Analisis Performansi Protokol Routing AO
Analisis Performansi Protokol Routing AODV dan DSR pada MANET
Fauzi Dwi S S, Abdul Ghany L N, Prasetyo Adi W, Richo H W P, Edwin N
Fakultas Tenik Informatika, Universitas Telkom, Bandung, Indonesia
Abstrak – Perkembangan teknologi mendukung adanya proses pertukaran data pada jaringan yang
memiliki node yang bergerak. Jaringan tersebut sering disebut dengan MANET. Setiap node dalam
MANET berperan dalam proses routing dan pertukaran data. Adanya pergerakan yang random dari setiap
node menyebabkan perubahan topologi pada jaringan MANET secara dynamic. Hal ini menyebabkan
perubahan yang dynamic pada konektivitas antar node yang saling bertukar data. Oleh karena itu
diperlukan adanya routing protokol yang dapat meng-cover kebutuhan jaringan untuk dapat memberikan
jalur routing secara optimal. AODV dan DSR merupakan protokol routing yang ada pada MANET dengan
sistem kerja routing secara reaktif. Kedua routing protokol memiliki perbedaan kerja routing. AODV
menggunakan sistem beacon, sedangkan DSR menggunakan beaconless. Simulasi yang dilakukan pada
riset bertujuan untuk mendapatkan hasil analisis dari simulasi skenario pada kedua routing protokol yang
diuji. Pengujian simulasi menggunakan network simulator 2.3.5 dengan nam dan xgraph sebagai penampil
hasil ouput. Hasil akhir menunjukkan adanya kemiripan rerate untuk PDR dan routing overhead dari
masing-masing protokol routing karena jumlah node yang diatur dalam scenario sedikit. Rerata PDR untuk
AODV sebesar 1.1089% dan DSR sebesar 1.0692%. Untuk rerata routing overhead AODV sebesar 0.155%
dan DSR sebesar 0.121%.
1.
Pendahuluan
Mobile Adhoc Network atau yang lebih
dikenal dengan MANET merupakan
jaringan wireless yang memiliki node
bergerak. Ciri khusus yang ada pada
jaringan ini adalah setiap node yang dalam
jaringan dapat melakukan proses routing
dan pengiriman data. Node bertanggung
jawab atas proses routing discovery dan
routing maintenance untuk setiap jalur
pengiriman data ke node destinasi. Hal ini
dikarenakan setiap node yang berada dalam
jaringan selalu bergerak. Adanya pergerakan
yang random dari setiap node menyebabkan
perubahan topologi pada jaringan MANET
secara dynamic. Hal ini menyebabkan
perubahan yang dynamic pada konektivitas
antar node yang saling bertukar data. Oleh
karena itu diperlukan adanya routing
protokol yang dapat meng-cover kebutuhan
jaringan untuk dapat memberikan jalur
routing secara optimal.
Ada beberapa routing protokol yang
yang sering digunakan dalam jaringan
MANET. Dalam riset ini akan dibahas dua
routing protokol reakif pada jaringan
MANET yaitu protokol routing AODV dan
DSR. AODV dan DSR merupakan protokol
routing yang ada pada jaringan MANET
yang bekerja secara reaktif. Kedua protokol
routing tersebut akan membentuk rute dalam
proses routing pada jaringan MANET jika
dibutuhkan. Ketika sebuah node sumber
membutuhkan rute ke node tujuan, maka
kedua protokol routing tersebut akan
melakukan routing discovery pada jaringan
yang ada. Protokol routing AODV dan DSR
memiliki perbedaan cara kerja pada proses
routing jaringan yang menyebabkan adanya
perbedaan performansi untuk kedua
protokol. Protokol AODV memiliki
keunggulan berupa cakupan area yang dapat
dirutekan lebih besar dan memiliki ukuran
frame data yang relatif konstan. Namun
AODV memiliki kekurangan dalam inisiasi
rute yang mengalami masalah. Berbeda
dengan protokol DSR yang dapat
menggunakan multipath dalam proses
routing. Hal tersebut dapat memberikan
perbedaan
yang
signifikan
dalam
PDR(packet delivery ratio) dan routing
overhead dari setiap routing protokol.
Dalam riset ini akan disimulasikan kinerja
dari kedua routing protokol tersebut
menggunakan network simulator v.2.3.5,
nam, dan xgraph sebagai simulator. Hasil
simulasi yang diuji dapat dijadikan sebagai
gambaran performansi(PDR dan routing
overhead) untuk kedua routing protokol
pada jaringan MANET.
2.
2.1
Dasar Teori
MANET
Mobile ad hoc network (MANET)
adalah autonomous system dari node mobile
yang terhubung secara nirkabel. Setiap node
beroperasi tidak hanya sebagai end system,
tetapi juga sebagai router untuk meneruskan
paket. Node-node tersebut bebas untuk
bergerak dan mengorganisir diri dalam
sebuah jaringan. Node-node tersebut saling
berkolaborasi dengan cara saling memforwarding packet satu dengan lain sehingga
membuat
node-node
tersebut
dapat
berkomunikasi pada area outside dari direct
wireless transmission. MANET tidak
membutuhkan centralized administration
atau pun fixed network infrastructure seperti
base stations atau access points. [1]
Topologi jaringan MANET dapat berubah
dengan cepat dan tak terduga dari waktu ke
waktu, karena node bersifat mobile. Tipe
network
dalam
MANET
adalah
desentralisasi, dimana semua aktivitas
jaringan, termasuk menemukan topologi dan
penyampaian pesan harus dijalankan oleh
node itu sendiri. Oleh karena itu fungsi
routing harus dimasukkan ke dalam node
mobile. [1]
Berikut adalah karakteristik MANET [2]:
1. Topologi yang dinamis : Node pada
MANET memiliki sifat yang dinamis,
yaitu dapat berpindah-pindah kemana
saja. Maka topologi jaringan yang
bentuknya adalah loncatan antara hop
ke hop dapat berubah secara tidak
terpola dan terjadi secara terus menerus
tanpa ada ketetapan waktu untuk
berpindah. Bisa saja didalam topologi
tersebut terdiri dari node yang
terhubung ke banyak hop lainnya,
sehingga sangat berpengaruh secara
signifikan terhadap susunan topologi
jaringan.
2. Otonomi : Setiap node pada MANET
berperan sebagai end-user sekaligus
sebagai router yang menghitung sendiri
route-path yang selanjutnya akan
dipilih.
3. Keterbatasan bandwidth : Link pada
jaringan wireless cenderung memiliki
kapasitas
yang
rendah
jika
dibandingkan dengan jaringan berkabel.
Jadi, kapasitas yang keluar untuk
komunikasi wireless juga cenderung
lebih kecil dari kapasitas maksimum
transmisi. Efek yang terjadi pada
jaringan yang berkapasitas rendah
adalah congestion (kemacetan).
4. Keterbatasan energi : Semua node pada
MANET bersifat mobile, sehingga
sangat
dipastikan node tersebut
menggunakan tenaga baterai untuk
beroperasi. Sehingga perlu perancangan
untuk optimalisasi energi.
5. Keterbatasan Keamanan : Jaringan
wireless cenderung lebih rentan
terhadap keamanan daripada jaringan
berkabel.
Kegiatan
pencurian
(eavesdroping, spoofing dan denial of
service) harus lebih diperhatikan.
2.2
Proactive routing Protocol
Merupakan salah satu routing protocol
yang dapat digunakan pada MANET.
Sebuah routing protokol proaktif juga
disebut "table-driven" routing protokol.
Menggunakan protokol routing proaktif,
node terus mengevaluasi rute ke semua node
yang reachable dan berusaha untuk
mempertahankan
up-to-date
informasi
routing. Algoritma ini akan mengelola daftar
tujuan dan rute terbaru masing-masing
dengan cara mendistribusikan routing table
ke seluruh jaringan, sehingga jalur lalu lintas
(traffic) akan sering dilalui oleh routing
table tersebut. Hal ini akan memperlambat
aliran data jika terjadi restrukturisasi routing
table.
Beberapa contoh algoritma proactive
routing adalah [2]:
- Babel
- B.A.T.M.A.N – Better Approach to Mobile
Ad hoc Network
- DSDV – Highly Dynamic Destination
Sequenced Distance Vector routing protocol
- HSR – Hierarchial State Routing Protocol
- IARP – Intrazone Routing Protocol
- LCA – Linked Cluster Architecture
- WAR – Witness Aided Routing
- OLSR – Optimized Link State Routing
Protocol
2.3
Reactive Routing Protocol
Routing protocol ini akan mencari rute
secara on demand, yaitu hanya akan mencari
rute jika ada request. Pada routing ini juga
terdapatroute maintenance procedureuntuk
menjaga rute yang valid.[1]
Beberapa contoh algoritma reactive routing
adalah [2]:
- SENCAST
- Reliable Ad Hoh On Demand Distance
Vector Routing Protocol
- Ant-Based Routing Algorithm for Mobile
Ad Hoc Network
- Admission Control Enabled On Demand
Routing (ACOR)
- Ariadne
- Associativity Based Routing
- Ad Hoc On Demand Distance Vector
(AODV)
- Ad Hoc On Demand Multipath Distance
Vector
- Backup Source Routing
- Dynamic Source Routing (DSR)
- Flow State in the Dynamic Source Routing
- Dynamic MANET On Demand Routing
(DYMO)
2.4
AODV (Ad Hoc On Demand
Distance Vector)
AODV adalah contoh reactive routing
protocol pada MANET, dimana algoritma
ini akan membangun rute antara node hanya
apabila diinginkan oleh source node. AODV
memelihara rute tersebut sepanjang masih
dibutuhkan oleh source node. AODV
menggunakan
sequence number
untuk
memastikan bahwa rute yang dihasilkan
adalah loop-free dan memliki informasi
routing yang paling update.[3]
AODV menciptakan suatu rute dengan
menggunakan route request (RREQ) dan
route reply (RREP). Ketika source node
menginginkan suatu rute menuju destination
node tetapi belum mempunyai rute yang
benar,
maka
source
node
akan
menginisialisasi route discovery process
untuk menemukan rute ke destination node.
Source node akan mem-broadcast paket
RREQ menuju node tetangganya . RREQ
paket berisi source address, destination
address, hop counter, source and destination
sequence number, dan broadcast ID. Nilai
Broadcast ID akan bertambah satu setiap
suatu source node mengirimkan RREQ yang
baru dan digunakan sebagai identifikasi
sebuah paket RREQ. Jika node yang
menerima RREQ memiliki informasi rute
menuju destination node, maka node
tersebut akan mengirim paket RREP
kembali menuju source node. Tetapi jika
tidak mengetahui maka node tersebut akan
mem-broadcast ulang RREQ ke node
tetangganya setelah menambahkan nilai hop
counter. Node yang menerima RREQ
dengan nilai source address dan broadcast
ID yang sama dengan RREQ yang diterima
sebelumnya akan membuang RREQ
tersebut.
Source
sequence
number
digunakan oleh suatu node untuk
memelihara informasi yang valid mengenai
reverse path (jalur balik) menuju ke source
node. Pada saat RREQ mengalir menuju
node tujuan yang diinginkan, dia akan
menciptakan reverse path menuju ke node,
setiap node akan membaca RREQ dan
mengidentifikasi alamat dari node tetangga
yang mengirim RREQ tersebut. Ketika
destination node atau node yang memiliki
informasi rute menuju destination menerima
RREQ
maka
node
tersebut
akan
membandingkan nilai destination sequence
number yang dia miliki dengan nilai
destination sequence number yang ada di
RREQ. Jika nilai destination sequence
number yang ada di RREQ lebih besar dari
nilai yang dimiliki oleh node maka paket
RREQ tersebut akan dibroadcast kembali ke
node tetangganya, sebaliknya jika nilai
destination sequence number yang ada di
node lebih besar atau sama dengan nilai
yang ada di RREQ maka node tersebut akan
mengirim route reply (RREP) menuju
source node dengan menggunakan reverse
path yang telah dibentuk oleh RREQ .
Intermediate node yang menerima RREP
akan mengupdate informasi timeout (masa
aktif rute) jalur yang telah diciptakan.
