BAB II LANDASAN TEORI
2.4 ARAMA (Ant Routing Algorithm for Mobile Ad-Hoc Networks)
ARAMA adalah routing protokol yang terinspirasi dari kejadian alam yaitu koloni semut. Semut koloni mampu untuk menemukan makanan dan mengikuti jalur terpendek dari sarang ke makanan. seperti pergerakan semut pada umumnya, mereka meninggalkan sebuah zat kimia yang dikenal dengan pheromone pada tanah.
Ketika semut menemukan titik yang memiliki lebih dari satu cabang,
probabilitas dari masing masing cabang akan dipilih oleh semut berdasarkan
jumlah pheromone yang ditinggalkan pada masing-masing cabang. Semut akan memilih cabang dan meninggalkan lebih pheromone lagi pada cabang yang dipilih.
Pheromone pada cabang jalur tependek akan semakin bertambah dengan cepat
daripada pheromone pada cabang lain[7].
Pada ARAMA, optimalisasi jalur berdasarkan lokal maupun global informasi. Algoritma ini dapat menghemat energi yaitu dengan mengoptimalkan penggunaan energi yang adil di semua node dalam jaringan. Ketika jalur terbaik gagal, maka algoritma akan menggunakan jalur yang tersedia selanjutnya. Setiap node dalam jaringan dapat berperan sebagai node sumber, node tujuan dan node perantara. Ketika sebuah node sumber ingin mencari jalur untuk mencapai tujuan, maka node tersebut akan mengirim semut Fant(Forward Ant) atau semut yang mencari rute. Semut Fant akan menggunakan perantara untuk mencari tujuan berdasarkan routing tabel dan informasi lokal. Semut Fant akan mengumpulkan informasi dan node perantara yang mereka lalui. Ketika semut Fant sudah mencapai tujuan, informasi yang dikumpulkannya akan dinilai. Semut Fant akan dihapus,
semut Bant(Backward ant) atau semutyang me-replay akan dibuat. Semut Bant akan membawa nilai yang dikumpulkan oleh semut Fant yaitu berupa table
pheromone (sisa battery dan jumlah node) dan mengidentifikasi node perantara
pada jalur. Semut Bant akan mengikuti jalur kebalikan dari semut Fant dengan membandingkan table pheromone terkecil .
Karena bergerak pada jalur kebalikan, maka table pheromone akan diubah berdasarkan nilai jalur yang dibawanya dan mengupdate probabilitas tabel routingnya. Kemudian setelah semut Bant mencapai node sumber, maka node sumber akan mengupdate tabelnya dan menghapus semut ant[8].
Keuntungan routing protokol ARAMA
Pada protokol ini menggunakan algoritma yang menggunakan jalur tersedia selanjutnya sehingga pada saat sebuah node mengirimkan sebuah Fant(forward ant) maka node perantara tersebut akan mencari node tujuan berdasarkan updaterouting table pheromone dan informasi local, serta pergerakan mencari jalur terpendek untuk sampai ke node tujuan.
Kerugian routing protokol ARAMA
Pada routing protokol ARAMA ini karena semua node semut mengirimkan Fant untuk mencari jalur rute maka konsumsi baterai lebih besar dari pada routing protokol lainnya.
Phoase pada Ant Routing Protokol Route Discovery Phase
Contoh simple Ant Routing Protokol
Jika node S sebagai source node ingin berkomunikasi dengan node D sebagai destination node.
Gambar 2.3.1 Source node mengaliri node tetangga dengan Fant untuk mencari jalur rute
Tahap 1 Node S akan mengirim Fant(Forward Ant) ke node tetangganya yaitu C ,B dan K . Fant1 adalah ForwardAnt dari S ke C, Fant2 adalah
ForwardAnt dari S ke B, Fant3 adalah ForwardAnt dari S ke K. Setiap Fant
akan menghitung table pheromone untuk setiap node berupa (sisa battery dan node). Kemudian Fant akan bergerak lagi dengan rumus probabilitas diatas mencari jalur yang belum dikunjungi. hampir sama seperti tahap di atas Fant1 adalah ForwardAnt dari B ke J, Fant2 adalah ForwardAnt dari C ke W, Fant3 adalah ForwardAnt dari K ke R. Setiap Fant akan menghitung table pheromone .Karena Fant1 sudah menuju ke node D yang adalah tujuan
atau destination node D, maka node D akan me-replay dengan Bant(BackwardAnt), maka node D atau destination node akan meng-update table pheromone dari Fant1. Kemudian node D akan menghapus Fant1 dan mengirimkan Bant ke jalur yang sebelumnya telah dilalui oleh Fant1 yaitu menuju ke node B. Sementara itu Fant2 dan Fant3 baru saja datang menuju
node D atau destination node, node D akan membandingkan tabel pheromone miliknya dengan tabel pheromone miliki Fant3 dan Fant2.
Gambar 2.3.2 Source node menemukan jalur alternatif setelah mengirimkan Fant dan mendapatkan balasan berupa Bant
Tahap 2 Fant2 dan Fant3 akan dihapus oleh node D karena tabel
pheromene milik node B yang berasal dari Fant1 lebih kecil. Maka node C
dan K tidak akan mengirimkan Bant ke jalur Fant2 dan Fant3. Sementara itu node B akan mengirim Bant ke source node atau node S. Node S akan mengupdate tabel pheromone dan memproleh jalur tercepat sementara untuk ke node B. Node S akan mengirimkan data ke node B melalui jalur tadi.
Gambar 2.3.3 Saat jalur alternatif terputus,jalur cadangan(maintenance) mengganti yang di alternatif rute
Tahap 3 Sebagai source atau node S maka akan mengirim data melalui jalur yang telah diperloeh sementara yaitu S-B-J-D. Namun source
node S akan tetap mengirim Fant ke jalur lainnya. Ini adalah keunggulan
dari ARAMA.Meskipun node S telah menemukan jalur tetapi dia akan tetap mencari jalur alternatif lainya dengan tetap mengirim Fant, ini karena topologi adhoc MANET sangat dinamis , sehingga saat jalur terputus source
node S tetap memiliki jalur alternatif lainnya, tidak harus mengulang
mencari jalur dari awal dikarenakan pada routing ARAMA tetap
Gambar 2.3.4 Pada saat jalur node terputus, maka node C otomatis
menggantikan jalur karena dialiri Fant.
Tahap 4 pada saat jalur route mengalami putus koneksi pada jalur route node ( S,B,J,D), akan tetapi sebelumnya node source tetap mengalirkan Fant kepada node tetangga sebelumnya , peristiwa ini dinamakan (backup path routing) atau jalur cadangan ini disediakan pada protokol ARAMA untuk menghindari putusnya jaringan, namun bandwidth yang dibroadcast node source jadi semakin boros karena semua jalur node tetangga tetap dialiri Fant.
2.4.1 Tahap Pemeliharaan ARAMA (Route Maintanance Phase) ARAMA mempunyai 2 proses pemeliharaan jalur yaitu jalur subpath (jalur cadangan) menggunakan metode evaporations dan Maintenance Jalur terputus dengan probabiltas.
Maintenance Subpath
Gambar 2.3.5 Route Maintenance sub Path ARAMA. Parameter Evaporations
a. Evaporation Factor : nilai penguapan pheromone =0.25 b. Threshold : batas nilai penguapan = 0 (default)
c. timeInterval : waktu kunjungan = 0.1 s d. timeLimit : waktu penguapan 1s
e. Probabilitas PheromoneValue : nilai pheromone jalur(i) /jumlah semua nilai pheromoneValue tiap jalur
Mekanisme Evaporations Nilai probabilitas jalur
Fant(1)Node K : 1.4/4.2 =0.333 Fant(2)Node C : 1.3/4.2 =0.309 t=0; timeInterval=0.1s
waktu kunjungan Fant(1) ke-i t=t+0.1s yaitu 0.1s waktu kunjungan Fant(2) ke-i
t=t+0.1s yaitu 0.2s
Evaporations akan terus bertambah nilainya seperti rumus mekanisme di atas sampai nilai waktu kunjungan t=1s, maka nilai pheromone berkurang 0.25 maka nilai pheromone sampai ke nilai 0 atau kurang dari 0 maka routing table akan dihapus.
Maintenance Jalur Terputus
Gambar 2.3.6 Maintenance Jalur terputus ARAMA
terputus sehingga node yang menjadi pengirim data harus mengirimkan Route Error kembali menuju source selanjutnya source akan menghapus table jalur yang error tersebut, setelah itu Node source akan membandingkan Node source hanya perlu mengganti rute optimal path dari sub path yang telah ada. Dalam hal ini node dengan nilai terbesar akan di pilih menjadi Optimal Path atau jalur utama.