IMPLEMENTASI ANT-BASED ROUTING ALGORITHM PADA MOBILE AD HOC NETWORK (MANET)

Transkripsi

1 IMPLEMENTASI ANT-ASED ROUTING ALGORITHM PADA MOILE AD HOC NETWORK (MANET) Rahadani 1), Safriadi 2) Aulia Essra 3) Universitas Panca udi 1), Magister Teknik Inforatika,USU 2,3) E-ail : rah4dani@gail.co ASTRACT MANET is a network odel cordless (wireless) fro obile devices that can be setup dynaically fro anywhere and at anytie without using a fixed network infrastructure. Ease of use and it is without a fixed infrastructure (less infrastructure) akes this odel very suitable for use in critical situations, such as in the afterath of disaster, isolated areas and areas with inial counications network resources. To axiize the utilization and use of MANET network syste, especially on the deterination and selection of the best route to a node can connect and transit the packet fro the source node to the destination node to be optiized. This study was done to iprove the perforance of packet delivery by creating a node that functioned as a gateway and client using routing protocols Ant-ased Routing Algorith (ARA) so as to reduce the processing tie (overhead) that often occurs in MANET network. Testing is done with a nuber of different nodes of 10, 20, and 30 nodes, with a bandwidth of 5 Mbps, 5 Mbps and the packet area of 10x10. The test results deonstrate the value of perforance etrics on throughput and delay have optial perforance and low overhead so that the process of counication in the area of MANET network can take place with the stable. Keywords: Manet, ant-based routing algorith, networking ASTRAK MANET erupakan sebuah odel jaringan tanpa kabel (wireless) dari perangkatperangkat obile yang dapat di-setup secara dinais dari ana saja dan kapan saja tanpa enggunakan infrastruktur jaringan yang tetap. Keudahan dala peakaian dan sifatnya yang tanpa infrastructure tetap (less infrastructure) ebuat odel ini sangat cocok digunakan pada keadaan kritis, seperti pada keadaan pasca bencana, daerah yang terisolir dan daerah yang ini dengan suber daya jaringan kounikasi. Untuk eaksialkan dala peanfaatan dan penggunaan siste jaringan MANET terutaa pada bagian penentuan dan peilihan rute terbaik untuk node dapat terhubung dan engirikan packet dari node suber ke node tujuan agar lebih optial. Penelitian ini dilakukan untuk eningkatkan perfora pengirian packet dengan ebuat node yang difungsikan sebagai gateway dan client enggunakan protocol routing Ant-ased Routing Algorith (ARA) sehingga dapat engurangi waktu perosesan (overhead) yang sering terjadi pada jaringan MANET. Pengujian dilakukan dengan julah node yang berbeda dari 10, 20, dan 30 node, dengan bandwidth 5 Mbps, packet 5 Mbps dan luas area 10x10. Hasil pengujian enunjukkan nilai perforance etric pada throughput dan delay eiliki perfora yang optial dan overhead yang rendah sehingga proses kounikasi pada area jaringan MANET dapat berlangsung dengan stabil. Kata kunci: anet, ant-based routing algorith, networking Jurnal ISD Vol.2 No.1 Januari - Juni 2017 pissn : X eissn:

