SEMINAR TESIS OPTIMASI PENENTUAN HELLO INTERVAL PADA PROTOKOL ROUTING AD HOC ON- DEMAND DISTANCE VECTOR (AODV) MENGGUNAKAN ALGORITMA FUZZY

OPTIMASI PENENTUAN HELLO INTERVAL PADA PROTOKOL

ROUTING AD HOC

ON-DEMAND DISTANCE VECTOR

(AODV)

MENGGUNAKAN ALGORITMA

FUZZY

Oleh:

Agus Hariyanto, NRP. 5108 201 012

SEMINAR TESIS

Pembimbing : Prof. Ir. Supeno Djanali, M.Sc, Ph.D Co-Pembimbing : Ir. Muchammad Husni, M.Kom

MANET

Mobile Ad Hoc Network

Adalah sekumpulan mobile node yang

terdesentralisasi.

Topologi jaringannya tidak terstruktur

Tiap node bisa berkomunikasi dengan node lainnya

dalam jangkauan transmisi tertentu

Untuk komunikasi diluar jangkauan, suatu node

membutuhkan bantuan node yang lain yang

bertindak sebagai “bridge” sehingga node dalam MANET bisa bertindak sebagai terminal dan router.

3

Routing MANET

Routing dalam MANET dibatasi oleh:

Bandwidth

4

Algoritma Routing pada MANET

Proactive

Reactive

Protokol Routing AODV

Route diciptakan sesuai dengan permintaan tetapi

tetap ada perawatan routing pada tabel.

Proses routing yang digunakan ada dua tahapan:

-Route discovery -Route maintenance

Hello Messages

Pesan Hello Messages dikirim secara periodik untuk

mendeteksi koneksitas dengan tetangga terdekat.

Terdapat 2 Variabel yang digunakan yaitu HELLO

INTERVAL dan ALLOWED HELLO LOSS.

HELLO INTERVAL adalah interval waktu pengiriman hello

messages , nilai defaut 1 detik

ALLOWED HELLO LOSS menentukan jumlah maksimum

periode HELLO INTERVAL saat menunggu balasan hello message sebelum mendeteksi putusnya koneksi dengan node sekitar, nilai default dua.

Permasalahan

Keterbatasan energi sehingga

diperlukan jeda yang lebih lama untuk

node yang mempunyai mobilitas rendah

dan data rate kecil.

Diperlukan kestabilan hubungan agar

mempermudah pengiriman data pada

node dengan mobilitas tinggi dan data

rate besar

Usulan Kontribusi / Tujuan Penelitian

Kontribusi dari penelitian yang diusulkan adalah

penentuan secara otomatis hello interval yang

sebelumnya statis bernilai 1 , dirubah menjadi

dinamis menyesuaikan keadaan kecepatan node

dan besaran data rate menggunakan algoritma

fuzzy.

Sehingga berdampak pada

Efisiensi pengiriman hello messages Pengurangan konsumsi baterai

Pengurangan end to end delay Peningkatan packet delivery ratio Pengurangan routing overhead

Ian D. Chakeres, Elizabeth M. BeldingRoyer, 2007 The Utility of Hello Messages for Determining Link Connectivity

Penentuan parameter dalam pengiriman hello

messages akan mengurangi routing overhead

dan menjamin konektivitas jaringan.

Penelitian dilakukan dengan merubah allowed

hello loss menjadi 2 dan 3.

Variasi mobilitas topologi , ukuran data rate dan

ukuran paket hello messages berpengaruh dalam

penentuan Allowed Hello Loss.

