PERBANDINGAN PROTOKOL DSR DENGAN MODIFIKASI DSR MENGGUNAKAN AKUMULASI SNR-RP DAN MINIMUM HOP PADA JARINGAN WIRELESS MESH

(1)

PERBANDINGAN PROTOKOL DSR DENGAN MODIFIKASI DSR

MENGGUNAKAN AKUMULASI SNR-RP DAN MINIMUM HOP

PADA JARINGAN WIRELESS MESH

Firman Hidayat 1)_{, Supeno Djanali}2)_{, dan Muchammad Husni}3)

1) Teknik Informatika, FTIf, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya [email protected]

ABSTRAK

Pada jaringan ad hoc permasalahan routing merupakan suatu yang menarik untuk diteliti karena berbeda dengan routing pada jaringan yang konvensional. Untuk menangani masalah pada jaringan ad hoc telah banyak skema routing yang ditawarkan dan memiliki kelebihan serta kekurangan masing masing. Dynamic source Routing (DSR) adalah salah satu skema routing yang memperhitungkan sumber daya yang dimiliki masing masing node untuk memilih rute mana yang terbaik dilalui agar data sampai ke tujuan dengan lebih terjamin.

Pada penelitian ini skema Dynamic Source Routing diterapkan dengan

mempertimbangkan akumulasi SNR-RP dari rute yang akan dilalui, apabila terdapat beberapa rute dengan akumulasi SNR-RP yang sama, maka dipilih rute yang memiliki jumlah hop terkecil. Perhitungan Delay dan Througput digunakan untuk membandingkan tingkat efisiensi dari modifikasi DSR yang diterapkan.

Penelitian ini memodifikasi protokol DSR yang digunakan pada jaringan Wireless Mesh dimana akumulasi SNR-RP serta jumlah hop dijadikan pertimbangan untuk memilih rute yang dillalui sehingga pesan bisa sampai ke node tujuan dengan lebih terjamin. Dari perhitungan Throughput dan delay didapatkan bahwa modifikasi protokol DSR lebih baik dibandingkan dengan protokol DSR.

Kata kunci: Dynamic Source Routing, Signal to Noise Ratio, Recieved Power.

PENDAHULUAN Latar Belakang

Pada jaringan ad hoc permasalahan routing merupakan suatu yang menarik untuk teliti karena berbeda dengan routing pada jaringan yang konvensional. Pergerakan node dalam jaringan ad hoc kadang berkelompok kadang juga sendiri, bisa juga suatu grup terpecah menjadi beberapa bagian atau sebaliknya beberapa grup bergabung menjadi satu, masalah ini tentu harus ditangani dengan baik agar seluruh node tetap terjaga koneksinya (Samih, 2009). Salah satu skema routing yang memperhitungkan semua sumber daya yang dimiliki masing masing node adalah Dynamic source Routing (DSR) dengan menghitung Signal to Noise Ratio (SNR) dan

(2)

Recieved Power (RP) akan diketahui rute mana yang terbaik dilalui agar data sampai ke tujuan dengan lebih terjamin (Fuad & Chen 2009).

Pada penelitian ini diajukan pengembangan dari protokol DSR yang akan digunakan pada jaringan Wireless Mesh dengan modifikasi skema penetuan rute yang ditempuh dengan mempertimbangkan akumulasi SNR-RP serta memilih jumlah hop terkecil yang akan dilalui.

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah meningkatkan performansi jaringan dengan menambahkan kombinasi akumulasi SNR/RP dan jumlah hop terkecil pada protokol DSR sebagai pertimbangan pemilihan rute terbaik.

Studi Literatur

DSR di rancang untuk jaringan tanpa infrastruktur yang mempunyai banyak node. Protokol DSR terdiri dari dua fase yaitu fase pencarian rute (route discovery) dan fase pemeliharaan rute (route maintenance). Jika suatu node ingin mengirimkan suatu paket ke node yang lain, node tersebut akan memeriksa apakah memiliki catatan mengenai rute menuju titik yang diinginkan. Apabila terdapat catatan mengenai rute yang dimaksud, paket akan dikirimkan melalui rute tersebut. Namun apabila tidak ditemukan rute yang diinginkan, proses pencarian rute akan dilakukan (Hussain, 2008).

