i TUGAS AKHIR – KI141502
ANALISIS KINERJA MODEL PROPAGASI TWORAYGROUND PADA AD HOC ON DEMAND DISTANCE VECTOR (AODV) ROUTING PADA MANET
NADIA ZHAFIRAH USNA NRP 05111340000087
Dosen Pembimbing
Dr.Eng. Radityo Anggoro, S.Kom., M.Sc.
Departemen Informatika
Fakultas Teknologi Informasi dan Komunikasi Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2018
[Halaman ini sengaja dikosongkan]
i TUGAS AKHIR – KI141502
ANALISIS KINERJA MODEL PROPAGASI TWORAYGROUND PADA AD HOC ON DEMAND DISTANCE VECTOR (AODV) ROUTING PADA MANET
NADIA ZHAFIRAH USNA NRP 05111340000087
Dosen Pembimbing
Dr.Eng. Radityo Anggoro, S.Kom., M.Sc.
Departemen Informatika
Fakultas Teknologi Informasi dan Komunikasi Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2018
ii
[Halaman ini sengaja dikosongkan]
iii UNDERGRADUATE THESES – KI141502
PERFORMANCE ANALYSIS OF TWORAYGROUND PROPAGATION MODEL ON AD HOC ON DEMAND DISTANCE VECTOR (AODV) ROUTING ON MANETS
NADIA ZHAFIRAH USNA NRP 05111340000087
Advisor
Dr.Eng. Radityo Anggoro, S.Kom., M.Sc.
Department of Informatics
Faculty of Information Technology and Communication Sepuluh Nopember Institute of Technology
Surabaya 2018
iv
[Halaman ini sengaja dikosongkan]
v
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISIS KINERJA MODEL PROPAGASI TWORAYGROUND PADA AD HOC ON DEMAND DISTANCE VECTOR (AODV) ROUTING PADA MANET
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Komputer
pada
Bidang Studi Arsitektur Jaringan Komputer Program Studi S-1 Departemen Informatika Fakultas Teknologi Informasi dan Komunikasi
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Oleh:
NADIA ZHAFIRAH USNA NRP: 05111340000087
Disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir:
1. Dr.Eng. Radityo Anggoro, S.Kom., M.Sc. ...
(NIP. 198410162008121002) (Pembimbing)
SURABAYA JULI, 2018
vi
[Halaman ini sengaja dikosongkan]
vii
ANALISIS KINERJA MODEL PROPAGASI TWORAYGROUND PADA AD HOC ON DEMAND DISTANCE VECTOR (AODV) ROUTING PADA MANET Nama Mahasiswa : Nadia Zhafirah Usna
NRP : 05111340000087
Departemen : Informatika FTIK-ITS
Dosen Pembimbing : Dr.Eng. Radityo Anggoro, S.Kom., M.Sc.
Abstrak
Mobile Ad hoc Networks (MANET) merupakan jaringan wireless yang memiliki node bergerak. Adanya pergerakan yang random dari setiap node menyebabkan perubahan topologi pada jaringan MANET secara dynamic. Hal ini juga menyebabkan perubahan yang dynamic pada konektivitas antar node yang saling bertukar data. Oleh karena itu diperlukan routing protokol yang dapat memenuhi kebutuhan jaringan untuk dapat memberikan jalur routing secara optimal.
Ada berbagai macam penerapan routing protocol pada MANET, salah satunya Ad Hoc on Demand Distance Vector atau AODV. AODV yang termasuk kategori reactive routing protocol hanya menyimpan informasi routing seputar path dan host yang aktif. Didalam AODV ketika node asal ingin mengirim packet ke tujuan namun tidak ada route yang tersedia, maka node tersebut akan memulai proses route discovery.
Implementasi pada lingkungan MANET dilakukan menggunakan simulasi yang menggunakan aplikasi Network Simulator 2 (NS-2). Penelitian ini akan dilakukan analisis kinerja dari model propagasi TwoRayGround pada protokol routing AODV di lingkungan MANET berdasarkan Packet Delivery Ratio (PDR), End-to-End Delay serta Routing Overhead (RO).
Kata kunci: AODV, MANET, Network Simulator, NS-2, TwoRayground.
viii
[Halaman ini sengaja dikosongkan]
ix
PERFORMANCE ANALYSIS OF TWORAYGROUND PROPAGATION MODEL ON AD HOC ON DEMAND DISTANCE VECTOR (AODV) ROUTING ON MANETS Student’s Name : Nadia Zhafirah Usna
Student’s ID : 05111340000087 Department : Informatika FTIK-ITS
Advisor : Dr.Eng. Radityo Anggoro, S.Kom., M.Sc.
Abstract
Mobile Ad hoc Networks (MANETs) is a wireless network that has moving nodes. A random node movement makes a change in topology on MANET dynamic. This makes a dynamic change in connectivity between nodes that transfer data. We need a routing protocol that able to fulfill network needs to give an optimal routing process.
There are many implementations of routing protocol on MANET, such as Ad Hoc on Demand Distance Vector (AODV).
AODV is a reactive routing protocol only save a routing information around an active path and host. In AODV, when a source node sent a packet to destination but there’s no available route, it will make a route discovery process.
Implementation on MANET done by using an application named Network Simulator-2. This analysis will analyse a perfomance of propagation TwoRayGround on AODV routing on MANET based on Packet Delivery Ratio (PDR), End-to-End Delay and Routing Overhead (RO).
Keyword: AODV, MANET, Network Simulator, NS-2, TwoRayground.
x
[Halaman ini sengaja dikosongkan]
xi
KATA PENGANTAR
Alhamdulillaahirabbil’aalamiin. Segala puji bagi Allah SWT atas segala berkah, karunia dan rahmat-Nya yang tak terhingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:
“Analisis Kinerja Model Propagasi TwoRayGround pada Ad Hoc on Demand Distance Vector (AODV) Routing pada
MANET”
Harapan dari penulis semoga apa yang tertulis di dalam buku Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan saat ini dan ke depannya, serta dapat memberikan kontribusi yang nyata.
Dalam pelaksanaan dan pembuatan tugas akhir ini tentunya sangat banyak bantuan yang penulis terima dari berbagai pihak, tanpa mengurangi rasa hormat penulis ingin mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada:
1. Allah SWT, karena kuasa-Nya lah penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dan juga perkuliahan di Informatika ITS.
2. Bunda Hj. Nazmi Yasti, Ayah Usdi Putra Yunit, serta Adik Ulima Fa’izah Usna yang tidak pernah berhenti memberikan doa, semangat, nasihat, motivasi serta dukungan penuh kepada penulis dengan sabar dan penuh kasih sayang sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Dr.Eng. Radityo Anggoro, S.Kom., M.Sc. selaku dosen pembimbing penulis yang telah membimbing, memberikan dukungan, nasihat, dan memotivasi penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Dr.Eng. Darlis Herumurti, S.Kom., M.Kom. selaku kepala Departemen Informatika ITS.
xii
5. Bapak/Ibu dosen, staf dan karyawan Departemen Informatika ITS yang telah banyak memberikan ilmu, dukungan dan bimbingan yang amat banyak bagi penulis.
6. Allvin Syah Putra, yang tidak pernah bosan untuk mendengarkan setiap keluh kesah penulis, yang setia menemani, membantu, memberikan dukungan, hiburan, doa, semangat dan nasihat kepada penulis dengan sabar dalam kondisi apapun serta mengingatkan penulis agar cepat menyelesaikan Tugas Akhir.
7. Sahabat penulis, Rizqy Amelia Putri, yang selalu menemani keseharian saya, pendengar yang baik, pemberi semangat dan solusi, serta teman berbagai hal penulis sejak SMA hingga sekarang ini.
8. Rezkita Anandita Medianty, sahabat sejak SD yang sudah seperti saudara penulis, yang tidak pernah bosan menyemangati, menghibur penulis ketika menghadapi masalah serta memotivasi penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir.
9. Admiral Budi Arviansyah W yang sudah membantu penulis dalam pengerjaan Tugas Akhir.
10. Keluarga besar penulis baik dari pihak bunda maupun ayah yang tidak pernah bosan memberikan dukungan moril serta materil.
11. Sahabat penulis di UKM UKTK ITS & Divisi Modern Dance yang selalu menyemangati penulis dalam berbagai kondisi.
12. Teman-teman Departemen Informatika angkatan 2013, kakak angkatan, serta adik angkatan yang telah ramah dan bermurah hati membantu penulis selama berada di Surabaya. Terima kasih atas uluran tangan serta rasa kekeluargaan yang telah diberikan kepada penulis.
13. Yang terakhir untuk siapapun yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah memberikan bantuan moril dan materil dan yang sudah membaca buku Tugas Akhir ini.
xiii
Penulis telah berusaha sebaik-baiknya dalam menyusun tugas akhir ini dan menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun dapat disampaikan sebagai bahan perbaikan selanjutnya. Penulis berharap laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca secara umum. Semoga Allah SWT memberkahi dan membalas semua kebaikan yang telah dilakukan.
Aamiin ya Rabbal ‘Aalamiin.
Surabaya, Juli 2018
Nadia Zhafirah Usna
xiv
[Halaman ini sengaja dikosongkan]
xv DAFTAR ISI
Abstrak ... vii
Abstract ... ix
KATA PENGANTAR ... xi
DAFTAR ISI ... xv
DAFTAR GAMBAR ... xvii
DAFTAR TABEL ... xix
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Batasan Permasalahan ... 2
1.4 Tujuan ... 3
1.5 Manfaat ... 3
1.6 Metodologi ... 3
1.6.1 Penyusunan Proposal Tugas Akhir ... 3
1.6.2 Studi Literatur ... 4
1.6.3 Implementasi ... 4
1.6.4 Pengujian dan Evaluasi ... 4
1.6.5 Penyusunan Buku... 4
1.7 Sistematika Penulisan Laporan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1 Mobile Ad Hoc Network (MANET)... 7
2.2 Ad Hoc on Demand Distance Vector (AODV) ... 10
2.3 Model Propagasi TwoRayGround ... 12
2.4 Network Simulator-2 (NS-2) ... 13
2.5 Generator File Node-Movement ... 14
2.6 File Traffic Connection Pattern... 15
2.7 AWK ... 16
BAB III PERANCANGAN ... 19
3.1 Deskripsi Umum ... 19
3.2 Perancangan Skenario ... 20
3.2.1 Perancangan Skenario Node-Movement (Mobility Generation) ... 20
3.2.2 Traffic-Connection Pattern ... 21
xvi
3.3 Perancangan Simulasi pada NS-2 ... 21
3.4 Perancangan Metrik Analisis ... 22
3.4.1 Packet Delivery Ratio (PDR) ... 22
3.4.2 End-to-End Delay (E2E) ... 23
3.4.3 Routing Overhead (RO) ... 23
BAB IV IMPLEMENTASI ... 25
4.1 Lingkungan Implementasi Protokol ... 25
4.2 Implementasi Skenario ... 25
4.2.1 Skenario File Node-Movement (Mobility Generation) ... 26
4.2.2 File Traffic-Connection Pattern Generation ... 27
4.3 Implementasi Simulasi pada NS-2 ... 29
4.4 Implementasi Metrik Analisis... 32
4.4.1 Implementasi Packet Delivery Ratio (PDR) ... 32
4.4.2 Implementasi Rata-Rata End-to-End Delay ... 32
4.4.3 Implementasi Routing Overhead ... 33
BAB V UJI COBA DAN EVALUASI ... 35
5.1 Lingkungan Pengujian ... 35
5.2 Hasil Uji Coba ... 36
5.2.1 Analisis Packet Delivery Ratio (PDR) ... 36
5.2.2 Analisis End-to-End Delay (E2D) ... 37
5.2.3 Analisis Routing Overhead (RO) ... 39
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 41
6.1 Kesimpulan ... 41
6.2 Saran... 42
DAFTAR PUSTAKA ... 43
LAMPIRAN ... 45
Instalasi NS-2 ... 51
BIODATA PENULIS ... 53
xvii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema MANET ... 8
Gambar 2.2 Routing Discovery pada AODV ... 10
Gambar 2.3 Mekanisme RREQ pada AODV ... 11
Gambar 2.4 Mekanisme RREP pada AODV ... 11
Gambar 3.1 Tahapan Rancangan Simulasi ... 19
Gambar 4.1 Contoh hasil running skrip pdr.awk ... 32
Gambar 4.2 Contoh hasil running skrip e2e.awk ... 33
Gambar 4.3 Contoh hasil running skrip RO.awk ... 33
Gambar 5.1 Grafik PDR Skenario Node-Movement ... 37
Gambar 5.2 Grafik E2D Skenario Node-Movement ... 38
Gambar 5.3 Grafik RO Skenario Node-Movement ... 39
xviii
[Halaman ini sengaja dikosongkan]
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Keterangan pada Command Line ‘setdest’... 14 Tabel 2.2 Keterangan Command Line cbrgen.tcl ... 16 Tabel 3.1 Parameter Skenario Node-Movement ... 20 Tabel 3.2 Parameter Traffic-Connection Pattern ... 21 Tabel 3.3 Parameter Lingkungan Simulasi pada NS-2 ... 22 Tabel 4.1 Spesifikasi Lingkungan Implementasi ... 25 Tabel 5.1 Spesifikasi Perangkat Keras yang Digunakan ... 35 Tabel 5.2 Kriteria Pengujian ... 36 Tabel 5.3 PDR Skenario Node-Movement ... 36 Tabel 5.4 E2D Skenario Node-Movement ... 38 Tabel 5.5 RO Skenario Node-Movement ... 39
xx
[Halaman ini sengaja dikosongkan]
xxi
DAFTAR KODE SUMBER
Kode Sumber 2.1 Format Command Line ‘setdest’ ... 14 Kode Sumber 2.2 Contoh Command Line ‘setdest’... 15 Kode Sumber 2.3 Format Command Line cbrgen.tcl ... 16 Kode Sumber 2.4 Contoh Command Line cbrgen.tcl ... 16 Kode Sumber 4.1 Format Command Line ‘setdest’ ... 26 Kode Sumber 4.2 Implementasi pada ‘setdest’ ... 27 Kode Sumber 4.3 Format Command Line cbrgen.tcl ... 27 Kode Sumber 4.4 Implementasi Koneksi cbrgen.tcl ... 28 Kode Sumber 4.5 Output cbrtest.txt ... 28 Kode Sumber 4.6 Konfigurasi awal parameter NS-2 ... 29 Kode Sumber 4.7 Konfigurasi Transmission Range pada NS-2 ... 29 Kode Sumber 4.8 Konfigurasi Trace File, NAM dan Pergerakan Node pada NS-2... 30 Kode Sumber 4.9 Konfigurasi Pengiriman Paket Data NS-2 32 Kode Sumber 7.1 Kode Skrip Posisi Node dari Potongan Skenario ... 45 Kode Sumber 7.2 Kode Skrip AWK Packet Delivery Ratio ... 47 Kode Sumber 7.3 Kode Skrip AWK Rata-Rata End-to-End Delay ... 47 Kode Sumber 7.4 Kode Skrip AWK Routing Overhead ... 49 Kode Sumber 7.5 Potongan Kode Sumber trace.tr ... 49
xxii
[Halaman ini sengaja dikosongkan]
1 BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat sekarang teknologi informasi berkembang sangat pesat sehingga kebutuhan masyarakat untuk mengakses informasi pun semakin mudah. Teknologi nirkabel (wireless) yang berkembang membuat perangkat mobile seperti smartphone, notebook, tablet dan perangkat lainnya pun ikut berkembang. Hal ini memungkinkan perangkat komunikasi dapat berkomunikasi dengan perangkat lainnya tanpa harus terhubung denegan jaringan infrastruktur yang tetap. Sehingga Mobile Ad Hoc Network (MANET) merupakan salah satu teknologi yang digunakan manusia untuk membangun infrastruktur jaringan komunikasi.
Mobile Ad hoc Networks (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. [1]
Pada jaringan MANET terdapat beberapa routing protocol yang sering digunakan, salah satunya adalah AODV. Ad Hoc on Demand Distance Vector atau AODV yang termasuk kategori reactive routing protocol hanya menyimpan informasi routing seputar path dan host yang aktif. Didalam AODV ketika node asal ingin mengirim packet ke tujuan namun tidak ada route yang
2
tersedia, maka node tersebut akan memulai proses route discovery.
Didalam 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.[2]
Pada Tugas Akhir ini akan diimplementasikan Ad Hoc on Demand Distance Vector (AODV) routing di lingkungan MANET dengan penggunaan model propagasi TwoRayGround.
Implementasi tersebut dapat dilakukan menggunakan Network Simulator 2 (NS-2) agar penelitian ini dapat terlaksana dengan baik. Hasil yang diharapkan dari Tugas Akhir ini berupa hasil analisis kinerja dari model propagasi TwoRayGround pada protokol routing AODV di lingkungan MANET berdasarkan Packet Delivery Ratio (PDR), End-to-End Delay serta Routing Overhead (RO).
1.2 Rumusan Masalah
Berikut beberapa hal yang menjadi rumusan masalah pada Tugas Akhir ini:
1. Bagaimana mengimplementasikan model propagasi TwoRayGround pada protokol routing AODV?
2. Bagaimana kinerja AODV dengan menggunakan model propagasi TwoRayGround pada lingkungan MANET?
1.3 Batasan Permasalahan
Batasan masalah pada Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
3
1. Protokol routing hanya dijalankan dan diujicobakan pada aplikasi Network Simulator 2 (NS-2).
2. Protokol routing yang diujicobakan adalah AODV.
3. Lingkungan jaringan yang digunakan untuk uji coba adalah Mobile Ad Hoc Network (MANET).
4. Model propagasi yang digunakan dalam pengerjaan tugas akhir adalah TwoRayGround.
1.4 Tujuan
Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah untuk memberikan hasil analisis kinerja model propagasi TwoRayGround pada routing AODV di lingkungan MANET dengan menggunakan aplikasi Network Simulator 2 (NS-2).
1.5 Manfaat
Dengan dibuatnya Tugas Akhir ini dapat memberikan memberikan manfaat berupa hasil studi performansi protokol routing AODV pada lingkungan MANET dengan parameter Packet Delivery Ratio (PDR), End-to-End Delay dan Routing Overhead (RO).
1.6 Metodologi
Pembuatan Tugas Akhir ini dilakukan dengan menggunakan metodologi sebagai berikut:
1.6.1 Penyusunan Proposal Tugas Akhir
Tahapan awal dari Tugas Akhir ini adalah penyusunan Proposal Tugas Akhir yang berisi tentang deskripsi umum Tugas Akhir yang akan dibuat. Penyusunan ini terdiri dari judul Tugas Akhir, latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan serta manfaat Tugas Akhir. Selain itu terdapat tinjauan pustaka, ringkasan Tugas Akhir, metodologi, serta rencana jadwal pengerjaan Tugas Akhir.
4
1.6.2 Studi Literatur
Bagian studi literatur akan dipelajari sejumlah referensi dan tools yang diperlukan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini yaitu mengenai propagasi TwoRayGround, Mobile Ad Hoc Networks (MANETs), routing protocol AODV, Network Simulator 2 (NS- 2), Generator File Node-Movement dan Traffic-Connection Pattern serta AWK.
1.6.3 Implementasi
Implementasi merupakan tahap untuk mengimplementasikan metode-metode yang sudah diajukan pada proposal Tugas Akhir. Pada tahapan ini akan dibuat prototype sistem yang merupakan rancangan dasar dari sistem yang akan dibuat. Selain itu akan dibuat desain sistem dan desain proses- proses yang ada.
1.6.4 Pengujian dan Evaluasi
Pada tahap ini akan dilakukan uji coba terhadap sistem yang sudah dibuat. Pengujian dilakukan dengan pembuatan skenario node-movement yang menggunakan protokol routing AODV serta Traffic-Connection Pattern Generation. Kemudian simulasi tersebut dijalankan pada NS-2 Network Simulator dan akan menghasilkan trace file. Dari trace file tersebut akan dianalisis Packet Delivery Ratio (PDR), End-to-End delay dan Routing Overhead (RO) untuk mengetahui performa routing protocol yang telah dimodifikasi.
1.6.5 Penyusunan Buku
Pada tahap ini disusun buku sebagai dokumentasi dari pelaksanaan Tugas Akhir yang mencakup seluruh konsep, teori, implementasi, serta hasil yang telah dikerjakan.
1.7 Sistematika Penulisan Laporan
Sistematika penulisan laporan Tugas Akhir adalah sebagai berikut:
5
1. Bab I. Pendahuluan
Bab ini berisikan penjelasan mengenai latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, metodologi, dan sistematika penulisan dari pembuatan Tugas Akhir.
2. Bab II. Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas teori oenunjang yang berhubungan dengan pokok pembahasan dan yang mendasari pembuatan Tugas Akhir ini.
3. Bab III. Perancangan
Bab ini berisi pembahasan mengenai perancangan metode yang akan diimplementasikan dan dilakukan pengujian dari aplikasi yang akan dibangun.
4. Bab IV. Implementasi
Bab ini menjelaskan implementasi rancangan sistem yang dilakukan pada tahap perancangan. Penjelasan berupa implementasi skenario yang dirancang menggunakan file node- movement dan traffic-pattern yang sudah ada pada network simulator, konfigurasi sistem dan kode sumber analisis yang digunakan sebagai pengujian performa protokol routing.
5. Bab V. Pengujian dan Evaluasi
Bab ini berisi hasil uji coba serta evaluasi dari implementasi skenario pada routing protocol AODV yang telah dilakukan untuk menyelesaikan masalah yang dibahas pada Tugas Akhir.
Pengujian dilakukan dengan skenario yang dijalankan di NS-2 untuk mendapatkan data uji PDR, E2D serta RO.
6. Bab VI. Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi kesimpulan dari hasil uji coba yang dilakukan terhadap rumusan masalah Tugas Akhir serta saran untuk pengembangan selanjutnya.
7. Daftar Pustaka
Bab ini berisi daftar pustaka yang dijadikan literatur dalam Tugas Akhir.
8. Lampiran
Bagian ini mencantumkan kode sumber program secara keseluruhan.
6
[Halaman ini sengaja dikosongkan]
7 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi pembahasan mengenai dasar teori atau penjelasan dari metode dan tools yang digunakan dalam Tugas Akhir. Penjelasan ini bertujuan untuk memberikan gambaran secara umum terhadap program yang dibuat dan berguna sebagai penunjang dalam pengembangan riset yang berkaitan.