Informasi rute source ke destination akan
dihapus apabila waktu timeoutnya habis. [3]
Gambar 2.1 Routing discovery pada AODV
[3]
Di dalam AODV setiap node
bertanggung jawab untuk memelihara
informasi rute yang telah disimpan di dalam
routing table-nya. Pada saat pengiriman
data apabila terjadi perubahan topologi yang
mengakibatkan suatu node tidak dapat dituju
dengan menggunakan informasi rute yang
ada di routing table, maka suatu node
akan route error packet (RRER) ke node
tetangganya dan node tetangganya akan
mengirim
kembali
RRER
demikian
seterusnya hingga menuju source node
.Setiap node yang memperoleh RRER ini
akan menghapus informasi yang mengalami
error di dalam routing table-nya. Kemudian
source node akan melakukan route
discovery process kembali apabila rute
tersebut masih diperlukan. [3]
2.5
DSR (Dynamic Source Routing)
Dynamic Source Routing adalah suatu
mekanisme routing yang didesain untuk
konfigurasi jaringan mode ad hoc
dimanabeberapa
mekanisme
routing
konvensional tidak dapat berjalan optimal
pada jaringan ini. Algoritma routing
inimenggunakan mekanisme source routing
dan menerapkan link state routing, dimana
di setiap paket berisi route ataujalan dari
node asal ke node tujuan yang diletakkan
pada header di dalam paket. [4]
Keuntungan penggunaan DSR ini
adalah intermediate node tidak perlu
memelihara secara up to date informasi
routing pada saat melewatkan paket, karena
setiap paket selalu berisi informasi routing
di dalam headernya. Routing jenis inijuga
menghilangkan juga proses periodic route
advertisement dan neighbor detection yang
dijalankan oleh routing adhoc lainnya.
Dibandingkan dengan on demand routing
lainnya DSR memiliki kinerja yang paling
baik dalam hal throughput, routing overhead
(pada paket) dan rata-rata panjang path,
akan tetapi DSR memiliki delay waktu yang
buruk bagi proses untuk pencarian route
baru. [4]
Kerugian dari routing ini adalah
mekanisme route maintenance tidak dapat
memperbaiki link yang rusak atau down.
Penggunaan routing ini akan sangat optimal
pada jumlah node yang kecil atau kurang
dari 200 node. Untuk jumlah yanglebih
besar akan mengakibatkan collision antar
paket dan menyebabkan bertambahnya delay
waktu pada saat akanmembangun koneksi
baru. [4]
Mekanisme Route Discoverypada DSR
yaitu dengan mencari penentuan path yang
terbagi menjadi dua bagian yaitu RREQ dan
RREP. Mekanisme dasar route discovery ini
adalah pada saat ingin membangun
hubungan, node pengirim melakukan
broadcast paket route request untuk
menginisialisasi node tujuan di daerah range
transmisinya. Apabila proses pencarian
berhasil menemukan node tujuan, maka
node pengirim akan menerima RREP yang
berarti route untuk mengirimkan data
menuju node tujuan telah ditemukan dan
paket data siap untuk dikirimkan. Pada
RREQ terdapat route record yang berfungsi
untuk menyimpan route yang dilalui selama
proses route discovery berlangsung dan di
dalam RREQ juga terdapat request id yang
ditulis secara khusus (unix) pada setiap
paket. Dalam paket ini terdapat informasi
node pengirim, node tujuan, serta informasi
hops yang dilalui. Setiap node juga
memelihara request id setiap menerima
paket. Protokol routing DSR memiliki roure
cache yang berguna untuk menyimpan route
yang dilewati oleh paket RREQ. [4]
Sedangkan untuk mekanisme Route
Maintenance-nya, Dalam DSR terdapat
mekanisme untuk memonitor kondisi route
pada saat pengiriman paket data dan
pengiriman pesan error pada saat route
terjadi gangguan. Route maintenance
memiliki dua paket control informasi yaitu
paket RErr dan ACK.Paket RErr dan ACK
ini digunakan untuk memeberikan notifikasi
terhadap keberhasilan dan kegagalan
dalampengiriman data. [4]
3.
Skenario Simulasi
Simulasi yang dibangun dalam riset ini
bertujuan untuk mengetahui bagaimana
kinerja kedua protokol routing yang
dibandungkan berdasarkan Qos routing
overhead dan packet delivery ratio. Dari
kedua Qos yang diuji dapat diketahui
perbedaan kinerja yang ada dalam kedua
routing protokol. Packetloss delivery ratio
didapat dari jumlah total data yang dikirim
dibagi dengan total data yang diterima.
Untuk Qos routing overhead didapat dari
jumlah total packet routing yang dikirim
dibagi dengan total packet data yang
diterima. Pengerjaan simulasi dilakukan
pada OS berbasis UNIX dengan spesifikasi
perangkat lunak yang digunakan berupa NS
2.3.5, Nam, dan Xgraph. Berikut merupakan
flowchart dari simulasi yang dilakukan
dalam riset ini :
scenario traffic. Untuk pengaturan scenario
perpindahan node diatur melalui command
bash setdest yang ada pada direktori /indeputils/cmu-scne-gen/setdest/.
Pengaturan
perpindahan dibentuk secara random oleh
command bash setdest. Setelah kedua file
scenario terbentuk, kami melakukan
perubahan yang membatasi jumlah koneksi
dan waktu simulasi. Berikut merupakan
tabel scenario yang dilakukan dalam
simulasi :
Gambar 3.1 Flowchart simulasi dalam riset
Dalam pengerjaan simulasi terdapat
dua scenario yang digunakan sebagai
inputan dalam file tcl yang digunakan dalam
simulasi. Scenario pertama merupakan
scenario traffic yang ada dalam MANET
yang disimulasikan. Scenario traffic
mengatur besarnya data rate yang ada dalam
jaringan, jumlah maksimum koneksi yang
terbentuk dalam jaringan, jumlah node yang
ada dalam jaringan, dan tipe koneksi yang
digunakan dalam transfer packet data. Script
Scenario traffic dibuat pada direktori /indeputils/cmu-scen-gen/
menggunakan
file
cbrgen.tcl sebagai generator random dari
Parameter
Tipe traffic
Waktu simulasi
Ukuran topologi
Jumlah source
Jumlah node Ad hoc
Jumlah Gateway
Packet rate
Packe size
Pause time
Maximum speed
Maximum Connection
Nilai
TCP
10 dtk
500 x 500 m
2
10
1
8 kbps
512 byte
0s
20 m/s
2
Qos yang dianalisi dalam hasil output
simulasi berupa packet delivery ratio dan
routing overhead. Packet delivery ratio
untuk setiap protokol routing didapat dari
jumlah keseluruhan packet data yang
dikirim dibagi dengan keseluruhan jumlah
packet data yang diterima.
i=0
PDR = ∑ RS/RR
10
RS = data yang dikirim
10
RR = data yang diterima
Routing overhead didapat dari jumlah
keseluruhan packet routing yang ada dalam
jaringan dibagi dengan jumlah keseluruhan
packet data yang diterima. i=0
Routing Overhead = ∑ PR/RR
10
PR = packet routing yang
10 ada dalam
jaringan
RR = data yang diterima
Hasil Simulasi
Pada simulasi dari kedua routing
protokol terdapat 3 aktivitas utama yang
ditampilkan dalam simulator nam. Pada
beberapa detik awal merupakan proses
routing discovery untuk tiap-taip source
node. Setelah jalur terdekat terbentuk, maka
akan terjadi proses transfer data dari source
node ke node destinasi. Pada akhir simulasi
aada aktivitas drop packet pad node
destinasi dan node source. Berikut
merupakan tampilan aktivitas yang ada
dalam simulasi scenario menggunakan nam :
Gambar 4.2 Proses transfer packet data
4.
Gambar 4.1 Proses routing discovery
Gambar 4.3 Proses drop off packet data
4.1
Packet Delivery Ratio
Kedua
protokol
routing
yang
disimulasikan memiliki termasuk dalam tipe
protokol routing reaktif dalam jaringna
manet. Kinerja kedua protokol routing
AODV dan DSR memiliki banyak
kesamaan, hal ini dilihat dari tabel output
PDR untuk kedua protokol routing yang
relative sama. Perbedaan yang signifikan
untuk grafik DSR lebih stabil dibanding
dengan grafik AODV. Sistem kerja
beconless yang menyebabkan tidak adanya
packet HELLO pada protokol routing DSR.
Berikut merupakan hasil PDR dari protokol
routing AODV dan DSR :
menunjukkan kemiripan kinerja dari kedua
routing protokol.
Gambar 4.4 Grafik PDR protokol routing
DSR
Gambar 4.5 Grafik PDR protokol routing
AODV
Dari gambaran grafik output untuk
masing-masing protokol tampak grafik yang
cenderung stabil adalah protokol routing
DSR. Hal ini dimungkinkan karena jumlah
scalabity untuk node yang ada dalam
scenario simulasi sedikit. Hasil grafik akan
menampilkan hasil yang berbeda dengan
scenario scalabilty node yang lebih besar.
Rerata PDR untuk protokol routing AODV
sebesar 1.1089 % dan DSR sebesar 1.0692
%. Perbedaan yang kecil dari PDR yang
dibentuk dari kedua protokol routing
4.2 Routing Overhead
Routing overhead kedua protokol
routing didapt dari jumlah total routing
packet dibagi dengan total paket yang yang
diterima. Dari hasil simulasi didapat hasil
rerata routing overhead untuk protokol
routing DSR 0.121 dan untuk protokol
routing AODV sebesar 0.155. Perbedaan
rerata yang kecil dari kedua routing protokol
menunjukkan kemiripan kinerja kedua
routing protokol. Perbedaan yang kecil
untuk kedua rerata yang dihasilkan juga
dipengaruhi oleh banyaknya node yang ada
dalam scenario simulasi. Untuk jumlah node
yang sedikit, kedua routing protokol
menunjukkan routing overhead yang kecil
berdasarkan hasil output simulasi. Berikut
merupakan tampilan grafik routing overhead
tiap routing protokol tiap detik :
Gambar 4.6 Grafik Routing Overhead
Protokol Routing DSR
Gambar 4.7 Grafik Routing Overhead
Protokol Routing DSR
5.
Kesimpulan
Dari hasil simulasi didapatkan hasil
yang menunjukkan adanya kemiripan data
rata-rata untuk PDR dan routing overhead
dari kedua routing protokol berdasarkan
scenario simulasi yang diujikan. Kemiripan
ini karena sistem kerja kedua protokol yang
diuji mirip dan sama-sama masuk kedalam
jenis protokol routing reaktif. Rerata PDR
untuk AODV sebesar 1.1089% dan DSR
sebesar 1.0692%. Untuk rerata routing
overhead AODV sebesar 0.155% dan DSR
sebesar 0.121%. Untuk cakupan wilayah
yang kecil dengan kapasitas node yang kecil
kedua node memiliki hasil PDR dan routing
overhead yang mirip. DSR memiliki hasil
routing overhead yang lebih rendah karena
kinerja DSR yang lebih fleksible dari pada
AODV. DSR dapat memiliku multipath
dalam proses pengiriman data, berbeda
dengan AODV yang hanya menggunakan
satu path yang sudah ditentukan saat routing
discovery. Perbedaan pada saat proses
routing discovery mempengaruhi hasil
routing overhead dari kedua routing
protokol yang diuji berdasarkan banyaknya
paket routing yang dikirim ke node
destinasi. Hasil uji akan memberikan hasil
berbeda untuk kapasitas node yang lebih
banyak pada skenario simulasi. Pertambahan
node dalam jaringan akan mempengaruhi
proses routing discovery dari setiap protokol
routing dan juga akan mempengaruhi
routing overhead dari masing-masing
protokol routing.
DAFTAR PUSTAKA
[1]Amit N. Thakare Mrs. M. Y. Joshi
.2012.Performance Analysis of AODV &
DSR Routing Protocol inMobile Ad hoc
Networks
[2]http://affandezone.wordpress.com/2011/1
0/30/3-routing-pada-manet/. diakses pada
tanggal 20 november 2013.
[3]http://digilib.ittelkom.ac.id. diakses pada
tanggal 20 november 2013.
[4]Faza Ahmad F, Sony Sumaryo, Ir, MT,
Yudha Purwanto,Ir. MT.2010. Performansi
Dynamic Source Routing (Dsr)Dengan
Sumber Trafik Cbr, Pareto Dan Exponential
Fauzi Dwi S S, Abdul Ghany L N, Prasetyo Adi W, Richo H W P, Edwin N
Fakultas Tenik Informatika, Universitas Telkom, Bandung, Indonesia
Abstrak – Perkembangan teknologi mendukung adanya proses pertukaran data pada jaringan yang
memiliki node yang bergerak. Jaringan tersebut sering disebut dengan MANET. Setiap node dalam
MANET berperan dalam proses routing dan pertukaran data. Adanya pergerakan yang random dari setiap
node menyebabkan perubahan topologi pada jaringan MANET secara dynamic. Hal ini menyebabkan
perubahan yang dynamic pada konektivitas antar node yang saling bertukar data. Oleh karena itu
diperlukan adanya routing protokol yang dapat meng-cover kebutuhan jaringan untuk dapat memberikan
jalur routing secara optimal. AODV dan DSR merupakan protokol routing yang ada pada MANET dengan
sistem kerja routing secara reaktif. Kedua routing protokol memiliki perbedaan kerja routing. AODV
menggunakan sistem beacon, sedangkan DSR menggunakan beaconless. Simulasi yang dilakukan pada
riset bertujuan untuk mendapatkan hasil analisis dari simulasi skenario pada kedua routing protokol yang
diuji. Pengujian simulasi menggunakan network simulator 2.3.5 dengan nam dan xgraph sebagai penampil
hasil ouput. Hasil akhir menunjukkan adanya kemiripan rerate untuk PDR dan routing overhead dari
masing-masing protokol routing karena jumlah node yang diatur dalam scenario sedikit. Rerata PDR untuk
AODV sebesar 1.1089% dan DSR sebesar 1.0692%. Untuk rerata routing overhead AODV sebesar 0.155%
dan DSR sebesar 0.121%.
1.
Pendahuluan
Mobile Adhoc Network atau yang lebih
dikenal dengan MANET merupakan
jaringan wireless yang memiliki node
bergerak. Ciri khusus yang ada pada
jaringan ini adalah setiap node yang dalam
jaringan dapat melakukan proses routing
dan pengiriman data. Node bertanggung
jawab atas proses routing discovery dan
routing maintenance untuk setiap jalur
pengiriman data ke node destinasi. Hal ini
dikarenakan setiap node yang berada dalam
jaringan selalu bergerak. Adanya pergerakan
yang random dari setiap node menyebabkan
perubahan topologi pada jaringan MANET
secara dynamic. Hal ini menyebabkan
perubahan yang dynamic pada konektivitas
antar node yang saling bertukar data. Oleh
karena itu diperlukan adanya routing
protokol yang dapat meng-cover kebutuhan
jaringan untuk dapat memberikan jalur
routing secara optimal.
Ada beberapa routing protokol yang
yang sering digunakan dalam jaringan
MANET. Dalam riset ini akan dibahas dua
routing protokol reakif pada jaringan
MANET yaitu protokol routing AODV dan
DSR. AODV dan DSR merupakan protokol
routing yang ada pada jaringan MANET
yang bekerja secara reaktif. Kedua protokol
routing tersebut akan membentuk rute dalam
proses routing pada jaringan MANET jika
dibutuhkan. Ketika sebuah node sumber
membutuhkan rute ke node tujuan, maka
kedua protokol routing tersebut akan
melakukan routing discovery pada jaringan
yang ada. Protokol routing AODV dan DSR
memiliki perbedaan cara kerja pada proses
routing jaringan yang menyebabkan adanya
perbedaan performansi untuk kedua
protokol. Protokol AODV memiliki
keunggulan berupa cakupan area yang dapat
dirutekan lebih besar dan memiliki ukuran
frame data yang relatif konstan. Namun
AODV memiliki kekurangan dalam inisiasi
rute yang mengalami masalah. Berbeda
dengan protokol DSR yang dapat
menggunakan multipath dalam proses
routing. Hal tersebut dapat memberikan
perbedaan
yang
signifikan
dalam
PDR(packet delivery ratio) dan routing
overhead dari setiap routing protokol.
Dalam riset ini akan disimulasikan kinerja
dari kedua routing protokol tersebut
menggunakan network simulator v.2.3.5,
nam, dan xgraph sebagai simulator. Hasil
simulasi yang diuji dapat dijadikan sebagai
gambaran performansi(PDR dan routing
overhead) untuk kedua routing protokol
pada jaringan MANET.
2.
2.1
Dasar Teori
MANET
Mobile ad hoc network (MANET)
adalah autonomous system dari node mobile
yang terhubung secara nirkabel. Setiap node
beroperasi tidak hanya sebagai end system,
tetapi juga sebagai router untuk meneruskan
paket. Node-node tersebut bebas untuk
bergerak dan mengorganisir diri dalam
sebuah jaringan. Node-node tersebut saling
berkolaborasi dengan cara saling memforwarding packet satu dengan lain sehingga
membuat
node-node
tersebut
dapat
berkomunikasi pada area outside dari direct
wireless transmission. MANET tidak
membutuhkan centralized administration
atau pun fixed network infrastructure seperti
base stations atau access points. [1]
Topologi jaringan MANET dapat berubah
dengan cepat dan tak terduga dari waktu ke
waktu, karena node bersifat mobile. Tipe
network
dalam
MANET
adalah
desentralisasi, dimana semua aktivitas
jaringan, termasuk menemukan topologi dan
penyampaian pesan harus dijalankan oleh
node itu sendiri. Oleh karena itu fungsi
routing harus dimasukkan ke dalam node
mobile. [1]
Berikut adalah karakteristik MANET [2]:
1. Topologi yang dinamis : Node pada
MANET memiliki sifat yang dinamis,
yaitu dapat berpindah-pindah kemana
saja. Maka topologi jaringan yang
bentuknya adalah loncatan antara hop
ke hop dapat berubah secara tidak
terpola dan terjadi secara terus menerus
tanpa ada ketetapan waktu untuk
berpindah. Bisa saja didalam topologi
tersebut terdiri dari node yang
terhubung ke banyak hop lainnya,
sehingga sangat berpengaruh secara
signifikan terhadap susunan topologi
jaringan.
2. Otonomi : Setiap node pada MANET
berperan sebagai end-user sekaligus
sebagai router yang menghitung sendiri
route-path yang selanjutnya akan
dipilih.
3. Keterbatasan bandwidth : Link pada
jaringan wireless cenderung memiliki
kapasitas
yang
rendah
jika
dibandingkan dengan jaringan berkabel.
Jadi, kapasitas yang keluar untuk
komunikasi wireless juga cenderung
lebih kecil dari kapasitas maksimum
transmisi. Efek yang terjadi pada
jaringan yang berkapasitas rendah
adalah congestion (kemacetan).
4. Keterbatasan energi : Semua node pada
MANET bersifat mobile, sehingga
sangat
dipastikan node tersebut
menggunakan tenaga baterai untuk
beroperasi. Sehingga perlu perancangan
untuk optimalisasi energi.
5. Keterbatasan Keamanan : Jaringan
wireless cenderung lebih rentan
terhadap keamanan daripada jaringan
berkabel.
Kegiatan
pencurian
(eavesdroping, spoofing dan denial of
service) harus lebih diperhatikan.
2.2
Proactive routing Protocol
Merupakan salah satu routing protocol
yang dapat digunakan pada MANET.
Sebuah routing protokol proaktif juga
disebut "table-driven" routing protokol.
Menggunakan protokol routing proaktif,
node terus mengevaluasi rute ke semua node
yang reachable dan berusaha untuk
mempertahankan
up-to-date
informasi
routing. Algoritma ini akan mengelola daftar
tujuan dan rute terbaru masing-masing
dengan cara mendistribusikan routing table
ke seluruh jaringan, sehingga jalur lalu lintas
(traffic) akan sering dilalui oleh routing
table tersebut. Hal ini akan memperlambat
aliran data jika terjadi restrukturisasi routing
table.
Beberapa contoh algoritma proactive
routing adalah [2]:
- Babel
- B.A.T.M.A.N – Better Approach to Mobile
Ad hoc Network
- DSDV – Highly Dynamic Destination
Sequenced Distance Vector routing protocol
- HSR – Hierarchial State Routing Protocol
- IARP – Intrazone Routing Protocol
- LCA – Linked Cluster Architecture
- WAR – Witness Aided Routing
- OLSR – Optimized Link State Routing
Protocol
2.3
Reactive Routing Protocol
Routing protocol ini akan mencari rute
secara on demand, yaitu hanya akan mencari
rute jika ada request. Pada routing ini juga
terdapatroute maintenance procedureuntuk
menjaga rute yang valid.[1]
Beberapa contoh algoritma reactive routing
adalah [2]:
- SENCAST
- Reliable Ad Hoh On Demand Distance
Vector Routing Protocol
- Ant-Based Routing Algorithm for Mobile
Ad Hoc Network
- Admission Control Enabled On Demand
Routing (ACOR)
- Ariadne
- Associativity Based Routing
- Ad Hoc On Demand Distance Vector
(AODV)
- Ad Hoc On Demand Multipath Distance
Vector
- Backup Source Routing
- Dynamic Source Routing (DSR)
- Flow State in the Dynamic Source Routing
- Dynamic MANET On Demand Routing
(DYMO)
2.4
AODV (Ad Hoc On Demand
Distance Vector)
AODV adalah contoh reactive routing
protocol pada MANET, dimana algoritma
ini akan membangun rute antara node hanya
apabila diinginkan oleh source node. AODV
memelihara rute tersebut sepanjang masih
dibutuhkan oleh source node. AODV
menggunakan
sequence number
untuk
memastikan bahwa rute yang dihasilkan
adalah loop-free dan memliki informasi
routing yang paling update.[3]
AODV menciptakan suatu rute dengan
menggunakan route request (RREQ) dan
route reply (RREP). Ketika source node
menginginkan suatu rute menuju destination
node tetapi belum mempunyai rute yang
benar,
maka
source
node
akan
menginisialisasi route discovery process
untuk menemukan rute ke destination node.
Source node akan mem-broadcast paket
RREQ menuju node tetangganya . RREQ
paket berisi source address, destination
address, hop counter, source and destination
sequence number, dan broadcast ID. Nilai
Broadcast ID akan bertambah satu setiap
suatu source node mengirimkan RREQ yang
baru dan digunakan sebagai identifikasi
sebuah paket RREQ. Jika node yang
menerima RREQ memiliki informasi rute
menuju destination node, maka node
tersebut akan mengirim paket RREP
kembali menuju source node. Tetapi jika
tidak mengetahui maka node tersebut akan
mem-broadcast ulang RREQ ke node
tetangganya setelah menambahkan nilai hop
counter. Node yang menerima RREQ
dengan nilai source address dan broadcast
ID yang sama dengan RREQ yang diterima
sebelumnya akan membuang RREQ
tersebut.
Source
sequence
number
digunakan oleh suatu node untuk
memelihara informasi yang valid mengenai
reverse path (jalur balik) menuju ke source
node. Pada saat RREQ mengalir menuju
node tujuan yang diinginkan, dia akan
menciptakan reverse path menuju ke node,
setiap node akan membaca RREQ dan
mengidentifikasi alamat dari node tetangga
yang mengirim RREQ tersebut. Ketika
destination node atau node yang memiliki
informasi rute menuju destination menerima
RREQ
maka
node
tersebut
akan
membandingkan nilai destination sequence
number yang dia miliki dengan nilai
destination sequence number yang ada di
RREQ. Jika nilai destination sequence
number yang ada di RREQ lebih besar dari
nilai yang dimiliki oleh node maka paket
RREQ tersebut akan dibroadcast kembali ke
node tetangganya, sebaliknya jika nilai
destination sequence number yang ada di
node lebih besar atau sama dengan nilai
yang ada di RREQ maka node tersebut akan
mengirim route reply (RREP) menuju
source node dengan menggunakan reverse
path yang telah dibentuk oleh RREQ .
Intermediate node yang menerima RREP
akan mengupdate informasi timeout (masa
aktif rute) jalur yang telah diciptakan.
Informasi rute source ke destination akan
dihapus apabila waktu timeoutnya habis. [3]
Gambar 2.1 Routing discovery pada AODV
[3]
Di dalam AODV setiap node
bertanggung jawab untuk memelihara
informasi rute yang telah disimpan di dalam
routing table-nya. Pada saat pengiriman
data apabila terjadi perubahan topologi yang
mengakibatkan suatu node tidak dapat dituju
dengan menggunakan informasi rute yang
ada di routing table, maka suatu node
akan route error packet (RRER) ke node
tetangganya dan node tetangganya akan
mengirim
kembali
RRER
demikian
seterusnya hingga menuju source node
.Setiap node yang memperoleh RRER ini
akan menghapus informasi yang mengalami
error di dalam routing table-nya. Kemudian
source node akan melakukan route
discovery process kembali apabila rute
tersebut masih diperlukan. [3]
2.5
DSR (Dynamic Source Routing)
Dynamic Source Routing adalah suatu
mekanisme routing yang didesain untuk
konfigurasi jaringan mode ad hoc
dimanabeberapa
mekanisme
routing
konvensional tidak dapat berjalan optimal
pada jaringan ini. Algoritma routing
inimenggunakan mekanisme source routing
dan menerapkan link state routing, dimana
di setiap paket berisi route ataujalan dari
node asal ke node tujuan yang diletakkan
pada header di dalam paket. [4]
Keuntungan penggunaan DSR ini
adalah intermediate node tidak perlu
memelihara secara up to date informasi
routing pada saat melewatkan paket, karena
setiap paket selalu berisi informasi routing
di dalam headernya. Routing jenis inijuga
menghilangkan juga proses periodic route
advertisement dan neighbor detection yang
dijalankan oleh routing adhoc lainnya.
Dibandingkan dengan on demand routing
lainnya DSR memiliki kinerja yang paling
baik dalam hal throughput, routing overhead
(pada paket) dan rata-rata panjang path,
akan tetapi DSR memiliki delay waktu yang
buruk bagi proses untuk pencarian route
baru. [4]
Kerugian dari routing ini adalah
mekanisme route maintenance tidak dapat
memperbaiki link yang rusak atau down.
Penggunaan routing ini akan sangat optimal
pada jumlah node yang kecil atau kurang
dari 200 node. Untuk jumlah yanglebih
besar akan mengakibatkan collision antar
paket dan menyebabkan bertambahnya delay
waktu pada saat akanmembangun koneksi
baru. [4]
Mekanisme Route Discoverypada DSR
yaitu dengan mencari penentuan path yang
terbagi menjadi dua bagian yaitu RREQ dan
RREP. Mekanisme dasar route discovery ini
adalah pada saat ingin membangun
hubungan, node pengirim melakukan
broadcast paket route request untuk
menginisialisasi node tujuan di daerah range
transmisinya. Apabila proses pencarian
berhasil menemukan node tujuan, maka
node pengirim akan menerima RREP yang
berarti route untuk mengirimkan data
menuju node tujuan telah ditemukan dan
paket data siap untuk dikirimkan. Pada
RREQ terdapat route record yang berfungsi
untuk menyimpan route yang dilalui selama
proses route discovery berlangsung dan di
dalam RREQ juga terdapat request id yang
ditulis secara khusus (unix) pada setiap
paket. Dalam paket ini terdapat informasi
node pengirim, node tujuan, serta informasi
hops yang dilalui. Setiap node juga
memelihara request id setiap menerima
paket. Protokol routing DSR memiliki roure
cache yang berguna untuk menyimpan route
yang dilewati oleh paket RREQ. [4]
Sedangkan untuk mekanisme Route
Maintenance-nya, Dalam DSR terdapat
mekanisme untuk memonitor kondisi route
pada saat pengiriman paket data dan
pengiriman pesan error pada saat route
terjadi gangguan. Route maintenance
memiliki dua paket control informasi yaitu
paket RErr dan ACK.Paket RErr dan ACK
ini digunakan untuk memeberikan notifikasi
terhadap keberhasilan dan kegagalan
dalampengiriman data. [4]
3.
Skenario Simulasi
Simulasi yang dibangun dalam riset ini
bertujuan untuk mengetahui bagaimana
kinerja kedua protokol routing yang
dibandungkan berdasarkan Qos routing
overhead dan packet delivery ratio. Dari
kedua Qos yang diuji dapat diketahui
perbedaan kinerja yang ada dalam kedua
routing protokol. Packetloss delivery ratio
didapat dari jumlah total data yang dikirim
dibagi dengan total data yang diterima.
Untuk Qos routing overhead didapat dari
jumlah total packet routing yang dikirim
dibagi dengan total packet data yang
diterima. Pengerjaan simulasi dilakukan
pada OS berbasis UNIX dengan spesifikasi
perangkat lunak yang digunakan berupa NS
2.3.5, Nam, dan Xgraph. Berikut merupakan
flowchart dari simulasi yang dilakukan
dalam riset ini :
scenario traffic. Untuk pengaturan scenario
perpindahan node diatur melalui command
bash setdest yang ada pada direktori /indeputils/cmu-scne-gen/setdest/.
Pengaturan
perpindahan dibentuk secara random oleh
command bash setdest. Setelah kedua file
scenario terbentuk, kami melakukan
perubahan yang membatasi jumlah koneksi
dan waktu simulasi. Berikut merupakan
tabel scenario yang dilakukan dalam
simulasi :
Gambar 3.1 Flowchart simulasi dalam riset
Dalam pengerjaan simulasi terdapat
dua scenario yang digunakan sebagai
inputan dalam file tcl yang digunakan dalam
simulasi. Scenario pertama merupakan
scenario traffic yang ada dalam MANET
yang disimulasikan. Scenario traffic
mengatur besarnya data rate yang ada dalam
jaringan, jumlah maksimum koneksi yang
terbentuk dalam jaringan, jumlah node yang
ada dalam jaringan, dan tipe koneksi yang
digunakan dalam transfer packet data. Script
Scenario traffic dibuat pada direktori /indeputils/cmu-scen-gen/
menggunakan
file
cbrgen.tcl sebagai generator random dari
Parameter
Tipe traffic
Waktu simulasi
Ukuran topologi
Jumlah source
Jumlah node Ad hoc
Jumlah Gateway
Packet rate
Packe size
Pause time
Maximum speed
Maximum Connection
Nilai
TCP
10 dtk
500 x 500 m
2
10
1
8 kbps
512 byte
0s
20 m/s
2
Qos yang dianalisi dalam hasil output
simulasi berupa packet delivery ratio dan
routing overhead. Packet delivery ratio
untuk setiap protokol routing didapat dari
jumlah keseluruhan packet data yang
dikirim dibagi dengan keseluruhan jumlah
packet data yang diterima.
i=0
PDR = ∑ RS/RR
10
RS = data yang dikirim
10
RR = data yang diterima
Routing overhead didapat dari jumlah
keseluruhan packet routing yang ada dalam
jaringan dibagi dengan jumlah keseluruhan
packet data yang diterima. i=0
Routing Overhead = ∑ PR/RR
10
PR = packet routing yang
10 ada dalam
jaringan
RR = data yang diterima
Hasil Simulasi
Pada simulasi dari kedua routing
protokol terdapat 3 aktivitas utama yang
ditampilkan dalam simulator nam. Pada
beberapa detik awal merupakan proses
routing discovery untuk tiap-taip source
node. Setelah jalur terdekat terbentuk, maka
akan terjadi proses transfer data dari source
node ke node destinasi. Pada akhir simulasi
aada aktivitas drop packet pad node
destinasi dan node source. Berikut
merupakan tampilan aktivitas yang ada
dalam simulasi scenario menggunakan nam :
Gambar 4.2 Proses transfer packet data
4.
Gambar 4.1 Proses routing discovery
Gambar 4.3 Proses drop off packet data
4.1
Packet Delivery Ratio
Kedua
protokol
routing
yang
disimulasikan memiliki termasuk dalam tipe
protokol routing reaktif dalam jaringna
manet. Kinerja kedua protokol routing
AODV dan DSR memiliki banyak
kesamaan, hal ini dilihat dari tabel output
PDR untuk kedua protokol routing yang
relative sama. Perbedaan yang signifikan
untuk grafik DSR lebih stabil dibanding
dengan grafik AODV. Sistem kerja
beconless yang menyebabkan tidak adanya
packet HELLO pada protokol routing DSR.
Berikut merupakan hasil PDR dari protokol
routing AODV dan DSR :
menunjukkan kemiripan kinerja dari kedua
routing protokol.
Gambar 4.4 Grafik PDR protokol routing
DSR
Gambar 4.5 Grafik PDR protokol routing
AODV
Dari gambaran grafik output untuk
masing-masing protokol tampak grafik yang
cenderung stabil adalah protokol routing
DSR. Hal ini dimungkinkan karena jumlah
scalabity untuk node yang ada dalam
scenario simulasi sedikit. Hasil grafik akan
menampilkan hasil yang berbeda dengan
scenario scalabilty node yang lebih besar.
Rerata PDR untuk protokol routing AODV
sebesar 1.1089 % dan DSR sebesar 1.0692
%. Perbedaan yang kecil dari PDR yang
dibentuk dari kedua protokol routing
4.2 Routing Overhead
Routing overhead kedua protokol
routing didapt dari jumlah total routing
packet dibagi dengan total paket yang yang
diterima. Dari hasil simulasi didapat hasil
rerata routing overhead untuk protokol
routing DSR 0.121 dan untuk protokol
routing AODV sebesar 0.155. Perbedaan
rerata yang kecil dari kedua routing protokol
menunjukkan kemiripan kinerja kedua
routing protokol. Perbedaan yang kecil
untuk kedua rerata yang dihasilkan juga
dipengaruhi oleh banyaknya node yang ada
dalam scenario simulasi. Untuk jumlah node
yang sedikit, kedua routing protokol
menunjukkan routing overhead yang kecil
berdasarkan hasil output simulasi. Berikut
merupakan tampilan grafik routing overhead
tiap routing protokol tiap detik :
Gambar 4.6 Grafik Routing Overhead
Protokol Routing DSR
Gambar 4.7 Grafik Routing Overhead
Protokol Routing DSR
5.
Kesimpulan
Dari hasil simulasi didapatkan hasil
yang menunjukkan adanya kemiripan data
rata-rata untuk PDR dan routing overhead
dari kedua routing protokol berdasarkan
scenario simulasi yang diujikan. Kemiripan
ini karena sistem kerja kedua protokol yang
diuji mirip dan sama-sama masuk kedalam
jenis protokol routing reaktif. Rerata PDR
untuk AODV sebesar 1.1089% dan DSR
sebesar 1.0692%. Untuk rerata routing
overhead AODV sebesar 0.155% dan DSR
sebesar 0.121%. Untuk cakupan wilayah
yang kecil dengan kapasitas node yang kecil
kedua node memiliki hasil PDR dan routing
overhead yang mirip. DSR memiliki hasil
routing overhead yang lebih rendah karena
kinerja DSR yang lebih fleksible dari pada
AODV. DSR dapat memiliku multipath
dalam proses pengiriman data, berbeda
dengan AODV yang hanya menggunakan
satu path yang sudah ditentukan saat routing
discovery. Perbedaan pada saat proses
routing discovery mempengaruhi hasil
routing overhead dari kedua routing
protokol yang diuji berdasarkan banyaknya
paket routing yang dikirim ke node
destinasi. Hasil uji akan memberikan hasil
berbeda untuk kapasitas node yang lebih
banyak pada skenario simulasi. Pertambahan
node dalam jaringan akan mempengaruhi
proses routing discovery dari setiap protokol
routing dan juga akan mempengaruhi
routing overhead dari masing-masing
protokol routing.
DAFTAR PUSTAKA
[1]Amit N. Thakare Mrs. M. Y. Joshi
.2012.Performance Analysis of AODV &
DSR Routing Protocol inMobile Ad hoc
Networks
[2]http://affandezone.wordpress.com/2011/1
0/30/3-routing-pada-manet/. diakses pada
tanggal 20 november 2013.
[3]http://digilib.ittelkom.ac.id. diakses pada
tanggal 20 november 2013.
[4]Faza Ahmad F, Sony Sumaryo, Ir, MT,
Yudha Purwanto,Ir. MT.2010. Performansi
Dynamic Source Routing (Dsr)Dengan
Sumber Trafik Cbr, Pareto Dan Exponential