Tahapan Route Discovery:

1. Node mengecek routing cache sendiri

2. Mengirimkan sebuah permintaan route ke tetangga, berisi alamatnya sendiri, yaitu alamat tujuan dan nomor unique sequence untuk deteksi loop

3. Node yang diterima mengecek cache untuk route menuju tujuan. Jika tidak berisi route, maka akan menambahkan alamatnya sendiri ke paket dan meneruskannya Tahapan Route maintenance:

1. Sebuah Route Reply (RREP) akan dikirimkan kembali, sampai sebuah node menemukan rute sebenarnya menuju node tujuan

2. Jika ada suatu node yang bukan merupakan node tujuan, maka akan menambah cached route ke pesan route reply

Gambar 1. Route Request (RREQ) dan Route Reply (RREP) (Fuad et. All, 2009)

Dari Gambar 1 bisa dilihat bagaimana terjadinya RREQ dan RREP, pertama akan dikirimkan paket permintaan rute (RREQ) secara broadcast. Paket permintaan rute (RREQ) berisi alamat node sumber, alamat node tujuan dan bilangan unik untuk identifikasi. Node-node yang menerima RREQ kemudian memeriksa catatan

(3)

rute yang dimilikinya, apakah rute yang diinginkan oleh pengirim paket permintaan rute ada atau tidak. Jika ternyata tidak ditemukan rute yang dimaksud, node yang menerima RREQ akan menambahkan alamat kedalam paket untuk kemudian membroadcast kembali paket tersebut ke node-node yang lain atau node tetangga sampai ditemukan rute menuju kearah node tujuan. Ketika RREQ berhasil sampai ke node tujuan, node tersebut akan mengirimkan paket balasan (RREP) kepada node sumber yang meminta rute. Paket balasan (RREP) akan berisi catatan node-node yang dilewati oleh paket permintaan rute (RREQ) mulai dari awal sampai node tujuan.

Untuk pemeliharaan rute, DSR memiliki dua macam paket yaitu paket error dan paket pemberitahuan. Pada saat suatu node menemukan kesalahan transmisi pada lapisan data link, node tersebut akan mengirimkan paket error ke jaringan. Node yang menerima paket tersebut akan menghapus catatan rute yang berkaitan dengan node pengirim paket error, dan node sumber paket error akan membroadcast RREQ kembali sampai ditemukan rute yang benar menuju node tujuan. Sedangkan paket pemberitahuan digunakan untuk memeriksa kebenaran proses suatu rute (Maradin, 2007).

Minimum Hop adalah jumlah hop terkecil yang harus dilalui mulai dari Source(S) node menuju ke Destination(D) node. Gambar 2 menggambarkan adanya beberapa rute yang bisa ditempuh mulai dari node A menuju node G, rute pertama melalui node A > B > C > G, rute kedua melalui A > D > E > F > G, dan melalui rute ketiga yaitu A > H > I > J > G. Pada rute pertama terdapat 3 hop, rute kedua mempunyai 4 hop serta rute ketiga mempunyai 4 hop, dari ketiga rute tersebut yang terpilih sebagai minimum hop adalah rute pertama karena jumlah hopnya paling sedikit.

Gambar 2. Minimum Hop

Akumulasi SNR-RP adalah jumlah total nilai SNR-RP dari rute yang dilalui. Gambar 2 menunjukkan tiga rute dengan dengan akumulasi SNR-RP yang sama, pada rute pertama akumulasi SNR-RP adalah 5+6+15 = 26, pada rute kedua adalah 6+5+7+8 = 26 dan pada rute ketiga adalah 6+8+5+7=26.

Modifikasi pada protokol DSR diterapkan pada internal data structure guna menambahkan field untuk menyimpan nilai akumulasi SNR-RP dan minHop selama proses route discovery.

Gambar 3. Penambahan Field Route SNR-RP pada RREP

Penambahan field untuk menyimpan nilai SNR-RP pada Route Reply (RREP) seperti pada Gambar 3. Penambahan ini juga diterapkan pada RREQ dan Route Cache.

