IMPLEMENTASI PROTOKOL ROUTING AODV-BR PADA VMES SEBAGAI ALAT KOMUNIKASI MARITIM
IMPLEMENTASI PROTOKOL ROUTING AODV-BR PADA
1 2 3 Masdukil Makruf , Istas Pratomo , Achmad Affandi 1, 2, 3 Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya
Kontak Person:
Masdukil Makruf
Jl. Arif Rahman Hakim Keputih Gg. Makam Blok A no. 3
Surabaya, 61111
Telp: 081939249099, Fax: 031-5931237, E-mail: masdukil.makruf13@mhs.ee.its.ac.id
Abstrak
Indonesia merupakan Negara maritim dimana sebagian besar wilayahnya terdiri dari pulau-pulau
yang dihubungkan oleh laut. Hal ini menyebabkan Indonesia menjadi Negara yang memiliki potensi
laut yang besar sehingga dapat dimanfaatkan oleh semua kalangan khususnya para nelayan. Namun,
minimnya infrastruktur telekomunikasi di wilayah maritim menyebabkan nelayan tidak dapat
memaksimalkan potensi tersebut. Sistem komunikasi Mobile Adhoc Network (MANET) dapat
dimanfaatkan nelayan dalam melakukan kegiatannya karena sifat jaringannya yang dinamis dan tidak
membutuhkan infrastruktur terpusat. MANET membutuhkan protokol routing AODV (routing reaktif
berbasis on-demand) untuk mendukung mobilitas kapal nelayan. Namun, protocol routing ini masih
sering mengalami route break (jalur putus) saat berpindah dari node satu ke node lainnya secara
acak. Paper ini membahas kinerja protokol routing AODV dengan perbaikan backup routing untuk
mengatasi route break sehingga dapat meningkatkan Quality of Service pada teknologi komunikasi
VMeS.Kata kunci: MANET, AODV Backup Routing, VMeS, Maritim Pendahuluan
Negara Kesatuan Republik Indonesia sebagian besar terdiri dari kepulauan yang dikelilingi oleh lautan. Potensi laut Indonesia yang melimpah ruah dapat dimanfaatkan oleh banyak kalangan khususnya para nelayan. Minimnya infrastruktur telekomunikasi pada wilayah laut mengakibatkan susahnya para nelayan untuk melakukan koordinasi, mendapatkan atau mengirim informasi disaat terjadi suatu insiden. Sebenarnya sudah ada alat telekomunikasi untuk wilayah maritim yang memanfaatkan layanan satelit, namun hal ini membutuhkan budget yang sangat besar sehingga tidak memungkinkan para nelayan tradisional dapat memanfaatkan alat tersebut [1].
Vessel Messeging System (VMeS) merupakan salah jenis teknologi komunikasi yang didesain
secara lowcost untuk maritim. VMeS mengadopsi teknik routing dari Mobile Adhoc Network
(MANET) dipicu oleh latar lokasi yang hanya mendukung teknologi tersebut. Sudah banyak
pengembangan yang dilakukan dari teknologi VMeS ini, salah satunya dalam teknik routing saat proses pengiriman data. Teknik routing yang digunakanpun mengadopsi dari MANET, karena sistem kerja dari teknologi ini adalah Ad Hoc Network dimana setiap node pada jaringan ini dapat berperan sebagai host atau router untuk meneruskan paket data ketujuan. Teknologi VMeS ini dapat dimanfaatkan untuk bertukar komunikasi antar nelayan atau melakukan pertukaran informasi ke pusat kontrol darat [2].
Adhoc On-demand Distance Vector (AODV) merupakan salah satu jenis protokol routing
dinamis berbasis on-demand yang dikembangkan di lingkungan MANET. Untuk melakukan komunikasi, routing AODV memanfaatkan route discovery dan route maintenance untuk membentuk sebuah jalur komunikasi. Route discovery memiliki paket RREQ dan RREP, sedangkan Route Maintenance memiliki paket Route update, RRER dan ACK [3].
Protokol AODV didesain untuk mobilitas node, namun AODV masih belum mampu mengatasi terjadinya route break akibat mobilitas tinggi dikarenakan AODV hanya memiliki satu jalur (unipath) sehingga hal ini berpengaruh terhadap QOS jaringan. S.J Lee dan M. Gerla dari University of California telah mengatasi permasalah ini dengan menambah skema baru pada AODV menjadi AODV Backup Routing. mereka mengemukakan dua alasan atas dikembangkannya AODV menjadi AODV- BR. Pertama, AODV-BR akan menggunakan jalur alternatif untuk mengirimkan paket data jika jalur terputus, yang mana AODV tradisional membuangnya dikarenakan AODV bukan protokol multipath.
Kedua, ketika terdapat multi jalur alternatif, ia membuat redundansi dan menambah jumlah data transmisi [4]. AODV-BR dalam proses pembuatan jalur alternatif memasrahkan sepenuhnya pada proses penyebaran pesan RREP dan tidak dibutuhkan pesan tambahan lainnya. Dengan teknik seperti
Pada paper ini, akan menguji AODV-BR pada komunikasi VMeS dengan melakukan simulasi jaringan guna mengetahui efektifitas kinerja protokol routing AODV-BR pada kondisi lingkungan ideal VMeS. Untuk dapat menganalisa kinerja protokol routing AODV-BR ini dibutuhkan hasil pengukuran terhadap beberapa parameter dari Quality of Service (QOS) jaringan pada AODV-BR seperti Throughput, delay rata-rata, dan Packet Delivery Ratio (PDR).
Metode Penelitian
1.1 Gambaran Umum Sistem
Sistem komunikasi VMeS (Vessel Messaging System) adalah salah satu topik dari projek penelitian yang saat ini sedang dikembangkan di Laboratorium Jaringan Telekomonukasi Elektro ITS.
VMeS merupakan sistem komunikasi laut berbasis wireless yang terdiri dari satu node gateway dan node tersebar secara mobile. VMeS dikembangkan dari sistem komunikasi setelit yang disebut dengan
VMS (Vessel Monitoring System). Sistem komunikasi yang digunakan pada VMeS adalah sistem ad hoc, dikarena sistem ad hoc mampu melakukan komunikasi dengan memanfaatkan jangkauan perangkat lain sehingga data yang hendak dikirimkan dapat sampai pada tujuan [1].
Alasan menggunakan ad hoc dalam VMeS dikarenakan VMeS dirancang khusus untuk diterapkan pada suatu wilayah yang tidak dapat dibangun infrastruktur komunikasi sama sekali yaitu pada wilayah laut. Tidak ada pilihan sistem komunikasi lain yang dapat digunakan selain menggunakan sistem ad hoc, disebabkan jika menggunakan layanan satelit, perangkatnya dapat dibilang mahal apalagi untuk kalangan nelayan. Semua sistem ad hoc yang diterapkan dalam VMeS sama dengan sistem ad hoc yang ada pada sistem komunikasi lain, salah satunya yaitu dari teknik routing dari sistem ini. Semua teknik routing yang digunakan dalam VMeS sama halnya dengan ad hoc, yaitu memiliki peran penting dalam melakukan komunikasi, seperti pemetaan jalur pengiriman paket data berupa informasi dan lainnya [2].
Node yang tersebar berupa kapal nelayan dalam sistem VMeS sama halnya dengan node yang bergerak dalam sistem ad hoc lain. Pergerakan yang terjadi secara acak merupakan ciri salah satu teknik dalam ad hoc yang topologinya terbentuk secara dinamis. Hal ini biasa disebut dengan Mobile
Ad Hoc Network (MANET) . MANET memang sudah seharusnya diterapkan pada VMeS, melihat
kondisi lingkungan pada VMeS yang tidak mendukung infrastruktur dan administrasi terpusat.