2 PENDAHULUAN Paradiga obile ultihop ad hoc networking lahir dengan ide awal untuk eperluas layanan internet pada pengguna ponsel, odel jaringan ini sering disebut sebagai Mobile Ad Hoc Network (MANET) [1]. MANET erupakan sebuah odel jaringan tanpa kabel (wireless) dari perangkatperangkat obile yang dapat di-setup secara dinais dari ana saja dan kapan saja tanpa enggunakan infrastruktur jaringan yang tetap [2]. MANET dapat dibentuk oleh beberapa obile node tanpa adanya pusat adinistrasi dan infrastruktur khusus sehingga obile host yang terhubung dengan wireless dapat bergerak bebas (dynaic) dan atau juga berperan sebagai router [3]. Keudahan dala peakaian dan sifatnya yang tanpa infrastructure tetap (less infrastructure) ebuat odel ini sangat cocok digunakan pada keadaan kritis, seperti pada keadaan pasca bencana, daerah yang terisolir dan daerah yang ini dengan suber daya jaringan kounikasi. Keudahan dan kepraktisan dala penggunaannya ebuat siste jaringan MANET terus dikebangkan oleh para peneliti, terutaa bidang jaringan koputer. Untuk eaksialkan dala peanfaatan dan penggunaan siste jaringan MANET aka perlu untuk dikebangkan kebali odel siste jaringan ini, terutaa pada bagian penentuan dan peilihan rute terbaik untuk node dapat terhubung dan engirikan packet dari node suber ke node tujuan pada area jaringan MANET agar lebih optial. Penelitian ini dilakukan untuk eningkatkan perfora proses pengirian packet dengan ebuat node yang difungsikan sebagai gateway dan client enggunakan protocol lrouting Ant- ased Routing Algorith(ARA). Ant-ased Routing Algorith (ARA) erupakan perkebangan teknologi routing berbasis Ant Colony Optiization (ACO), bagian dari reactive routing serta endukung ultipath routing [4]. Ant-ased Routing Algorith (ARA) apu engurangi waktu perosesan (overhead) yang sering terjadi pada jaringan MANET, karena tabel routing tidak dipertukarkan (interchanged) antara node yang satu dengan node lainnya selaa proses ode ad hoc sedang berlangsung pada jaringan MANET sehingga akan epercepat dan eningkatkan perforansi proses kounikasi antar node pada pengirian packet [5]. Sehingga dengan hasil penelitian ini, dapat eningkatkan perforansi proses pengirian packet dari node suber ke node tujuan. METODE PENELITIAN Model siulasi erupakan cara praktis untuk dapat elakukan analisis dan pengujian dala sebuah penelitian. Tujuan utaa siulasi dilakukan untuk enentukan jalur (rute) terbaik yang akan dilalui node pada proses pengirian packet dari node suber ke node tujuan pada jaringan MANET yang sedang berlangsung. Ant-ased Routing Algorith (ARA) Ant-based routing algorith erupakan protokol routing reaktif yang didasarkan pada sifat sekupulan seut (ant) tiruan dala encari jalur terpendek dan terbaik dari suber ke tujuan [6]. Proses adaftasi dan optiasi eta-heuristic pada Mobile Ad Hoc Network (MANET) dengan Ant-ased Routing Algorith (ARA) dilakukan dengan tiga fase proses routing yaitu Route Discovery Phase (fase pencarian), Route Maintenance (fase routing) dan Route ailure Handling (fase penanganan kesalahan) [5]. Jurnal ISD Vol.2 No.1 Januari - Juni 2017 pissn : X eissn:

3 Route Discovery Phase Pada fase awal pola jaringan MANET akan dibentuk dengan agen seut yaitu, orward Ant (A) dan ackward Ant (A). orward ant akan bertugas sebagai agent yang ebentuk jalur pheroon ke node suber, sedangkan backward ant akan ebentuk jalur pheroone enuju node tujuan. orward ant dan backward ant erupakan representasi packet kecil dengan urutan noor kode (code nuber) yang unik. Dengan code nuber yang unik setiap node pada jaringan MANET dapat ebedakan packet bedasarkan noor urutan dan alaat suber dari forward ant dan backward ant. S 1 2 Gabar 1. ase Route Discovery Untuk orward Ant Sebuah forward ant akan elakukan broadcast dan akan disebarkan ke node tetangga (next hop). yang baru pertaa kali eneria inforasi dari forward ant akan ebuat catatan (note) pada routing table engenai alaat tujuan, hop selanjutnya (next hop) dan nilai (value) pheroon. Keudian pada langkah berikutnya node akan enterjeahkan alaat suber forward ant sebagai alaat tujuan. Alaat dari node sebelunya atau forward ant sebagai alaat tujuan. tersebut sebagai next hop akan enghitung nilai pheroon bedasarkan julah hop yang dibutuhkan forward ant untuk encapai node. Lalu node akan enyebarkan forward ant ke node tetangga. orward ant elewati node yang saa akan dideteksi elalui D noor urutannya dan langsung di hancurkan, ketika forward ant sapai pada node tujuan. Keudian inforasi dari forward ant akan diekstrak dan langsung dihancurkan, seperti yang dijelaskan pada Gabar 1. Pada tahapan selanjutnya agent akan ebuat backward ant untuk dikiri ke node pengiri. ackward ant epunyai tugas yang hapir saa dengan forward ant, yaitu ebuat jalur enuju node suber. Ketika node pengiri eneria backward ant dari node tujuan, aka jalur akan dibentuk dan packet data dapat dikiri. Hal ini dapat dilihat pada Gabar 2. S 1 2 Gabar 2.ase Route Discovery Untuk ackward Ant Route Maintenence ase yang kedua pada proses routing dengan ant-based routing algorith adalah fase route aintenance yang akan bertugas enjaga perkebangan dan stabilitas routing selaa proses route sedang berlangsung atau antar node sedang berkounikasi pada jaringan MANET selaa berkounikasi. Ant-ased Routing Algorith (ARA) tidak ebutuhkan packet yang khusus untuk proses aintenance route. Karena sekali saja forward ant dan backward ant ebangun jalur pheroone antara node suber dan tujuan, packet data akan langsung digunakan untuk epertahankan jalurnya. Saa seperti kejadian yang ungkin sering terjadi diala atau lingkungan sebenarnya (nature proses), jalur yang telah terbangun tidak akan ebiarkan nilai pheroon awal tetap untuk selaanya. Nilai dari pheroone akan bertabah D Jurnal ISD Vol.2 No.1 Januari - Juni 2017 pissn : X eissn:

4 bila jalur tersebut selalu dilewati packet, seentara nilainya akan berkurang. Untuk encegah perulangan (loop) yang tidak diinginkan oleh setiap packet yang elewati node yang saa 2 (dua) kali, dapat dideteksi berdasarkan alaat suber dan noor urutan pada node tersebut. Lalu node akan eberikan flag DUPLICATE_error dan engirikan packet ke node sebelunya. Keudian node sebelunya akan eatikan (enonaktifkan) link enuju kenode ini. Sehingga packet tidak akan elewati jalur tersebut yang telah dinonaktifkan. Route ailure Handling ase terakhir pada optiasi Ant-ased Routing Algorith (ARA) adalah enangani proses gagal routing pada agent. Hal ini akan disebabkan obilitas node yang sangat tinggi. Agent akan engetauhi route yang gagal bedasarkan hilangnya acknowledgeent. Jika sebuah node endapatkan pesan ROUTE_error pada link tertentu, hal pertaa yang akan dilakukan adalah enonaktifkan link tersebut, yaitu dengan engatur nilai pheroone enjadi saa dengan 0 (nol). Keudian node akan encari link alternatif pada table routing. Jika terdapat kegagalan link pada siste jaringan ad hoc aka packet akan dikirikan kebali elalui link alternative. Jika packet kebali ke node suber dan tidak encapai tujuan aka suber akan eulai fase route discovery lagi dari awal. Konfigurasi Jaringan MANET Konfigurasi jaringan MANET erupakan representasi