2.1 Mobile Ad Hoc Network (MANET)
Mobile Ad Hoc Network (MANET) merupakan kumpulan beberapa wireless node yang dapat diatur secara dinamis tanpa menggunakan infrastruktur jaringan yang ada. Pada MANET, mobile host yang terhubung dengan wireless dapat bergerak bebas dan juga berperan sebagai router.[3] MANET memiliki beberapa karakteristik, antara lain konfigurasi jaringan yang dinamis, bandwidth yang terbatas serta keterbatasan daya untuk tiap-tiap operasi. [4]
Setiap perangkat pada MANET bergerak bebas secara independen ke segala arah, dan hal ini akan sering membuat perubahan link ke perangkat lainnya. Masing-masingnya harus meneruskan traffic yang tidak terkait dengan penggunaannya sendiri, dan oleh karena itu menjadikan hal tersebut sebagai router. Tantangan pertama dalam pembuatan MANET adalah melengkapi setiap device untuk terys menjaga informasi yang dibutuhkan untuk route traffic dengan benar. Beberapa jaringan dapat beroperasi sendiri atau harus terhubung pada internet yang lebih besar. Hal ini mungkin berisi satu atau beberapa dan transceiver yang berbeda antar node sehingga menghasilkan topologi yang otonom dan sangat dinamis.[5]
Pada arsitektur protokol MANET, lapis protokol yang memiliki kemiripan dengan layer TCP/IP terdapat perbedaan pada layer network. Layer network MANET dibagi menjadi dua bagian yaitu layer ad hoc routing dan layer network. Pada bagian network layer MANET, protokol yang digunakan yaitu Internet Protokol (IP) sedangkan pada ad hoc routing layer menggunakan Ad Hoc on
8
Demand Distance Vector (AODV). Pada layer transport digunakan User Datagram Protocol. UDP memiliki beberapa karakteristik tidak toleran terhadap delay namun toleran terhadap loss. Untuk memastikan sampainya sebuah paket, pengiriman paket ini tidak memerlukan paket balasan. Walaupun demikian paket-paket UDP mempunyai keunggulan yaitu lebih efektif dalam penggunaan bandwidth, karena mampu meneruskan paket ke jalur lain apabila terjadi suatu kemacetan dalam pengiriman paket. [4] Ilustrasi MANET dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Skema MANET
Tujuan utama dari routing protocol pada MANET adalah untuk memaksimalkan throughput jaringan, memaksimalkan efisiensi energi, memaksimalkan lifetime jaringan (network lifetime), dan meminimalkan delay. Throughput jaringan biasanya diukur dengan packet delivery ratio (PDR) sedangkan konsumsi energi diukur oleh besarnya routing overhead yang merupakan jumlah atau ukuran dari routing control packets.[6]
9
Pada MANET terdapat berbagai jenis protokol routing yang secara keseluruhan dapat dibagi menjadi beberapa kelompok, antara lain sebagai berikut:
1. Proactive Routing
Tipe 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 dari proactive routing adalah OLSR (Optimized Link State Routing) protocol, DSDV (Highly Dinamic Destination Sequenced Distance Vector) routing protocol, HSR (Hierarchial State Routing) protocol, Babel dan lainnya.
2. Reactive Routing
Tipe ini akan mencari rute (on demand) dengan cara membanjiri jaringan dengan paket router request. Sehingga dapat menyebabkan jaringan akan penuh (clogging). Contoh reactive routing adalah Ad Hoc on Demand Distance Vector (AODV), Dynamic Source Routing (DSR), Associativity Based Routing dan lainnya.
3. Flow Oriented Routing
Tipe ini mencari rute dengan mengikuti aliran yang disediakan.
Salah satu pilihan adalah unicast secara terus-menerus ketika meneruskan data saat mempromosikan link baru. Beberapa kekurangan tipe protokol ini adalah membutuhkan waktu yang lama untuk mencari rute yang baru. Beberapa contohnya adalah Signal Stability Routing (SSR), Interzone Routing Protocol (IERP), dan Lightweight Underlay Network Ad Hoc Routing (LUNAR).
4. Hybrid Routing
Tipe protokol ini menggabungkan antara proactive routing dengan reactive routing. Protokol yang termasuk pada tipe ini adalah Hybrid Wireless Mesh Protocol (HWMP), Zone Routing Protocol (ZRP) dan Hybrid Routing Protocol for Large Scale MANET (HRPLS).[3]
10
2.2 Ad Hoc on Demand Distance Vector (AODV)
Ad Hoc on Demand Distance Vector (AODV) adalah protokol ruting yang dirancang untuk jaringan ad hoc nirkabel dan seluler.
Protokol ini menetapkan rute ke tujuan sesuai permintaan dan mendukung routing unicast dan multicast. Protokol AODV dikembangkan oleh Nokia Research Center, Universitas California, Santa Barbara dan Universitas Cincinnati pada tahun 1991. [7]
AODV merupakan routing protocol yang termasuk kategori reactive routing protocol. Seperti reactive routing protocol lainnya, AODV hanya menyimpan informasi routing seputar path dan host yang aktif. Didalam AODV, informasi routing disimpan di semua node. Setiap node menyimpan tabel routing next-hop, dimana menyimpan informasi tujuan ke hop berikutnya dimana node tersebut memiliki route tertentu. Didalam AODV, ketika node asal ingin mengirim packet ke tujuan namun tidak ada route yang tersedia, node tersebut akan memulai proses route discovery.
Gambar 2.2 Routing discovery pada AODV
Didalam proses route discovery, node asal mem-broadcast route request (RREQ) packets dimana disetakan nomor sequence tujuan. Ketika node tujuan atau node yang memiliki route ke tujuan menerima packet RREQ, node tersebut akan memeriksa nomor sequence tujuan yang sampai pada node-nya ketika packet tiba dan nomor sequence sama didalam RREQ. Untuk memastikan bahwa packet tersebut masih bersifat baru, node tujuan membalas paket RREQ dengan route reply (RREP) packet. RREP dibuat dan dikirim
11
kembali ke node asal hanya jika nomor sequence tujuan sama dengan atau lebih besar dari yang dispesifikasikan di RREQ. AODV hanya menggunakan link yang bersifat simetris dan RREP mengikuti path sebaliknya dari path yang dihasilkan oleh RREQ. Ketika menerima RREP, setiap node diantara asal dan tujuan memperbarui routing table next-hop dengan RREP ke tujuannya. Node asal kemudian memilih route dengan jumlah hop paling sedikit untuk mengirimkan packet tujuannya.[2] Untuk ilustrasi RREQ dan RREP pada AODV dapat dilihat masing-masing pada Gambar 2.3 dan 2.4.
Gambar 2.3 Mekanisme RREQ pada AODV
Gambar 2.4 Mekanisme RREP pada AODV
AODV memerlukan setiap node untuk menjaga tabel routing yang berisi field:
• Destination IP Address: berisi alamat IP dari node tujuan yang digunakan untuk menentukan rute.
• Destination Sequence Number: destination sequence number bekerjasama untuk menentukan rute.
12
• Next Hop: ‘Loncatan’ (hop) berikutnya, bisa berupa tujuan atau node tengah, field ini dirancang untuk meneruskan paket ke node tujuan.
• Hop Count: Jumlah hop dari alamat IP sumber sampai ke alamat IP tujuan.
• Lifetime: Waktu dalam milidetik yang digunakan untuk node menerima RREP.
• Routing Flags: Status sebuah rute yang berupa down (tidak valid), up (valid) atau sedang diperbaiki. [8]
2.3 Model Propagasi TwoRayGround
Model propagasi TwoRayGround merupakan model propagasi radio yang memperkirakan path loss antara antena pemancar dan antena penerima ketika berada pada LOS (line of sight). Sinyal penerima memiliki dua komponen, yaitu komponen LOS dan komponen multipath yang terbentuk oleh single ground reflected wave. Umumnya, kedua antena tersebut masing-masing memiliki ketinggian yang berbeda. [9]
Jika dalam penggunaannya hanya tunggal, single direct path antara base station dan mobile terkadang hanya peralatan fisik biasa untuk propagasi dan rumus pada free space kurang akurat dalam mobile radio channel, Model propagasi TwoRayGround merupakan model yang berguna karena berdasar pada optik geometri dan dapat digunakan untuk direct path dan refleksi dari ground antara transmitter dan receiver. Model ini diperkirakan sangat akurat untuk memperkirakan kekuatan sinyal dalam skala luas dengan jarak beberapa kilometer jika digunakan untuk sistem mobile radio dengan menggunakan menara yang tinggi. Power yang diterima dengan jarak d diberikan oleh persamaan berikut. [10]
Pr(𝑑) = 𝑃𝑡𝐺𝑡𝐺𝑟ℎ𝑡2ℎ𝑟2 𝑑4𝐿
Untuk penjelasan persamaan diatas, Pt merupakan power yang dipropagasikan, Gt dan Gr adalah tegangan antena pada transmitter dan receiver, ht dan hr adalah tinggi dari antena transmitter dan
13
receiver, nilai L diasumsikan sama dengan nilai L pada propagasi free space, L = 1. Untuk parameter lainnya masih sama dengan parameter pada propagasi free space.
Persamaan tersebut menunjukkan semakin cepat power maka akan mengalami penurunan seiring peningkatan pada jarak. Namun demikian, model TwoRayGround tidak begitu memberikan hasil yang baik untuk jarak yang pendek dikarenakan osilasi yang disebabkan oleh kombinasi destruktif dan konstruktif dari TwoRays itu sendiri.
