Implementasi Dan Analisis Kinerja Routing protocol B.A.T.M.A.N-Adv
(Better Approach To Mobile Ad-Hoc Networking Advanced) Pada Jaringan
Berbasis Wireless Mesh
Lina Afriana; Muhammad Salman, S.T., M.IT. Teknik Komputer
Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Abstrak - Pada penelitian ini, penulis melakukan implementasi B.A.T.M.A.N-Adv pada 4 buah AP yang menjalankan firmware opensource OPENWRT. 1 buah laptop, dan juga 1 buah PC juga digunakan sebagai alat untuk pengambilan data. Penelitian kinerja B.AT.M.A.N-Adv dilakukan di Departemen Teknik Elektro Universitas Indonesia. Berdasarkan hasil pengujian, besar throughput batman-adv menurun hingga 82,15%. Besar jitter meningkat hingga 2528,46%, dan packet loss hingga 2070,42%, delay mencapai hingga 164% dan waktu pengiriman data meningkat hingga 21 detik. Pemakaian memori dan CPU pada batman meningkat 3,82% dan 20,7%.
Abstract - In this study, writer make an implementation of B.A.T.M.A.N-Adv is impleented on four Access Point which run OPENWRT Barrier Breaker opensource firmware. One laptop and one Personal Computer are also used as tools to collect the data. This research hold in Electrical Engineering Department University of Indonesia. Based on the result of the experiment, batman-adv’s troughput decreased 82,15%. Jitter increased 2528,46%,, packet loss increased 2070,42%, delay increased 164%, and the duration to send data increased 21 second. CPU memory usage under operation of batman-adv firmware increased 3,82% and 20,7%.
Kata Kunci: BATMAN; Delay; Jitter; Jperf; Kuantitatif; Kualitatif; OpenWRT; packet loss;
throughput; wireless adhoc; wireless mesh network.
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi wireless memicu perkembangan teknologi jaringan pendukung teknologi wireless. Salah satunya adalah teknologi Wireless Mesh Network. Teknologi mesh
menjadi salah satu solusi penggunaan teknologi wireless dengan lebih praktis dan sederhana. Selain itu teknologi mesh memungkinkan mekanisme pemulihan jaringan yang lebih baik dimana terdapat jalur alternatif jika terjadi komunikasi yang terputus pada sebuah jalur komunikasi ataupun jika terdapat kerusakan pada salah satu perangkat mesh network. Pengembangan teknologi WMN saat ini mengacu tidak hanya dalam sisi perangkat yang mendukung teknologi ad-hoc, namun juga dalam sisi perangkat lunak ataupun mekanisme
routing yang memungkinkan teknologi mesh ini berjalan pada mesin yang digunakan. Salah satu routing protocol yang cukup populer digunakan adalah Better Approach To Mobile Ad-hoc Networking atau lebih dikenal dengan B.A.T.M.A.N. Routing protocol ini menjadi salah satu solusi implementasi WMN yang memiliki tingkat reliability cukup tinggi.
1.2 Tujuan
Tujuan dari skripsi ini adalah melakukan implementasi dan mengetahui kinerja dari
routing protocol B.A.T.M.A.N-adv dalam implementasinya ke dalam jaringan berbasiskan
WirelessMesh dengan menggunakan pendekatan real experiment (testbed).
1.3 Batasan Masalah
Skripsi ini membahas pengujian tentang :
1) Besar penggunaan cpu dan memori berdasarkan jumlah node.
2) Besar throughput, jitter, dan packet loss pada setiap hop dengan menggunakan dua kondisi. Kondisi yang menjadi ukuran yaitu :
a. Kondisi jaringan tanpa adanya aplikasi video streaming
b. Kondisi jaringan dengan adanya aplikasi video streaming
3) Besar delay dan waktu pengiriman data pada setiap hop.