(4)

METODE

Arsitektur topologi yang digunakan untuk sistem yang diusulkan menggunakan Wireless Mesh Network. Wireless Mesh adalah jaringan dari perangkat mobile tanpa infrastruktur tetap. Di dalam suatu jaringan, setiap node secara langsung terhubung ke semua node yang terletak dalam jangkauan sinyal radionya, juga menunjuk ke jangkauan teknis. Node tersebut dinamakan neighbors (tetangga). Sejak node mobile, lingkungan berubah dari waktu ke waktu sebagian node dapat masuk dan keluar jangkauan satu sama lain secara teknis. Komunikasi antara tetangga adalah hal yang mudah, setiap pesan dipancarkan oleh satu node penerima ke semua tetangga, untuk itu tidak diperlukan routing. Komunikasi dengan node tetangga lingkungan terluar merupakan aspek yang menarik di Wireless Mesh, karena itu menyatakan secara langsung multi-hop message diffusion, dimana pesan harus disampaikan oleh satu atau lebih penyiaran ulang lanjutan antara pengirim dan penerima (Akyidlis & Wang 2005).

Pada uji coba ini membandingkan protokol DSR dengan algoritma yang diajukan dengan menggunakan skenario 10, 15, 25 dan 40 node wireless yang bersifat mobile (bisa diam, bisa berpindah posisi) dalam area 100 x 100 meter selama 30 menit, parameter yang digunakan seperti pada Tabel 1.

Dengan menggunakan jumlah node yang berbeda kami ingin mempelajari pengaruh yang ditimbulkan terhadap algoritma yang diusulkan, adapun lingkungan uji coba menggunakan hardware dan software sebagai berikut:

• Proccessor intel Code 2 Duo T5450 @ 2,2 Ghz

• RAM 1 Gb,

• Harddisk 320 Gb, LAN Card, Wifi.

• Sistem Operasi menggunakan Windows XP sp3 • Simulasi menggunakan aplikasi Opnet 14.5 • Microsoft Visual Studio 2008

Tabel 1. Parameter yang Digunakan dalam Simulasi

Parameter Nilai Parameter

Network parameters

No Of Topologies 1

No Of nodes 10,15,25,40

Area 100mX100m

Simulation Time 30 minute

Nodes type MANET mobile node

Communication Parameters

Physical medium 802.11 DSSS

Data Rate 11 Mbps

Transmission power 0.005w

Packet Reception-power Threshold 7.33 E-14

RTS Threshold None

MAC protocol 802.11 MAC layer

PCF parameters Disabled

(5)

Pola pergerakan node dalam simulasi jaringan di-generate secara acak menggunakan model random. Pada model ini, node-node akan bergerak secara acak menuju posisi tujuan seperti parameter yang telah ditentukan sesuai dengan Tabel 1. Adapun luas area simulasi adalah 100 meter X 100 meter.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil simulasi menggunakan OPNET 14.5 untuk menguji seberapa bagus perbaikan kualitas pelayanan pada jaringan wireless mesh. Setiap gambar berikut menyajikan data hasil simulasi selama 30menit berdasarkan kinerja protokol routing dengan perbedaan jumlah node yaitu 10, 15, 25 dan 40 node.

Untuk mempersingkat nama protokol yang digunakan dalam penyajian grafik hasil uji coba, nama protokol routing diganti dengan urutan (A=DSR, B=SNR-RP MinHop). Perhitungan end to end delay dan throughput digunakan untuk menentukan tingkat efisiensi skema routing yang diusulkan.

Gambar 4. Grafik Throughput 10 Node dan 15 Node

Dari data hasil simulasi didapat bahwa modifikasi protokol DSR (B) berhasil meningkatkan throughput dibanding protokol DSR (A) yaitu pada jumlah node 10 terjadi peningkatan throughput sebesar 8864,55 bit, sementara pada 15 node terjadi peningkatan throughput sebesar 43662,44 bit, seperti nampak pada grafik throughput Gambar 4 di atas.

Gambar 5. Grafik Throughput 25 Node dan 40 Node

0.00 10000.00 20000.00 30000.00 40000.00 50000.00 60000.00 70000.00 80000.00 0 500 1000 1500 2000 bi t detik Throughput 10 node 30 menit

A 0.00 20000.00 40000.00 60000.00 80000.00 100000.00 120000.00 140000.00 160000.00 0 500 1000 1500 2000 bi t detik Throughput 15 node 30 menit

A B 0.00 50000.00 100000.00 150000.00 200000.00 250000.00 0 500 1000 1500 2000 bi t detik

Throughput 40 node 30 menit

A B 0.00 20000.00 40000.00 60000.00 80000.00 100000.00 120000.00 140000.00 160000.00 180000.00 0 500 1000 1500 2000 bi t detik

Throughput 25 node 30 menit

A B

(6)

Data hasil simulasi menunjukkan bahwa modifikasi protokol DSR (B) berhasil meningkatkan throughput dibanding protokol DSR (A) yaitu pada jumlah node 25 terjadi peningkatan throughput sebesar 33624,70 bit, sementara pada 40 node terjadi peningkatan throughput sebesar 43712,11 bit, seperti nampak pada grafik throughput Gambar 5.