Sebaliknya, pada model free space masih dapat digunakan asalkan nilai d diperkecil. [10]
2.4 Network Simulator-2 (NS-2)
Network Simulator (Versi 2), yang banyak dikenal dengan NS- 2, adalah sebuah alat simulasi berbasis aktivitas yang berguna dalam mempelajari sifat dinamis jaringan komunikasi. Simulasi fungsi jaringan kabel, nirkabel, dan protokol dapat dilakukan dengan menggunakan NS-2. NS-2 menggunakan dua bahasa utama yaitu Bahasa C++ dan Object-oriented Tool Command Language (OTCL).
Di NS-2 mendefinisikan mekanisme internal (backend) dari objek simulasi, dan OTCL mendefinisikan lingkungan simulasi eksternal (frontend) untuk perakitan dan konfigurasi objek. Setelah simulasi, NS-2 memberikan output simulasi baik dalam bentuk file NAM atau trace file. [11]
Ada beberapa keuntungan menggunakan NS sebagai perangkat lunak simulasi pembantu analisis dalam riset, antara lain adalah NS dilengkapi dengan tool validasi yang digunakan untuk menguji kebenaran pemodelan yang ada pada NS. Secara default, semua pemodelan NS akan dapat melewati proses validasi ini. Pemodelan media, protokol dan komponen jaringan yang lengkap dengan perilaku trafiknya sudah disediakan pada library NS.
NS juga bersifat open source dibawah Gnu Public License (GPL), sehingga NS dapat diunduh dan digunakan secara gratis melalui web site NS yaitu http://www.isi.edu/nsnam/. Sifat open
14
source juga mengakibatkan pengembangan NS menjadi lebih dinamis.[8]
Pada Tugas Akhir ini digunakan NS-2 versi 2.35 sebagai aplikasi simulasi jaringan skenario MANET yang dihasilkan oleh program default dari NS-2 yaitu generator file node-movement dan traffic-connection pattern menggunakan protokol AODV. NS-2 dijalankan pada sistem operasi Linux dan proses instalasinya akan ditampilkan pada bagian Lampiran.
2.5 Generator File Node-Movement
Untuk menghasilkan random movement dari node dalam jaringan nirkabel digunakan tools yang disebut ‘setdest’ yang dikembangkan oleh CMU (Carnegie Mellon University). Kecepatan gerak yang spesifik menuju lokasi acak atau lokasi spesifik yang berada dalam kawasan yang telah ditentukan menghasilkan sebuah node movement. Ketika node tiba di lokasi pergerakan, node tersebut bisa diatur untuk berhenti sementara waktu. Selanjutnya node akan terus bergerak menuju lokasi berikutnya. Lokasi ‘setdest’ berada pada direktori ‘~ns/indep-utils.cmu-scen-gen/setdest/’.
Pengguna harus menjalankan program ‘setdest’ sebelum menjalankan program simulasi. Format command line ‘setdest’
ditunjukan pada Kode Sumber 2.1 dan keterangannya ditunjukkan pada Tabel 2.1.
./setdest [-v version] [-n num_of_nodes] [-
p pausetime] [-M maxspeed] [-t simtime] [-x maxx] [- y maxy] > [outdir/movement-file]
Kode Sumber 2.1 Format Command Line ‘setdest’
Tabel 2.1 Keterangan pada Command Line ‘setdest’
Parameter Keterangan
-v version Versi ‘setdest’ simulator yang digunakan.
-n num Jumlah node dalam skenario.
-p pausetime Durasi ketika sebuah node tetap diam setelah tiba di lokasi pergerakan. Jika nilai
15
ini diatur ke 0 maka node tidak akan berhenti ketika tiba di lokasi pergerakan dan akan terus bergerak.
-M maxspeed Kecepatan maksimum sebuah node. Node akan bergerak pada kecepatan acak dalam rentang [0, maxspeed].
-t simtime Waktu pengerjaan simulasi.
-x max x Panjang maksimum area simulasi.
-y max y Lebar maksimum area simulasi.
File output dihasilkan oleh command line ‘setdest’ yang berisi jumlah node dan mobilitas yang akan digunakan dalam file tcl selama simulasi. Selain mengandung skrip pergerakan file output juga mengandung beberapa statistik lain tentang perubahan link dan rute.[12]
Untuk membuat skenario node movement yang terdiri dari 50 node, bergerak dengan kecepatan maksimum 10 m/s dengan jeda rata- rata antar gerakan sebesar 2 detik, simulasi akan berhenti setelah 100 detik dengan batas topologi yang diartikan sebagai 500 x 500 meter2, maka command line-nya seperti pada Kode Sumber 2.2.
./setdest -v 1 -n 50 -p 10 -M 5 -t 100 -x 500 - y 500 > scen.txt
Kode Sumber 2.2 Contoh Command Line ‘setdest’
2.6 File Traffic Connection Pattern
Skrip traffic-scenario pattern generator digunakan sebagai konfigurasi antara mobilitas node Random traffic connection pada TCP dan CBR. Skrip Tcl yang disebut “cbrgrn” dapat menghasilkan alur traffic yang acak. Skrip ini membantu untuk menghasilkan traffic load. Traffic load dapat berupa TCP atau CBR. Skrip ini disimpan dalam file ‘CMU-scen-gen’ yang terletak dalam direktori ~ns/indep- utils/cmu-scen-gen. Program “cbrgen.tcl” digunakan sesuai dengan command line pada Kode Sumber 2.3 dan dengan keterangan yang ditunjukkan pada tabel 2.2.
16
ns cbrgen.tcl [-type cbr|tcp] [-nn nodes] [- seed seed] [-mc connections] [-
rate rate] > traffic-
Kode Sumber 2.3 Format Command Line cbrgen.tcl
Tabel 2.2 Keterangan Command Line cbrgen.tcl
Parameter Keterangan
-type cbr|tcp Jenis traffic yang digunakan berupa TCP atau CBR.
-nn nodes Jumlah total node.
-s seed Random seed.
-mc connections Jumlah koneksi.
-rate rate Jumlah paket per detik. Pada CBR, panjang paket adalah tetap yaitu sebesar 512 bytes selama simulasi.
Command line pada Kode Sumber 2.4 merupakan cara membuat sebuah file koneksi CBR antara 2 node yang memiliki maksimal 1 koneksi dengan nilai seed 1.0 dan jumlah paket per detik sebanyak 0.25.
ns cbrgen.tcl -type cbr -nn 2 -seed 1.0 -mc 1 - rate 0.25 > cbr.txt
Kode Sumber 2.4 Contoh command line cbrgen.tcl
2.7 AWK
AWK merupakan sebuah bahasa pemrograman yang didesain untuk text-processing dan biasanya digunakan sebagai alat ekstrasi data dan pelaporan. AWK bersifat data-driven yang berisikan kumpulan perintah yang akan dijalankan pada data tekstural baik secara langsung pada file atau digunakan sebagai bagian dari pipeline.
AWK memiliki beberapa fitur, antara lain:
- AWK menjadikan text file sebagai records dan fields
17
- Seperti bahasa pemrograman lainnya, AWK mengandung variabel, kondisi, dan looping
- AWK mempunyai operator aritmatika dan string - AWK bisa digenerate menjadi laporan yang berformat - AWK membaca dari sebuah file atau dari input standard,
dan menjadikannya output standard. AWK tidak bisa digunakan pada file yang tidak mengandung text.[13]
Pada pengerjaan Tugas Akhir ini AWK digunakan sebagai tools untuk membuat script dalam perhitungan Packet Delivery Ratio (PDR), End-to-End Delay (E2E) dan Routing Overhead (RO) dari hasil trace NS-2. Kode sumber PDR, E2E dan RO tercantum pada lampiran.
18
[Halaman ini sengaja dikosongkan]
19 BAB III PERANCANGAN
Bab ini membahas mengenai perancangan implementasi sistem yang dibuat pada Tugas Akhir. Perancangan tersebut mencakup deskripsi umum, perancangan skenario, hingga alur dan implementasinya.
