PENGARUH PERUBAHAN FAKTOR JARINGAN IP MENGGUNAKAN DYNAMIC PENALTY FUNCTION METHOD

Transkripsi

1 Jurnal ELTEK, Vol 11 Nomor 02, Oktober 2013 ISSN PENGARUH PERUBAHAN FAKTOR JARINGAN IP MENGGUNAKAN DYNAMIC PENALTY FUNCTION METHOD Har Kurna Saftr 1 Abstrak QoS routng adalah kemampuan arngan untuk memberkan layanan yang lebh bak untuk trafk arngan yang dplh melalu berbaga macam teknolog. QoS arngan dkatakan bak ka waktu yang dgunakan untuk mengrmkan data dar sumber ke penerma sekecl mungkn dengan bandwdth yang besar. Dengan menngkatnya kebutuhan pengguna sepert program chattng, vdeo conference, socal networkng, dan sebaganya memberkan banyak tantangan kepada para perancang arngan, yatu bagamana memenuh kualtas layanan (Qualty of Servce/QoS) dar arngan tersebut, yatu bagamana mengatur bandwdth dan delay yang pendek, serta packet loss yang rendah dalam rangka memperbak kualtas penermaan. QoS routng pada arngan IP dengan menggunakan dynamc penalty funton method, topolog arngan yang akan dtelt adalah topolog mesh dengan 8 node, dengan fungs kendala batasan bandwth adalah 1 pada maka QoS routng arngan akan semakn bak. Dar hasl peneltan routng arngan, total waktu pengrman data dar node sumber ke node penerma uga akan berubah. Hasl yang ddapatkan dengan merubah ftness yang optmum dan waktu pengrman data yang optmum, serta waktu untuk konvergen uga semakn cepat. Kata-kata kunc: faktor penalt, qualty of servce, routng, dynamc penalty functon 1 Har Kurna S. Program Stud Teknk Elektronka, Jurusan Teknk Elektro, Polteknk Kota Malang. 102

2 Har Kurna S, Pengaruh Perubahan Faktor Penalt, Hal Abstract QoS routng s the ablty of a network to provde better servce to selected network traffc over varous technologes. QoS networks are sad to be good f the tme s used to transmt data from the source to the recever as small as possble wth a large bandwdth. Wth the ncreasng needs of users such as chat programs, vdeo conferencng, socal networkng, and so provde many challenges to the network desgners, namely how to meet qualty of servce (Qualty of Servce/ QoS ) of the network, e how to set the bandwdth and short delay, as well as low packet loss n order to mprove the recepton qualty. Ths research wll dscuss the changes n the value of the penalty factor dynamc funton penalty method, the network topology to be studed s a mesh topology wth 8 nodes, wth the bandwdth constrant s 1 Mbps. Hopefully, by the ) on the QoS routng network, the better. Bychangng the value of penalty factor ( n ths research, the total tme of data transmsson from the source node to the recevng node s wll be changng. The result obtaned by changng the, 1, 2, 2.5, the value of the penalty factor 1 has the optmum ftness value and optmum data transmsson tme, and the tme to converge faster. Keywords: penalty factor, qualty of servce, routng, dynamc penalty functon 1. PENDAHULUAN Kebutuhan pengguna terhadap layanan data nternet yang semakn menngkat sehngga konds tersebut menyebabkan sebuah network yang besar akan dbag menad network-network yang lebh kecl (dsebut dengan network segmentatno) untuk menngkatkan unuk kera suatu arngan. Sebuah network yang besar cenderung melambat kecepatan datanya akbat trafk terlalu padat sehngga terad kemacetan. Penyebab teradnya kemacetan d arngan karena terlalu banyak host, broadcast, dan bandwdth yang kecl. Routng adalah proses pengrman paket data melalu path dalam arngan dar sumber ke tuuan melalu sebuah protokol. Alran trafk drutekan melalu path yang terpendek, pemecahan alran pada node dengan beberapa lnk dengan path terpendek 103

3 Jurnal ELTEK, Vol 11 Nomor 02, Oktober 2013 ISSN menuu node tuuan Sehngga routng dkatakan bak ka proses pengrman paket data dlakukan dengan rute terpendek dan dalam waktu yang sesngkat mungkn (delay yang pendek) Dalam arngan nternet, QoS routng adalah proses pemlhan path yang dgunakan oleh alran paket data berdasarkan kebutuhan QoS yatu bandwdth dan delay[5]. Dalam mendesan layanan salah satu hal yang umum dlakukan adalah bagamana mengdentfkas rute yang mungkn dan mengefsenskan sumber daya arngan, dengan menerapkan algortma routng dan membuat batasan-batasan (fungs kendala) yang dperlukan dalam arngan. Pada arngan nternet, path length merupakan penumlahan bobot dar lnk pada path tersebut, dengan semakn menngkatnya bobot pada path akan muncul masalah kemacetan (congesty) pada arngan, sehngga delay routng akan semakn besar. Untuk memnmalkan kemacetan pada pada arngan, dgunakan algortma genetk pada proses routngnya dan untuk menyelesakan masalah yang memlk fungs kendala dapat dselesakan dengan menambahkan fungs penalt. Berdasarkan uraan d atas, maka pada peneltan n akan arngan IP dengan menggunakan dynamc penalty functon method.. Parameter QoS yang dtelt adalah total waktu pegrman paket data dar sumber ke penerma, serta path/rute optmum mana yang dplh untuk melewatkan paket data tersebut. Dharapkan dengan adanya perubahan nla probabltas mutas pada QoS routng arngan IP dengan menggunakan dynamc penalty functon method, maka total waktu pegrman paket data dar sumber ke penerma akan semakn kecl dan akan ddapatkan path/rute yang optmum. 2. KAJIAN PUSTAKA 2.1 QoS Routng QoS routng adalah kemampuan arngan untuk memberkan layanan yang lebh bak untuk trafk arngan yang dplh melalu berbaga macam teknolog.tuuan utama QoS routng adalah untuk menyedakan prortas untuk aplkas yang berbeda, user yang berbeda atau perbedaan alran data, serta untuk menamn 104

4 Har Kurna S, Pengaruh Perubahan Faktor Penalt, Hal unuk kera alran data pada level yang dngnkan. Sepert kebutuhan bandwdth, tter, delay dan packet loss pada arngan nternet. Ukuran/satuan yang dgunakan untuk menentukan QoS adalah metrc. Pada algortma routng semakn kecl nla dar metrc maka semakn bagus path/alur yang dtempuh. Ada beberapa metrc yang dgunakan pada path/lnk arngan, yatu addtve metrc, multplcaton metrc, dan concave metrc. Pada peneltan n metrc yang dgunakan adalah addtve metrc, yatu delay (lattency). Lattency dpengaruh oleh waktu transms, waktu propagas dan node delay. 2.2 Routng Routng adalah sebuah proses untuk meneruskan paket-paket arngan dar satu arngan ke arngan lan melalu sebuah nternetwork dengan nla cost yang mnmal. Routng merupakan fungs yang bertanggung awab membawa data melewat sekumpulan arngan dengan cara memlh alur terbak untuk dlewat data. Tugas routng akan dlakukan devce arngan yang dsebut sebaga router. Ada dua hal pentng dalam routng yatu protokol routng dan algortma routng. Protokol routng dgunakan untuk memfasltas pertukaran nformas routng antar router. Protokol routng memungknkan router untuk secara dnams berbag nformas tentang arngan remote dan secara otomats menambahkan nformas n ke tabel routng mereka sendr. Protokol routng menentukan alur terbak ke setap arngan yang kemudan dtambahkan ke tabel routng. Algortma routng adalah bagan algortma dar perangkat lunak network layer yang bertanggung awab untuk menentukan alur mana yang menad alur transms paket. Algortma routng harus dapat menyesuakan dr atau bertahan terhadap perubahanperubahan dalam topolog dan lalu lntas data. 2.3 Dynamc Penalty Functon Algortma genetk merupakan metode adaptve yang bsa dgunakan untuk memecahkan suatu pencaran nla dalam sebuah masalah optmas. 105

5 Jurnal ELTEK, Vol 11 Nomor 02, Oktober 2013 ISSN Algortma genetk dtemukan oleh John Holland pada awal tahun 1970 yang dlandas oleh sfat-sfat evolus alam. Holland percaya bahwa n sangat cocok dgabungkan dalam sebuah algortma komputer, menghaslkan sebuah teknk penyelesaan permasalahan-permasalah yang sult dengan langkah alamah yatu melalu evolus. John Holland mula bekera dengan algortma yang dbentuk dengan strng-strng bner 1 dan 0 yang dsebut kromosom. Sepert halnya alam, algortma n menyelesakan permasalahan-permasalahan dengan menemukan kromosom-kromosom yang bak dengan memanpulas mater dan sfat (gene) kromosom-kromosom. Algortma n mengetahu tpe permasalahan yang akan dselesakan. Hanya nformas yang telah dberkan dar evaluas berupa nla ftness setap kromosom yang dhaslkan dgunakan untuk seleks kromosom sehngga kromosom dengan nla ftness terbak yang bertahan hdup dan selalu dproduks. Pada umumnya algortma genetc akan melalu suatu sklus yang terdr dar 4 fase, yatu: 1. Membangun sebuah populas yang terdr dar kromosom-kromosom. 2. Mengevaluas masng-masng kromosom 3. Proses seleks agar ddapat kromosom ya ng terbak. 4. Manpulas genetc untk mencptakan populas baru dar kromosom-kromosom. Mekansme kera algortma genetk sangat sederhana yatu melbatkan penyalnan strng dan pertukaran bagan strng. Sklus perkembangbakan algortma genetc dawal dengan pembuatan hmpunan solus secara random dnamakan populas, dmana d dalamnya terdapat ndvdu-ndvdu yang dnamakan kromosom. Kromosom n secara lambat laun mengalam teras pemlhan dalam sebuah generas. Selama dalam sebuah generas, kromosom n devaluas, dengan menggunakan rumus-rumus yang ada dalam fungs ftness. Untuk mencptakan generas berkutnya dengan kromosom yang baru (dnamakan keturunan/offsprng) dapat dlakukan dengan menggabungkan dua kromosom yang telah ddapat sebelumnya dengan menggunakan operator pndah slang (crossover) ataupun dengan modfkas 106

6 Har Kurna S, Pengaruh Perubahan Faktor Penalt, Hal sebuah kromosom dengan operator mutas. Sebuah generas baru sebelum devaluas lag, maka da akan melalu proses seleks berdasarkan fungs ftnessnya. Dar seleks n, kromosomkromosom yang palng bagus mempunya kemungknan besar untuk terseleks. Setelah beberapa generas, algortma akan mengalam konvergen pada seumlah kromosom terbak, yang memlk nla optmum dar permasalahan yang dselesakan. Karena operas algortma genetk dgunakan untuk memanpulas genome dar populas adalah acak, aplkas algortma genetk terbatas pada optmas yang menghaslkan solus yang tak layak. Hal n dapat dselesakan dengan mencegah beberapa solus dar populas yang masuk degan memperbak offsprng yang tdak layak. Pendekatannya dengan menggunakan penalty functon method. Penalty functon method merupakan metode yang dgunakan untuk menyelesakan optmas kendala. Secara umum pendekatan penalty functon adalah sebaga berkut : n p (1) ( x) f ( x) r G 1 1 dengan (x) adalah fungs obektve baru yang akan doptmas, G dan L adalah fungs yang memlk kendala c L g dan h, r dan c konstanta yang bernla postf yang dkenal sebaga penalty factor. G max 0, g ( x) (2) L h (x) (3) Dengan nla dan adalah 1 atau 2. Penalty functon dapat menangan kendala-kendala yang memlk kesetaraan dan ketdaksetaraan, dan bentuk pendekatan normal dnyatakan dalam bentuk persamaan (4) h (x), 0 (4) Nla dapat dabakan karena nlanya kecl sekal. Pada dynamc penalty functon, akan dpertmbangkan fungs penalt dmana umlah generas sekarang terlbat dalam 107

7 Jurnal ELTEK, Vol 11 Nomor 02, Oktober 2013 ISSN perhtungan pada fungs penalt yang berhubungan ( basanya fungs penalt ddefnskan sedemkan rupa sehngga akan menngkat selama waktu generas). Pendekatan dynamc penalty pada genera t adalah sebaga berkut : ftness ( x) f ( x) ( C t) SVC(, x) (5) Dengan adalah konstanta yang dtentukan oleh user (Jones dan Houck(1994) menggunakan C = 0,5, = 1 atau 2, dan = 1 ) n p (6) SVC( D D ( x), x) D ( x) 1 1 g ( x) g ( x) otherwse 0 D ( x) 0 (7) h ( x) 0 h ( x) otherwse 3. METODE Metodolog peneltan menelaskan tentang tahapan keseluruhan solus permasalahan peneltan yang dungkapkan dalam bentuk dagram alr dan algortma. Dagram alr untuk solus permasalahan pada penelan n terdapat pada Gambar 1. Solus permasalahan dawal dengan pengukuran parameter masukan untuk penentuan waktu transms, waktu propagas dan delay node pada arngan dengan skenaro yang telah dtentukan sebelum dlakukan penguan performans QoS routng dynamc penalty functon method pada arngan. Penguan dlakukan dengan smulas QoS routng menggunakan dynamc penalty functon method karena software arngan komputer tdak memungknkan untuk daplkaskan dynamc penalty functon method. Penguan melput perhtungan waktu pengrman data dar path/rute optmum yang terpllh, perhtungan ftness dan rata-rata ftnes, dan rute/path terplh pada arngan dengan dynamc penalty functon method. Hasl penguan dengan smulas dlakukan untuk menganalss QoS berdasarkan parameter yang dbutuhkan. (8) 108

8 Har Kurna S, Pengaruh Perubahan Faktor Penalt, Hal Gambar 1. Dagram Alr Solus Permasalahan 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada peneltan n arngan yang akan dtelt mempunya topolog mesh dengan 8 node yang sudah dtentukan lnk dan araknya. Meda transms yang dgunkan adalah fber optk dengan keceptan meda transms adalah m/s. Ilusras toplog arngan yang akan dtelt dtunukkan pada Gambar 2, dan arak antar node terdapat pada Tabel 1. Gambar 2. Ilustras Topolof Jarngan Tabel 1. Jarak Antar Node Pada Jarngan Lnk Jarak (m)

9 Jurnal ELTEK, Vol 11 Nomor 02, Oktober 2013 ISSN Sedangkan throughput pada masng-masng lnk (sesua dengan skenaro yatu dengan batasan bandwdth yang dngnkan adalah 1Mbps, atau volume data yang dlewatkan adalah 1MB) dtunukkan pada tabel 2. Tabel 2. Througput Antar Node Volume Data (MB) Lnk Bandwdth (Mbps) Throughput (kbps) Pada Konds Jarngan Sbuk ( ) Mbps 529, , , , , , , , , , , ,38 Proses selanutnya adalah proses algortma routng dengan dynamc penalty functon method, prosesnya adalah sebaga berkut : - Pengkodean, pengkodean yang dgunakan adalah varabel strng yang dnyatakan dalam bentuk blangan nteger (urutan dar node), dengan fungs kendala adalah bahwa Bandwth throughput lnk. Pada peneltan n menggunakan 8 node, bandwdth = 1Mbps. - Penentuan umlah populas dan umlah generas, umlah populas 10 dan umlah generas Reproduks/seleks, seleks yang dgunakan adalah roulette wheel. - Crossover, crossover yang dgunakan adalah one pont crossover dengan probabltas crossover yang dgunakan adalah 90%. - Mutas, pada proses mutas probabltas mutas yang dgunakan adalah 1%. 110

10 Har Kurna S, Pengaruh Perubahan Faktor Penalt, Hal Faktor penalt, parameter untuk faktor penalt adalah C = 0,5; akan dtelt. Smulas untuk QoS routng n menggunakan software DELPHI, dengan hasl smulas dtunukkan pada Gambar 3, 4, 5, dan 6. Gambar 3. Grafk fungs rata-rata ftness generas Pada konds arngan d Pada gambar 3 terlhat bahwa rata-rata ftness tertngg adalah dan terad pada generas ke-48. Rata-rata ftness dar generas ke-1 sampa ke -50 tdak pernah mencapa konvergens, sehngga pada konds pengaturan parameter tdak bsa dgunakan sebaga alternatf solus, karena nla rata-rata ftness tdak pernah konvergen. Pada gambar 4 terlhat bahwa dengan drubahnya nla, rata-rata fungs ftness mencapa konvergen mula generas ke-41 sampa ke-50, dengan nla rata-rata ftnessnya adalah 0,0478, waktu total adalah 16,239 detk dan alur yang terplh adalah Pada gambar 5 terlhat bahwa dengan drubahnya nla, rata-rata fungs ftness mencapa konvergen mula generas ke-42 sampa ke-50, dengan nla rata-rata ftnessnya adalah 0,0482, waktu total adalah 16,366 detk dan alur yang terplh adalah Pada gambar 6 terlhat bahwa rata-rata ftness tertngg adalah dan terad pada generas ke-17. Rata-rata ftness dar 111

11 Jurnal ELTEK, Vol 11 Nomor 02, Oktober 2013 ISSN generas ke-1 sampa ke-50 tdak pernah mencapa konvergens, sehngga pada konds pengaturan parameter tdak bsa dgunakan sebaga alternatf solus, karena nla rata-rata ftness tdak pernah konvergen. Gambar 4. Grafk Fungs Rata-Rata Ftness Generas Gambar 5. Grafk Fungs Rata-Rata Ftness Generas Gambar 6. Grafk Fungs Rata-Rata Ftness Generas 112

12 Har Kurna S, Pengaruh Perubahan Faktor Penalt, Hal PENUTUP Dar hasl keseluruhan proses peneltan n perubahan nla fa -rata ftness, waktu konvergens dan total waktu pengrman data pada proses routng dar arngan IP menggunakan dynamc penalt functon method. ddapatkan nla rata-rata ftness yang optmum dan konds konvergen arngan serta waktu total pengrman data optmum Routng dengan menggunakan dynamc penalty functon method dgunakan sebaga salah satu stud atau referenas perbandngan dengan algortma routng yang lan, karena tdak bsa secara langsung dapat dmplementaskan pada arngan rl, karena untuk mengmplementaskannya membutuhkan syaratsyarat tertentu. 6. DAFTAR PUSTAKA Cauvery,N dan Vswanatha,K V Routng n Dynamc Network Usng Ant and Genetc Algorthm. Internatonal Journal of Computer Scence and Network Securty (Vol. 9, No. 3, March 2009). Chtra dan Subbara A Nondomnate Sortng Genetc Algorth for Short Path Routng Problem. Internatonal Journal of Electrcal and Computer Engneerng. 5 : Coello, Carlos A, Constrant Handlng Technques used wth Evolutonary Algorthm. CINVENTAV-IPN (EVOCINV). San Pedro Zacatenco. Leela,R dan Selvakumar,S QoS Routng Usng Genetc Algorthm. Internatonal Journal Computer and Electrcal Engneerng (Vol.1. No. 3, August 2009). Nagb, G dan Al, W G Network Routng Protocol Usng Genetc Algorthm. Internatonal Journal of Electrcal and Computer Scence. Vol.10. No. Nar, FRG dan Sooda,K Comparson of Genetc Algorthm and Smulated Annealng Technque for Optmal Path Selecton n Network Routng. (NCVN-09 9th and 10th, October 2009). 113