2. TINJAUAN TEORITIS 2.1 Wireless Mesh Network
Wireless mesh network merupakan suatu bentuk jaringan komunikasi dimana setiap
node maupun wireless router terhubung dengan menggunakan media wireless dengan menggunakan topologi mesh. Wireless mesh memberikan kemudahan dalam instalasi sekaligus skalabilitas yang tinggi tanpa perlu adanya pengaturan cabling namun untuk dapat terhubung dengan internet, diperlukan sambungan khusus menggunakan kabel ke salah satu
mesh router. Perangkat lain dalam mesh network dapat menggunakan mekanisme multihop
untuk terhubung dengan internet melalui wireless router yang telah tergabung dalam mesh network yang sama. Selain instalasi dan skalabilitas, wireless mesh juga memiliki fitur self configuring dan juga self healing sebagai fitur utama mesh network. Self configure berarti ketika AP/Mesh router di letakkan dalam area mesh network, perangkat tersebut dapat
merupakan fitur mesh dimana ketika terdapat satu perangkat yang mati ataupun rusak, jalur
mesh secara otomatis akan langsung di update dengan menggunakan jalur lain sehingga komunikasi mesh tidak terputus.
Wireless mesh network mempermudah menghubungkan area yang sulit dijangkau dengan menggunakan kabel. Biaya perawatan mesh network juga lebih rendah jika dibandingkan dengan jaringan wireless konvensional. Node-node yang bertindak sebagai
client seperti laptop, pda, dan smartphone yang memiliki nic (network interface card) juga dapat terhubung dengan menggunakan mesh network ini melalui wifi sedangkan client yang tidak memiliki nic dapat terhubung dengan menggunakan kabel ethernet yang disambungkan ke port ethernet di mesh router. Pada dasarnya, wireless mesh network dikembangan untuk melengkapi dan juga meningkatkan kinerja untuk WPAN, MANET, WLAN, dan juga WMAN. Contoh topologi wireless mesh network ditunjukkan pada Gambar 2.1.
WLAN Access Point Smartphone Switch Internet Connection Laptop kabel Wireless
Gambar 2. 1 Contoh topologi Jaringan wireless mesh 2.2 B.A.T.M.A.N-ADV
Batman-advanced atau batman-adv merupakan implementasi routing protocol batmand dalam bentuk modul kernel yang bekerja pada layer 2 atau data link layer. Pada dasarnya
routing protocol yang bekerja pada layer 3 saling bertukar informasi routing dengan mengirimkan paket UDP dan juga menetapkan keputusan routing mereka dengan memanipulasi kernel routing table. Batman-adv beroperasi sepenuhnya pada layer dua, data
link layer. Itu berarti semua mekanisme routing dan juga penetapan jalur routing dilakukan di
layer tersebut. Karena bekerja pada layer dua, maka informasi routing disebarkan dalam bentuk raw ethernet frame dan dihandle oleh batman-adv. Seperti halnya routing protocol
batmand, batman-adv juga menggunakan OGM (Originator Message) untuk pertukaran informasi node dan pembentukan routing table dan semua node tidak mengetahui topologi jaringan melainkan hanya terkait dengan link-local tetangga. Sehingga perubahan network
tidak akan mempengaruhi node. Batman-adv menggunakan batctl tool untuk melakukan konfigurasi dan debugging terhadap kernel modul batman-adv. Batctl juga dapat digunakan untuk melakukan ping layer 2, traceroute, dan juga tcpdump.
2.3 OpenWRT
OpenWRT adalah sebuah firmware opensource (GNU License) berbasiskan sistem operasi linux yang digunakan untuk embedded device seperti wirelessrouter. Berbeda dengan
firmware bawaan dari vendor yang memasukkan semua fitur sekaligus pada device, OpenWRT menyediakan konfigurasi minimal dengan menyediakan dukungan untuk package
tambahan. Hal ini membuat penghematan memori dan juga efisiensi kinerja CPU karena user
dapat memilih package-package apa saja yang ingin dimasukkan dan package apa saja yang tidak perlu. Kemudahan instalasi, development, dan juga dukungan terhadap banyak vendor
wireless device membuat OpenWRT menjadi salah satu firmware yang saat ini banyak digunakan.
3. METODE PENELITIAN 3.1 Perangkat dan Software Yang Digunakan
Perangkat keras yang digunakan adalah :
a) Dua buah WirelessRouter TP-Link TL-MR3420. b) Satu buah WirelessRouter TP-Link TL-WR941ND. c) Satu buah WirelessRouter TP-Link TL-MR3220. d) Satu buah Laptop dan PC untuk pengukuran.