3.1 Deskripsi Umum
Pada Tugas Akhir ini akan dilakukan analisis performa model propagasi TwoRayGround pada MANET. Dalam pembuatan skenario MANET digunakan Mobility Generator yang bersifat Random Way Point dan sudah tersedia pada Network Simulator-2 (NS-2) yaitu dengan cara men-generate file node-movement (mobility generation) dan membuat koneksi antar node menggunakan file traffic-connection pattern. Rancangan simulasi yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Tahapan Rancangan Simulasi
20
Dalam penelitian ini akan dianalisis performa dari model propagasi TwoRayGround pada simulasi skenario yang dijalankan pada NS-2 menggunakan routing protocol AODV pada sistem operasi Linux. Hasil analisis tersebut dinilai berdasarkan Packet Delivery Ratio (PDR), End-to-End Delay (E2D) dan Routing Overhead (RO).
3.2 Perancangan Skenario
Perancangan skenario mobilitas pada Tugas Akhir ini diawali dengan melakukan pembuatan skenario yang bersifat Random Way Point pada mobility generation yang kemudian membuat koneksi dengan menggunakan file traffic-connection yang sudah tersedia pada NS-2. Pembuatan skenario Tugas Akhir ini, untuk melihat pergerakan node dibedakan berdasarkan 3 kecepatan maksimum, yaitu 5, 10 dan 15 m/s. Sebagai penentu node pengirim dan node penerima paket, penggunaan koneksi simulasi hanya menggunakan 2 node. Penjelasan perancangan skenario pada mobility generator dan pembuatan koneksi antar node adalah sebagai berikut:
3.2.1 Perancangan Skenario Node-Movement (Mobility Generation)
Perancangan skenario mobility generation dibuat dengan men-generate file node-movement yang telah ada pada NS-2 atau tools-nya biasa disebut ‘setdest’ yang nantinya akan menghasilkan output dalam bentuk .txt dan digunakan dalam file Tcl selama simulasi pada NS-2 sebagai bentuk pergerakan node yang berpindah- pindah.
Tabel 3.1 Parameter Skenario Node-Movement
No. Parameter Spesifikasi
1. Jumlah Node 50
2. Waktu Simulasi 100 detik
3. Area 510 m x 510 m
4. Kecepatan Maksimal - 5 m/s
21
- 10 m/s - 15 m/s
5. Sumber Traffic CBR
6. Waktu Jeda (dalam detik) 1
7. Ukuran Paket 512 bytes
8. Rate Paket 0.25 paket per detik
9. Jumlah maksimal koneksi 1
10. Model mobilitas yang digunakan Random Way Point 3.2.2 Traffic-Connection Pattern
Traffic-Connection dihasilkan dengan menjalankan program cbrgen.tcl yang telah ada pada NS-2 yang nantinya akan menghasilkan output dalam bentuk .txt sehingga dapat digunakan sebagai koneksi untuk menghubungkan antar node yang ada pada skenario selama simulasi pada NS-2.
Tabel 3.2 Parameter Traffic-Connection Pattern
No. Parameter Spesifikasi
1. -type cbr|tcp CBR
2. -nn nodes 2
3. -s seed 0.0
4. -mc connections 1
5. -rate rate 0.25
6. Agent UDP
3.3 Perancangan Simulasi pada NS-2
Pada perancangan kode NS-2 dengan konfigurasi MANET, dilakukan penggabungan skenario mobilitas dan skrip TCL yang berisi beberapa parameter untuk membangun percobaan simulasi.
Pengaturan simulasi rancangan sistem MANET yang digunakan pada NS-2 dapat dilihat pada Tabel 3.3.
22
Tabel 3.3 Parameter Lingkungan Simulasi pada NS-2
No. Parameter Spesifikasi
1. Network Simulator NS-2, 2.35
2. Routing Protocol AODV
3. Waktu Simulasi 100 detik
4. Area Simulasi 510 m x 510 m
5. Banyak Node 50
6. Radius Propagasi 100m
7. Tipe Data Constant Bit Rate (CBR)
8. Source/Destination Statis 9. Ukuran paket data 512 bytes
10. Tipe Koneksi UDP
11. Kecepatan generasi paket 1 paket per detik
12. Protokol MAC IEEE 802.11
13. Mode Propagasi TwoRayGround
14. Tipe Antena OmniAntenna
15. Tipe Peta MANET (random way
point)
16. Tipe Interface Queue Droptail/PriQueue
17. Tipe kanal Wireless channel
18. Tipe trace Old Wireless Format Trace
3.4 Perancangan Metrik Analisis
Beberapa hal yang akan dianalisis pada Tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
3.4.1 Packet Delivery Ratio (PDR)
Packet Delivery Ratio (PDR) merupakan perbandingan antara jumlah paket yang diterima dengan jumlah paket yang dikirimkan.
PDR dihitung dengan persamaan 3.1.
𝑃𝐷𝑅 =𝑟𝑒𝑐𝑒𝑖𝑣𝑒𝑑
𝑠𝑒𝑛𝑡 𝑥 100 % (3.1)
23
PDR dapat menunjukkan keberhasilan paket yang dikirimkan. Semakin tinggi PDR, artinya semakin berhasil pengiriman paket yang dilakukan.
3.4.2 End-to-End Delay (E2E)
Rata-rata End to End Delay merupakan rata-rata dari delay atau waktu yang dibutuhkan tiap paket untuk sampai ke node tujuan dalam satuan detik. E2D dihitung dengan persamaan 3.2, dimana delay tiap paket didapatkan dari rentang waktu antara node asal mengirimkan paket (CBRSentTime) dan node tujuan menerima paket (CBRRecvTime). Dari delay tiap paket tersebut semua dijumlahkan dan dibagi dengan jumlah paket yang berhasil diterima (recvnum).
𝐸2𝐸 = ∑𝑟𝑒𝑐𝑣𝑛𝑢𝑚𝑚=1 𝐶𝐵𝑅𝑅𝑒𝑐𝑣𝑇𝑖𝑚𝑒 −𝐶𝐵𝑅𝑆𝑒𝑛𝑡𝑇𝑖𝑚𝑒
𝑟𝑒𝑐𝑣𝑛𝑢𝑚 (3.2)
3.4.3 Routing Overhead (RO)
Routing Overhead merupakan jumlah paket kontrol routing yang ditransmisikan ke node tujuan selama simulasi terjadi. Routing Overhead didapatkan berdasarkan jumlah semua paket kontrol routing yang ditransmisikan, baik itu paket route request (RREQ), route reply (RREP), maupun route error (RERR). Perhitungan Routing Overhead dapat dilihat dengan persamaan 3.3.
𝑅𝑂 = ∑𝑠𝑒𝑛𝑡 𝑎𝑛𝑑 𝑓𝑜𝑟𝑤𝑎𝑟𝑑𝑒𝑑 𝑛𝑢𝑚𝑝𝑎𝑐𝑘𝑒𝑡 𝑠𝑒𝑛𝑡
𝑚=1 (3.3)
24
[Halaman ini sengaja dikosongkan]
25 BAB IV IMPLEMENTASI
Pada bab ini akan membahas implementasi dari perancangan yang sudah dilakukan pada bab sebelumnya. Implementasi meliputi lingkungan pembangunan perangkat lunak, implementasi skenario, implementasi simulasi pada NS-2 dan implementasi metrik analisis.