Gambar 1. Ilustrasi ad hoc pada system VMeS [1]
1.2 AODV Backup Routing
AODV Backup Routing (AODV-BR) pada dasarnya sama seperti AODV tradisional, perbedaannya hanya menambahkan multiple jalur untuk mengatasi route break saat mobilitas node.
Skema perbaikan sistem AODV yang diperkenal kan oleh Lee dan M. Gerla ini mampu mengurangi terjadinya route break [4]. Alasan utama ditambahkannya skema ini adalah; pertama, AODV tradisional tidak memiliki multiple route atau alternative route untuk menghendel paket jika terjadi jalur putus akibat mobilitas node, sehingga node sumber harus melakukan setup route dari awal.
IV-52 SENTRA
Kedua, jika terjadi route break, data akan dihapus akibat tidak adanya jalur alternatif untuk dilalui data sampai jalur terbentuk kembali [5].
AODV-BR tidak merubah konsep dasar dari AODV tradisional. Untuk pembentukan jalur, AODV-BR memanfaatkan tiga pesan utama pada AODV yaitu RREQ, RREP, dan RRER. Perbedaannya, AODV-BR hanya men-flooding RREP dan menjadikan semua node overhear agar dapat memebentuk jalur alternatif saat proses setup route. Proses setup route ditunjukkan pada gambar
(b) (a) (d) ( c )
Gambar 0. Beberapa konstruksi rute dan penggunaannya: (a) node mengirim sebuah RREP, (b) node
meneruskan RREP, (c) rute utama dan rute alternatif ditetapkan, (d) paket data dikirimkan melalui rute alternatif
bila rute utama terputus [4]
1.3 Tahap Perancangan Penelitian
Untuk menganalisa kinerja protokol routing AODV-BR pada komunikasi VMeS ini, akan dilakukan simulasi protokol dengan menggunakan NS2. Adapun diagram alur untuk menganalisa kinerja AODV-BR ini ditunjukkan pada gambar 3.
Persiapan Simulasi Proses Scripting Perancangan Simulasi AODV-BR Skenario Simulasi
VMeS pada NS Pembuatan Algortima Backup
Analisa Hasil Kinerja Routing AODV di NS
Gambar 0. Diagram alur untuk menganalisa kinerja AODV-BR di VMeS Hasil Penelitian dan Pembahasan
2.1 Skenario Simulasi
Untuk mengevaluasi kinerja protokol routing AODV-BR pada VMeS, kami akan membandingkan hasil simulasi AODV pada VMeS dengan AODV-BR. Skema ini akan diimplementasikan pada Network Simulator 2. NS2 mendukung simulasi wireless dan routing protokol. Simulasi yang kami modelkan terdiri dari 10, 15, 20, 25, dan 30 node mobile yang terletak secara acak dengan diameter jaringan 500 x 500 m. Simulasi ini menggunakan IEEE 802.11 DCF sebagai medium access control protokol disebabkan AX.25 sebagai protokol radio di VMeS belum dikembangkan pada NS.
Topologi yang dibentuk dalam simulasi yaitu terdiri dari node fix dan node mobile. Node yang fix diasumsikan sebagai gateway dan pusat informasi di darat, sedangkan node mobile diasumsikan sebagai kapal nelayan yang tersebar secara mobile dengan posisi acak pada wilayah laut. Skenario dalam simulasi ialah, bagaimana node mobile yang berada pada wilayah laut dapat menjalin komunikasi dengan node fix dengan membangun jalur menggunakan protokol routing AODV-BR.
2.2 Hasil Simulasi dan Analisa
Hasil simulasi mengacu pada QoS jaringan, yaitu berupa parameter Average Delay, Throughput, dan Packet Delivery Ratio (PDR). Untuk melakukan analisa, dibutuhkan nilai dari masing-masing parameter yang diperoleh dari log simulasi berupa file trace. Data rate yang digunakan untuk simulasi
350 300 250 s) m AODV-BR 200 ( y la 150 AODV e D 100
50
10
15
20
25
30 Jumlah Node
Gambar 03. Perbandingan Delay (ms) AODV-BR dan AODV
Data pengukuran simulasi terhadap delay direpresentasikan pada gambar 3. AODV-BR memberikan performasi delay yang lebih rendah dibandingkan dengan AODV disebabkan AODV-BR memanfaatkan ruter alternatif saat terjadi route break sehingga delay-nya lebih rendah dari pada AODV. Delay semakin meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah node.
25 s) t/
20 e k a (P
15 AODV-BR t u p
10 AODV
h g u5 ro h T
10
15
20
25
30 Jumlah Node
Gambar 04. Perbandingan Throughput (packet/s) AODV-BR dan AODV
Pada gambar 4. Throughput AODV-BR lebih besar jumlahnya dibandingkan dengan AODV.Semakin bertambah jumlah node, maka semakin kecil throughput yang terkirim dalam hitungan detik. Hal ini dipicu oleh semakin bertambahnya jarak dan jumlah node yang akan dilalui oleh paket.
) 120 % ( o 100 ti a R
80 ry AODV-BR e
60 v li AODV e
40 D t e
20 k c a P
10
15
20
25
30 Jumlah Node
Gambar 5. Perbandingan PDR (%) AODV-BR dan AODV
Packet Delivery Ratio (PDR) adalah presentase kesuksesan dalam pengiriman paket, AODV- BR memberikan kontribusi lebih dibandingkan AODV berdasarkan gambar 5. Seiring bertambahnya node yang tergabung dalam jaringan, nilai PDR semakin menurun dengan kata lain jumlah paket yang
IV-54 SENTRA
terkirim pada saat node semakin bertambah akan semakin berkurang karena dipengaruhi delay yang meningkat.
Kesimpulan
Secara keseluruhan, paper ini membahas kinerja protokol routing AODV Backup routing dengan cara membandingkan performa AODV-BR dengan AODV tradisional. AODV-BR ini akan diimplementasikan pada komunikasi Ad Hoc VMeS dengan maksud memperbaiki kinerja dari sistem komunikasi VMeS yang ada. Analisa kinerja pada protokol AODV-BR di paper ini hanya sampai simulasi saja, namun pada hasil simulasi AODV-BR sudah mampu memberikan kontribusi perbaikan terhadap permasalah yang sering dijumpai oleh AODV berdasarkan nilai parameter QoS jaringan yang diperoleh pada akhir simulasi. Protokol routing ini dapat diimplementasikan pada VMeS untuk penelitian lebih lanjut. Rencana selanjutnya yang dapat direkomendasikan adalah mengimplemntasikan AODV-BR pada perangkat VMeS untuk diuji kinerjanya pada data rate 1200 byte di frekuensi VHF dengan menggunakan MAC protokol AX.25.
Referensi
[1] M. Ardita and A. Affandi, Perancangan Terminal Komunikasi Data Terintegrasi untu Jaringan Ad-Hoc Vessel Messagging System (VMes) , Surabaya: Thesis JTE-ITS, 2010. [2] A. Affandi, Sistem Komunikasi Data Terpadu Armada Perahu Nelayan Menggunakan Kanal Frekuensi Tinggi (VMeS-Vessel Messagging System) , in Hibah Pasca (HPTP), ITS Surabaya, 2007. [3]. C. Perkins and E. M. Royer, Ah-hoc On-demand Distance Vector Routing, in WMCSA'99 Second IEEE Workshop , New Orleans, LA, 1999. [4] M. G. SJ Lee, AODV -BR: Backup Routing in Ad hoc Networks, in IEEE, Chicago, IL, 2000. [5] W. K. Lai, S. Y. Hsiao and Y. C. Lin, Adaptive backup routing for ad-hoc networks, Elsevier, vol.
30, no. Computer Communications, pp. 453-464, 2007.