graph dengan N sebagai nodes dan M sebagai penghubung (links) [7]. Seua links yang ditapilkan adalah besaran jalur konektifitas yang erupakan bandwidth (bits/sec) dan waktu transisi (sec). Hal ini ditujukan agar setiap node dapat enyipan dan eneruskan packet pada antrian pada siste jaringan MANET diana packet keluar dan asuk keudian disipan. Hal ini dapat dijelaskan pada Gabar 3. Packet Antrian Packet Diteria Proses Packet Dikiri Next Hop Gabar 3. Model Pada MANET Sipanan seentara (buffer) pada node akan dibagi (share) diantara seua antrian pada saat node asuk untuk terhubung atau keluar pada jaringan MANET yang sedang berjalan. Proses transfer packet dapat erupakan data packet atau routing packet. Packet akan elakukan antrian dan akan dilayani dengan odel aturan irst In irst Out (IO). Sebuah packet akan dibaca dari proses inforasi routing table engenai link ana yang akan digunakan untuk diikuti dan dikirikan ke node tujuan. Ketika link tersedia, proses pengirian packet akan dipersiapkan. Pada saat packet diabil untuk dipindahkan dari node satu ke node tetangga akan bergantung pada ukuran packet, bandwidth dan karakteristik transisi data yang digunakan. Ketika packet sapai ketujuan aka packet akan disipan pada eory buffer. Apabila ruang penyipanan (buffer) tidak encukupi aka packet akan dibuang atau diabaikan. Untuk ebangun konfigurasi jaringan MANET serta proses routing dari node suber ke node tujuan digunakan ant-based routing algorith untuk endapatkan hasil yang lebih optial dala proses pengirian packet. Konsep odel jaringan yang diasusikan sebagai topologi jaringan MANET terdiri dari node A,, C, D, E, dan G yang Jurnal ISD Vol.2 No.1 Januari - Juni 2017 pissn : X eissn:

5 erupakan tujuh wireless nodes pada lingkungan jaringan MANET (Gabar 4). Diasusikan node sebagai suber akan berkounikasi dengan node D sebagai tujuan. Dari konsep node tersebut terdapat beberapa jalur routing yang berbeda yang dapat dilalui dala pengirian packet ke tujuan. Routing dilakukan dengan engirikan packet dari suber enuju tujuan. Routing protocol dengan ant-based routing algorith dapat eneukan rute atau signal terbaik untuk dapat dilalui node dala proses pengirian packet berdasarkan nilai signal tertinggi dan terbaik serta dapat engukur variabel pada perforance etric, seperti throughput dan delay. A Source C Gabar 4. Skea Rancangan Jaringan MANET HASIL DAN PEMAHASAN erdasarkan hasil rancangan yang telah dijelaskan pada etode penelitian, untuk enapilkan dan ebahas hasil rancangan, aka dilakukan pengujian enggunakan siulator yang telah dibangun dengan bahasa perograan Java Script. Siulator enguji nilai yang diproses berdasarkan paraeter yang telah ditentukan. Persiapan Siulasi Skenario siulasi terdiri dari beberapa julah node yang awalnya ditepatkan secara acak danterus bergerak dala siulasi area persegi berdasarkan odel Rando Waypoint Mobile (RWM). Setiap node elakukan perjalanan antar hop atau ke tujuan secara acak pada area siulasi jaringan G Destination E D MANET, keudian elakukan pause atau waktu jeda untuk sesi kedua. Setelah asa jeda, node enuju tepat lain atau node-node tetangga yang dipilih secara acak. Proses ini akan terus diulang pada saat siulasi, hal ini akan enyebabkan perubahan terus enerus (obility node) pada topologi jaringan MANET. Pada proses ini akan diadopsi perilaku agent seut yang terdiri dari forward ant dan backward ant yang enghasilkan