Tabel 1. Hasil ukuran data rate bervariasi

84.5 1 Mbps 1 / 2 Lapang 74.3 Auto 1 / 2 Lapang 60.7 11 Mbps 1 / 2 Lapang Prosenstase Kesampaian Data Data Rate Strategi Koneksi Skenario Uji Coba

Hello Messages

memiliki tingkat penerimaan

yang jauh lebih tinggi dan jangkauan yang

lebih besar dari paket data dengan data rate

1 Mbps dibanding 11 Mbps.

Hasil dari penelitian pada tabel 1 yang

dijadikan dasar acuan dalam penggunaan

data rate sebagai salah satu inputan

algoritma usulan untuk menentukan nilai

Heissenbuttel M. dan Braun T. , 2005, “

Optimizing Neighbor Table Accuracy of Position-Based Routing Algorithms ” , IEEE INFOCOM

Dilakukan ujicoba pada

protocol routing

GPSR:

Greedy perimeter stateless routing

Untuk menganalisa akurasi status hubungan node

tetangga menggunakan variasi interval pengiriman

beacon messages

sebesar 0,5 – 5 detik serta time out interval sebesar 2-5 kali , variasi jarak

perpindahan node dan variasi kecepatan node bergerak serta besaran sinyal yang diterima dari node tetangga yang lain.

Pada penelitian tersebut didapatkan penggunaan

Tabel 2. Penggunaan Hello Interval pada kecepatan berbeda 0,5 20 – 40 1 10 – 20 1,5 5 – 10 2,5 1 – 5 Hello Interval (s) Kecepatan Node (m/s)

Dari penelitian tersebut didapatkan

kemungkinan terbesar koneksitas terputus

jika daya transmisi yang rendah , interval

time out

yang panjang serta node dengan

kecepatan tinggi.

Selanjutnya Hasil dari penelitian pada tabel 2

yang dijadikan dasar acuan dalam

penggunaan kecepatan node sebagai salah

satu inputan algoritma usulan untuk

menentukan nilai hello interval

menggunakan

algoritma Fuzzy.

Bey-Ling Su, Ming-Shi Wang, Yueh-Ming Huang, Fuzzy logic weighted multi-criteria of dynamic route lifetime for reliable , multicast routing in ad hoc networks

Logika

fuzzy

digunakan untuk mengevaluasi secara

dinamis masa aktif (

life time

) suatu rute berdasar

variable jumlah energi pada tiap node, jumlah

hop count

serta paket kontrol yang dikirim.

Kriteria yang digunakan adalah

Very Low

(VL),

Low

(L) ,

Medium

(M),

High

(H) serta

Very High

(VH).

Dengan menggunakan penetuan masa aktif route secara

dinamis menggunakan logika

fuzzy

didapatkan hasil yang signifikan dengan analisa data berdasar rata-rata

end-to-end delay, routing overhead

serta

packet delivery

ratio

.

Selanjutnya berdasar penelitian tersebut maka

digunakan algoritma

fuzzy

dalam optimasi penentuan nilai

Hello Interval

berdasar keadaan besaran

data rate

Desain Protokol

Kecepatan Node

Data Rate

AODV

Hello Interval dengan Algoritma Fuzzy

Algoritma Fuzzy

Nilai Hello Interval

Tabel 3. Tingkat hello interval yang akan

digunakan pada tiap rules

2,5 Besar 1,5 Sedang 0,5 Kecil Hello Interval (s) Tingkatan

Penentuan rules kecepatan node

terhadap hello interval

misal jika kecepatan node adalah kecil maka

hello interval adalah besar untuk mengurangi

pengiriman paket berlebihan ;

Rule 1 : Jika kecepatan tinggi maka nilai

hello

interval

harus kecil.

Rule 2 : Jika kecepatan sedang maka nilai

hello

interval

harus sedang.

Rule 3 : Jika kecepatan rendah maka nilai

hello

Tabel 4. Tingkatan Kecepatan Node

20

–

40

Tinggi

10

–

20

Sedang

0

–

10

Rendah

Kecepatan Node (m/s)

Tingkatan

Tabel 5. Rules kecepatan node terhadap

hello interval

0,5 Kecil Besar 1,5 Sedang Sedang 2,5 Besar Kecil

Nilai hello interval (s) hello interval Kecepatan Output Input

Penentuan rules besaran data rate

terhadap hello interval

Misal jika data rate adalah besar maka hello

interval adalah kecil karena trafik padat maka

memerlukan jalur alternatif agar layanan data

tetap bisa dilayani.

Rule 4 : Jika data rate besar maka nilai

hello

interval

harus kecil.

Rule 5 : Jika data rate sedang maka nilai

hello

interval

harus sedang.

Rule 6 : Jika data rate kecil maka nilai

hello

Tabel 6. Tingkatan besaran

data rate

.

5 – 10 Besar 1 – 5 Sedang 0 – 1 Kecil Data Rate (Mbps) Tingkatan

Tabel 7.

Rules

besaran

data rate

terhadap

hello interval

0,5 Kecil Besar 1,5 Sedang Sedang 2,5 Besar Kecil Nilai hello interval (s) Hello Interval Besaran Data Rate Output Input

Penentuan nilai Hello Interval pada

sistem

Penentuan nilai Hello interval

menggunakan rata-rata dari nilai yang

dihasilkan pada tiap rules .

Kecepatan node rendah -> Hello Interval

Besar -> Nilai Hello Interval 2,5 detik

Besaran data rate sedang -> Hello Interval

Sedang -> Nilai Hello Interval 1,5 detik

Nilai Hello interval sistem = (2,5 + 1,5)/2 = 2

Tabel 8. Rules algoritma fuzzy dalam

penentuan hello interval

0,5 0,5 Kecil Besar 0,5 Kecil Tinggi 1 1,5 Sedang Sedang 0,5 Kecil Tinggi 1,5 2,5 Besar Kecil 0,5 Kecil Tinggi 1 0,5 Kecil Besar 1,5 Sedang Sedang 1,5 1,5 Sedang Sedang 1,5 Sedang Sedang 2 2,5 Besar Kecil 1,5 Sedang Sedang 1,5 0,5 Kecil Besar 2,5 Besar Rendah 2 1,5 Sedang Sedang 2,5 Besar Rendah 2,5 2,5 Besar Kecil 2,5 Besar Rendah Nilai Hello Interva l (s) Nilai Hello Interva l (s) Hello Interva l Besaran Data Rate Nilai Hello Interv al (s) Hello Inter val Kecepatan Node Output Input

Pengembangan

Cygwin sebagai emulator Unix pada

sistem operasi Windows

Simulator Jaringan NS-2.34

Lingkungan pemrograman OTcl dan

C++.

Skenario UjiCoba

Penggunaan

hello interval

secara statis yaitu 0,5 detik

, 1 detik dan 1,5 detik sebagai pembanding .

Jumlah node yang digunakan 10 , 20, 50 dan 100

node.

Tiga tingkat besaran data rate ( menyesuaikan

kemampuan NS-2.34 ) yaitu

Besar (maksimal 100 Kbps) Sedang (maksimal 500 Kbps) Kecil (maksimal 1020 Kbps)

Tiga tingkat kecepatan node yaitu

Tinggi (0 – 10 m/s) Sedang (10 – 20 m/s) Rendah (20 - 40 m/s)

Tabel 9. Variasi Uji coba pada tiap

hello interval

dan jumlah node.

40 20 10 1020 500 100

Besaran data rate maksimum (Kbps) Kecepatan maksimum

Tabel 10. Spesifikasi variabel uji coba

penelitian dalam NS-2.34

100 / 500 / 1020 Kbps

Data rate maksimum

14.

Secara acak menggunakan cbrgen.pl Pengiriman paket

13.

10 / 20 / 40 m/s Kecepatan maksimum

12.

Secara acak menggunakan setdest Pergerakan node 11. 1000 joule Energi awal 10. AODV Routing 9. 10/20/50/100 node Jumlah Node 8. 300 detik Waktu Simulasi 7 600 x 600 m Area 6. OmniAntenna Antena 5. Mac/802_11 MAC 4. Phy/WirelessPhy Network Interface 3.

Two Way Ground Propagation 2. Wireless Channel 1. Spesifikasi Variabel No

Hasil dan Analisa Ujicoba

Pengiriman Hello Messages

Konsumsi Baterai

End to end delay

Packet delivery ratio

Pengiriman Hello messages

Sebanyak 36 kali percobaan didapatkan 36 hasil

percobaan dengan jumlah pengiriman hello messages pada algoritma usulan lebih sedikit dibanding

menggunakan nilai hello interval yang lain.

Didapatkan rata-rata jumlah pengiriman hello messages

pada algoritma usulan adalah lebih baik dibanding nilai hello interval yang lain yaitu sebesar 50,14% (

dibanding hello interval 1 detik ) , dan 59,03% ( dibanding hello interval rata-rata ).

Berkurangnya pengiriman hello messages dikarenakan

adanya perubahan nilai hello interval secara dinamis berdasar keadaan kecepatan node dan besaran data rate yang berbeda.

Konsumsi Baterai

Sebanyak 36 kali percobaan didapatkan 24 hasil percobaan

dengan rata-rata konsumsi baterai pada algoritma usulan lebih sedikit dibanding menggunakan nilai hello interval yang lain.

Didapatkan selisih rata-rata prosentase konsumsi baterai

yang tidak terlalu besar yaitu 0,039611% ( dibanding hello interval 1 detik ) , dan 0,041278% ( dibanding hello

interval rata-rata ).

Pengurangan pengiriman hello messages tidak otomatis

akan menyebabkan berkurangnya konsumsi baterai , karena dalam keadaan tertentu pengurangan hello

messages akan menyebabkan penambahan pengiriman

paket kontrol routing ( RREP, RREQ dan RERR ) yang akan menambah konsumsi baterai .

End to end delay

Sebanyak 36 kali percobaan didapatkan 16 hasil

percobaan dengan nilai end to end delay pada algoritma usulan lebih sedikit dibanding menggunakan nilai hello interval yang lain.

Didapatkan selisih rata-rata end to end delay yang tidak

terlalu besar yaitu 0,55353% ( dibanding hello interval 1 detik ) , dan 0,68075% ( dibanding hello interval rata-rata ).

Penggunaan algoritma usulan tidak dapat berjalan

dengan baik pada keadaan kecepatan sedang

dikarenakan jeda antar hello interval yang dihasilkan tidak dapat mengakomodir status posisi node terbaru, yaitu posisi node sudah berubah sebelumnya hello

interval berikutnya dikirim sehingga menyebabkan penambahan nilai end to end delay.

Packet delivery ratio

Sebanyak 36 kali percobaan didapatkan 23 hasil

percobaan dengan nilai packet delivery ratio pada

algoritma usulan lebih besar dibanding menggunakan nilai hello interval yang lain.

Didapatkan selisih rata-rata packet delivery ratio

yang tidak terlalu besar yaitu 3,853696% ( dibanding hello interval 1 detik ) , dan 5,268056% ( dibanding hello interval rata-rata ).

Penggunaan algoritma usulan tidak dapat berjalan

dengan baik pada keadaan kecepatan node tinggi

dikarenakan nilai hello interval yang dihasilkan belum sesuai dengan keadaan node terkini sehingga paket data yang dikirim tidak sampai pada tujuan, yang

pada akhirnya akan menyebabkan pengurangan nilai packet delivery ratio.

Routing Overhead

Sebanyak 36 kali percobaan didapatkan 10 hasil percobaan

dengan nilai routing overhead pada algoritma usulan lebih sedikit dibanding menggunakan nilai hello interval yang lain. Sehingga belum lebih baik meski sesuai dengan tujuan dari penelitian.

Didapatkan selisih rata-rata end to end delay yang tidak terlalu

besar yaitu 0,184667% ( dibanding hello interval 1 detik ) , dan 1,274361% ( dibanding hello interval rata-rata ).

Penggunaan algoritma usulan pada keadaan berbagai tingkatan

kecepatan node dan besaran data rate akan menghasilkan nilai routing overhead yang bervariasi pula , hasil dari penelitian

belum terlalu bagus dikarenakan pengurangan pada pengriman hello messages lebih banyak mengakibatkan peningkatan

pengiriman paket kontrol routing ( paket RREQ , RREP dan RERR ) .

Kesimpulan

Algoritma usulan telah dapat diimplementasikan pada protokol

routing AODV dalam sistem simulasi jaringan NS-2.34.

Hasil penelitian secara umum mendapatkan rata-rata selisih

jumlah pengiriman hello messages, end to end delay, packet delivery ratio dan routing overhead dengan nilai hello interval yang lain adalah bernilai positif lebih baik , sehingga secara umum algoritm usulan mendapatkan kinerja yang lebih baik.

Algoritma usulan berjalan terbaik pada keadaan dengan

tingkatan data rate rendah serta kecepatan rendah.

Diperlukan pengembangan lebih lanjut untuk mengurangi nilai

end to end delay serta routing overhead agar mendapatkan

kinerja yang lebih baik dengan penyesuain tingkatan data rate , besaran kecepatan node serta nilai hello interval yang

DAFTAR PUSTAKA

Abolhasan M. , Wysocki T., dan Dutkiewicz E., 2003, “A review of routing

protocols for mobile ad hoc networks”, www.sciencedirect.com.

Chakeres I.D. dan Royer E.M , 2007, “ The Utility of Hello Messages for

Determining Link Connectivity “,www.sciencedirect.com.

Close D.B, Robbins A.D, Rubin P.H, Stallman R, Oostrum Pv, 1995, “The AWK

Manual”, Free Software Foundation Inc .

El-azhari M.S, Al-amoudi O.A, Woodward M. dan Awan I., 2008 , “Performance

Analysis of Angle Direction Routing in AODV Protocols for MANETs” , 16th Telecommunications forum TELFOR.

Friedman R. , Shotland A. dan Simon G, 2008, ” Efficient route discovery in hybrid

networks”, www.sciencedirect.com.

Heissenbuttel M. dan Braun T. , 2005, “ Optimizing Neighbor Table Accuracy of

Position-Based Routing Algorithms ” , IEEE INFOCOM

Khattak M.A.K , Iqbal K dan Khiyal S.H , 2008 , “Challenging Ad-Hoc Networks

under Reliable & Unreliable Transport with Variable Node Density “, Journal of Theoretical and Applied Information Technology.

Meeneghan P. dan Delaney D. , 2004, “ An Introduction to NS, Nam and OTcl

scripting “, National University of Ireland, Maynooth, Co. Kildare, Ireland. Department of Computer Science Technical Report Series.

Perkins C.E dan Royer E.M , 2000, “Ad hoc On Demand Distance Vector Protocol. Ad

hoc Networking”, AddisonWesley.

Rehmani M.H, Viana A.C,Doria .S, dan Senouci M.R, 2009, “A Tutorial on the

Implementation of Ad-hoc On Demand Distance Vector (AODV) Protocol in Network Simulator (NS-2)”, INRIA Prancis.

Sarkar S.K , Basavaraju T.G, dan Puttamadappa C. , 2007, “AD Hoc Mobile Wireless

Networks: Principles, Protocols and Applications”, Auerbach Publications.

Su B.L, Wang M.S dan Huang M.Y, 2007, “Fuzzy logic weighted multi-criteria of

dynamic route lifetime for reliable , multicast routing in ad hoc networks “, www.sciencedirect.com

Zebua A.T dan Wahab W., 1995, Teknolologi Sistem Fuzzy, Jurnal ELEKTRO

TERIMAKASIH