ANALISIS KINERJA PROTOKOL ROUTING AD HOC ON DEMAND DISTANCE VECTOR PADA TOPOLOGI MESH, RING, TREE, DAN LINE PADA JARINGAN WIRELESS AD HOC

Transkripsi

1 ANALISIS KINERJA PROTOKOL ROUTING AD HOC ON DEMAND DISTANCE VECTOR PADA TOPOLOGI MESH, RING, TREE, DAN LINE PADA JARINGAN WIRELESS AD HOC RANGGA WIBAWA DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011

2 ANALISIS KINERJA PROTOKOL ROUTING AD HOC ON DEMAND DISTANCE VECTOR PADA TOPOLOGI MESH, RING, TREE, DAN LINE PADA JARINGAN WIRELESS AD HOC RANGGA WIBAWA Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer pada Departemen Ilmu Komputer DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011

3 ABSTRACT RANGGA WIBAWA. Performance analysis of ad hoc on demand distance vector routing protocol on mesh, ring, tree and line topology of wireless ad hoc network. Under the direction of SRI WAHJUNI. Wireless ad hoc network is a network that does not have a centralized administration in which each node in addition to acting as a host also acts as a router that forwards packets from one node to another node that is not within the direct reach of each other. Ad hoc on demand distance vector (AODV) routing protocol is one of the routing protocol that used specifically in this kind of environment. This research was performed using Network Simulator (NS-2) to analyze the performance of AODV routing protocol in wireless ad hoc network when used in different topology. The wireless ad hoc networks was formed by 25 wireless static nodes without any centralized administration. The number of traffic flow used in this research were 5, 10 15, and 20 flows. The size of packet generation rates were 0.1, 0.01, and second. The observed parameters in this research were throughput, packet received ratio, delay and jitter. The result showed that AODV routing protocol has best performance when used in mesh topology, but in mesh topology the performance tends to decrease faster when the network traffic increased than when AODV routing protocol used in ring topology. Keywords : wireless ad hoc network, AODV, topology, routing protocol.

4 Judul : Analisis Kinerja Protokol Routing Ad Hoc On Deman Distance Vector pada Topologi Mesh, Ring, Tree, dan Line pada Jaringan Wireless Ad Hoc Nama : Rangga Wibawa NIM : G Menyetujui: Pembimbing, Ir. Sri Wahjuni, M.T. NIP Mengetahui: Ketua Departemen Ilmu Komputer, Dr. Ir. Sri Nurdiati, M.Sc. NIP Tanggal Lulus:

5 KATA PENGANTAR Alhamdulillahirobbil alamin, segala puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul Analisis Kinerja Protokol Routing Ad Hoc On Deman Distance Vector pada Topologi Mesh, Ring, Tree, dan Line pada Jaringan Wireless Ad Hoc. Dalam menyelesaikan penelitian ini penulis mendapatkan banyak bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak: 1. Keluarga Tercinta, Almarhum Ayahanda Joddi Jatnika, Ibunda Aan Sutarsih, Kakak saya Ginna Sugiharti Jatnika dan Gilang Suciati, serta adik saya Sophan Kamajaya serta segenap keluarga besar atas doa dan dukungan yang diberikan, 2. Ibu Ir. Sri Wahjuni, M.T. selaku dosen pembimbing yang selalu membantu dan memberikan banyak masukan dalam bimbingan, sehingga penelitian ini dapat diselesaikan dengan lancar, 3. Bapak Hendra Rahmawan, S.Kom., MT. dan Bapak Endang Purnama Giri, S.Kom., M.Kom selaku dosen penguji, Dr. Sri Nurdiati, MSc selaku Kepala Departemen Ilmu Komputer serta seluruh staf Departemen Ilmu Komputer FMIPA IPB. 4. Teman-teman satu bimbingan Wendy, Eli, Eta, Akbar, Muti, dan Adit yang selalu siap membantu. 5. Seluruh pihak yang turut membantu baik secara langsung maupun tidak langsung dalam pelaksanaan tugas akhir. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan kelemahan di dalamnya. Hal ini dikarenakan oleh keterbatasan kemampuan penulis. Penulis berharap adanya masukan berupa saran atau kritik yang bersifat membangun dari pembaca demi kesempurnaan tugas akhir ini. Semoga tugas akhir ini bermanfaat. Bogor, Maret 2011 Rangga Wibawa

6 RIWAYAT HIDUP Rangga Wibawa dilahirkan di Bogor, Jawa Barat, pada tanggal 27 Desember 1988 sebagai anak ke tiga dari empat bersaudara dari pasangan Drs. Joddi Jatnika dan Aan Sutarsih. Pada tahun 2006 penulis menyelesaikan pendidikannya di SMA Negeri 5 Bogor dan melanjutkan pendidikan di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur masuk Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru. Setahun kemudian penulis menyelesaikan masa TPB dan diterima di Departemen Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB. Pada tahun 2008 penulis aktif di organisasi Himpunan Mahasiswa Ilmu Komputer (HIMALKOM) dan bergabung dengan divisi networking dan robotik. Pada tahun 2010 penulis menjadi asisten dalam mata kuliah Analisis Jaringan Komputer.

7 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR LAMPIRAN... vi PENDAHULUAN Latar Belakang... 1 Tujuan Penelitian... 1 Ruang Lingkup... 1 Manfaat Penelitian... 1 TINJAUAN PUSTAKA Wireless Standard User Datagram Protocol (UDP)... 1 Jaringan Wireless Ad Hoc... 1 Ad Hoc On-Demand Distance Vector (AODV)... 2 Topologi Jaringan... 2 Quality of Service (QoS)... 3 Network Simulator (NS2)... 4 Gangguan Inter-flow dan Intra-flow... 4 METODE PENELITIAN Studi Pustaka... 4 Analisis Permasalahan... 4 Perancangan Jaringan... 4 Penyusunan Skenario... 5 Proses Simulasi... 6 Analisis Hasil... 8 HASIL DAN PEMBAHASAN Throughput... 8 Packet Delivery Ratio... 9 Delay... 9 Jitter KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA...11 LAMPIRAN...13 v

8 DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Node sumber melakukan broadcast paket permintaan rute (Misra et al 2009) Node tujuan mengirimkan paket rute balasan melalui jalur terbalik (Misra et al 2009) Contoh topologi Line Contoh topologi Bus (Groth 2003) Contoh topologi Star (Groth 2003) Contoh topologi Mesh (Mitchell 1999) Contoh topologi Ring (Mitchell 1999) Contoh topologi Tree (Mitchell 1999) Contoh gangguan inter-flow (Yang et al.2005) Contoh gangguan intra-flow (Yang et al.2005) Metode penelitian Penempatan node pada topologi ring Penempatan node pada topologi tree Penempatan node pada topologi line Penempatan node pada topologi mesh Langkah-langkah simulasi Grafik throughput dengan packet generation interval 0.1 detik Grafik throughput dengan packet generation interval 0.01 detik Grafik throughput dengan packet generation interval detik Grafik packet delivery ratio dengan packet generation interval 0.1 detik Grafik packet delivery ratio dengan packet generation interval 0.01 detik Grafik packet delivery ratio dengan packet generation interval detik Grafik rata-rata delay dengan packet generation interval 0.1 detik Grafik rata-rata delay dengan packet generation interval 0.01 detik Grafik rata-rata delay dengan packet generation interval detik Grafik jitter dengan packet generation interval 0.1 detik Grafik jitter dengan packet generation interval 0.01 detik Grafik jitter dengan packet generation interval detik DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Contoh bagian inisialisasi simulasi pada file *.tcl Contoh bagian pendefinisian node jaringan pada file *.tc Contoh bagian penempatan node pada file *.tcl Contoh bagian traffic flow pada file *.tcl Contoh bagian penghentian pada file *.tcl Data hasil simulasi saat packet generation interval 0.1 detik Data hasil simulasi saat packet generation interval 0.01 detik Data hasil simulasi saat packet generation interval detik...18 vi

9 Latar Belakang PENDAHULUAN Jaringan wireless ad hoc saat ini mulai banyak diterapkan untuk menggantikan jaringan konvensional di wilayah yang hanya memiliki sedikit atau tidak memiliki infrastruktur komunikasi sama sekali. Dan kalaupun ada, infrastruktur tersebut terlalu mahal dan sulit untuk digunakan. Jaringan ad hoc memiliki protokol-protokol routing khusus seperti DSDV (destination sequence distant vector), TORA (temporallyordered routing algorithm), DSR (dynamic source routing), dan AODV (ad hoc on-demand distance vector) yang digunakan untuk mengatasi masalah multi-hop routing yang sering muncul pada tipe jaringan ini. Berdasarkan penelitian Broch et al. (1998) diketahui bahwa protokol AODV memiliki kinerja yang cukup baik dibandingkan dengan protokol DSDV, TORA, dan DSR. Pada jaringan wireless ad hoc yang memiliki mobilitas rendah, protokol ini tidak memerlukan pengiriman paket routing overhead yang terlalu banyak sehingga mengurangi beban pada jaringan. Pada jaringan wireless ad hoc yang nodenode-nya tidak mengalami banyak pergerakan atau bahkan tidak bergerak sama sekali, topologi yang dimiliki oleh jaringan tersebut tidak banyak berubah. Hal ini menyebabkan kinerja dari protokol routing AODV pada topologi-topologi tertentu bisa diamati. Tujuan Penelitian Tujuan utama dari penelitian ini untuk menganalisis kinerja protokol routing AODV pada topologi-topologi yang berbeda di dalam jaringan wireless ad hoc. Ruang Lingkup Ruang lingkup dari penelitian ini adalah: 1. Sistem operasi yang digunakan untuk melakukan proses simulasi adalah Linux Ubuntu Simulasi dari jaringan wireless ad hoc dilakukan dengan menggunakan program Network Simulator 2.35 (NS-2.35). 3. Parameter kinerja yang diamati adalah throughput, packet delivery ratio, delay, dan jitter. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan gambaran tentang kinerja protokol routing AODV dalam jaringan wireless ad hoc pada topologi-topologi yang berbeda. Sehingga dapat membantu dalam menentukan topologi yang akan digunakan saat membangun suatu jaringan wireless ad hoc. TINJAUAN PUSTAKA Wireless Standard Wireless Standard merupakan standar IEEE yang digunakan untuk mengatur frekuensi radio dalam pita frekuensi tidak berlisensi dari industri, ilmiah, dan medis yang digunakan untuk physical layer dan MAC sublayer dari sambungan wireless. Berdasarkan IEEE Std (2007), physical layer yang digunakan dalam standar secara mendasar berbeda dengan yang digunakan dalam media wired, sifat-sifat dari physical layer pada IEEE antara lain: Tidak terlindungi dari sinyal lain yang menggunakan frekuensi yang sama. Komunikasi melalui jaringan wireless kurang bisa diandalkan jika dibandingkan dengan jaringan wired. Memiliki topologi yang dinamik. Tidak memiliki konektivitas secara penuh. Memiliki sifat propragasi asimetrik dan bervariasi terhadap waktu. Bisa mengalami gangguan dari jaringan IEEE lain yang bekerja pada area yang berdekatan. Biasanya standar WLAN yang digunakan dipilih berdasarkan data rate yang dibutuhkan. Contohnya, a dan g bisa mendukung hingga 54 Mbps, sedangkan b hanya bisa mendukung hingga 11 Mbps. User Datagram Protocol (UDP) UDP merupakan suatu protokol yang yang mengirimkan pesan dari satu node ke node lain dengan mekanisme protokol yang minimum. Protokol ini berorientasi transaksi dan pengiriman dan perlindungan dari pengiriman ganda tidak dijamin (RFC ). Jaringan Wireless Ad Hoc Jaringan wireless ad hoc merupakan suatu jaringan yang tidak memiliki administrasi yang terpusat dimana setiap node-nya selain bertindak sebagai host juga bertindak sebagai router yang meneruskan paket dari satu node ke node lain yang tidak berada dalam jangkauan langsung satu sama lain. Setiap node berpartisipasi dalam suatu protokol routing ad 1

10 hoc yang digunakan untuk menentukan jalur multi-hop yang melalui jaringan tersebut ke setiap node yang ada (Broch et al. 1998). Ad Hoc On-Demand Distance Vector (AODV) AODV merupakan suatu algoritme protokol routing yang memungkinkan routing multi-hop yang dinamik dan bekerja sendiri diantara nodenode yang ingin tetap mempertahankan jaringan wireless ad hoc. Protokol ini merupakan salah satu jenis dari protokol routing distance vector. Router pada protokol routing distance vector hanya menginformasikan perubahan topologi pada router-router tetangganya sehingga kompleksitas perhitungannya relatif lebih sederhana (RFC ) Topologi Jaringan Topologi jaringan merupakan pola penempatan node-node pada suatu jaringan sehingga node-node tersebut saling terhubung. Menurut Groth et al. (2003) dan Mitchell (1999) terdapat beberapa topologi yang umum digunakan, antara lain: Gambar 3 Contoh topologi line. Line: topologi dimana setiap node-nya terhubung ke dua node lain kecuali pada node pertama dan terakhir yang hanya terhubung pada satu node sehingga topologi logikalnya membentuk suatu garis lurus. Gambar 1 Node sumber melakukan broadcast paket permintaan rute (Misra et al 2009). Pada AODV, jaringan hanya akan melakukan aktivitas ketika koneksi dibutuhkan sehingga mengurangi jumlah pesan yang dikirimkan untuk menghemat kapasitas jaringan. Ketika suatu node membutuhkan koneksi untuk mengirimkan paket, node tersebut akan melakukan proses broadcast yang mengirimkan permintaan rute ke seluruh node tetangganya. Node tetangga tersebut kemudian melakukan proses broadcast lagi ke node tetangganya, proses ini terus berulang hingga permintaan rute tersebut diterima oleh node yang sudah memiliki rute ke node tujuan. Setelah itu setiap node yang meneruskan permintaan rute tersebut akan menciptakan suatu rute terbalik ke node awal. Setelah node awal menerima rute-rute tersebut maka node tersebut akan memilih rute yang memiliki jumlah hop paling sedikit (RFC ). Gambar 4 Contoh topologi bus (Groth 2003). Bus: pada topologi bus semua node terhubung pada sebuah kabel kontinu yang terputus pada masing-masing ujung kabel tersebut. Gambar 5 Contoh topologi star (Groth 2003). Gambar 2 Node tujuan mengirimkan paket rute balasan melalui jalur terbalik (Misra et al 2009). Star: pada topologi star semua node terhubung pada suatu node yang menjadi titik pusat dari jaringan tersebut. 2

11 Quality of Service (QoS) Gambar 6 Contoh topologi mesh (Mitchell 1999). Mesh : topologi dimana setiap node-nya terhubung ke lebih dari satu node lainnya, hal ini menyebabkan banyaknya link-link yang redundan pada topologi mesh. Hal ini menimbulkan banyak rute-rute alternatif bila salah satu node mati atau mengalami gangguan. QoS merupakan sekumpulan parameter yang menunjukkan kualitas layanan suatu jaringan dan kemampuan jaringan tersebut dalam menjalankan aplikasi-aplikasi dengan kinerja sesuai dengan yang dibutuhkan. Dengan mengukur QoS kita bisa mengetahui kondisi jaringan dan menyesuaikan jaringan dengan aplikasi yang akan digunakan. Beberapa parameter QoS antara lain: Throughput: Pada penelitian ini throughput merujuk pada besar total semua paket yang diterima oleh seluruh node tujuan setiap detiknya yang dituliskan dalam satuan Mbps (Moon et al 2008). Perumusan throughput bisa dituliskan sebagai: (Citraningtyas 2010) Packet delivery ratio (PDR) : Menunjukkan perbandingan antara jumlah paket yang berhasil sampai ke node tujuan dengan jumlah paket yang dikirimkan (Kim et al 2006). Perumusan packet delivery ratio bisa ditulis sebagai berikut: (Citraningtyas 2010) Gambar 7 Contoh topologi ring (Mitchell 1999). Ring : topologi dimana node-node-nya tersusun secara melingkar. Pengiriman paket pada topologi ini bisa dilakukan searah jarum jam dari satu node ke node tetangganya maupun secara berlawanan arah dengan jarum jam. Delay : Selang waktu antara mulai dikirimkannya paket sampai paket diterima di node tujuan (Szigetti & Hattings 2004). Pada penelitian ini delay yang dihitung adalah rata-rata delay dari seluruh paket yang berhasil dikirimkan. Perumusan delay dapat ditulis sebagai berikut: (Citraningtyas 2010) Jitter : merupakan nilai rataan dari variasi delay yang terjadi dalam jaringan (RFC ). Perumusan jitter dapat ditulis sebagai berikut: Gambar 8 Contoh topologi tree (Mitchell 1999). Tree : topologi yang penyusunan nodenode-nya membentuk suatu hierarchical tree.. Packet generation interval (PGI): merupakan waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan satu paket pada node asal (Altman et al. 2003). Traffic flow: suatu rangkaian paket yang dikirimkan dari suatu sumber ke tujuan 3

12 unicast, multicast, atau anycast yang oleh sumber diberi label sebagai traffic flow (RFC ). Hop Count: banyaknya node yang harus dilewati oleh suatu paket dari node asal ke node tujuan (Altman et al. 2003). Network Simulator (NS2) NS2 merupakan suatu simulator jaringan yang mendukung banyak aplikasi, protokol, unsur-unsur jaringan, dan model-model trafik. NS2 memiliki dasar dari dua bahasa pemrogaman yaitu C++ yang digunakan untuk menuliskan simulator berorientasi objeknya dan interpreter OTcl ( yang merupakan suatu ekstensi berorientasi objek Tcl) yang digunakan untuk menjalankan script perintah dari pengguna (Altman et al. 2003). Gangguan Inter-flow dan Intra-flow dari traffic flow yang sama bersaing satu sama lain untuk mendapatkan channel bandwidth. Hal ini meningkatkan konsumsi bandwidth dari traffic flow pada tiap node sepanjang jalur dan menyebabkan throughput dari traffic flow berkurang secara drastis dan delay pada tiap hop meningkat sejalan dengan bertambahnya hop count pada traffic flow (Yang et al.2005). METODE PENELITIAN Studi Pustaka Analisis Permasalahan Perancangan Jaringan A C Penyusunan Skenario B E F Proses Simulasi Analisis Hasil Gambar 9 Contoh gangguan inter-flow (Yang et al.2005). Berbeda dengan jalur kabel yang memiliki dedicated bandwidth, bandwidth pada jalur wireless dibagi diantara node-node yang bersebelahan. Traffic flow yang melalui jalur wireless tidak hanya menghabiskan bandwidth dari node-node pada jalur yang dilaluinya, tetapi juga bersaing memperebutkan bandwidth dengan node-node yang berada pada daerah yang berdekatan. Gangguan yang disebabkan oleh hal ini disebut gangguan inter-flow yang bisa menyebabkan bandwidth starvation pada beberapa node karena node node tersebut sering mengalami channel yang sibuk. A Gambar 10 Contoh gangguan intra-flow (Yang et al.2005). Selain gangguan inter-flow, ada juga gangguan intra-flow dimana node pada jalur B D C Studi Pustaka Gambar 11 Metode penelitian. Pada tahap ini kegiatan yang dilakukan adalah mengumpulkan dan membaca semua literatur dan informasi yang terkait dengan penelitian. Informasi tersebut bisa didapatkan dari jurnal, buku, internet dan artikel yang yang berkaitan dengan penelitian. Analisis Permasalahan Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap hal-hal yang berkaitan secara langsung terhadap jaringan ad hoc, dan parameter yang akan digunakan untuk menentukan kualitas kinerja jaringan ad hoc pada tiap topologi yang berbeda. Perancangan Jaringan Kegiatan yang dilakukan pada tahap ini adalah perancangan jaringan dan protokolprotokol yang digunakan dalam simulasi. Simulasi hanya menggunakan topologi mesh, ring, tree dan line karena topologi star dan bus sulit untuk diterapkan pada jaringan wireless. Berdasarkan penelitian Oh et al (2008) kinerja throughput dari suatu jaringan yang jumlah flow-nya sama dengan jumlah node-nya, hasilnya tidak begitu berbeda antara jaringan 4

13 yang memiliki jumlah node pada rentang 25 sampai 81 buah node, sehingga pada simulasi ini digunakan 25 buah node untuk menyederhanakan dan mempercepat proses simulasi. Semua node yang berada pada jaringan bersifat statik dimana posisi node selalu tetap selama simulasi dijalankan. Pada simulasi ini protokol routing yang digunakan adalah AODV. Protokol routing AODV dipilih karena sifatnya yang memungkinkan node untuk mendapatkan rute secara cepat untuk node tujuan yang baru serta node tidak perlu memelihara rute menuju tujuan pada saat tidak ada komunikasi yang aktif. Protokol MAC layer yang digunakan adalah IEEE b dengan besar bandwidth 11 Mbps. Ukuran paket pada simulasi ini adalah 1024 bytes dan protokol yang digunakan untuk pertukaran data adalah protokol UDP (User Datagram Protocol), protokol ini dipilih karena tidak memerlukan komunikasi awal untuk menciptakan saluran khusus untuk jalur data. Simulasi dilakukan dengan memvariasikan jumlah traffic flow dan packet generation interval pada tiap topologi. Penyusunan Skenario Tabel 1 Variasi parameter jaringan Topologi Jumlah Flow saat PGI (detik)= Mesh Ring Tree Line Skenario yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: Topologi. Terdapat empat topologi yang digunakan pada simulasi, yaitu: mesh, ring, tree, dan line. Pada simulasi, topologi tree yang digunakan adalah topologi tree yang unbalance. Penempatan node untuk tiap topologi pada simulasi bisa dilihat pada Gambar 12, 13, 14, dan 15. Gambar 12 Penempatan node pada topologi ring. Gambar 13 Penempatan node pada topologi tree. Gambar 14 Penempatan node pada topologi line. Gambar 15 Penempatan node pada topologi mesh. Node. Digunakan 25 node yang bersifat statik. Traffic flow: 5, 10, 15, 20 traffic flow. Masing-masing dibangkitkan secara acak 5

14 melalui fungsi cbrgen pada NS-2 sebanyak 10 buah skenario untuk setiap nilai traffic flow yang berbeda. Packet generation interval (PGI): 0.1, 0.01, detik. Variasi parameter jaringan yang digunakan bisa dilihat pada Tabel 1. Jumlah paket: jumlah paket maksimum yang dikirimkan pada tiap traffic flow adalah paket. Proses Simulasi Simulasi dilakukan pada komputer dengan spesifikasi sebagai berikut: Prosesor : Intel Core 2 Duo T550 Memori : 512 MB Sistem operasi : Ubuntu Perangkat lunak yang digunakan dalam penelitian antara lain: Network Simulator 2 (NS-2) versi Aplikasi ini merupakan aplikasi utama yang digunakan untuk menjalankan proses simulasi. Perl. Aplikasi ini digunakan untuk mengolah file *.tr yang merupakan data output dari simulasi dengan menggunakan NS-2. Microsoft Excel Aplikasi ini digunakan untuk membuat grafik dari data hasil simulasi. Pembuatan Script *.tcl NS2 Menjalankan Script *.tcl Simulasi Menghasilkan File *.tr dan *.nam Parsing File *.tr dengan menggunakan PERL Didapatkan nilai QoS Plotting Data ke Grafik Gambar 16 Langkah-langkah simulasi. Dalam simulasi langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagi berikut: Membuat script *.tcl sesuai dengan skenario yang telah ditentukan sebelumnya. Berikut ini struktur dasar dari script *.tcl menurut Altman et al. (2004) : a) Inisialisasi: Simulasi ns diawali dengan perintah Set ns [new simulator] Yang mendeklarasikan variabel ns sebagai suatu instance dari kelas simulator. Kemudian file yang akan digunakan untuk menyimpan hasil simulasi dan visualisasi dideklarasikan dengan perintah Set trace[open out.tr w] $ns trace-all $trace Set nam[open out.nam w] $ns namtrace-all $nam Penentuan nilai parameter dan tipe jaringan yang digunakan dilakukan dengan perintah Set val(nama variabel) (nilai) Berikut ini variabel-variabel dari parameter yang digunakan dalam simulasi ini: o chan: Tipe dari channel. o prop: Model propagasi radio. o netif: tipe interface jaringan. o mac: tipe MAC, parameter mac memiliki beberapa subparameter antara lain: - SlotTime_: Waktu minimum antara pengiriman 2 paket. - SIFS_: Small Inter Frame Space, waktu yang dibutuhkan receiver untuk kembali siap menerima paket setelah menerima paket sebelumnya. - PreambleLength_: panjang dari preamble yaitu bagian awal dari PLCP (Physical Layer Convergence Protocol) PDU (Packet Data Unit) yang digunakan untuk memberi tahu receiver bahwa paket akan dikirim. - PLCPHeaderLength_: panjang header dari PLCP. - PLCPDataRate_: kecepatan data PLCP yang dikirim melalui channel. - DataRate_: kecepatan maksimum pengiriman data dalam suatu channel. 6

15 - BasicRate_: kecepatan dasar pengiriman data dalam suatu channel. o ifq: tipe queue dari interface. o ll: tipe link layer. o ant: model antena. o ifqlen: maksimum paket di dalam ifq. Contoh dari tahap inisialisasi bisa dilihat pada Lampiran 1. b) Definisi dari node-node jaringan, link, queue, dan topologi: membuat nodenode yang masing-masing ditunjukkan oleh suatu variabel node_($i). set node_($i) [$ns node] Setelah itu didefinisikan posisi dari tiaptiap node dengan perintah $node_(1) set X_ 50 $node_(1) set Y_ 100 Parameter dari node yang digunakan ditetapkan dengan perintah $ns_ node-config (nama parameter) $val(nama parameter) \ Contoh lebih lengkap dari tahap ini bisa dilihat pada Lampiran 2 dan 3. c) Agen dan aplikasi: agen(protokol) seperti TCP dan UDP digunakan sebagai bagian yang membentuk traffic flow dari suatu jaringan. Disini diberikan contoh suatu traffic flow CBR. Pertama ditentukan suatu agen UDP yang kemudian di-attach pada node asal set udp_(0) [new Agent/UDP] $ns_ attach-agent $node_(1) $udp_(0) Dan agen sink yang di-attach pada node tujuan set null_(0) [new Agent/Null] $ns_ attach-agent $node_(2) $null_(0) Kemudian dibuat agen CBR yang akan di-attach pada agen UDP beserta parameter-parameter dari traffic flow seperti ukuran paket, PGI, jumlah maksimal paket yang dikirim, dan kondisi pengiriman paket set cbr_(0) [new Application/Traffic/CBR] $cbr_(0) set packetsize_ 1024 $cbr_(0) set interval_ $cbr_(0) set random_ 1 $cbr_(0) set maxpkts_ $cbr_(0) attach-agent $udp_(0) Setelah itu agen UDP di node asal dihubungkan dengan agen null di node tujuan $ns_ connect $udp_(0) $null_(0) Contoh dari tahap ini bisa dilihat pada Lampiran 4. d) Penjadwalan event: menentukan kapan suatu event pada simulasi akan dijalankan dengan perintah $ns at (waktu event) (event) Contoh dari penggunaan tahap ini bisa dilihat pada Lampiran 4 dan 5. e) Penghentian simulasi: membuang semua trace dari file-file yang bersangkutan, menutup semua file trace, menghentikan simulasi dan mengembalikan angka 0 sebagai status dari sistem. Fungsi dasar dari tahap ini yaitu proc stop {} { global ns_ tracefd $ns_ flush-trace close $tracefd } Dan di-invoke dengan menggunakan fungsi penjadwalan. Contoh dari tahap ini bisa dilihat pada Lampiran 5. Script *.tcl ini kemudian dijalankan dengan menggunakan NS-2 sehingga dihasilkan dua buah file, yaitu file *.tr yang berisi hasil trace data dan file *.nam yang digunakan untuk menampilkan animasi dari simulasi.. Proses parsing kemudian dilakukan terhadap file *.tr dengan menggunakan PERL sehingga didapatkan nilai throughput, delay, jitter, dan packet received rate. Berikut ini kerangka dasar dari script perl yang digunakan: a) Inisialisasi awal: Pertama dilakukan pengecekan file input dengan perintah open((variabel dari file input), $ARGV[0]) or die "Cannot open the trace file"; Kemudian dilakukan deklarasi variabelvariabel yang digunakan dengan perintah my $(nama variabel) = (nilai variabel); b) Parsing file *.tr: parsing dilakukan dengan melakukan pembacaan perbaris dari file input menggunakan perintah 7

16 while(<(variabel dari file input)>){ kemudian baris tersebut dipisahpisahkan dengan spasi sebagai pemisahnya melalaui fungsi = split; c) Penghitungan nilai dari parameter QoS. Berikut ini salah satu contoh perhitungan yang digunakan $tp+=$line[7]; d) Menampilkan output dari hasil perhitungan dengan perintah printf("%f, $(nama variabel)); Setelah itu data hasil parsing kemudian diplotkan ke dalam grafik dengan menggunakan microsoft excel Analisis Hasil Analisis dilakukan pada data hasil pengolahan trace file dengan menggunakan PERL. Data lengkap dari masing-masing parameter dapat dilihat pada Lampiran 6, 7, dan 8. Parameter yang digunakan dalam analisis adalah: Throughput Delay paket rata-rata Jitter rata-rata Packet delivery ratio. HASIL DAN PEMBAHASAN Data hasil analisis kemudian dibandingkan untuk mendapatkan pola yang terbentuk dari masing-masing topologi pada parameterparameter yang berbeda. Data kemudian dibagi berdasarkan parameter analisis yang digunakan. Kemudian pada tiap parameter data, tiap topologi yang memiliki nilai packet generation interval dan jumlah traffic flow yang berbeda dibandingkan untuk melihat kinerja jaringan ad hoc pada masing-masing topologi. Throughput Nilai throughput yang digunakan merupakan rata-rata dari 10 kali pengambilan data. Grafik hasil perhitungan throughput dapat dilihat pada Gambar 17, 18, dan 19. Saat nilai dari packet generation interval dinaikkan dari 0.1 detik sampai detik dengan jumlah traffic flow yang sama, nilai throughput pada seluruh topologi cenderung terus menurun. Pada saat jumlah dari traffic flow ditambah dan nilai dari packet generation interval tetap, nilai dari throughput pada tiap jaringan cenderung terus bertambah dengan pengecualian pada saat packet generation interval bernilai 0.01 detik dan jumlah traffic flow bertambah dari 15 traffic flow menjadi 20 traffic flow nilai dari throughput pada topologi mesh dan tree justru semakin berkurang. Pada saat packet generation interval bernilai 0.1 dan 0.01 detik nilai throughput dari topologi mesh bernilai paling tinggi saat jumlah traffic flow berada antar 5-15 traffic flow. Ketika traffic flow berjumlah 20 buah nilai throughput tertinggi justru dimiliki oleh topologi ring dikarenakan mulai menurunnya nilai throughput pada topologi mesh. Pada saat packet generation interval-nya bernilai detik terlihat bahwa nilai throughput dari topologi mesh selalu bernilai paling besar dibandingkan topologi ring, tree, dan line dengan perbedaan yang cukup signifikan. Throughput(Mbps) Throughput saat PGI=0.1s Traffic Flow Mesh Ring Tree Line Gambar 17 Grafik throughput dengan packet generation interval 0.1 detik. Throughput(Mbps) Throughput saat PGI=0.01s Traffic Flow Mesh Ring Tree Line Gambar 18 Grafik throughput dengan packet generation interval 0.01 detik. Salah satu penyebab turunnya nilai throughput dari jaringan saat beban pada jaringan tersebut bertambah adalah timbulnya 8

17 gangguan inter-flow dan intra-flow pada jaringan yang efeknya semakin terasa ketika beban pada jaringan bertambah besar. Selain itu penurunan nilai throughput pada topologi mesh dan tree terjadi lebih cepat dibandingkan pada topologi ring dan line karena penempatan node pada topologi tree dan mesh menyebabkan jumlah link yang dimiliki oleh tiap node lebih banyak daripada jumlah link pada node-node dalam topologi ring dan line sehingga lebih cepat mengalami gangguan intra-flow dan interflow. Throughput(Mbps) Gambar 19 Grafik throughput dengan packet generation interval detik. Packet Delivery Ratio Packet delivery ratio yang digunakan merupakan rata-rata dari 10 kali pengambilan data. Grafik hasil perhitungannya dapat dilihat pada Gambar 20, 21, dan 22. Packet Delivery Ratio Throughput saat PGI=0.001s Traffic Flow PDR saat PGI=0.1s Traffic Flow Mesh Ring Tree Line Mesh Ring Tree Line Gambar 20 Grafik packet delivery ratio dengan packet generation interval 0.1 detik. Dari grafik yang ada, terlihat bahwa nilai packet delivery ratio dari tiap topologinya cenderung terus berkurang di saat beban dari jaringannya bertambah. Semakin kecilnya packet delivery ratio pada jaringan dengan beban trafik yang besar disebabkan oleh kapasitas bandwidth pada jaringan yang kurang memadai serta banyaknya paket yang di-drop pada node-node perantara karena sudah melebihi batas queue paket pada node perantara tersebut. Packet Delivery Ratio Gambar 21 Grafik packet delivery ratio dengan packet generation interval 0.01 detik. Packet Delivery Ratio Gambar 22 Grafik packet delivery ratio dengan packet generation interval detik. Delay PDR saat PGI=0.01s Traffic Flow PDR saat PGI=0.001s Traffic Flow Mesh Ring Tree Line Mesh Ring Tree Line Delay yang digunakan merupakan rata-rata dari 10 kali pengambilan data. Karena protokol pengiriman paketnya adalah protokol UDP maka nilai delay yang dihitung hanyalah nilai delay paket yang berhasil sampai di node tujuan. Grafik hasil perhitungannya dapat dilihat pada Gambar 23, 24, dan 25. Untuk delay, nilainya cukup fluktuatif pada nilai packet generation interval yang sama saat dilakukan perubahan pada jumlah traffic flow di 9

18 saat beban jaringan agak tinggi, dan cenderung bertambah saat dilakukan penambahan packet generation interval pada jumlah traffic flow yang sama. Pada saat beban pada jaringan tidak terlalu tinggi seperti dapat dilihat pada Gambar 22 dan 23, nilai dari delay pada masing-masing topologi cenderung fluktuatif dimana topologi yang memiliki nilai delay tertinggi dan terendah pada packet generation interval dan jumlah traffic flow yang sama cenderung berubah-ubah. lebih kecil jika dibandingkan dengan topologi lain yang digunakan pada simulasi ini yaitu sebanyak 8 hop dibanding topologi ring sebanyak 12 hop, topologi tree sebanyak 11 hop, dan topologi line sebanyak 24 hop. Sehingga waktu yang dibutuhkan untuk mengirimkan satu paket relatif lebih cepat. Delay saat PGI=0.001s Delay(detik) Delay saat PGI=0.1s Traffic Flow Mesh Ring Tree Line Delay(detik) Traffic Flow Mesh Ring Tree Line Gambar Delay(detik) Grafik rata-rata delay dengan packet generation interval 0.1 detik. Delay saat PGI=0.01s Traffic Flow Mesh Ring Tree Line Gambar 24 Grafik rata-rata delay dengan packet generation interval 0.01 detik. Akan tetapi pada beban jaringan yang tinggi nilai delay dari masing-masing topologi relatif lebih stabil dan topologi mesh memiliki nilai yang paling rendah jika dibandingkan dengan topologi lain. Oleh karena itu untuk parameter delay pada beban jaringan yang tinggi, topologi mesh merupakan yang paling baik dengan nilai delay yang relatif lebih kecil dibandingkan topologi lain. Hal ini disebabkan karena pada topologi mesh, nilai hop count maksimumnya Gambar 25 Grafik rata-rata delay dengan packet generation interval detik. Jitter Jitter yang digunakan merupakan rata-rata dari 10 kali pengambilan data. Grafik hasil perhitungannya dapat dilihat pada Gambar 26, 27, dan 28. Jitter(ms) Jitter saat PGI=0.1s Traffic Flow Mesh Ring Tree Line Gambar 26 Grafik jitter dengan packet generation interval 0.1 detik. Dari grafik bisa dilihat bahwa nilai dari jitter cenderung berkurang ketika beban dari jaringan bertambah, baik di saat penambahan nilai packet generation interval, jumlah traffic flow, maupun keduanya sekaligus. Parameter jitter 10

19 digunakan untuk mengukur kestabilan delay dari suatu jaringan. Semakin kecil nilai jitternya maka semakin stabil delay dari jaringan tersebut. Jitter(ms) Gambar 27 Grafik jitter dengan packet generation interval 0.01 detik. Jitter(ms) Jitter saat PGI=0.01s Traffic Flow Jitter saat PGI=0.001s Traffic Flow Mesh Ring Tree Line Mesh Ring Tree Line Gambar 28 Grafik jitter dengan packet generation interval detik. Dari grafik pada Gambar 26, 27, dan 28 terlihat bahwa nilai jitter dari jaringan justru semakin stabil pada beban jaringan yang tinggi. Hal ini terjadi karena pada beban jaringan yang tinggi paket-paket yang sebelumnya memerlukan waktu cukup singkat untuk sampai di tujuan memerlukan waktu lebih lama untuk sampai di node tujuan karena harus menunggu di queue pada tiap node dan banyaknya gangguan yang terjadi, dan paket yang sebelumnya memiliki nilai delay tinggi memiliki kemungkinan lebih besar untuk didrop karena ketika paket sampai di node perantara, queue dari node tersebut telah penuh. Karena dalam simulasi ini protokol pengiriman paket yang digunakan adalah UDP maka paket yang gagal terkirim tidak dikirimkan ulang sehingga nilai delay yang dihitung hanyalah nilai delay paket yang berhasil sampai di tujuan. Hal ini menyebabkan nilai dari jitter menjadi semakin berkurang. Kesimpulan KESIMPULAN DAN SARAN Protokol routing AODV kurang cocok untuk diterapkan pada topologi line dan unbalanced tree dalam lingkungan wireless ad hoc. Hal ini bisa dilihat dari kinerja dari kedua topologi ini dimana kinerjanya selalu lebih buruk dari kinerja dari topologi mesh dan ring, dengan perbedaan yang cukup signifikan. Pada topologi mesh, protokol routing AODV secara umum memberikan kinerja yang paling baik jika dibandingkan pada topologi lain dalam sebagian besar skenario yang diujikan dalam simulasi. Akan tetapi dalam topologi ini penurunan kinerja dari protokol ini relatif lebih cepat ketika terjadi penambahan beban yang cukup tinggi jika dibandingkan dengan topologi ring. Sehingga dapat disimpulkan bahwa untuk jaringan wireless ad hoc, protokol routing AODV menghasilkan nilai throughput, delay, packet delivery ratio, dan jitter yang cukup baik dan lebih stabil pada topologi mesh. Saran Untuk pengembangan lebih lanjut dari penelitian ini bisa dilakukan dengan melakukan penambahan topologi balanced tree dalam topologi yang digunakan dan analisis kinerja dari protokol AODV pada lingkungan wireless multi-channel. DAFTAR PUSTAKA [IETF] The Internet Society and Internet Engineering Task Force RFC 768. [IETF] The Internet Society and Internet Engineering Task Force RFC [IETF] The Internet Society and Internet Engineering Task Force RFC [IETF] The Internet Society and Internet Engineering Task Force RFC Altman Eitan & Jimenez Tania NS Simulator for Beginners. Sophia-Antipolis: University de Los Andes. Broch Josh, Maltz DA, Johnson DB, Hu Yih- Chun & Jetcheva Jorjeta A Performance Comparison of Multi-Hop Wireless Ad Hoc Network Routing Protocols. Pittsburgh: Computer Science Department, Carnegie Melon University. 11

20 Citraningtyas Indyastari Pengaruh Multi- Streaming dan Congestion Window Pada SCTP Terhadap Kinerja Mobile Ad Hoc Network (MANET). Bogor: Departemen Ilmu Komputer, Institut Pertanian Bogor. Kim Hyo Jin, Han Seungjae, & Song Jooseok Maximum Lifetime Paths for the High Packet delivery ratio Using Fast Recovery in a Mobile Ad Hoc Network. Seoul: Department of Computer Science, Yonsei University. Misra Sudip, Woungang Isaac & Misra Subhas Chandra Guide to Wireless ad Hoc Networks. Toronto: Department of Computer Science, Ryerson University. Mitchell Bradley Network Topologies. kdesign/a/topologies.htm[10 Februari 2011]. Oh C. Moon, Kim H. Jong & Lee G. Yeon A Study on the Optimal Number of Interfaces in Wireless Mesh Network. Kangwondo: Department of Computer and Communication Engineering, Kangwon National University. Szigeti T & Hattingh C End-to-End QoS Network Design : Quality of Service in LAN s WAN s, and VPNs. Indianapolis : Cisco Press. Y. Yang, J. Wang, & R. Kravets Designing Routing Metrics for Mesh Networks. IEEE Workshop Wireless Mesh Networks, Sept. 12

21 LAMPIRAN

22 Lampiran 1 Contoh bagian inisialisasi simulasi pada file *.tcl set val(cha Channel/WirelessChannel ;#Channel Type set val(prop) Propagation/TwoRayGround;# radio-propagation model set val(netif) Phy/WirelessPhy ;# network interface type set val(mac) Mac/802_11 ;# MAC type Mac/802_11 set SlotTime_ ;# 20μs Mac/802_11 set SIFS_ ;# 10μs Mac/802_11 set PreambleLength_ 144 ;# 144bit bit Mac/802_11 set PLCPHeaderLength_ 48 ;# 48bit bits Mac/802_11 set PLCPDataRate_ 1.0e6 ;# 1Mbps Mac/802_11 set datarate_ 11.0e6 ;# 11Mbps Mac/802_11 set basicrate_ 1.0e6 ;# 1Mbps set val(ifq) Queue/DropTail/PriQueue ;# interface queue type set val(ll) LL ;# link layer type set val(ant) Antenna/OmniAntenna ;# antenna model set val(ifqlen) 50 ;# max packet in ifq set a 5 set val(nn) [expr $a*$a] ;# number of mobilenodes set val(rp) AODV ;# routing protocol set val(x) 1000 set val(y) 1000 set opt(traffic) "" set opt(output) "" set opt(packet) set opt(topology) "" proc getopt {argc argv} { global opt lappend optlist nn seed mc rate type traffic output for {set i 0} {$i < $argc} {incr i} { set arg [lindex $argv $i] if {[string range $arg 0 0]!= "-"} continue set name [string range $arg 1 end] set opt($name) [lindex $argv [expr $i+1]] } } getopt $argc $argv # Initialize Global Variables set ns_ [new Simulator] set tracefd [open " grep \"AGT\" > $opt(output).tr" w] $ns_ trace-all $tracefd exec date set namtrace [open $opt(output).nam w] $ns_ namtrace-all-wireless $namtrace $val(x) $val(y) 14

23 Lampiran 2 Contoh bagian pendefinisian node jaringan pada file *.tcl # set up topography object set topo [new Topography] $topo load_flatgrid $val(x) $val(y) 10 # Create God create-god $val(nn) set chan_1_ [new $val(chan)] # configure node, please note the change below. $ns_ node-config -adhocrouting $val(rp) \ -lltype $val(ll) \ -mactype $val(mac) \ -ifqtype $val(ifq) \ -ifqlen $val(ifqlen) \ -anttype $val(ant) \ -proptype $val(prop) \ -phytype $val(netif) \ -topoinstance $topo \ -agenttrace ON \ -routertrace ON \ -mactrace ON \ -movementtrace OFF \ -channel $chan_1_ #membuat node sebanyak a x a for {set i 0} {$i<$val(nn)} {incr i} { set node_($i) [$ns_ node] $node_($i) random-motion 0 } for {set i 0} {$i < $val(nn)} {incr i} { $ns_ initial_node_pos $node_($i) $val(nn) } # # Provide initial (X,Y, for now Z=0) co-ordinates for mobilenodes # source topology/$opt(topology) for {set i 0} {$i<[expr $a]} {incr i} { for {set j 0} {$j<[expr $a]} {incr j} { $ns_ at "$node_([expr ($a*$i)+$j]) setdest " }} 15

24 Lampiran 3 Contoh bagian penempatan node pada file *.tcl $node_(1) set X_ 50 $node_(1) set Y_ 100 Lampiran 4 Contoh bagian traffic flow pada file *.tcl # # 1 connecting to 2 at time # set udp_(0) [new Agent/UDP] $ns_ attach-agent $node_(1) $udp_(0) set null_(0) [new Agent/Null] $ns_ attach-agent $node_(2) $null_(0) set cbr_(0) [new Application/Traffic/CBR] $cbr_(0) set packetsize_ 1024 $cbr_(0) set interval_ $cbr_(0) set random_ 1 $cbr_(0) set maxpkts_ $cbr_(0) attach-agent $udp_(0) $ns_ connect $udp_(0) $null_(0) $ns_ at "$cbr_(0) start" Lampiran 5 Contoh bagian penghentian pada file *.tcl proc stop {} { global ns_ tracefd $ns_ flush-trace close $tracefd exec date } $ns_ at "stop" $ns_ at "puts \"NS EXITING...\" ; $ns_ halt" 16

25 Lampiran 6 Data hasil simulasi saat packet generation interval 0.1 detik Throughput Traffic Flow Topology Packet delivery ratio Delay(s) (Mbps) Jitter(ms) 5 Mesh Ring Tree Line Mesh Ring Tree Line Mesh Ring Tree Line Mesh Ring Tree Line Lampiran 7 Data hasil simulasi saat packet generation interval 0.01 detik Throughput Traffic Flow Topology Packet delivery ratio Delay(s) (Mbps) Jitter(ms) 5 Mesh Ring Tree Line Mesh Ring Tree Line Mesh Ring Tree Line Mesh Ring Tree Line

26 Lampiran 8 Data hasil simulasi saat packet generation interval detik Throughput Traffic Flow Topology Packet delivery ratio Delay(s) (Mbps) Jitter(ms) 5 Mesh Ring Tree Line Mesh Ring Tree Line Mesh Ring Tree Line Mesh Ring Tree Line