4.1 Lingkungan Implementasi Protokol
Pada sub bab ini menjelaskan tentang lingkungan implementasi protokol yang penjelasannya tercantum pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Spesifikasi Lingkungan Implementasi Perangkat Keras Laptop ASUS A555LN
- Prosesor Intel® Core™ i5-5200U CPU
@ 2.20GHz - RAM 8GB - HDD 1TB
Perangkat Lunak Laptop ASUS A555LN
- Sistem Operasi Ubuntu 16.04 - Network Simulator-2, 2.35 - Patch AODV
- Microsoft Excel 2016 4.2 Implementasi Skenario
Pada sub bab ini implementasi skenario mobilitas MANET dipelajari dalam kondisi yang berbeda pada beban traffic-nya dan mobilitas/pergerakan node-nya. Pada studi simulasi jaringan MANET, digunakan dua model yaitu mobility generation, digunakan untuk mempelajari pengaruh mobilitas dari node pada kinerja keseluruhan jaringan serta traffic-conection yang digunakan untuk mempelajari pengaruh beban traffic pada jaringan. Implementasi skenarionya adalah sebagai berikut:
26
4.2.1 Skenario File Node-Movement (Mobility Generation) Implementasi skenario pada mobility generation menggunakan tools generate default yang dimiliki oleh NS-2 yaitu
‘setdest’. Setiap simulasi digunakan file skenario node movement (mobility generation) yang ditandai dengan jeda waktu. Simulasi dilakukan dengan pola gerakan yang dihasilkan dari kecepatan maksimal yang berbeda yang bertujuan untuk mempelajari efek mobilitas. Pengaturan file skenario pergerakan node disesuaikan dengan mobilitas yang berbeda, sehingga dibuat dengan memvariasikan kecepatan maksimal. Ppada NS-2, ‘setdest’
digunakan untuk menghasilkan file node-movement dengan mengunakan algoritma Random Way Point. Format command line pada Kode Sumber 4.1 yang digunakan untuk menghasilkan gerakan acak pada node adalah sebagai berikut:
./setdest [-v version] [-n num_of_nodes] [-
p pausetime] [-M maxspeed] [-t simtime] [-x maxx] [- y maxy] > [outdir/movement-file]
Kode Sumber 4.1 Format Command Line ‘setdest’
Beberapa ketentuan yang diujicobakan pada skenarionya berturut-turut adalah versi ‘setdest’ simulator yaitu 1, jumlah node dalam skenario yaitu 50, waktu jeda (pause time) yaitu 10 detik, kecepatan maksimalnya yaitu skenario 1 sebesar 5 m/s, skenario 2 sebesar 10 m/s dan skenario 3 sebesar 15 m/s, waktu simulasi selama 100 detik, panjang dan lebar maksimal area simulasi yaitu 510 meter.
File mobilitas yang dihasilkan pada simulasi disimpan dalam direktori
“ ~ ns/indep-utils/CMU-scen-cen/setdest”. Kode Sumber 4.2 merupakan implementasi command line pada ‘setdest’ dengan berbagai kecepatan maksimal yang berbeda sesuai dan node sebanyak 50. Serta untuk setiap kecepatan maksimal tersebut dibuat 10 buah file untuk satu protokol routing dan satu model propagasi.
./setdest -v 1 -n 50 -p 10 -M 5 -t 100 -x 510 - y 510 > scenario.txt
27
./setdest -v 1 -n 50 -p 10 -M 10 -t 100 -x 510 - y 510 > scenario.txt
./setdest -v 1 -n 50 -p 10 -M 15 -t 100 -x 510 - y 510 > scenario.txt
Kode Sumber 4.2 Implementasi pada ‘setdest’
4.2.2 File Traffic-Connection Pattern Generation
Untuk TCP dan CBR, implementasi random traffic- connection diatur dengan pergerakan antar node menggunakan skrip traffic-scenario generator. Skrip traffic generator terdapat pada direktori ~ns/indep-utils/cmu-scen-gen yang disimpan dalam bentuk file cbrgen.tcl. File ini dapat digunakan untuk membuat traffic connection CBR ataupun TCP pada jaringan pergerakan antar node.
Pada menjalankan perintah pada file traffic-connection cbrgen.tcl, tipe traffic connection-nya (CBR atau TCP) harus dideklarasikan terlebih dahulu, kemudian koneksi maksimal dan banyaknya node yang ada pada jaringan tersebut, random seed dan misalkan pada koneksi CBR, rate yang nilai kebalikannya digunakan untuk menghitung rentang waktu antar paket CBR yang kemudian disimpan dalam sebuah file traffic. Format command line pada Kode Sumber 4.3 digunakan untuk menghasilkan gerakan acak pada node adalah sebagai berikut.
ns cbrgen.tcl [-type cbr|tcp] [-nn nodes] [-
seed seed] [-mc connections] [-rate rate] > traffic-
Kode Sumber 4.3 Format Command Line cbrgen.tcl
Pengaturan waktu untuk koneksi TCP/CBR secara acak yang dihasilkan dengan nilai maksimal adalah 180.0 detik. Kode Sumber 4.4 merupakan implementasi untuk menjalankan cbrgen.tcl untuk membuat file koneksi CBR diantara 2 node memiliki maksimal 1
28
koneksi dengan nilai seed 1.0 dan jumlah paket per detik sebanyak 4.0 yang disimpan dalam cbr.txt yang akan digunakan pada saat simulasi.
ns cbrgen.tcl -type cbr -nn 2 -seed 0.0 -mc 1 - rate 0.25 > cbr.txt
Kode Sumber 4.4 Implementasi Koneksi cbrgen.tcl
Kode Sumber 4.5 menunjukkan output yang disimpan dalam cbrtest.txt sehingga menghasilkan koneksi CBR dan menggunakan Agent UDP. Koneksi UDP disini merupakan konfigurasi antara node ke-1 dan ke-2. Pengiriman paket data dilakukan setiap satu detik dengan besar paket data 512byte dan maksimal pengiriman paket 10.000.
# nodes: 2, max conn: 1, send rate: 4.0, seed: 1.0
#
#
# 1 connecting to 2 at time 2.5568388786897245
#
set udp_(0) [new Agent/UDP]
$ns_ attach-agent $node_(1) $udp_(0) set null_(0) [new Agent/Null]
$ns_ attach-agent $node_(2) $null_(0) set cbr_(0) [new Application/Traffic/CBR]
$cbr_(0) set packetSize_ 512
$cbr_(0) set interval_ 4.0
$cbr_(0) set random_ 1
$cbr_(0) set maxpkts_ 10000
$cbr_(0) attach-agent $udp_(0)
$ns_ connect $udp_(0) $null_(0)
$ns_ at 2.5568388786897245 "$cbr_(0) start"
#
#Total sources/connections: 1/1
#
Kode Sumber 4.5 Output cbrtest.txt
29
4.3 Implementasi Simulasi pada NS-2
Implementasi simulasi NS-2 dilakukan dengan cara pendeskripsian lingkungan simulasi pada sebuah file dengan ekstensi .tcl dan .txt. File ini berisi konfigurasi setiap node dan proses yang dilakukan selama simulasi berjalan. Potongan konfigurasi lingkungan simulasi dapat dilihat pada Kode Sumber 4.6.
1. set val(chan) Channel/WirelessChannel;
2. set val(prop) Propagation/TwoRayGround;
3. set val(netif) Phy/WirelessPhy;
4. set val(mac) Mac/802_11;
5. set val(ifq) Queue/Droptail/PriQueue;
6. set val(ll) LL;
7. set val(ant) Antenna/OmniAntenna;
8. set opt(x) 510;
9. set opt(y) 510;
10. set val(ifqlen) 50;
11. set val(nn) 50;
12. set val(seed) 0.0;
13. set val(rp) AODV;
14. set val(stop) 100;
15. set val(cp) "cbr.txt"
16. set val(sc) "scen.txt"
Kode Sumber 4.6 Konfigurasi awal parameter NS-2
Kode Sumber 4.7 merupakan pengaturan dari transmission range yang digunakan pada simulasi. Nilai yang diubah adalah RXThresh_ (Receiver Sensitivity Threshold). Nilai 1.42681e-08 pada variabel memiliki arti bahwa jangkauan atau range yang dapat dicapai adalah sejauh 100 meter.
Phy/WirelessPhy set RXThresh_ 1.42681e-08;
Kode Sumber 4.7 Konfigurasi Transmission Range pada NS-2
1. set ns_ [new Simulator]
2. set tracefd [open testAODV.tr w]
3. # set windowVsTime2 [open win.tr w]
4. set namtrace [open testAODV.nam w]
30
5.
6. $ns_ trace-all $tracefd
7. $ns_ namtrace-all-wireless $namtrace $val(x) $val(y) 8.
9. #set up topography object 10. set topo [new Topography]
11.
12. $topo load_flatgrid $val(x) $val(y) 13.
14. set god_ [create-god $val(nn)]
15.
16. #
17. # Create nn mobilenodes [$val(nn)] and attach them to the channel.
18. # 19.
20. # configure the nodes
21. $ns_ node-config -adhocRouting $val(rp) \ 22. -llType $val(ll) \
23. -macType $val(mac) \ 24. -ifqType $val(ifq) \ 25. -ifqLen $val(ifqlen) \ 26. -antType $val(ant) \ 27. -propType $val(prop) \ 28. -phyType $val(netif) \ 29. -channelType $val(chan) \ 30. -topoInstance $topo \ 31. -agentTrace ON \ 32. -routerTrace ON \ 33. -macTrace OFF \ 34. -movementTrace ON 35.
36. for {set i 0} {$i < $val(nn) } { incr i } { 37. set node_($i) [$ns_ node]
38. $node_($i) random-motion 0;
39. }
Kode Sumber 4.8 Konfigurasi Trace File, NAM dan Pergerakan Node pada NS-2
Kode Sumber 4.8 merupakan skrip untuk pengaturan variabel global untuk pembuatan simulator baru yang diawali dengan set ns.
31
Pengaturan untuk nama trace file yang berekstensi .tr merupakan set tracefd dan set namtrace sehingga file network animator .nam dapat dihasilkan.
Untuk menginisialisasi penempatan awal node-node yang dibuat pada skenario node-movement (mobility generation) digunakan skrip Kode Sumber 4.9 yang merupakan bagian akhir dari keseluruhan skrip yang digunakan. Pergerakan node tersebut selama waktu simulasi dilakukan konfigurasi pengiriman paket data yang dilakukan nantinya akan dihasilkan pada file output .tr. Pada potongan skrip tersebut, file skenario node-movement (mobility generation) dan trafic-connection pattern akan dipanggil kemudian pengiriman paket data dimulai pada detik ke-0 dan diberhentikan pada detik ke 100 seperti yang telah dikonfigurasikan sebelumnya.
1. puts "Loading Connection Pattern ..."
2. source $val(cp) 3.
4. puts "Loading scenarion file ..."
5. source $val(sc) 6.
7. #define node initial position in nam 8.
9. for {set i 0} {$i < $val(nn)} {incr i} { 10. $ns_ initial_node_pos $node_($i) 20 11. }
12.
13. #tell nodes when the simulation ends
14. for {set i 0} {$i < $val(nn) } { incr i } { 15. $ns_ at $val(stop).0 "$node_($i) reset";
16. } 17.
18. $ns_ at $val(stop).0002 "puts \"NS EXITING...\";
19. $ns_ halt"
20.
21. puts $tracefd "M 0.0 nn $val(nn) x $val(x) y $val(y) r p $val(rp)"
22. puts $tracefd "M 0.0 sc $val(sc) cp $val(cp) seed $val (seed)"
23. puts $tracefd "M 0.0 prop $val(prop) ant $val(ant)"
32
24.
25. puts "Starting Simulation..."
26.
27. $ns_ run
Kode Sumber 4.9 Konfigurasi pengiriman paket data NS-2
4.4 Implementasi Metrik Analisis
Simulasi yang telah dijalankan oleh NS-2 menghasilkan sebuah trace file yang berisikan data mengenai apa saja yang terjadi selama simulasi dalam bentuk plain text berekstensi .tr. Dari data trace file tersebut dapat dilakukan analisis performa routing protocol yang dijalankan. Pada Tugas Akhir ini, metrik yang akan dianalisis adalah Packet Delivery Ratio (PDR), Rata-rata End-to-End Delay (E2D), dan Routing Overhead (RO).
4.4.1 Implementasi Packet Delivery Ratio (PDR)
Packet Delivery Ratio (PDR) merupakan perbandingan antara jumlah paket data yang diterima oleh destination node dengan jumlah paket data yang dikirim oleh source node. Pada persamaan 3.1 telah dijelaskan bagaimana menghitung PDR. Dengan begitu, melakukan perhitungan PDR melalui bantuan skrip AWK. Skrip AWK untuk menghitung PDR berdasarkan kedua informasi tersebut dapat dilihat pada lampiran Kode Sumber 7.2. Cara menjalankan skrip AWK untuk menghitung PDR adalah awk –f PDR.awk trace.tr.
Hasil dari perintah yang dijalankan adalah Packet Delivery Ratio dari simulasi yang telah dijalankan dapat dilihat pada Gambar 4.1. Hasil dari PDR dinyatakan dalam persen (%).
Gambar 4.1 Contoh hasil running skrip pdr.awk
4.4.2 Implementasi Rata-Rata End-to-End Delay
End-to-End Delay merupakan waktu rata-rata yang dibutuhkan oleh paket saat dikirimkan oleh source node dengan penerimaan paket data oleh destination node. Perhitungan E2E telah
33
dijelaskan melalui persamaan 3.2. Skrip AWK untuk menghitung E2E dapat dilihat pada lampiran Kode Sumber 7.3. Hasil dari E2D dinyatakan dalam millisecond (ms).
Pada Tugas Akhir ini, perhitungan end-to-end delay juga dilakukan saat sesi kedua seperti perhitungan packet delivery ratio.
Contoh perintah pengeksekusian skrip awk untuk menganalisis trace file adalah awk –f e2e.awk trace.tr.
Hasil dari perintah yang dijalankan adalah end-to-end delay dari simulasi yang telah dijalankan dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Contoh hasil running skrip e2e.awk
4.4.3 Implementasi Routing Overhead
Routing Overhead merupakan perbandingan antara total jumlah paket routing yang dikirim dengan total jumlah paket data yang diterima. Perhitungan routing overhead telah dijelaskan pada persamaan 3.3. Skrip AWK untuk menghitung routing overhead dapat dilihat pada lampiran Kode Sumber 7.4 Kode Skrip AWK Routing Overhead.
Pada Tugas Akhir ini, perhitungan routing overhead juga dilakukan pada sesi kedua seperti perhitungan packet delivery ratio dan end-to-end delay. Contoh perintah untuk mengeksekusi skrip awk untuk menganalisis trace file adalah awk -f ro.awk trace.tr.
Hasil dari perintah yang dijalankan adalah routing overhead dari simulasi yang telah dijalankan dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Contoh hasil running skrip RO.awk
34
[Halaman ini sengaja dikosongkan]
35 BAB V
UJI COBA DAN EVALUASI
Pada bab ini akan dilakukan tahap uji coba dan evaluasi sesuai dengan rancangan dan implementasi. Dari hasil yang didapatkan setelah melakukan uji coba, akan dilakukan evaluasi sehingga dapat ditarik kesimpulan pada bab selanjutnya.
5.1 Lingkungan Pengujian
Lingkungan pengujian sistem pada pengerjaan Tugas Akhir ini dilakukan pada laptop yang telah terpasang dua buah sistem operasi yaitu Windows dan Linux. Spesifikasi perangkat keras yang digunakan tertera pada Error! Reference source not found.Tabel 5 .1.
Tabel 5.1 Spesifikasi Perangkat Keras yang Digunakan Komponen Spesifikasi
CPU Intel® Core™ i5-5200U CPU @ 2.20GHz Sistem Operasi Windows 10 Pro 64-bit, Linux Ubuntu 16.04
LTS 64-bit (NS-2, AODV, Mobility Generation, Traffic-Connection Generation, TwoRayGround)
Memori 8 GB
Penyimpanan HDD 1TB
Pengujian dilakukan dengan menjalankan skenario dengan beberapa kriteria yang dijalankan pada NS-2. Dari simulasi tersebut dihasilkan sebuah trace file dengan ekstensi .tr yang akan dianalisis dengan bantuan skrip awk untuk mendapatkan packet delivery ratio, rata-rata end-to-end delay serta routing overhead. Kriteria skenario pengujian terdapat pada Tabel 5.2. Setelah perancangan skenario, pengujian dilakukan sebanyak 10 kali dengan kecepatan yang berbeda sesuai kriteria untuk mendapatkan hasil analisis yang lebih baik.