perbaikan dari tabel routing sehingga dihasilkan troughput yang lebih optial dan delay yang lebih rendah. Model siulasi enggunakan siulator yang dibangun berdasarkan pendekatan dan paraeter yang dibutuhkan. Paraeter odel siulasi yang digunakan dala percobaan dijelaskan pada Tabel 1. Tabel 1. Paraeter Pengujian Skenario Siulasi Paraeter Uji Nilai Satuan Pada Siulasi Luas Grid Area 100 x100 2 Julah 10, 20, dan 30 node andwidth 5 Mbps Model Jaringan Mobile Mobility Model Ukuran Packet Jarak Transisi Routing Protocol Rando Waypoint Mobility (RWM) 5 Mbps Ant-ased Routing Algorith Pada saat siulasi dilakukan, untuk endapatkan hasil yang optial pada proses pengujian digunakan sebuah asusi bahwa tidak ada habatan (obstacles) pada rute yang akan dilalui agent seut pada proses kounikasi sedang berlangsung Hasil Pengujian Dengan 10 Pada siulasi pertaa pengujian dilakukan enggunakan sebanyak 10 node. diuji dengan jenis paraeter Jurnal ISD Vol.2 No.1 Januari - Juni 2017 pissn : X eissn:

6 yang saa, seperti yang dijelaskan pada Tabel 1. Gabar 5. Pengujian Dengan 10 Hasil pengujian (result) enggunakan 10 node, dijelaskan pada Tabel 2. Tabel 2. Hasil Pengujian 10 Suber 1 Tujuan 10 Julah 6 Tetangga (Rute Terbaik) Jarak Yang Ditepuh ANT Tie 10.64s Throughput 0.47 Mbps Delay 8.14 s Total Jarak Yang Hasil Pengujian Dengan 20 Pengujian selanjutnya dengan enabahkan 10 node yang baru, sehingga pada grid area julah node bertabah enjadi 20 node, seperti yang ditapilkan dan dijelaskan pada Gabar 6. Setelah proses siulasi dijalankan dengan paraeter yang saa, dan hanya node tujuan saja yang dirubah enjadi node paling akhir yang asuk atau ditepatkan ke grid area yaitu pada node 20. Hasil pengujian dengan 20 node pada proses penentuan rute terbaik dan pengirian packet dijelaskan pada Tabel 3. Tabel 3. Hasil Pengujian 20 Suber 1 Tujuan 20 Julah 8 Tetangga (Rute Terbaik) Jarak Yang Ditepuh ANT Tie Throughput Delay Total Jarak Yang s 0.36 Mbps s Hasil Pengujian Dengan 30 Setelah elakukan pengujian dengan 20 node dengan odel jaringan obile, pada pengujian berikutnya julah node ditabah sebanyak 10 node pada grid area, sehingga enjadi berjulah 30 node. Langkah ini dilakukan untuk engukur perforansi routing protocol yang digunakan jika node terus ditabah. Julah node yang diuji dala proses siulasi, dijelaskan pada Gabar 7. Gabar 6. Pengujian Dengan 20 Gabar 7. Pengujian Dengan 30 Jurnal ISD Vol.2 No.1 Januari - Juni 2017 pissn : X eissn:

7 Setelah proses siulasi dijalankan kebali dengan paraeter yang saa, hanya node tujuan saja yang dirubah enjadi node 30. Hasil pegujian dengan 30 node pada proses pengirian packet dari node suber ke node tujuan dijelaskan pada Tabel 4. Tabel 4. Hasil Pengujian 30 Suber 1 Tujuan 30 Julah 10 Tetangga (Rute Terbaik) Jarak Yang Ditepuh ANT Tie Throughput Delay Total Jarak s 0.31 Mbps s Penentuan Rute (Signal) Terbaik Pada proses penentuan rute atau signal terbaik dengan ant-based routing protocol, setiap node yang akan dilalui oleh agent akan ebandingkan nilai strength jarak atau jangkauan signal yang akan dilalui, sinyal ana yang terbesar diantara beberapa node tetangga, node tersebut yang akan dipilih agent untuk dilalui. Pada tahapan selanjutnya agent akan enjulahkan nilai jarak berdasarkan peilihan signal pada node-node untuk dilalui oleh agent berikutnya. Hasil penentuan rute yang dilalui agent yang erupakan rute terbaik dari hasil pengujian berdasarkan waktu tepuh dan hasil rekapitulasi pengujian dijelaskan pada Tabel 5. Tabel 5. Rekapitulasi Rute (Signal) Terbaik Jula h Jarak Ditep uh 10 5 Nod e 4 Nod e Nod e 8 Nod e Nod e 8 Nod e No de ANT Tie s s s erdasarkan Tabel 5 dapat dibuktikan bahwa, ant-based routing algorith dapat dengan stabil enentukan atau eeilih jalur (signal) terbaik dan Jurnal ISD Vol.2 No.1 Januari - Juni 2017 pissn : X eissn:

8 terdekat pada node-node tetangga pada jaringan MANET yang sedang berjalan walaupun julah node yang terhubung terus bertabah untuk dilalui dala proses pengirian packet dari node suber ke node tujuan berdasarkan waktu tepuh. Throughput Nilai throughput yang dihasilkan dari serangkaian uji coba yang telah dilakukan dengan ant-based routing protocol seperti yang ditapilkan pada Tabel 6, enunjukkan bahwa nilai throughput yang dihasilkan sedikit engalai penurunan ketika node ditabah secara signifikan pada grid area, tetapi proses kounikasi dan pengirian packet asih dapat berjalan dengan stabil dan lancar dari node suber ke node tujuan pada jaringan MANET yang sedang berlangsung. Jul ah Tabel 6. Tabel Throughput Jarak Ditep uh Thro ughp ut 0.47 Mbps 0.36 Mbps 0.31 Mbps Nod e Delay Nilai delay yang dihasilkan dari serangkaian uji coba yang telah dilakukan enggunakan ant-based routing algorith enunjukkan bahwa delay yang dihasilkan sangat kecil terhadap penabahan julah node yang cukup signifikan, sehingga dapat enurunkan nilai overhead pada siste jaringan MANET yang sedang berjalan. Nilai delay yang dihasilkan berdasarkan pengujian dengan julah node yang berbeda-beda dijelaskan pada Tabel 7. Jula h Tabel 7. Tabel Delay Yang Jarak Yang Ditepu h Dela y s s Jurnal ISD Vol.2 No.1 Januari - Juni 2017 pissn : X eissn:

9 No de s KESIMPULAN erdasarkan hasil pengujian enggunakan siulator dan pebahasan yang telah dilakukan, ketika proses kounikasi dan pengirian packet dari node suber ke node tujuan pada jaringan MANET adalah sebagai berikut; 1. Ant-based routing algorith dapat eningkatkan perforansi penentuan rute dan epercepat waktu pengirian packet dari node suber ke node tujuan dengan besar bandwidth terbatas dan julah node yang dinais pada jaringan MANET, berdasarkan hasil pengujian terhadap nilai throughput dan delay. 2. Ant-based routing algorith lebih baik digunakan pada jalur kounikasi (traffic) yang padat atau pada sarana kounikasi yang ini, karna kestabilannya dala einialisir overhead. DATAR PUSTAKA [1]asagni, S., Conti, M., Giordano, S.,& Stojenovic, I., Mobile Ad Hoc Networking: Cutting Edge Directions, IEEE Press, Willey: USA [2]Tavli, & Heinzellan, W., Mobile Ad Hoc Networks Energy- Efficient Real-Tie Data Counications, Springer: USA [3]rikha, M, Ad Hoc Networks:Routing, QoS and Optiization, WILEY [4]Taraka,.N, & Eani,.A, Routing in Ad Hoc Networks Using Ant Colony Optiization, ifth International Conference on Intelligent Systes, Modelling and Siulation [5]Mesut Gunes Udo Sorges,.& Ied ouazizi, ARA The Ant- Colony ased Routing Algorith for MANETs, International Workshop on Ad Hoc Networking (IWAHN 2002), Vancouver,ritish Colubia, Canada, August pp [6]Talwar, & Gupta, A, Ant Colony based and Mobile Ad Hoc Networks Routing Protocols, International Journal of Coputer Applications ( ), Volue 49,No.21 [7]Dorigo, M,.& Stutzle,. T., Ant Colony Optiization, MIT Press: London Jurnal ISD Vol.2 No.1 Januari - Juni 2017 pissn : X eissn: