Journal of Control and Network Systems

Transkripsi

1 JCONES Vol., No. () - Journal of Control and Network Systems Situs Jurnal : ANALISIS PERBANDINGAN UNJUK KERJA PROTOKOL DAN PROTOCOL. PADA SIMULASI JARINGAN KOMUNIKASI WSN Bobby Halim ) Jusak ) YosefineTriwidyastuti ) Program Studi/Jurusan Sistem Komputer STMIK STIKOM Surabaya Jl. Raya Kedung Baruk Surabaya, )bobbyhalim@gmail.com, )jusak@stikom.edu, )yosefine@stikom.edu Abstract: In the last decade, implementation of wireless sensor networks (WSN) technology had spread out around the world. Many people utilize this sensor for various needs, including health monitoring, intelligent farms, military, etc. A node of WSN uses battery for powering its life, hence its duration is very limited. This WSN resource constraints, which makes energy efficiency in WSN become paramount in the use of WSN as a sensor.there are several ways to perform energy efficiency in the WSN. One of them is using MAC Protocol on OSI layer, for power saving. Based on the nature and characteristics of the (Sensor Media Access Control) protocol, this protocol is able to save power compared to the. protocol used in wireless communication. In this study, simulation and performance analysis comparison between the protocol and the. on wireless sensor network communications are done. The performance analysis is performed by considering parameters including delay, packet loss, throughput, and energy efficiency. The results of our study show based on the test results of the protocol and. generate a comparison of performance which showed that the. protocol has a good performance, within the parameters of delay, throughput, and packet loss. delay on the. protocol is. seconds and has a delay that protocol. seconds, the average throughput in. protocol is packets per second and the smac protocol that is. packets per second, average packet drop in value by % smac protocol and the. protocol by.%, average -rata energy consumption in the smac protocol that is.% and.%. protocol that the packet size from to Kb with a transfer speed of Mb. Keywords:Wireless Sensor Network, Mac Protocol,,.. Menurut John A. Stankovic,, Wireless Sensor Network adalah kumpulan node yang diatur dalam jaringan yang terhubung dan saling berkerja sama, setiap node memiliki kemampuan untuk melakukan pemrosesan data, yang terdiri dari microcontroller, memori, memiliki tranceiver dan receiver, dan memiliki sumber daya berupa battery. Wireless Sensor Network memiliki beberapa protokol yang berjalan pada datalink layer atau media access control (MAC) protokol, MAC sendiri dapat mengatur akses media agar tidak terjadi tabrakan data (collision). Beberapa MAC protokol yang digunakan pada beberapa WSN seperti IEEE yang biasa digunakan pada WSN protokol. IEEE. merupakan protokol standart yang saat ini masih digunakan dalam komunikasi wireless. Protokol S-MAC merupakan protokol yang dikembangkan khusus untuk jaringan sensor nirkabel. Dalam protokol S-MAC terdapat periode tidur (sleep) untuk mengurangi pembuangan energi ketika dalam kondisi idle. JCONES Vol., No. () Hal:

2 Dan periode aktif (listening) dalam frame formatnya. Sensor node akan mematikan sistem radionya jika periode tidur telah tiba. Dan akan bangun hanya jika node sensor ingin melakukan sinkronisasi dan pengiriman paket data. Menurut Yingwei Yao (),Protokol S-MAC mempunyai kemampuan penghematan dalam hal konsumsi energi. Telah diketahui sumber penyebab dari pemborosan energi yaitu: idle listening, collision, overhearing dan control overhead. Untuk mengatasi hal tersebut protokol S-MAC menggunakan beberapa komponen yaitu: periode aktif dan tidur, collision & overhearing avoidance, message passing. Ada beberapa jurnal yang berkaitan dengan perbandingan ini. Menurut Kusuma Abdillah danwirawan () pada jurnal yang berjudul Analisa Kinerja Protokol Sensor Media Access Control (S-MAC) pada Jaringan Sensor Nirkabel yang berisi perbandingan protokol Smac adaptif listening dan Smac tanpa periode tidur, dimana protokol Smac adaptif listening lebih efisien dalam hal konsumsi energy. Perbedaan setiap karakteristik MAC protokol akan memiliki kekurangan dan kelebihan dari masing masing protokol, dari karakteristik MAC protokol tersebut juga akan mempengaruhi beberapa proses pertukaran data dari setiap node dalam parameter parameter seperti: Delay, Throughput, Packet Loss, dan Energy. Dalam Tugas Akhir ini penulis akan membandingkan unjuk kerja protokol dengan protokol standart IEEE. yang terdapat pada WSN dengan simulasi jaringan komunikasi WSN, dengan melakukan beberapa pengambilan data dan pensimulasian komunikasi pada jaringan WSN terhadap parameter parameter yang diukur seperti delay, troughtput, packet loss, dan energy.. Metode Penelitian Metode penelitian yang digunakan penulis dalam tugas akhir ini adalah menggunakan study kepustakaan, percobaan, dan analisis. Dengan ini penulis berusaha untuk mengumpulkan data dan informasi informasi, serta materi materi dasar yang bersifat teoritis yang sesuai dengan permasalahan. Hal tersebut diperoleh dari buku-buku, materi perkualiahan, serta literature dari internet, jurnal dan pengimplementasian dalam Network Simulator. Analisis kinerja protocol dan protokol. pada simulasi jarigan komunikasi WSN dapat dijelaskan dengan baik menggunakan blok diagram seperti yang terlihat di gambar. INPUT Packet TCP protokol IEEE. PROSES Packet Size Jumlah node = Kecepatan Transmisi Analisis delay Analisis packet loss Analisis Troughput Analisis Energy OUTPUT Analisis perbandingan unjuk kerja protocol IEEE. dan Gambar. Blok diagram analisis kinerja protokol dan protocol. pada simulasi jaringan komunikasi WSN Pada gambar terdapat pengelompokan bagian-bagian utama, yaitu input, proses, dan output yang berupa analisis perbandingan unjuk kerja dari protocol dan protocol... Bagian input data Data inputan yang digunakan untuk analisis perbandingan unjuk kerja pada kedua protocol MAC tersebut adalah dengan membangitkan packet data berupa packet TCP yang ada pada NS, dengan sekenario yang telah ditentukan.. Bagian proses data Pada bagian ini akan disimulasikan dengan pemrogaman menggunakan TCL. NS akan memanggil TCL tersebut dan menjalankan berdasarkan protokol yang digunakan yaitu protokol dan protokol IEEE., paket data yang dikirimkan akan disimulasikan berdasarkan scenario yang ditentukan dan dari setiap pensimulasian akan diambil data sesuai dengan parameter danprotokol yang digunakan.. Output Pada bagian output ini, pensimulasia akan menghasilkan analisis perbandingan nilai delay, packetloss, trouhgtput, dan energy dari protocol dan IEEE.. Analisis tersebut akan disajikan dalam bentuk pembahasan berdasarkan study literatur, dari JCONES Vol., No. () Hal:

3 simulasi yang dilakukan pada bagian proses dan akan ditampilkan dalam bentuk grafik untuk memudahkan penganalisaan data perbandingan protocol tersebut. Parameter Berikut parameter-parameter yang akan digunakan untuk mengetahui kinerja dari protocol MAC adalah sebagai berikut : Delay Delay atau Latency adalah apabila mengirimkan data sebesar MB pada saat jaringan sepi waktunya menit tetapi pada saat ramai sampai menit, hal ini disebut latency. Latency pada saat jaringan sibuk berkisar - msec (Riadi & Wicaksono, ). Latency dianalisis berdasarkan berapa waktu tunda dari paket yang diterima sampai tujuan dari masingmasing protokol yang dibandingkan dengan data multimedia. Perhitungan delay menggunakan Persamaan. (Khalid, ) berikut: Delay (t) = (Tr Ts) detik dimana: Tr = Waktu penerimaan paket (detik) Ts = Waktu pengiriman paket (detik) Troughput Throughput adalah laju rata-rata dari paket data yang berhasil dikirim melalui kanal komunikasi. Throughput juga dapat didefinisikan sebagai jumlah paket data yang diterima setiap detik. Throughput menunjukkan kapasitas kanal dari konektivitas suatu jaringan. persamaan (Riadi & Wicaksono, ) dalam bentuk prosentase. Packet loss= Pd Ps x % dimana : Pd = Jumlah paket yang mengalami drop (paket) Ps = Jumlah paket yang dikirim (paket) Energy Banyaknyadaya yang dikonsumsi oleh sebuah node yang melakukan komunikasi data, daya pada WSN menggunakansatuan Joule. Energi = E Et Keterangan : E = Energi awal sebelum pengiriman paket (Joule) Et = Energi akhir setelah penerimaan paket (Joule). Desain topology pada NS Topology pengujian menggunakan buah node, pengujian ini akan menggnakan wireless sebagai media transmisi datanya. Setiap pengujian akan menggunakan dua mac protocol pada setiap pengujian nya yaitu dengan menggunakan MAC protocol. dan menggunaan MAC protocol Throughput =Pr / t Dimana : Pr = Banyak paket yang diterima (paket) t = Waktupengambilan sample (ms) Packet Loss Packet loss adalah jumlah paket yang hilang saat pengiriman paket data ke tujuan, kualitas terbaik pada jaringan LAN/WAN jika jumlah losses paling kecil (Riadi & Wicaksono, ). Packet loss dianalisis berdasarkan berapa banyak paket yang hilang atau gagal mencapai tujuan pada waktu paket sedang berjalan. Kemudian perhitungan paket yang hilang dilakukan (Khalid, ) dalam satuan byte dan Gambar. Topology WSN pada sistem Kesepuluh node yaitu node,,,,,,,,, berkomunikasi menggunakan wireless, masing-masing node dapat menjadi pengirim, node satu dengan node yang lainnya dapat terhubung dengan langsung karena WSN akan mengirimkan broadcast massage untuk mensinkronisasikan antara node satu dengan yang lainnya. Node dalam sistem diletakkan dengan posisi yang random, jadi untuk setiap JCONES Vol., No. () Hal:

4 pensimulasian posisi node akan menghasilkan posisi node yang berbeda-beda.. Hasil dan Pembahasan Hasil dari penelitian ini berupa hasil penghitungan dan analisis dari parameterparameter QoS yang akan digunakan sebagai perbandingan unjuk kerja protokol dan Protocol.. I. Percobaan Pertama. Pensimulasian Pensimulasian dilakukan dengan menggunakan protocol dan protocol., pensimulasian dilakukan dengan melakukan skenario-skenario percobaan. Berikut pensimulasian yang dilakukan pada skenario percobaan : Packet Ukuran Kecepatan packet Tcp Mb Tcp Mb Tcp Mb Tcp Mb Tcp Mb Tcp Mb Jumlah node. Hasil Pengujian dilakukan sebanyak kali yaitu dengan menggunakan protocol. dan protocol pada setiap simulasi. Pengujian simulasi pertama yaitu menggunakan protocol mac. dengan mensimulasikan dengan menggunakan ukuran paket Kb, Kb, Kb, Kb, Kb, dan Kb, begitu dengan simulasi yang kedua menggunakan protocol. Gambar. Simulasi protocol.. Delay rata Gambar.Grafik delay protocol rata-rata Gambar. Grafik delay protocol Gambar.Simulasi protocol JCONES Vol., No. () Hal:

5 ..... rata-rata. rata-rata..... Gambar. Grafik protocol dan. Gambar menunjukan perbedaan delay yang dibutuhkan oleh protocol MAC dan protocol. Pada grafik diatas, antara protocol dan protocol. menunjukan perbedaan delay sebesar, detik pada pengiriman paket dengan ukuran Kb. Pada grafik menunjukan pada protocol. menunjukan bahwa semakin besar ukuran paket yang dikirim semakin besar juga delay yang dibutuhkan untuk menerima paket data tersebut, protocol memiliki delay yang relatif tetap, detik pada ukuran paket Kb Kb. Pada pengujian menunjukan bahwa protokol. memiliki delay yang kecil dari pada delay pada protokol. Semakin besar ukuran paket yang dikirim protokol. semakin besar juga delay yang dibutuhkan, semakin besar transfer rate nya semakin kecil delay yang dibutuhan untuk menerima paket data tersebut. Protokol. memiliki delay yaitu, detik dan Protokol memiliki delay yaitu, detik pada ukuran paket Kb Kb dengan kecepatan transfer data Mbps.. Packet Drop. Gambar.Grafik packet drop pada protocol.... rata-rata. rata-rata Gambar.Grafik packet drop protocol dan. Pada pengujian menunjukan bahwa pada protokol memiliki paket drop yang lebih besar dari protokol.. semakin kecil paket drop ratio yang dimiliki semakin baik unjuk kerja protokol tersebut. Protokol memiliki rata-rata nilai paket drop sebesar % dan Protokol. memiliki rata-rata nilai paket drop sebesar,% pada ukuran paket sebesar -Kb dengan kecepatan transfer Mb Gambar.Grafik Packet drop pada protocol. JCONES Vol., No. () Hal:

6 . Throughput Gambar. Grafik troughput protocol Gambar.grafik troughput protocol dan. grafik troughput menunjukan bahwa protocol. memiliki nilai troughput yaitu, paket/detik pada ukuran paket Kb dan troughput pada protocol dengan, paket/detik pada ukuran paket Kb, perbedaan ini membuktikan bahwa protocol MAC. memiliki troughput yang lebih besar, karena pada protocol. dalam rata Gambar Grafik troughput protocol rata. keadaan listen setiap saat walaupun tidak melakukan pengiriman data, dan protocol memiliki troughput yang kecil karena protocol memiliki status sleep dan listen, dan dia akan melakukan pengiriman data saat dalam status listen.(syed, Jawad, Ali.) Pada pengujian menunjukan bahwa protokol memiliki throughput yang lebih rendah dari pada protokol.. semakin besar nilai throughput semakin baik pengiriman data yang terdapat pada protokol mac. protokol. memiliki rata-rata nilai throughput yang besar yaitu paket per detik dan Protokol memiliki rata- rata nilai throughput yang rendah yaitu, paket per detik pada ukuran paket - Kb dengan kecepatan transfer Mb. Energy Gambar.Grafik konsumsi energy protocol. Gambar. Grafik onsumsi energy protocol JCONES Vol., No. () Hal:

7 rata rata Gambar. Gambar grafik konsumsi energy pada protocol dan. Konsumsi energy yang dibutuhkan dalam simulasi adalah : Konsumsi Energy protocol, = X % =,% Konsumsi Energy protocol. =, X % =,% SMA. Protocol. memiliki efisiensi energy sebesar, % dari energy yang telah disediakan pada saat inisisalisai sebesar joule, dan protocol memiliki efisiensi energy,% dari energy yang disediakan. Energy yang digunakan protocol lebih sedikit dibandingkan dengan konsumsi energy pada protocol., konsumsi energy pada protocol lebih efisien karena pada protocol memiliki status yaitu status sleep dan listen, protocol akan dalam status sleep jika node yang menggunkan protocol tidak melakukan komunikasi data atau dalam keadaan idle, dan akan dalam status listen apabila node yang menggunakan protocol akan melakukan pertukaran data dan informasi, pada protocol kondisi idle dapat dirubah sesuai dengan kebutuhan, sehingga kondisi idle dapat ditentukan dengan berapa persen dia dalam status sleep. Berbeda dengan protocol., protocol ini akan melakukan listening setiap saat, walaupun node ini melakukan komunikasi atau tidak melakukan komunikasi. Ini yang membuat konsumsi energy pada lebih efisien dibandingkan dengan konsumsi energy yang terdapat pada protocol.. Pengujian ini dilakukan dengan, mensimulasikan protocol MAC. dan protocol mac dalam skenario percobaan dengan mengirimkan paket TCP dengan ukuran sebesar Kb dengan waktu simulasi delama detik dan dengan kecepatan pengiriman sebesar Mb dan Mb, simulasi ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui unjuk kerja protocol MAC. dan protocol mac, jika diberikan pengaruh terhadap kecepatan pengiriman data.berikut blok diagram percobaan skenario kedua. TCP Kb. Kecepatan pengiriman Mb Kecepatan pengiriman Mb Gambar.Blok diagram pengujian ke. Hasil Hasil pengujian merupakan hasil simulasi yang dilakukan pada protocol dan. dengan melakukan simulasi sebanyak kali.. Hasil Delay.... Gambar. Hasil pengujian dengan Mb II. Pengujian Kedua. Pengujian Gambar. Hasil pengujian dengan Mb Dari gambar grafik terlihat jelas pebedaan delay dimiliki oleh protocol JCONES Vol., No. () Hal:

8 rata dan., protocol memiliki selisish rata-rata delay yang cukup lama sebesar, detik untuk kecepatan Mb dan, detik untuk kecepatan Mb terhadap protocol.. Hasil Paket Drop paket drop yang dihasilkan oleh protocol mac memiliki jumlah paket drop ratio dengan rata-rata sebesar,dengan standar deviasi,dibandingkan dengan protocol. sebesar, dengan standar deviasi sebesar,..... Gambar grafik paket drop dengan Mb... rata rata.. Gambar grafik paket drop dengan Mb Pada hasil grafik diatas protocol memiliki paket drop sebesar, dibandingkan dengan protocol. yang hanya sebesar, pada kecepatan transfer data Mb. Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa semakin besar kecepatan transfer data, akan mempengaruhi paket drop yang dihasilkan, dalam kondisi diatas dapat dilihat pada rata-rata paket drop pada protocol dengan kecepatan Mb sebesar, dibandingkan dengan ratarata paket drop pada protocol dengan kecepatan Mb sebesar,. Hasil pengujian perhitungan troughput pada simulasi ini menunjukan bahwa protocol memiliki troughput yang lebih rendah dari pada protocol. yaitu, packet per detik dibandingkan, paket per detik dengan kecepatan Mb. Pada kecepatan transfer data sebesar Mb memiliki rata rata troughput sebesar, dan rata rata troughput pada protocol. dengan troughput sebesar, packet per detik.. Gambar. Grafik troughut dengan Mb Gambar. Grafik troughput dengan Mb. Hasil Energy Hasil pengujian perhitungan Energy pada simulasi ini menghasilkan konsumsi energy yang digunakan pada protocol lebih rendah yaitu, joule diabndingkan dengan konsumsi protocol. yaitu, joule dengan kecepatan Mb. Dari tabel siatas membuktikan bahwa protocol lebih efisien dibandingkan dengan protocol.... Hasil Throughput JCONES Vol., No. () Hal:

9 Gambar. Hasil konsumsi energy dengan Mb Gambar. Hasil konsumsi energy dengan Mb Pada grafik dapat menunjukan bahwa protocol memiliki kelebihan dalam penghematan energy, dengan rata-rata konsumsi energy yang digunakan, joule dibandingkan dengan konsumsi energy protocol. yaitu, joule dengan transfer data Mb. Energy adalah bagian penting dari sebuah node untuk dapat melakukan komunikasi, WSN sangat membutuhkan efisiensi pada sumber daya salah satunya untuk dapat aktif dengan waktu yang cukup lama, pada simulasi energy ini pensimulasian dilakukan dengan melakukan pensimulasian selama detik. Kesimpulan.. Berdasar hasil pengujian yang dilakukan didapatkan beberapa poin kesimpulan sebagai berikut:. Simulasi Jaringan komunikasi WSN (Wireless Sensor Network) dapat dibangun dengan menggunakan protokol dan menggunakan protokol. dan berjalan sesuai dengan karaketeristik yang dimiliki tiap protokol MAC, jaringan tersebut dapat melakukan proses pengiriman data ke node tujuan dengan dengan menggunakan protokol dan Protokol... Pengambilan data pada hasil simulasi dapat dilakukan dengan menggunakan pemrograman perl, dan proses pemfilteran data trace file hasil simulasi dapat di ambil, di proses, dan dilakukan perhitungan untuk melakukan pemrosesan data untuk parameter-parameter yang diamati dan di analisa.. Perbandingan unjuk kerja protokol dan protokol. dengan melakukan pengiriman packet, menghasilkan analisis sebagai berikut : a) Delay Pada pengujian menunjukan bahwa protokol. memiliki delay yang kecil dari pada delay pada protokol. Semakin besar ukuran paket yang dikirim protokol. semakin besar juga delay yang dibutuhkan, semakin besar transfer rate nya semakin kecil delay yang dibutuhan untuk menerima paket data tersebut. Protokol. memiliki delay yaitu, detik dan Protokol memiliki delay yaitu, detik pada ukuran paket Kb Kb dengan kecepatan transfer data Mbps. b) Throughput Pada pengujian menunjukan bahwa protokol memiliki throughput yang lebih rendah dari pada protokol.. semakin besar nilai throughput semakin baik pengiriman data yang terdapat pada protokol mac. protokol. memiliki rata-rata nilai throughput yang besar yaitu paket per detik dan Protokol memiliki rata- rata nilai throughput yang rendah yaitu, paket per detik pada ukuran paket - Kb dengan kecepatan transfer Mb. c) Paket Drop Pada pengujian menunjukan bahwa pada protokol memiliki paket drop yang lebih besar dari protokol.. semakin kecil paket drop ratio yang dimiliki semakin baik unjuk kerja protokol tersebut. Protokol memiliki rata-rata nilai paket drop sebesar % dan Protokol. memiliki rata-rata nilai paket drop sebesar,% pada ukuran paket sebesar -Kb dengan kecepatan transfer Mb. d) Energi Pada parameter energi protokol memiliki efisiensi energi yang lebih baik dari pada protokol.. Semakin rendah konsumsi energi yang dimiliki oleh protokol mac, semakin baik efisiensi energi yang dimiliki protokol tersebut. Protokol mengkonsumsi energi,% dan protokol. mengkonsumsi energi,% dari energi yang diberikan JCONES Vol., No. () Hal:

10 sebesar joule pada ukuran paket - Kb dengan kecepatan transfer Mb. DAFTAR PUSTAKA John A. Stankovic () Wireless Sensor Network Department of Computer ScienceUniversityof Virginia Khalid, M. N. (). Simulation Based Comparison of SCTP, DCCP and UDP Using MPEG- Traffic Over Mobile WiMAX/IEEE.e. Kusuma Abdillah () Analisa Kinerja Protocol Sensor Media Access Control () pada jaringan Sensor Nirkabel Riadi, I., & Wicaksono, W. P. (). Implementasi Quality of Service Menggunakan Metode Hierarchical Token Bucket. Yogyakarta: Universitas Ahmad Dahlan The VINT Project. (, November ). The ns Manual. formerly ns Notes and Documentation. Yingwei Yao; Georgios B.().. Giannakis Energy-efficient scheduling protocols for wireless sensor networks. JCONES Vol., No. () Hal: