SEMINAR TESIS OPTIMASI PENENTUAN HELLO INTERVAL PADA PROTOKOL ROUTING AD HOC ON- DEMAND DISTANCE VECTOR (AODV) MENGGUNAKAN ALGORITMA FUZZY

Transkripsi

1 SEMINAR TESIS OPTIMASI PENENTUAN HELLO INTERVAL PADA PROTOKOL ROUTING AD HOC ON- DEMAND DISTANCE VECTOR (AODV) MENGGUNAKAN ALGORITMA FUZZY Pembimbing : Prof. Ir. Supeno Djanali, M.Sc, Ph.D Co-Pembimbing : Ir. Muchammad Husni, M.Kom Oleh: Agus Hariyanto, NRP

2 MANET Mobile Ad Hoc Network Adalah sekumpulan mobile node yang terdesentralisasi. Topologi jaringannya tidak terstruktur Tiap node bisa berkomunikasi dengan node lainnya dalam jangkauan transmisi tertentu Untuk komunikasi diluar jangkauan, suatu node membutuhkan bantuan node yang lain yang bertindak sebagai bridge sehingga node dalam MANET bisa bertindak sebagai terminal dan router.

3 Routing MANET Routing dalam MANET dibatasi oleh: Bandwidth Energi / daya 3

4 Algoritma Routing pada MANET Proactive Reactive Hybrid 4

5 Protokol Routing AODV Route diciptakan sesuai dengan permintaan tetapi tetap ada perawatan routing pada tabel. Proses routing yang digunakan ada dua tahapan: -Route discovery -Route maintenance

6 Hello Messages Pesan Hello Messages dikirim secara periodik untuk mendeteksi koneksitas dengan tetangga terdekat. Terdapat 2 Variabel yang digunakan yaitu HELLO INTERVAL dan ALLOWED HELLO LOSS. HELLO INTERVAL adalah interval waktu pengiriman hello messages, nilai defaut 1 detik ALLOWED HELLO LOSS menentukan jumlah maksimum periode HELLO INTERVAL saat menunggu balasan hello message sebelum mendeteksi putusnya koneksi dengan node sekitar, nilai default dua.

7 Permasalahan Keterbatasan energi sehingga diperlukan jeda yang lebih lama untuk node yang mempunyai mobilitas rendah dan data rate kecil. Diperlukan kestabilan hubungan agar mempermudah pengiriman data pada node dengan mobilitas tinggi dan data rate besar

8 Usulan Kontribusi / Tujuan Penelitian Kontribusi dari penelitian yang diusulkan adalah penentuan secara otomatis hello interval yang sebelumnya statis bernilai 1, dirubah menjadi dinamis menyesuaikan keadaan kecepatan node dan besaran data rate menggunakan algoritma fuzzy. Sehingga berdampak pada Efisiensi pengiriman hello messages Pengurangan konsumsi baterai Pengurangan end to end delay Peningkatan packet delivery ratio Pengurangan routing overhead

9 Ian D. Chakeres, Elizabeth M. BeldingRoyer, 2007 The Utility of Hello Messages for Determining Link Connectivity Penentuan parameter dalam pengiriman hello messages akan mengurangi routing overhead dan menjamin konektivitas jaringan. Penelitian dilakukan dengan merubah allowed hello loss menjadi 2 dan 3. Variasi mobilitas topologi, ukuran data rate dan ukuran paket hello messages berpengaruh dalam penentuan Allowed Hello Loss.

10 Tabel 1. Hasil ukuran data rate bervariasi Skenario Uji Coba Strategi Koneksi Data Rate Prosenstase Kesampaian Data Lapang 1 / 2 11 Mbps 60.7 Lapang 1 / 2 Auto 74.3 Lapang 1 / 2 1 Mbps 84.5 SUMBER : Chakeres I.D. dan Royer E.M, 2007

11 Hello Messages memiliki tingkat penerimaan yang jauh lebih tinggi dan jangkauan yang lebih besar dari paket data dengan data rate 1 Mbps dibanding 11 Mbps. Hasil dari penelitian pada tabel 1 yang dijadikan dasar acuan dalam penggunaan data rate sebagai salah satu inputan algoritma usulan untuk menentukan nilai hello interval menggunakan algoritma Fuzzy.

12 Heissenbuttel M. dan Braun T., 2005, Optimizing Neighbor Table Accuracy of Position- Based Routing Algorithms, IEEE INFOCOM Dilakukan ujicoba pada protocol routing GPSR: Greedy perimeter stateless routing Untuk menganalisa akurasi status hubungan node tetangga menggunakan variasi interval pengiriman beacon messages sebesar 0,5 5 detik serta time out interval sebesar 2-5 kali, variasi jarak perpindahan node dan variasi kecepatan node bergerak serta besaran sinyal yang diterima dari node tetangga yang lain. Pada penelitian tersebut didapatkan penggunaan hello interval yang baik pada kecepatan berbeda

13 Tabel 2. Penggunaan Hello Interval pada kecepatan berbeda Kecepatan Node (m/s) Hello Interval (s) 2,5 1,5 1 0,5 SUMBER : Heissenbuttel M. dan Braun T., 2005

14 Dari penelitian tersebut didapatkan kemungkinan terbesar koneksitas terputus jika daya transmisi yang rendah, interval time out yang panjang serta node dengan kecepatan tinggi. Selanjutnya Hasil dari penelitian pada tabel 2 yang dijadikan dasar acuan dalam penggunaan kecepatan node sebagai salah satu inputan algoritma usulan untuk menentukan nilai hello interval menggunakan algoritma Fuzzy.

15 Bey-Ling Su, Ming-Shi Wang, Yueh-Ming Huang, Fuzzy logic weighted multi-criteria of dynamic route lifetime for reliable, multicast routing in ad hoc networks Logika fuzzy digunakan untuk mengevaluasi secara dinamis masa aktif (life time) suatu rute berdasar variable jumlah energi pada tiap node, jumlah hop count serta paket kontrol yang dikirim. Kriteria yang digunakan adalah Very Low (VL), Low (L), Medium (M), High (H) serta Very High (VH). Dengan menggunakan penetuan masa aktif route secara dinamis menggunakan logika fuzzy didapatkan hasil yang signifikan dengan analisa data berdasar rata-rata end-to-end delay, routing overhead serta packet delivery ratio. Selanjutnya berdasar penelitian tersebut maka digunakan algoritma fuzzy dalam optimasi penentuan nilai Hello Interval berdasar keadaan besaran data rate serta kecepatan node.

16 Desain Protokol Kecepatan Node Data Rate AODV Hello Interval dengan Algoritma Fuzzy Nilai Hello Interval Algoritma Fuzzy

17 Tabel 3. Tingkat hello interval yang akan digunakan pada tiap rules Tingkatan Kecil Sedang Besar Hello Interval (s) 0,5 1,5 2,5

18 Penentuan rules kecepatan node terhadap hello interval misal jika kecepatan node adalah kecil maka hello interval adalah besar untuk mengurangi pengiriman paket berlebihan ; Rule 1 : Jika kecepatan tinggi maka nilai hello interval harus kecil. Rule 2 : Jika kecepatan sedang maka nilai hello interval harus sedang. Rule 3 : Jika kecepatan rendah maka nilai hello interval harus besar.

19 Tabel 4. Tingkatan Kecepatan Node Tingkatan Rendah Sedang Tinggi Kecepatan Node (m/s)

20 Tabel 5. Rules kecepatan node terhadap hello interval Input Kecepatan Kecil Sedang Besar hello interval Besar Sedang Kecil Output Nilai hello interval (s) 2,5 1,5 0,5

21 Penentuan rules besaran data rate terhadap hello interval Misal jika data rate adalah besar maka hello interval adalah kecil karena trafik padat maka memerlukan jalur alternatif agar layanan data tetap bisa dilayani. Rule 4 : Jika data rate besar maka nilai hello interval harus kecil. Rule 5 : Jika data rate sedang maka nilai hello interval harus sedang. Rule 6 : Jika data rate kecil maka nilai hello interval harus besar.

22 Tabel 6. Tingkatan besaran data rate. Tingkatan Kecil Sedang Besar Data Rate (Mbps)

23 Tabel 7. Rules besaran data rate terhadap hello interval Input Besaran Data Rate Kecil Hello Interval Besar Output Nilai hello interval (s) 2,5 Sedang Besar Sedang Kecil 1,5 0,5

24 Penentuan nilai Hello Interval pada sistem Penentuan nilai Hello interval menggunakan rata-rata dari nilai yang dihasilkan pada tiap rules. Kecepatan node rendah -> Hello Interval Besar -> Nilai Hello Interval 2,5 detik Besaran data rate sedang -> Hello Interval Sedang -> Nilai Hello Interval 1,5 detik Nilai Hello interval sistem = (2,5 + 1,5)/2 = 2 detik

25 Tabel 8. Rules algoritma fuzzy dalam penentuan hello interval Input Output Kecepatan Node Hello Inter val Nilai Hello Interv al (s) Besaran Data Rate Hello Interva l Nilai Hello Interva l (s) Nilai Hello Interva l (s) Rendah Besar 2,5 Kecil Besar 2,5 2,5 Rendah Besar 2,5 Sedang Sedang 1,5 2 Rendah Besar 2,5 Besar Kecil 0,5 1,5 Sedang Sedang 1,5 Kecil Besar 2,5 2 Sedang Sedang 1,5 Sedang Sedang 1,5 1,5 Sedang Sedang 1,5 Besar Kecil 0,5 1 Tinggi Kecil 0,5 Kecil Besar 2,5 1,5 Tinggi Kecil 0,5 Sedang Sedang 1,5 1 Tinggi Kecil 0,5 Besar Kecil 0,5 0,5

26 Pengembangan Cygwin sebagai emulator Unix pada sistem operasi Windows Simulator Jaringan NS-2.34 Lingkungan pemrograman OTcl dan C++. 26

27 Skenario UjiCoba Penggunaan hello interval secara statis yaitu 0,5 detik, 1 detik dan 1,5 detik sebagai pembanding. Jumlah node yang digunakan 10, 20, 50 dan 100 node. Tiga tingkat besaran data rate ( menyesuaikan kemampuan NS-2.34 ) yaitu Besar (maksimal 100 Kbps) Sedang (maksimal 500 Kbps) Kecil (maksimal 1020 Kbps) Tiga tingkat kecepatan node yaitu Tinggi (0 10 m/s) Sedang (10 20 m/s) Rendah (20-40 m/s)

28 Tabel 9. Variasi Uji coba pada tiap hello interval dan jumlah node. Kecepatan maksimum node (m/s) 100 Besaran data rate maksimum (Kbps)

29 Tabel 10. Spesifikasi variabel uji coba penelitian dalam NS-2.34 No Variabel Channel Propagation Network Interface MAC Antena Area Waktu Simulasi Jumlah Node Routing Energi awal Pergerakan node Kecepatan maksimum Pengiriman paket Data rate maksimum Spesifikasi Wireless Two Way Ground Phy/WirelessPhy Mac/802_11 OmniAntenna 600 x 600 m 300 detik 10/20/50/100 node AODV 1000 joule Secara acak menggunakan setdest 10 / 20 / 40 m/s Secara acak menggunakan cbrgen.pl 100 / 500 / 1020 Kbps

30 Hasil dan Analisa Ujicoba Pengiriman Hello Messages Konsumsi Baterai End to end delay Packet delivery ratio Routing overhead

31 Pengiriman Hello messages Sebanyak 36 kali percobaan didapatkan 36 hasil percobaan dengan jumlah pengiriman hello messages pada algoritma usulan lebih sedikit dibanding menggunakan nilai hello interval yang lain. Didapatkan rata-rata jumlah pengiriman hello messages pada algoritma usulan adalah lebih baik dibanding nilai hello interval yang lain yaitu sebesar 50,14% ( dibanding hello interval 1 detik ), dan 59,03% ( dibanding hello interval rata-rata ). Berkurangnya pengiriman hello messages dikarenakan adanya perubahan nilai hello interval secara dinamis berdasar keadaan kecepatan node dan besaran data rate yang berbeda.

32 Konsumsi Baterai Sebanyak 36 kali percobaan didapatkan 24 hasil percobaan dengan rata-rata konsumsi baterai pada algoritma usulan lebih sedikit dibanding menggunakan nilai hello interval yang lain. Didapatkan selisih rata-rata prosentase konsumsi baterai yang tidak terlalu besar yaitu 0,039611% ( dibanding hello interval 1 detik ), dan 0,041278% ( dibanding hello interval rata-rata ). Pengurangan pengiriman hello messages tidak otomatis akan menyebabkan berkurangnya konsumsi baterai, karena dalam keadaan tertentu pengurangan hello messages akan menyebabkan penambahan pengiriman paket kontrol routing ( RREP, RREQ dan RERR ) yang akan menambah konsumsi baterai.

33 End to end delay Sebanyak 36 kali percobaan didapatkan 16 hasil percobaan dengan nilai end to end delay pada algoritma usulan lebih sedikit dibanding menggunakan nilai hello interval yang lain. Didapatkan selisih rata-rata end to end delay yang tidak terlalu besar yaitu 0,55353% ( dibanding hello interval 1 detik ), dan 0,68075% ( dibanding hello interval ratarata ). Penggunaan algoritma usulan tidak dapat berjalan dengan baik pada keadaan kecepatan sedang dikarenakan jeda antar hello interval yang dihasilkan tidak dapat mengakomodir status posisi node terbaru, yaitu posisi node sudah berubah sebelumnya hello interval berikutnya dikirim sehingga menyebabkan penambahan nilai end to end delay.

34 Packet delivery ratio Sebanyak 36 kali percobaan didapatkan 23 hasil percobaan dengan nilai packet delivery ratio pada algoritma usulan lebih besar dibanding menggunakan nilai hello interval yang lain. Didapatkan selisih rata-rata packet delivery ratio yang tidak terlalu besar yaitu 3,853696% ( dibanding hello interval 1 detik ), dan 5,268056% ( dibanding hello interval rata-rata ). Penggunaan algoritma usulan tidak dapat berjalan dengan baik pada keadaan kecepatan node tinggi dikarenakan nilai hello interval yang dihasilkan belum sesuai dengan keadaan node terkini sehingga paket data yang dikirim tidak sampai pada tujuan, yang pada akhirnya akan menyebabkan pengurangan nilai packet delivery ratio.

35 Routing Overhead Sebanyak 36 kali percobaan didapatkan 10 hasil percobaan dengan nilai routing overhead pada algoritma usulan lebih sedikit dibanding menggunakan nilai hello interval yang lain. Sehingga belum lebih baik meski sesuai dengan tujuan dari penelitian. Didapatkan selisih rata-rata end to end delay yang tidak terlalu besar yaitu 0,184667% ( dibanding hello interval 1 detik ), dan 1,274361% ( dibanding hello interval rata-rata ). Penggunaan algoritma usulan pada keadaan berbagai tingkatan kecepatan node dan besaran data rate akan menghasilkan nilai routing overhead yang bervariasi pula, hasil dari penelitian belum terlalu bagus dikarenakan pengurangan pada pengriman hello messages lebih banyak mengakibatkan peningkatan pengiriman paket kontrol routing ( paket RREQ, RREP dan RERR ).

36 Kesimpulan Algoritma usulan telah dapat diimplementasikan pada protokol routing AODV dalam sistem simulasi jaringan NS Hasil penelitian secara umum mendapatkan rata-rata selisih jumlah pengiriman hello messages, end to end delay, packet delivery ratio dan routing overhead dengan nilai hello interval yang lain adalah bernilai positif lebih baik, sehingga secara umum algoritm usulan mendapatkan kinerja yang lebih baik. Algoritma usulan berjalan terbaik pada keadaan dengan tingkatan data rate rendah serta kecepatan rendah. Diperlukan pengembangan lebih lanjut untuk mengurangi nilai end to end delay serta routing overhead agar mendapatkan kinerja yang lebih baik dengan penyesuain tingkatan data rate, besaran kecepatan node serta nilai hello interval yang digunakan.

37 DAFTAR PUSTAKA Abolhasan M., Wysocki T., dan Dutkiewicz E., 2003, A review of routing protocols for mobile ad hoc networks, Chakeres I.D. dan Royer E.M, 2007, The Utility of Hello Messages for Determining Link Connectivity, Close D.B, Robbins A.D, Rubin P.H, Stallman R, Oostrum Pv, 1995, The AWK Manual, Free Software Foundation Inc. El-azhari M.S, Al-amoudi O.A, Woodward M. dan Awan I., 2008, Performance Analysis of Angle Direction Routing in AODV Protocols for MANETs, 16th Telecommunications forum TELFOR. Friedman R., Shotland A. dan Simon G, 2008, Efficient route discovery in hybrid networks, Heissenbuttel M. dan Braun T., 2005, Optimizing Neighbor Table Accuracy of Position-Based Routing Algorithms, IEEE INFOCOM Khattak M.A.K, Iqbal K dan Khiyal S.H, 2008, Challenging Ad-Hoc Networks under Reliable & Unreliable Transport with Variable Node Density, Journal of Theoretical and Applied Information Technology.

38 Meeneghan P. dan Delaney D., 2004, An Introduction to NS, Nam and OTcl scripting, National University of Ireland, Maynooth, Co. Kildare, Ireland. Department of Computer Science Technical Report Series. Perkins C.E dan Royer E.M, 2000, Ad hoc On Demand Distance Vector Protocol. Ad hoc Networking, AddisonWesley. Rehmani M.H, Viana A.C,Doria.S, dan Senouci M.R, 2009, A Tutorial on the Implementation of Ad-hoc On Demand Distance Vector (AODV) Protocol in Network Simulator (NS-2), INRIA Prancis. Sarkar S.K, Basavaraju T.G, dan Puttamadappa C., 2007, AD Hoc Mobile Wireless Networks: Principles, Protocols and Applications, Auerbach Publications. Su B.L, Wang M.S dan Huang M.Y, 2007, Fuzzy logic weighted multi-criteria of dynamic route lifetime for reliable, multicast routing in ad hoc networks, Zebua A.T dan Wahab W., 1995, Teknolologi Sistem Fuzzy, Jurnal ELEKTRO INDONESIA Nomor 4, Tahun I, April 1995

39 TERIMAKASIH 39