• Perangkat lunak OpenWRT sebagai firmware dari wireless router yang akan
digunakan. Yang digunakan pada implementasi adalah OpenWRT Barrier Breaker (Bleeding Edge r36552).
• Package OpenWRT untuk B.A.T.M.A.N-adv versi 2013.1.0 sebagai routing protocol untuk WirelessMeshNetwork.
• Perangkat lunak iperf dan jperf untuk menetapkan besar throughput, jitter, dan
juga packet loss dari sistem multihop yang digunakan.
• Perangkat ping tool untuk menetapkan besar delay dari sistem multihop yang
digunakan.
• Package sysstat pada OpenWRT untuk melakukan pengukuran penggunaan
memori dan juga cpu pada router.
• Perangkat lunak putty untuk melakukan konfigurasi pada OpenWRT.
• Perangkat lunak VLC (Video Lan Client) untuk melakukan mekanisme video streaming.
3.2 Skenario
Topologi yang digunakan adalah topologi WMN dengan menggunakan 4 buah AP, 1 buah Laptop, dan 1 buah PC. Dimana laptop dan PC digunakan sebagai media pengukuran. Pengujian yang akan dilakukan adalah pengujian implementasi batman-adv pada wmn, pengujian mekanisme pemilihan routing, pengujian pemakaian cpu dan memori berdasarkan jumlah node yang ada, pengujian besar throughput pada jaringan multihop, pengujian besar
jitter, packet loss, pengujian besar delay, dan pengujian pengiriman data pada setiap hop. Topologi pengujian implementasi, routing, dan penggunaan cpu-memori digambarkan pada Gambar 3.1. Sedangkan topologi pengujian throughput, jitter, packet loss, delay, dan pengiriman data digambarkan pada Gambar 3.2.
Gambar 3. 2 Skenario pengujian throughput, jitter, packet loss, delay, dan pengiriman data
4. PENGUKURAN
Pengukuran dilakukan di Gedung 2 Departemen Teknik Elektro Universitas Indonesia. Sesuai dengan Gambar 3.1, node 3 dan node 2 berada pada lantai 2 sedangkan node 1 dan
node 4 berada pada lantai 3. Setiap node berada pada ruangan yang berbeda yang berjarak kurang lebih 5-6 meter. Pada pengukuran pemakaian cpu dan memori, pengukuran dilakukan dengan mengambil 60 data dengan interval 5 detik dan dilakukan pengulangan sebanyak 5 kali. Pada pengukuran throughput, jitter, dan packet loss, pengukuran dilakukan dengan mengambil 300 data dengan interval 1 detik dan dilakukan pengulangan sebanyak 5 kali. Pada pengukuran ini, digunakan dua kondisi, yaitu dengan video streaming dan tanpa video streaming. Video yang digunakan memiliki parameter berikut :
• Ekstensi video = flv • Besar video = 48,5 MB
• Lama video = 8 menit 45 detik • Bitrate video = 775 kbps
Pada pengukuran delay dilakukan pengukuran dengan mengambil 60 data ber-interval 1 detik dan dengan pengulangan sebanyak 5 kali. Pada pengukuran pengiriman data dilakukan pengukuran hingga setiap data berhasil terkirim dan dengan pengulangan sebanyak 5 kali.
5. HASIL PENELITIAN
Implementasi batman-adv berhasil dilakukan pada keseluruhan mesh router. Hasil pengecekan bahwa batman-adv telah ter-install dan aktif ditunjukkan pada Gambar 5.1.
Gambar 5.1 Pengecekan Implementasi Batman-adv
Pengujian pemilihan rute digunakan untuk melihat mekanisme pemilihan rute batman-adv pada sistem multihop. Hasil pengujian ditunjukkan pada Gambar 5.2.
Gambar 5.2 Originator table pada Batman-adv
Pengujian penggunaan cpu dan memori digunakan untuk melihat besar penggunaan cpu dan memori batman-adv pada sistem multihop. Hasil pengujian penggunaan cpu ditunjukkan pada Gambar 5.3 sedangkan hasil pengujian penggunaan memori ditunjukkan pada Gambar 5.4.
Gambar 5.3 Grafik pemakaian CPU
Pengujian besar throughput digunakan untuk melihat besar throughput batman-adv pada sistem multihop. Hasil pengujian besar throughput tanpa video ditunjukkan pada Gambar 5.5 sedangkan hasil pengujian besar throughput tanpa video ditunjukkan pada Gambar 5.6.
Pengujian besar jitter digunakan untuk melihat besar jitter batman-adv pada sistem
multihop. Hasil pengujian besar jitter tanpa video ditunjukkan pada Gambar 5.7 sedangkan hasil pengujian besar jitter tanpa video ditunjukkan pada Gambar 5.8.
Pengujian besar packet loss digunakan untuk melihat besar packet loss batman-adv pada sistem multihop. Hasil pengujian besar packet loss tanpa video ditunjukkan pada Gambar 5.9 sedangkan hasil pengujian besar packet loss tanpa video ditunjukkan pada Gambar 5.10.
Gambar 5.5 Grafik perbandingan throughput
tanpa aplikasi video streaming
Gambar 5.6 Grafik perbandingan
throughput dengan aplikasi video streaming
Gambar 5.7 Grafik perbandingan jitter
Pengujian besar delay digunakan untuk melihat besar delay batman-adv pada sistem
multihop. Hasil pengujian besar delay ditunjukkan pada Gambar 5.11.
Pengujian waktu pengiriman data digunakan untuk melihat waktu pengiriman data batman-adv pada sistem multihop. Hasil pengujian waktu pengiriman data ditunjukkan pada Gambar 5.12 dan 5.13.
Gambar 5.9 Grafik perbandingan packet loss tanpa aplikasi video streaming
Gambar 5.10 Grafik perbandingan packet loss dengan aplikasi video streaming
Gambar 5.12 Grafik perbandingan waktu pengiriman data pada batman-adv
Gambar 5.13 Grafik perbandingan waktu pengiriman data pada 802.11s
6. PEMBAHASAN
Pada hasil pengujian yang ditunjukkan pada Bagian 5 ditunjukkan bahwa kinerja batman-adv lebih baik secara kualitatif maupun kuantitatif. Berdasarkan hasil pengujian implementasi batman-adv, telah terlihat bahwa implementasi batman-adv telah berhasil. Pada pengujian mekanisme routing dapat terlihat bahwa batman-adv dapat memanfaatkan sistem
multihop yang ada dengan lebih baik dalam membentuk routing. Pemilihan routing yang lebih baik ini merupakan dampak mekanisme dan algoritma routing dari batman-adv yang memperhitungkan jalur berdasarkan banyaknya jumlah OGM yang diterima oleh setiap node.
dibandingkan dengan 802.11s. Sehingga secara kualitatif, penggunaan cpu dan memori batman-adv tergolong lebih baik. Pada pengujian besar throughput, batman-adv menunjukkan besar throughput yang lebih baik pada kondisi tanpa video dan dengan video yaitu 8-42% dan 19-107% lebih tinggi jika dibandingkan dengan 802.11s. Pada pengujian besar jitter, batman-adv menunjukkan besar jitter yang lebih baik pada kondisi tanpa video dan dengan video yaitu 13-19% dan 32-63% lebih rendah jika dibandingkan dengan 802.11s. Pada pengujian besar packet loss, batman-adv menunjukkan besar packet loss yang lebih baik pada kondisi tanpa video dan dengan video yaitu 41-90% dan 57-97% lebih rendah jika dibandingkan dengan 802.11s. Berdasarkan nilai standar ITU-T, secara kuantitatif, nilai jitter dan packet loss dari batman-adv termasuk kategori baik.
Pada pengujian besar delay, batman-adv menunjukkan besar delay yang lebih baik yaitu 40-72% lebih rendah jika dibandingkan dengan 802.11s. Berdasarkan nilai standar ITU-T, secara kuantitatif, nilai delay dari batman-adv termasuk kategori sangat baik. Pada pengujian waktu pengiriman data, batman-adv menunjukkan waktu pengiriman data yang lebih baik yaitu 3-62% lebih rendah jika dibandingkan dengan 802.11s.
Hasil pengukuran kinerja batman-adv yang menunjukkan hasil yang baik merupakan dampak penggunaan OGM sebagai media pertukaran dan pembentukan informasi routing. Selain itu, batman-adv menggunakan layer 2 tanpa perlu ada informasi ip address pengirim maupun penerima sehingga besar OGM yang dikirimkan memiliki overhead yang lebih kecil dibandingkan dengan paket informasi routing pada routing protocol lain. Besar OGM yang lebih kecil ini berdampak pada penggunaan cpu dan juga memori sehingga mekanisme
routing maupun pengiriman data menjadi lebih optimal dan delay yang diperoleh juga menjadi lebih kecil.
7. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Batman-adv dapat menentukan jalur terbaik secara otomatis tanpa perlu melakukan mekanisme routing tambahan.
2. Penambahan jumlah node menyebabkan peningkatan nilai penggunaan CPU dan memori. Pada batman-adv terjadi peningkatan pemakaian besar cpu dan memori masing-masing sebesar 20,7% dan 3,82%.
3. Penambahan jumlah hop menyebabkan penurunan besar throughput. Dengan menggunakan batman-adv terjadi penurunan besar throughput dari satu hop
hingga tiga hop pada kondisi tanpa aplikasi dan dengan aplikasi masing-masing sebesar 82,15% dan 75,33%.
4. Penambahan jumlah hop menyebabkan peningkatan besar jitter dan packet loss. Dengan menggunakan batman-adv terjadi peningkatan besar jitter dari satu hop
hingga tiga hop pada kondisi tanpa aplikasi dan dengan aplikasi masing-masing sebesar 1881,08% dan 2528,46%. Peningkatan besar packet loss dari satu hop
hingga tiga hop pada kondisi tanpa aplikasi dan dengan aplikasi masing-masing sebesar 2070,42% dan 649,37%.
5. Penambahan jumlah hop menyebabkan peningkatan besar delay dan waktu pengiriman data. Dengan menggunakan batman-adv terjadi peningkatan besar
delay dari satu hop hingga tiga hop sebesar 164% dan terjadi peningkatan waktu pengiriman data sebesar 0,3 detik hingga 21 detik.
6. Secara kinerja, berdasarkan nilai penggunaan cpu dan memori, besar throughput,
jitter, packet loss, delay, dan juga waktu pengiriman data, dapat disimpulkan bahwa batman-adv memiliki kinerja yang baik secara kuantitatif maupun kualitatif.
KEPUSTAKAAN
Perahia, Eldad ,dan Robert Stacey. 2008. “Next Generation Wireless LAN : Throughput, Robustness, and Reliability in 802.11n”. Cambridge.
Borcoci, Eugen, “Wireless Mesh Networks Technologies: Architectures, Protocols, Resource Management and Applications,” di INFOWARE Conference, August 22- 29 th, Cannes, France.
Seyedzadegan, M., Mohamed Othman, Borhanuddin Mohd Ali, and Shamala Subramaniam. 2011. “Wireless Mesh Networks: WMN Overview, WMN Architecture,” di International Conference on Communication Engineering and Networks., Singapore.
Akyildiz, I. F. 2005. “Chapter 12 : Wireless Mesh Network”, pada kuliah di School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology. ppt.
Neumann, A., Aichele, C., Lindner, M., et al. 2008, “Better Approach To Mobile Ad-hoc Networking (B.A.T.M.A.N.) draft-wunderlich-openmesh-manet-routing-00,” in Internet-Draft Network Working Group (IETF) < http://tools.ietf.org/html/draft-wunderlich-openmesh-manet-routing-00>.
Kassler, Andreas J., 2012, “Introduction to Wireless Mesh Networks,” untuk ICTP-ITU/BDT School on Sustainable Wireless ICT Solutions 2012., February 2012, Italy. Kaula, Wakisa, 2011, “Building Easily Deployable Mesh Networks for First Respondents