Gambar 6. Grafik Delay 10 Node dan 40 Node

Dari data hasil simulasi nampak bahwa modifikasi protokol DSR (B) berhasil menurunkan delay dibanding protokol DSR (A) yaitu pada jumlah node 25 terjadi penurunan Delay sebesar 1,892 detik, sementara pada 40 node terjadi penurunan Delay sebesar 2,064 detik, seperti nampak pada grafik throughput Gambar 6 di atas.

Gambar 7. Grafik Delay 25 Node dan 40 Node

Data hasil simulasi menunjukkan bahwa modifikasi protokol DSR (B) berhasil menurunkan delay dibanding protokol DSR (A) yaitu pada jumlah node 25 terjadi penurunan Delay sebesar 1,522 detik, sementara pada 40 node terjadi penurunan Delay sebesar 1,513 detik, seperti nampak pada grafik throughput Gambar 7 di atas.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 de la y (de tik ) waktu (detik) Delay 10 node 30 menit

A 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 de la y (de tik ) periode (detik) Delay 25 node 30 menit

(7)

KESIMPULAN DAN SARAN

Berdasarkan hasil uji coba dan pembahasan data hasil uji coba pada penelitian yang dilakukan terhadap metode yang diusulkan adalah sebagai berikut:

− Kinerja protokol routing pada Wireless Mesh sangat dipengaruhi oleh banyaknya jumlah node.

− Protokol routing modifikasi DSR dengan SNR-RP dan minHOP telah berhasil memperbaiki protokol DSR asli dalam menangani masalah pengiriman pesan karena adanya mobilitas node pada jaringan. Hal ini dibuktikan dengan hasil uji coba yang menunjukkan angka yang cukup signifikan.

− Protokol routing DSR asli memiliki delay lebih besar dibandingkan modifikasi DSR menggunakan akumulasi SNR-RP dan minHOP. Hal ini dibuktikan dari hasil uji coba yang menunjukkan bahwa delay mengalami penurunan yang signifikan.

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan terhadap modifikasi DSR menggunakan akumulasi SNR-RP dan minHop, didapatkan bahwa modifikasi protokol DSR lebih baik dibandingkan dengan protokol DSR.

DAFTAR PUSTAKA

Akyildiz, I.F. & Wang, X. (2005), 'A Survey on Wireless Mesh Networks', IEEE Radio Communications Magazine, vol. 43, no. 9, pp. S23- S30.

Fuad Alnajjar, Yahao Chen, SNR/RP Aware Routing Algorithm: cross-layer design for manets , International Journal of Wireless & Mobile Networks (IJWMN), Vol 1, No 2, November 2009.

Hussain, S.M.A. (2007), 'A Link-State Dynamic Source Routing Protocol for Wireless Mesh Networks (WMNs)', Master thesis, The University of Western Australia, Western Australia.

Long, Z. & He, Z. (2007), 'Optimization and Implementation of DSR Route Protocol Based on Ad Hoc Network', Wireless Communications, Networking and Mobile Computing, 2007. WiCom 2007. International Conference on, pp. 1508-1511. Marandin, D. (2007), 'Improvement of Link Cache Performance in Dynamic Source

Routing (DSR) Protocol by Using Active Packets', in, Next Generation Teletraffic and Wired/Wireless Advanced Networking, vol. 47, Springer Berlin/ Heidelberg, pp. 367-378.

Saad Khan, Pirzada, A.A. & Portmann, M. (2007), Performance Comparison of Reactive Routing Protocols for Hybrid Wireless Mesh Networks, The 2nd International Conference on Wireless Broadband and Ultra Wideband Communications (AusWireless 2007).

Samih Eisa Suliman Abdalla,(2009), A Dynamic Source Routing Protocol for Wireless Meshnetwork Using Signal-To-Noise Ratio, Faculty of Computer Science and Information Technology University of Malaya Kuala Lumpur.