ANALISA PERFORMANSI DYNAMIC SOURCE ROUTING (DSR) PADA WIRELESS AD HOC NETWORK

Transkripsi

1 ANALISA PERFORMANSI DYNAMIC SOURCE ROUTING (DSR) PADA WIRELESS AD HOC NETWORK Didik Purwanto 1, Dr.Rendy Munadi, Ir, MT. 2, Yudha Purwanto,S.T. 3 1,2,3 Jurusan Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Didik_p@gmail.com 1, rendymunadi@bdg.centrin.net.id 2, yup@stttelkom.ac.id 3 ABSTRAK Jaringan ad hoc adalah kumpulan dari beberapa mobile host yang membentuk suatu jaringan yang bersifat sementara tanpa ada infrastruktur dan administrasi terpusat dengan karakteristik topologi yang dinamis. Hal ini menimbulkan masalah dalam hal routing dimana konvensional routing tidak didesain untuk topologi yang dinamis. Routing konvensional seperti RIP dan OSPF juga menyebabkan pemborosan bandwith, resource, CPU, memory, storage, dan battery power. Suatu node pada jaringan ad hoc dapat berupa Personal Digital Assistans (PDA) dan laptop dimana sering kali sangat terbatas pada resource seperti kapasitas CPU, memori, daya bateray, dan bandwith. Hal ini berarti bahwa protokol routing harus dapat meminimalkan kontrol trafik misalnya periodik update message. Selain itu protokol routing harus reactive, dimana hanya akan mencari atau menentukan suatu route ketika menerima request khusus. Pada penelitian ini disimulasikan mekanisme routing pada jaringan wireless ad hoc berbasis WLAN dengan menggunakan routing DSR dimana memiliki perbedaan karakteristik seperti mobilitas dan skalabilitas. Fitur utama dari DSR adalah source routing dimana node pengirim mengetahui secara lengkap setiap hop yang dilalui untuk mencapai tujuan. Paket data membawa source route dan diletakkan pada header paket. Pada simulasi terlihat bahwa DSR memiliki performansi yang sangat bagus dalam routing overhead dan thrughput ketika mobilitas inggi. Di lain pihak, konvensional routing seperti DSDV performansinya turun ketika mobilitas tinggi. Kata kunci : Ad hoc, throughput, Routing overhead, DSR, DSDV I. PENDAHULUAN Kebutuhan akan komunikasi dengan menggunakan media wireless berkembang dengan pesat seiring dengan perkembangan perangkat komunikasi Teknologi ini memiliki fleksibilitas tinggi yang memudahkan pengguna, data rate yang tinggi serta tergolong yang murah sehingga berkembang pesat pada saat ini. Dengan topologi dinamis sebagai karakteristik dasar pada jaringan ad hoc menimbulkan masalah dalam hal routing. Hal ini disebabkan karena mekanisme routing yang ada tidak dirancang untuk topologi jaringan yang mudah berubah. Mekanisme routing ini menyebabkan pemborosan resource CPU yang besar untuk komputasi routing yang juga membutuhkan memori yang besar pula. Selain itu terjadi pemborosan bandwith yang merupakan sumber daya yang mahal. Salah satu solusi untuk mengatasi masalah ini adalah dengan membuat mekanisme routing yang sesuai dengan karakteristik jaringan ad hoc. Ada dua mekanisme routing yang digunakan yaitu tabledriven dan on-demand dimana kedua mekanisme routing tersebut berdasar kapan dan bagaimana mencari route. Mekanisme table-driven melakukan mekanisme broadcast paket routing secara periodik untuk setiap node agar table routing mendapatkan informasi secara up-to-date. Hal ini akan menimbulkan masalah apabila terhadap bandwith apabila frekuensi mobilitas bertambah besar. Sehingga diperlukan suatu mekanisme baru untuk mengatasi masalah tersebut. On-demand routing merupakan mekanisme routing yang melakukan inisialisasi source atau pada routing jenis ini pencarian route hanya akan dilakukan pada saat suatu node akan mengirimkan paket data sehingga akan meminimalkan proses broadcast paket routing untuk menjaga route yang pada akhirnya akan meminimalkan bandwith. Salah satu metode routing jenis ini adalah Dynamic Source Routing (DSR). DSR menggunakan dua mekanisme routing yaitu on-demand dan source routing. Penggunaan metode routing ini diharapkan mampu mengatasi masalah mobilitas node. II. Dasar Teori 2.1 Konfigurasi Mode Ad Hoc Konfiguasi jaringan ad hoc terdiri dari beberapa mobile node yang dapat saling berkomunikasi secara peer-to-peer tanpa menggunakan infrastruktur seperti access point maupun base station. Setiap mobile node memiliki wireless interface dan saling berkomunikasi dengan memanfaatkan kanal radio atau infra merah. Nodenode pada konfigurasi jaringan ad hoc dapat bergerak dengan bebas atau diam pada posisinya. Pada gambar di bawah diperlihatkan konfigurasi jaringan ad hoc dengan tiga node atau tiga laptop yang dapat berkomunikasi secara langsung. Setiap node pada konfigurasi ad hoc 47

2 memiliki coverage area tertentu. Setiap node dapat saling bertukar data apabila masih berada di dalam coverage area atau dapat pula menggunakan node lain untuk memforward data menuju node tujuan seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah. Sehingga dapat dikatakan bahwa setiap node pada konfigurasi ad hoc dapat berperan sebagai suatu host dan sebagai router yang dapat meroutingkan data menuju node tujuan. Gambar 1 Jaringan ad hoc 2.2 Fungsi dan Karateristik Jaringan Ad Hoc Konfigurasi jaringan jenis ini dapat dibangun pada tempat yang tidak terdapat infrastruktur jaringan sebelumnya yang disebabkan karena faktor biaya ataupun karena keterbatasan waktu untuk membangun infrastruktur jaringan. Jaringan ini dapat dengan cepat dibangun untuk menunjang kebutuhan yang darurat seperti bencana alam, pencarian dan penyelamatan korban, serta untuk aplikasi militer. Jaringan ini juga sering digunakan untuk transver file pada saat konverensi dimana ketersediaan jaringan kabel tidak ada. Konfigurasi ad hoc memiliki beberapa karakteristik diantaranya adalah topologi dinamis yang disebabkan karena seringnya perubahan posisi node. Hal ini disebabkan karena kemampuan node untuk bergerak. Karateristik lain dari jaringan ini adalah keterbatasan storage, keterbatasan bandwith, dan keterbatasan battery power untuk mentransmisikan data. 2.3 Routing Routing adalah suatu fungsi dari lapisan network dimana fungsi ini merupakan suatu mekanisme untuk menentukan path dari suatu node (source node) menuju node lain (destination node). Protokol routing diperlukan karena untuk mengirimkan data menuju node tujuan harus melewati beberapa node intermediate (multihops) dan protokol routing ini berfungsi untuk memilih route terbaik dan efisien untuk menyampaikan data menuju node tujuannya. Pada jaringan wireless, setiap node dapat bergerak dan menyebabkan topologi berubah dari waktu ke waktu. Hal ini akan menimbukan permasalahan dalam pengiriman data dari node pengirim ke node penerima. Permasalahan ini dapat diatasi dengan penggunaan protokol routing, yang dibagi berdasar kapan dan bagaimana route menemukan tujuannya. Protokol routing itu adalah : table-driven dan on-demand routing. Pada routing on-demand, seluruh mekanisme update route tidak dipelihara oleh setiap node pada jaringan, melainkan pada saat node akan membangun suatu hubungan dengan node lain atau mengirim paket data, suatu route akan dibentuk. Metode yang digunakan dalam pencarian route adalah dengan protokol route discovery. Jenis routing yang menggukan metoda ini adalah source routing. 2.4 Permasalahan routing konvensional Ketiga algoritma routing yaitu distance vector, link state, dan source routing dapat diterapkan pada jaringan ad hoc dengan memfungsikan setiap host sebagai router, tetapi dalam penerapannya akan menimbulkan masalah sebagai berikut : 1. Terjadinya redundan pada beberapa link antar router. Redundan path pada lingkungan wireless akan meningkatkan kerja CPU untuk memproses dan menentukan jalan baru sedangkan karakteristik jaringan ad hoc sendiri adalah keterbatasan dalam pemrosesan pada CPU. 2. Pemborosan bandwith yang disebabkan karena pengiriman routing update secara periodik. Proses routing update ini akan mengakibatkan pemborosan bandwidth. 3. Pemborosan battery power yang disebabkan karena pengiriman routing update secara periodik. Pada pengiriman routing update secara periodik membutuhkan lebih banyak daya battery. 4. Routing konvensional tidak didesain untuk topologi yang dinamis seperti pada jaringan mode ad hoc. Pada routing konvensional posisi router tidak bergerak atau bergeser. Sehingga akan menimbulkan masalah apabila diimplementasikan dengan routing konvensional seperti Routing Information Protocol (RIP) atau Open Shortest Path First (OSPF). 2.5 Protokol Routing Ad hoc Untuk itu diperlukan suatu mekanisme baru dalam mendesain protokol routing yang sesuai dengan karakteristik jaringan ad hoc. Karakteristik routing harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: 1. Routing overhead rendah. 2. Tidak menimbulkan routing loop. 3. Mampu mendapatkan route yang optimal. 4. Convergence. 5. Operasi terdistribusi. 2.6 Dynamic Source Routing Dynamic Source Routing (DSR) adalah suatu mekanisme routing yang didesain untuk konfigurasi jaringan mode ad hoc dimana beberapa mekanisme routing konvensional tidak dapat berjalan optimal 48

3 pada jaringan ini. Algoritma routing ini menggunakan mekanisme source routing dan menerapkan link state routing, dimana di setiap paket berisi route atau jalan dari source ke destination yang diletakkan pada header di dalam paket. DSR memiliki dua mekanisme dsar yaitu route discovery dan route maintenance. Gambar 4 Route Maintenance III. PERANCANGAN SISTEM Gambar 2 Pengiriman Data Route Discovery adalah suatu mekanisme dimana source (A) mencari jalan menuju destination node (D). Node A melakukan broadcast paket ROUTE REQUEST pada setiap node tetangga untuk menemukan D. Setelah menemukan destination yang dimaksud, D mengirimkan ROUTE REPLY pada D yang menandakan bahwa paket sudah diterima dan data siap untuk dikirimkan. Gambar 3 Route Maintenance Route maintenance adalah mekanisme dimana source (S) memberikan notifikasi berupa paket ROUTE ERROR ketika terjadi perubahan atau pergeseran intermediate node yang menyababkan perubahan route menuju destination (D). Setelah itu source melakukan route discovery lagi untuk mencari route yang baru menuju D dan kemudian menyimpan route yang baru pada route cache. 3.1 Kecepatan dan Mobilitas Pada simulasi ini, node bergerak dengan kecepatan bervariasi dari 0, 2, 4, 6, 8m/s dengan pergerakan sama untuk setiap node. Sedangkan simulasi yang kedua parameter yang berubah adalah pause time dari 0, 10, 20, 30, 40 detik waktu simulasi dengan kecepatan 8 m/s. Pause time adalah waktu yang dibutuhkan oleh sebuah node untuk diam pada posisinya sebelum mulai bergerak. Model pergerakan node menggunakan random waypoint dengan pola pergerakan menurut garus lurus. 3.2 Skenario Trafik Skenario trafik yang digunakan adalah constan bit rate (CBR) dengan rate 4 paket/s dan setiap paket memiliki kapasitas 512 byte dan hanya terdapat satu koneksi (hanya ada satu node pengirim dan satu node penerima). CBR adalah generator trafik yang membangkitkan data secara kontinu dengan bt rate yang konstan. 3.3 Parameter Simulasi dan Analisa Parameter umum simulasi yang digunakan adalah sebagai berikut : area simulasi 1000 x 500 m, max range transmisi 250 m, jumlah node 10, 20, 30. Waktu simulasi 100 s, dan kapasitas wireless link yang digunakan 2 Mb. Sedangkan parameter yang digunakan untuk analisa sistem terbagi menjadi 3, yaitu : Throughput Routing overhead Rata-rata end-to-end delay waktu 49

4 IV. PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1. Analisa Troughput Throughput vs Kecepatan Pada saat pause time naik paket RREQ yang degenerate node semakin sedikit sehinga ketersediaan kanal untuk pengiriman data semakin besar. Pada saat jumla node naik, throughput semkain turun hal ini disebakan karena mekanisme flooding seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya Analisa Overhead Overhead vs Kecepatan Gambar 5 Grafik Throughput terhadap kecepatan Pada grafik diatas, throughput turun ketika kecepatan dan jumlah node bertambah besar. Hal ini disebabkan karena : Dengan meningkatnya kecepatan gerak, posisi node semakin mudah berubah dan rute yang tersimpan pada route cache menjadi tidak valid sehingga akan lebih banyak lagi membroadcast RREQ untuk mencari route baru. Pada saat node bertambah banyak node akan semakin banyak mengirimkan paket RREQ karena DSR menggunakan mekanisme flooding yang membanjiri jaringan dengan paket routing. Sehingga makin banyak node makin banyak paket yang harus dikrimkan. Kedua penjelasan diatas mengakibatkan trafik jaringan semakin padat sehingga ketersediaan kanal untuk data semakin sedikit dan thoughput turun. Throughput vs Pause Time Gambar 7 Overhead terhadap Kecepatan Pada grafik diatas, rputing overhead naik ketika keepatan dan jumlah node bertambah besar, Hal ini disebabkan karena : Pada saat kecepatan bertambah menyebabkan posisi node berpindah dengan cepat sehingga node harus mengirim lebih banyak paket RREQ dan RREP untuk mencari route baru. Padas saat jumlah node 30 paket RREQ yang dikirimkan semakin besar hal ini disebabkan karena DSR menggunakan mekanisme flooding. Paket RREQ dan RREP adalah paket control routing yang dikirimkan untuk mencari route pada DSR. Sehingga makin besar RREQ dan RREP makin besar routing overhead. Overhead vs Pause Time Gambar 6 Throughput terhadap Pause Time Pada grafik diatas, thoughput naik ketika pause time bertambah besar. Hal ini disebabkan karena : Pada saat pause time naik kondisi node tidak semakin tidak banyak bergerak sehingga topologi jaringan semakin stabil dan route menjadi lebih valid karena node tidak banyak berubah. Gambar 8 Overhead terhadap Pause time Pada grafik diatas, routing overhead turun ketika pause time naik. Hal ini disebabkan karena : Pada saat pause time bertambah menyebabkan posisi node semakin tidak banyak berubah sehingga node tidak banyak mengirim paket RREQ untuk mencari route. 50

5 Pada DSR menerapkan route cache yang tersimpan pada setiap node sehingga akan mengurangi paket RREQ. Pada saat jumlah node 30 paket RREQ yang dikirimkan semkain besar hal ini disebabkan karena DSR menggunakan mekanisme flooding Analisa perbandingan DSR vs DSDV Throughput vs Kecepatan Gambar 9 Throughput terhadap Kecepatan Pada gambar diatas diperlihatkan perbandungan thoughput antara DSDV dan DSR dimana throughput kedua protokol routing masih sama tetapi pada kecepatan 8 m/s node thourghput DSDV turun menjadi % dan throughput turun menjadi 89 %. Throughput DSDV turun sangat jauh jika dibandingkan dengan throughput DSR. Hal ini disebabkan karena pada DSR merupakan protokol routing yang menggunakan mekanisme on-demand dimana paket RREQ hanya akan di broadcast pada saat akan mengirim paket data saja. Hal ini berbeda dengan DSDV yang menggunakan mekanisme table-driven, dimana akan selalu membroadcast paket routing untuk memelihara route meskipun tidak mengirim paket data. Throughput vs Pause Time Gambar 10 Throughput terhadap Pause time Pada gambar diatas ditunjukan perbandingan grafik throughput antara DSDV dan DSR sebagai fungsi dari pause time. Seperti yang sudah dijelaskan pada bab sebelumnya. Semakin besar nilai pause time semakin sedikit pergerakan node dan semakin stabil topologi jaringan. Sehingga throughput dari kedua protokol routing semakin besar seiring dengan bertambahnya pause time. Pada pause time 30 sampai dengan pause time 40, topologi jaringan menjadi lebih stabil. Tetapi throughput DSDV lebih kecil jika dibandingkan dengan throughput DSR. Hal ini disebabkan karena DSDV melakukan broadcast paket routing secara periodic untuk memelihara route walaupun jaringan sudah stabil. Proses update route tersebut akan meyebabkan trafik jaringan menjadi padat menyebabkan trafik jaringan menjadi padat sehingga berpengaruh terhadap keberhasilan pengiriman paket data. Sedangkan pada DSR menggunakan route cache pada setiap node, sehingga apabila jaringan tidak banyak berubah maka pengiriman paket data akan menggunakan route sebelumnua yang masih tersimpan dalam route cache. Dengan penggunaan route cache ini, paket routing untuk mencari route menjadi semakin sedikit dan ketersediaan kanal untuk paket data menjadi semkain besar. Overhead vs Kecepatan Gambar 11 Overhead terhadap kecepatan Pada gambar diatas ditunjukan perbandingan grafik overhead antara DSR dan DSDV. Terlihat routing overhead DSR jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan DSDV. Pada kecepatan 0, 2, dan 4 m/s routing overhead DSR sangat kecil dan cenderung stabil, hal ini diakibatkan karena posisi node tidak banyak berubah sehingga pengiriman paket masih dapat menggunakan route awal tanpa harus mencari route baru lagi. Pada kecepatan 6 dan 8 m/s posisi node mulai berubah atau dengan kata lain topologi jaringan menjadi tidak stabil sehingga diperlukan paket routing untuk mencari route baru. Sedangkan pada DSDV routing overhead terlihat tinggi, hal ini disebabkan karena secara periodic routing DSDV akan membroadcast paket routing untuk memelihara route walaupun tidak terjadi pergeseran node. 51

6 Overhead vs Pause Time Gambar 12 Grafik Overhead terhadap Pause time Pada gambar diatas ditunjukan perbandingan routing overhead terhadap pause time antara DSR dan DSDV. Terlihat routing overhead kedua protokol routing semakin turun seiring dengan pertambahan pause time. DSR memiliki routing overhead jauh lebih kecil dibandingkan dengan DSDV. Pada saat pause time 30 detik routing overhead cenderung stabil untuk kedua protokol. Hal ini disebabkan pada karena frekuensi mobilitas dari node semakin kecil sehingga tidak banyak diperlukan banyak overhead untuk mecari route yang baru. Routing overhead DSR jauh lebih kecil jika disbanding dengan DSDV. Hal ini disebabkan pada DSR masih dapat menggunakan route lama yang tersimpan dalam route cache sedangkan pada DSDV menggunakan mekanisme update route secara periodik untuk menjaga route. End-to-end Delay vs Pause Time Gambar 13 Grafik delay end to end terhadap Pause time Pada grafik diatas ditunjukan pada pause time 0, 10, 20 detik, delay waktu DSR jauh lebih tinggi dibandingkan dengan DSDV, sedangkan pada pause time 30, 40 delay waktu kedua mekanisme routing hamper sama. Hal ini disebabkan pada saat pada DSR route baru dicari pada saat node akan mengirimkan data. Sehingga pada saat pause time 0 dimana pola pergerakan node sangat tinggi DSR akan membutuhkan banyak waktu untuk mecari route terlebih dahulu sebelum mengirimkan data. Pada saat pause time 30 frekuensi mobilitas mulai rendah dan posisi node tidak banyak berubah sehingga node masih bias menggunakan route sebelumnua uang tersimpan pada route cache. Sedangkan pada DSDV, node melakukan broadcast paket routing secara periodik setiap wakti sehingga menjamin tersedianya rout untuk setiap node. Pada saat node ingin mengirim paket data route tersedia dan tidak menunggu pencarian route seperti pada DSR. V. PENUTUP 5.1. Kesimpulan Dari penelitian yang telah dilakukan, baik melalui simulasi maupun analisa kualitatif dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Pada saat kecepatan gerak bertambah dari 0 m/s sampai 8 m/s, throughput turun hingga % untuk jumlah node 10, 89 % untuk jumlah node 20 dan % untuk 30 node. Hal ini disebabkan karena semakin besar kecepatan gerak node kondisi jaringan semakin tidak stabil. 2. Pada saat pause time bertambah untuk jumlah node 10, throughput naik dari 75.2 % untuk pause time 0, sampai dengan 100 % untuk pause time 40. Hal ini juga terhadi pada jumlah node 20 dan 30 sehingga dapat disimpulkan bahwa throughput akan naik pada kondisi topologi jaringan yang stabil. 3. Pada saat jumlah node bertambah, throughput semakin kecil seperti yang terlihat pada kesimpulan nomor satu. Hal ini disebabkan karena DSR menggunakan mekanisme flooding untuk broadcast paket RREQ. Semakin banyak node maka semakin besar paket yang di broadcast dan ketersediaan kanal semakin sedikit sehingga throughput semakin turun. 4. Pada saat pause time rendah dan kecepatan tinggi, routing overhead menjadi besar karena posisi node berubah-ubah sehingga route yang tersimpan pada route cache tidak valid dan harus mencari route yang baru. 5. DSR memiliki performansi yang lebih baik pada saat kondisi mobilitas tinggi dengan throughput 75,2 % dan normalisasi oberhead 0,531 sedangkan DSDV memiliki throughput 55,96 dan normalisasi overhead 0,695 untuk jumlah node 10. Tetapi pada mobilitas rendah performansi DSR sama DSDV. Sehingga dapat disimpulkan DSR cocok digunakan untuk jaringan yang memiliki mobilitas yang tinggi. 6. DSR memiliki kelemahan delay waktu pengiriman paket data yaitu sebesar 0,207 detik sedangkan DSDV sebesar 0,007 detik untuk jumlah node 20 dan pause time 0 detik. Hal ini disebabkan karena DSR belum memiliki route sama sekali sehingga diperlukan waktu untuk menemukan route terlebih dahulu. 52

7 5.2. Saran Dari kesimpulan, penggunaan protokol DSR pada jaringan ad hoc dapat dikembangkan lagi dengan memperhatikan beberapa hal sebagai berikut: 1. Penggunaan routing DSR pada jaringan yang memiliki karakteristik trafik yang lebih padat. 2. Dapat digunakan model trafik yang lain seperti pareto dan exponential untuk dianalisa. 3. Dapat digunakan sebagai pembanding terhadap protokol routing ad hoc lainnya. DAFTAR PUSTAKA 1. IETF MANET Working Group, The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks (DSR), DRAFT-IETF-MANET- DSR-10.TXT, Marina, Maheash dan Dar, Samirr K Performance of route strategies in Dynamic Source Routing, Vahid, Garousi Simulating Neteork Traffic in Multihop Wireless Ad Hoc Networks Based On DSDV (Destination Sequence Distance Vector) Protocol Using NS (Network Simulator) Package University of Waterloo, Khalaf, Rina dan Kayssi, Ayman. Performance Comparison of The AODV and DSDV Routing Protokol in Mobile Ad Hoc Network, Larsson, Tony dan Hedman, Nicklas. Routing protocol in wireless ad hoc network A simulation Study, Stockholm, D. Johson dan D. Maltz. Dynamic source routing in ad hoc wireless network, Kluwer Academic, Lawrance, Ramonm. Ad Hoc Mobile Networking and general mobility issues, University of Manitoba,