangun NS[1] ns-2 menginterpretasikan script simulasi yang ditulis dengan OTcl. Seorang user harus mengeset komponen-komponen (seperti objek penjadwalan event, library komponen jaringan, dan library modul setup) pada lingkungan simulasi. User menuliskan simulasinya dengan script OTcl, dan menggunakan komponen jaringan untuk melengkapi simulasinya. Jika user memerlukan komponen jaringan baru, maka user dengan bebas untuk menambahkan dan mengintegrasikan pada simulasinya atau pada ns-2. Penjadwalan event (event scheduler) berfungsi sebagai komponen utama selain pencetus (trigger) event komponen jaringan simulasi (seperti mengirim paket, memulai dan menghentikan tracing). Sebagian dari ns-2 ditulis dalam Bahasa C++ untuk alasan efisiensi. Jalur data (data path), ditulis dalam Bahasa C++, dipisahkan dari jalur kontrol (control path), ditulis dalam Bahasa OTcl. Objek jalur data dikompilasi dan kemudian interpreter OTcl melalui OTcl linkage (tclcl) yang memetakan metode dan variabel pada C++ menjadi objek dan variabel pada OTcl. Objek C++ dikontrol oleh objek OTcl. Hal ini memungkinkan untuk menambahkan metode dan variabel kepada C++ yang dihubungkan dengan objek OTcl. Hirarki linked class pada C++ memiliki korespondansi dengan OTcl, hal ini dapat dilihat pada Gambar 5.

13 Hasil yang dikeluarkan oleh ns-2 berupa file trace, harus diproses dengan menggunakan tool lain, seperti Network Animator (NAM), perl, awk, atau gnuplot Gambar 4 C++ dan OTcl : Duality

14 5.3.2 Pengambilan data simulasi Simulasi dengan menggunakan NS ini dibuat untuk mengambil data yang akan diolah pada analisis nantinya. Data hasil keluaran dari NS yang berupa data numerik seluruhnya dicatat dalam sebuah file yang bernama file trace Struktur File trace[4] File trace merupakan pencatatan seluruh event (kejadian) pada simulasi yang telah dibangun. Pembuatan file trace dilakukan dengan memanggil objek trace pada library. Table 1 Bidang pada trace file Even t Time From node To node Pkt type Pkt size Flags Fid Scr addr Dst addr Seq num Pkt ID Contoh isi dari file trace adalah sebagai berikut : cbr cbr r cbr r ack tcp tcp r cbr cbr d cbr cbr r cbr cbr cbr cbr

15 + menunjukkan paket masuk antrian sebelum dikirim - menunjukkan paket keluar dari antrian untuk dikirim r menunjukkan paket telah diterima di node tujuan d menunjukkan paket mengalami drop atau hilang Setelah memperoleh trace file hasil simulasi kemudian langkah selanjut nya adalah parsing yaitu suatu teknik untuk mendapatkan informasi yang diinginkan dari file trace hasil simulasi. Untuk mendapatkan informasi tersebut diperlukan file awk. File awk berfungsi untuk memfilter trace file, sehingga didapatkan informasi yang diinginkan Xgraph[4] Xgraph merupakan utilitas yang disediakan oleh ns2 untuk memplot hasil simulasi dalam bentuk gafik. Xgraph melakukan plot dengan membaca dua buah kolom data pada file *.tr. Kolom pertama akan diplot menjadi sumbu X dan kolom kedua akan diplot menjadi sumbu y Gambar 5 Tampilan Xgraph pada ns2[4] beberapa opsi yang terdapat pada command xgraph Judul : -t "title" Ukuran : -geometry xsize x ysize

16 Judul untuk axis : -x "xtitle" (judul untuk sumbu x) dan -y "ytitle" (judul untuk sumbu y) berikut contoh penggunaan command xgraph : xgraph berkas1 berkas2 -geometry 800x400 -t "Loss rates" -x "time" -y "Lost packet" 5.4 Parameter Kinerja Routing Protocol [1], [5] Dalam menganalisa kinerja sebuah ruting protokol biasanya terdapat beberapa parameter yang dijadikan acuan untuk mengukur tingkat kualitas dari ruting protokol tersebut. Parameter-parameter ini biasanya disebut sebagai parameter QOS (Quality Of Service). Beberapa parameter QOS ini antara lain adalah throughput, delay, PDR (Packet Delivery Ratio). a. Throughput Throughput adalah laju data aktual per satuan waktu. Throughput bisa disebut sebagai bandwidth dalam kondisi yang sebenarnya. bandwidth lebih bersifat tetap, sementara throughput sifatnya dinamis tergantung trafik yang sedang terjadi. throughput mempunyai satuan bps (bit per second) berikut rumus untuk menghitung throughput pada sebuah jaringan Throughput= (1) b. Delay jumlahtotal paket yangberhasildikirim total waktu pengamatan x ukuran paket Delay atau waktu tunda adalah jumlah total waktu pengiriman paket dalam satu kali pengamatan. Dalam hal ini satu kali simulasi dibagi dengan jumlah usaha pengiriman yang berhasil dalam satu kali pengamatan tersebut. Secara umum delay rata-rata dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :

17 totalwaktu pengiriman paket dalam satu kali pengamatan T avg = total usaha pengiriman paket berhasil (2) c. Packet Delay Ratio Packet Delivery Ratio merupakan perbandingan banyaknya jumlah paket yang diterima oleh node penerima dengan total paket yang dikirimkan dalam suatu periode waktu tertentu. Atau bisa juga dihitung dengan cara mengurangi jumlah paket keseluruhan yang dikirim dengan paket yang loss atau hilang. Secara matematis Packet Delivery Ratio dapat dicari dengan persamaan berikut : total paket diterima PDR ( )= total paket dikirim x100 (3) VI. Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini meliputi beberapa tahap yaitu: 1. Tahap I Tahap I meliputi studi literatur. Mempelajari permasalahan yang akan dibahas pada Tugas Akhir melalui beberapa buku literatur, baik dari perpustakaan, artikel, maupun internet. 2. Tahap II Tahap II meliputi membuat desain jaringan untuk ruting protokol AODVdan mensimulasikannya menggunakan NS2 dengan variasi node 10, 20, dan 50 dengan persebaran random kemudian menganalisa throughput, delay dan PDR dari jaringan. 3. Tahap III Tahap III meliputi membuat desain jaringan untuk ruting protokol DSDV dan mensimulasikannya menggunakan NS2 dengan variasi node

18 10, 20, dan 50 dengan persebaran random kemudian menganalisa throughput, delay dan PDR dari jaringan. 4. Tahap IV Tahap IV meliputi analisa perbandingan dari kedua ruting protokol yang telah diperoleh dari hasil simulasi di tahap II dan tahap III. VII. Jadwal Pelaksanaan Penelitian Tabel 1 Jadwal Pelaksanaan Pembuatan Tugas Akhir N o Kegiatan Waktu Pelaksanaan Januari 2015 Februari 2015 Maret 2015 April 2015 Mei Juni Kajian Pustaka Desain jaringan untuk routing protokol AODV dan Pengujian Desain jaringan untuk routing protokol DSDV dan Pengujian Analisis perbandingan dan pembuatan laporan Tugas Akhir DAFTAR PUSTAKA [1] S. A. Sasongko and A. A. Zahra, ANALISIS PERFORMANSI DAN SIMULASI PROTOKOL ZRP ( ZONE ROUTING PROTOCOL ) PADA MANET ( MOBILE AD HOC NETWORK ) DENGAN MENGGUNAKAN NS-2, pp. 1 8, [2] R. F. Sari, A. Syarif, and B. Budiardjo, ANALISIS KINERJA PROTOKOL ROUTING AD HOC ON-DEMAND DISTANCE VECTOR ( AODV ) PADA JARINGAN AD HOC HYBRID : PERBANDINGAN HASIL SIMULASI DENGAN NS-2 DAN IMPLEMENTASI, vol. 12, no. 1, pp. 7 18, 2008.

19 [3] A. Purnomo and H. Kurniawan, IMPLEMENTASI PROTOKOL ROUTING DESTINATION SEQUENCED DISTANCE-VECTOR ( DSDV ) PADA JARINGAN WIRELESS NS-2 DENGAN NAM, [4] E. Altman and T. Jimenez, NS Simulator for beginners, Second. California: MORGAN & CLAYPOOL, 2012, p [5] Y. Sidharta and D. Widjaja, PERBANDINGAN UNJUK KERJA PROTOKOL ROUTING AD HOC ON-DEMAND DISTANCE VECTOR (AODV) DAN DYNAMIC SOURCE ROUTING (DSR) PADA JARINGAN MANET, vol. 6, no. 1, pp , 2013.