BAB IV
IMPLEMENTASI DAN HASIL SIMULASI
4.1 IMPLEMENTASI
Sesuai dengan perancangan simulasi pada bab sebelumnya, penulis telah melakukan implementasi simulasi dengan parameter sebagai berikut:
a. Durasi simulasi : 120 detik
b. Ukuran area simulasi : 1800 x 1000 m2 c. Jumlah simpul : 6 sampai 14 simpul
d. Jarak antar simpul berkisar antara : 100-150m
e. Ukuran paket yang ditransmisikan selama simulasi : 512 Kb f. Ukuran nominal rate : 32 Kbps
g. Protokol yang digunakan : UDP dengan dengan pembangkit trafik CBR h. Posisi simpul : diam, tidak bergerak
i. Jenis topologi : Mesh
Parameter-parameter tersebut diimplementasikan ke dalam skenario-skenario simulasi, dengan nilai parameter yang konstan terhadap setiap skenario. Pada masing-masing skenario terdapat 1 (satu) simpul sebagai pengirim paket dan 1 (satu) simpul sebagai penerima. Sebelum paket data dikirimkan, masing-masing protokol akan merancang routing table yang berisi informasi mengenai topologi dan jalur yang akan ditempuh menuju simpul penerima, dengan cara mengirim pesan secara broadcast ke seluruh simpul yang terhubung. Setelah tercapai konvergensi, yaitu seluruh simpul memiliki informasi routing yang sama, protokol akan memilih jalur terbaik menuju simpul penerima berdasarkan data yang ada pada tabel routing. Paket kemudian dikirimkan secara unicast ke simpul terdekat hingga sampai di simpul penerima.
Dalam implementasi parameter di atas, tentunya penulis harus melakukan beberapa tahapan pra-simulasi, berikut adalah penjelasannya.
1. Instalasi Aplikasi Simulasi
Dalam penelitian ini, penulis menggunakan aplikasi Network Simulator versi 2.35 atau biasa disingkat NS2, di mana versi ini adalah yang terbaru pada saat penulis melakukan simulasi ini. Instalasi NS2 dapat dilakukan pada sistem operasi baik Linux, BSD, OS X maupun Windows. Namun kali ini penulis menggunakan sistem operasi Linux Ubuntu versi 11.10, berikut langkah-langkah instalasinya.
a. Dengan menggunakan program Terminal untuk mengunduh berkas NS2 dengan mengetik perintah berikut.
wget http://sourceforge.net/projects/nsnam/files/allinone/ns-allinone-2.35/ns-allinone-2.35.tar.gz
b. Setelah berkas selesai di unduh, berkas kemudian diekstrak dengan mengetik perintah.
tar zxvf ns-allinone-2.35.tar.gz
c. Memindahkan lokasi pada Terminal ke dalam map hasil ekstraksi tadi dengan perintah.
cd ns-allinone-2.35
d. Memperbaharui berkas-berkas yang diperlukan saat instalasi dengan perintah,
sudo apt-get update kemudian.
sudo apt-get build-essential autoconf automake libxmu-dev e. Kemudian instalasi dilakukan dengan perintah.
f. Setelah proses instalasi selesai, kemudian membuka berkas .bashrc dengan mengetik.
gedit ~/.bashrc
g. Setelah berkas terbuka, maka akan tampil baris perintah berikut. # LD_LIBRARY_PATH OTCL_LIB=/your/path/ns-allinone-2.35/otcl-1.13 NS2_LIB=/your/path/ns-allinone-2.35/lib X11_LIB=/usr/X11R6/lib USR_LOCAL_LIB=/usr/local/lib Export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$OTCL_LIB:$NS2_ LIB:$X11_LIB:$USR_LOCAL_LIB #TCL_LIBRARY TCL_LIB=/your/path/ns-allinone-2.35/tcl8.4.18/library USR_LIB=/usr/lib Export TCL_LIBRARY=$TCL_LIB:$USR_LIB #PATH XGRAPH=/your/path/ns-allinone-2.35/bin:/your/path/ns-allinone-2.35/tcl8.4.18/unix:/your/path/ns-allinone-2.35/tk8.4.18/unix NS=/your/path/ns-allinone-2.35/ns-2.35/ NAM=/your/path/ns-allinone-2.35/nam-1.14/ PATH=$PATH:$XGRAPH:$NS:$NAM
Kemudian mengubah baris perintah “/your/path/” sesuai dengan lokasi berkas hasil ekstraksi NS2 tadi.
h. Memastikan bahwa tidak ada kesalahan pada perubahan tadi dengan perintah.
source ~/.bashrc
i. Mencoba menjalankan program NS2 dengan perintah, ns
apabila muncul tanda “%” maka program sudah dapat digunakan. Ketik perintah “exit” untuk keluar.
j. Langkah terakhir, validasi berkas-berkas hasil instalasi dengan perintah,
cd ns-2.35 kemudian,
2. Merancang Skenario Simulasi
Setelah program NS2 sudah terinstalasi dengan baik, langkah selanjutnya adalah membuat skenario simulasi. Dimana parameter-parameter yang disebutkan di atas, dimasukkan ke dalam program simulasi. Dalam aplikasi NS2, simulasi dibuat dalam suatu berkas berekstensi .tcl, yaitu suatu bahasa pemrograman berorientasi objek yang diciptakan khusus untuk pembuatan prototype, scripted applications, GUI dan melakukan pengujian. Berikut adalah beberapa parameter yang diimplementasikan ke dalam pemrograman TCL.
a. Seperti pada bahasa pemrograman berbasis objek lainnya, parameter yang akan digunakan dalam simulasi, haru dideklarasi terlebih dahulu ke dalam sebuah variabel. Perlu diketahui bahwa ada beberapa nilai dari parameter default yang tidak perlu diubah, dan berikut adalah beberapa contoh parameter yang diubah sesuai dengan skenario simulasi.
set opt(x) 1800 ;
set opt(y) 1000 ;
set opt(tr) scene1-dv.tr ;
set opt(nam) scene1-dv.nam ;
set opt(adhocRouting) AODV ;
set opt(ant) Antenna/OmniAntenna ;
set opt(nn) 6 ;
set opt(stop) 120.0 ;
Seperti terlihat di atas, penulis memasukkan parameter luas area simulasi ke dalam variabel (x) untuk panjang area, dan (y) untuk lebar area.
Kemudian untuk berkas keluaran hasil simulasi terdapat dua berkas, yaitu .tr untuk hasil trace selama simulasi yang kemudian akan dianalisa, dan .nam untuk menampilkan bentuk topologi, posisi simpul dan aliran trafik data dalam bentuk animasi. Kedua berkas ini diberi nama (dianjurkan sama dengan nama berkas simulasi TCL) dan dimasukkan ke dalam variabel (tr) dan (nam).
Untuk protokol yang akan digunakan dan dianalisa, dalam hal ini contohnya adalah AODV atau OLSR, dimasukkan ke dalam variabel
(adhocRouting). Variabel (ant) digunakan untuk menampung tipe antena yang digunakan dalam simulasi.
Jumlah simpul dalam simulasi, dimasukkan ke dalam variabel (nn). Dan untuk waktu simulasi, secara default dalam format detik, dimasukkan ke dalam variabel (stop).
b. Selanjutnya kita masuk ke program utama dari TCL. Pertama deklarasikan simulator instance yang akan digunakan dalam program. Dalam hal ini penulis menggunakan variabel ns_ yang umum digunakan.
set ns_ [new Simulator]
c. Kemudian membuat objek trace untuk berkas .tr dan .nam dan menghubungkannya dengan skrip TCL.
set tracefd [open $opt(tr) w] set namtrace [open $opt(nam) w] $ns_ trace-all $tracefd
$ns_ namtrace-all-wireless $namtrace $opt(x) $opt(y)
Penjelasan dari skrip di atas adalah, membuat variabel tracefd yang digunakan untuk mengubah isi dari berkas .tr sesuai dengan simulasi yang dilakukan. Dan variabel namtrace yang digunakan untuk membuat skrip animasi dari berkas .nam yang akan dieksekusi lalu dirubah menjadi bentuk animasi oleh aplikasi NAM.
Kemudian simulasi yang terjadi dalam TCL, dihubungkan ke dalam berkas .tr melalui variabel $tracefd, dimana perintah “trace-all” digunakan untuk merekam seluruh kejadian selama simulasi. Sama halnya dengan berkas .nam, dimana perintah “namtrace-all-wireless” digunakan untuk membaca bentuk topologi kemudian dihubungkan ke variabel $namtrace berdasarkan ukuran area simulasi yang ditampung dalam variabel $opt(x) dan $opt(y).
d. Selanjutnya adalah mendeklarasikan objek GOD (General Operations Director). Yaitu suatu objek yang dapat menampung informasi seputar keadaan lingkungan simulasi, jumlah simpul dan jarak antar simpul dalam radius maupun hop. Namun dalam simulasi ini penulis hanya menggunakannya untuk menampung informasi jarak antar simpul. GOD dapat dideklarasikan seperti contoh berikut.
set god_ [create-god $opt(nn)]
Perintah tersebut untuk membuat variabel god_ untuk jumlah simpul yang ditampung dalam variabel $opt(nn). Kemudian untuk menetukan jarak (jumlah hop) antar simpul didefinisikan seperti contoh berikut.
$god_ set-dist 0 1 1
Perintah tersebut berarti menentukan jarak antara simpul 0 dan simpul 1 adalah 1 hop, dan seterusnya dibuat hingga simpul terakhir.
e. Selanjutnya adalah menentukan konfigurasi dari masing-masing simpul, beberapa dari konfigurasi ini mengacu kepada deklarasi objek di awal program. Berikut beberapa contoh konfigurasinya.
$ns_ node-config -adhocRouting $opt(adhocRouting) \
-antType $opt(ant) \
-agentTrace ON \
-routerTrace ON \
Perintah node-config ditampung oleh variabel ns_ yang mengandung informasi seperti, routing protokol yang digunakan, mengambil dari objek $opt(adhocRouting), begitu juga dengan jenis antena diambil dari objek $opt(ant). Perintah agentTrace digunakan untuk menampilkan hasil trace dari agent (yaitu protokol seperti UDP atau TCP dan aplikasi seperti CBR atau FTP yang digunakan sebagai penyedia, pemuat dan pembangkit trafik dalam jaringan). Perintah ini dapat diaktif atau nonaktifkan dengan merubah pilihan ON atau OFF.
Perintah routerTrace digunakan untuk menampilkan hasil trace dari routing protokol dalam hal ini AODV dan OLSR, yaitu perjalanan protokol tersebut dalam mencari informasi routing menuju simpul penerima, hingga jaringan mencapai konvergensi.
f. Berikutnya adalah perintah untuk memberikan penomoran terhadap simpul, tentunya penomoran ini mengacu kepada jumlah simpul yang dideklarasikan di awal program.
for {set i 0} {$i < $opt(nn) } {incr i} { set node_($i) [$ns_ node]}
Perintah di atas merupakan perintah pengulangan dimana tedapat variabel i yang akan digunakan sebagai nomor simpul, nomor simpul ini tidak boleh lebih besar dari jumlah simpul yang ditampung dalam objek $opt(nn). Kemudian mendeklarasikan variabel node_ sebagai sebuah objek simpul dengan nomor urut diambil dari variabel i yaitu ($i).
g. Kemudian, mengatur posisi dan jarak (radius) setiap simpul yang nanti akan ditampilkan dalam aplikasi NAM.
$node_(0) set X_ 0.0 $node_(0) set Y_ 500.0 $node_(1) set X_ 100.0 $node_(1) set Y_ 500.0
Variabel node_ yang telah dibuat tadi, diikuti dengan nomor urut simpul (0) atau (1) diatur posisinya dalam koordinat X untuk posisi horizontal dan Y untuk posisi vertikal. Satuan nilai koordinat ini secara default adalah meter, jadi sesuai dengan ukuran area simulasi, nilai koordinat ini tidak boleh melebihi ukuran area. Yang mana dalam simulasi ini ukuran area 1800 x 1000 meter, jadi ukuran maksimal untuk koordinat X adalah 1800, dan Y adalah 1000.
Radius antar simpul juga perlu diperhatikan, karena hal ini sangat tergantung kepada kekuatan jarak pancar antenna. Sebagai contoh, secara default diameter radius antena tipe omni adalah 200 m¸ jadi apabila jarak
antar simpul melebihi 200m, sinyal radio tidak akan mamu mencapai simpul lainnya dan berakibat pada putusnya trafik lalu paket data tidak akan sampai tujuan. Pada contoh perintah di atas, posisi simpul 0 dalam koordinat X = 0, dan Y = 500, kemudian posisi simpul 1 dengan X = 100 dan Y = 500. Ini berarti jarak antara simpul 0 dan 1 adalah 100 meter secara horizontal, dan posisi kedua simpul sejajar pula secara horizontal. h. Selanjutnya adalah menetukan model trafik, berikut contoh perintahnya.
set udp [new Agent/UDP]
$ns_ attach-agent $node_(0) $udp set null [new Agent/Null]
$ns_ attach-agent $node_(5) $null set cbr [new Application/Traffic/CBR] $cbr set packetSize_ 512
$cbr set rate_ 32Kb $cbr set interval_ 0.5 $ns_ connect $udp $null $ns_ at 1.0 "$cbr_(0) start"
Dalam simulasi ini, penulis menggunakan protokol UDP sebagai penyedia layanan trafik dalam jaringan. Hal ini diimplementasikan dengan perintah set udp [new Agent/UDP], kemudian protokol ini dimasukkan ke dalam simpul 0 sebagai pembangkit trafik dan pengirim data, ditentukan dengan perintah $ns_ attach-agent $node_(0) $udp.
Lalu menentukan di mana trafik ini akan berakhir, dalam simulasi ini ditentukan yaitu simpul 5 atau simpul terakhir dalam skenario sebagai tujuan atau penerima paket data, diimplementasikan dengan perintah set null [new Agent/Null] dan $ns_ attach-agent $node_(5) $null.
Selanjutnya adalah membuat suatu pembangkit trafik, dalam silmulasi ini menggunakan CBR (Constant Bit Rate), dengan perintah berikut set cbr [new Application/Traffic/CBR], lalu menentukan besar paket dengan $cbr set packetSize_ 512, lalu besarnya pengiriman paket dalam $cbr set rate_
32Kb dan frekuensi pengiriman dalam satuan detik dengan $cbr set interval_ 0.5.
Berikutnya adalah menghubungkan jaringan yang terdapat antara simpul 0 dan simpul 5 dengan perintah $ns_ connect $udp $null, kemudian menentukan waktu kapan paket data akan ditransmisikan dengan perintah $ns_ at 1.0 "$cbr_(0) start".
i. Terakhir untuk menjalankan perintah-perintah di atas adalah dengan $ns_ run.
Setelah program TCL selesai dibuat, kemudian jalankan simulasi melalui program Terminal, dengan langkah-langkah sebagai berikut.
a. Masuk ke lokasi dimana berkas TCL disimpan dengan perintah cd diikuti lokasi berkas.
b. Ketik perintah ns diikuti dengan nama berkas TCL, contohnya ns scene1-dv.tcl.
c. Lalu munculkan animasi simulasi dengan membuka program NAM dan diikuti nama berkas NAM seperti contoh, nam scene1-dv.nam.
Setelah itu akan muncul program NAM sekaligus bentuk topologi jaringan. Berikut adalah tampilan NAM dari simulasi yang penulis buat.
Gambar 4.1 Tampilan NAM simulasi 1
Gambar 4.3 Tampilan NAM simulasi 3
Gambar 4.5 Tampilan NAM simulasi 5
4.2 HASIL SIMULASI
Untuk mengetahui performa dari protokol-protokol routing terhadap kapasitas jaringan, maka dilakukan beberapa simulasi dengan menggunakan jumlah simpul yang bervariasi dalam jaringan. Jumlah simpul yang digunakan yaitu antara 6 (enam) simpul sampai 14 (empat belas) simpul. Percobaan simulasi tersebut diuji cobakan sebanyak 5 (lima) kali pengujian untuk setiap skenario, hal ini untuk membuktikan bahwa algoritma protokol routing yang disimulasikan tetap konsisten terhadap beberapa kali percobaan. Berikut adalah data yang diperoleh selama proses simulasi terhadap protokol AODV dan OLSR.
Pada saat menjalankan program .tcl, saat itu pula terbentuklah berkas .tr. Berkas ini kemudian yang akan menampilkan perilaku dan aktifitas dalam jaringan selama simulasi berlangsung. Berkas tersebut berisi kode-kode yang akan diambil datanya, kemudian dikalkulasi dan diubah menjadi bentuk grafis agar dapat dianalisa. Dikarenakan perilaku dan algoritma dari masing-masing routing protocol berbeda, maka diantara keduanya terdapat perbedaan yang cukup
4.1.1 Routing Overhead
Gambar 4.6 Grafik perbandingan Routing Overhead
Protokol yang sangat berpengaruh terhadap perubahan kapasitas jaringan adalah OLSR, dimana routing overhead protokol ini meningkat secara signifikan sesuai bertambahnya jumlah simpul. Pada protokol AODV, juga terjadi peningkatan namun dalam nilai yang tidak begitu besar. Nilai dari besaran overhead itu sendiri juga terdapat perbedaan antara kedua protokol. Pada simulasi pertama dengan jumlah simpul 6, protokol AODV memiliki overhead dengan nilai yang relatif kecil, tidak seperti OLSR, yang mana nilainya jauh di atas AODV, terlebih lagi dengan jumlah simpul yang lebih banyak. Hal ini terjadi disebabkan karena, protokol OLSR menggunakan sebagian besar resource jaringan untuk menyebarkan pesan HELLO dan TC, karena sesuai dengan sifatnya yang proaktif, protokol ini selalu menjaga akurasi dari informasi routingnya, dengan melakukan update secara berkala. Berbeda dengan protokol AODV yang bersifat reaktif, protokol ini memperbaharui informasi routing hanya pada saat pertama kali jaringan aktif dan saat ada perubahan topologi.
O v e rh e a d ( b p s)
4.1.2 Packet Delivery Ratio
Gambar 4.7 Grafik perbandingan Packet Delivery Ratio
Dalam hal ini AODV memiliki tingkat keberhasilan pengiriman paket data dengan sempurna, yaitu 100% di semua simulasi. Berbeda dengan OLSR yang bervariasi antara 92% sampai 93%, ini terjadi karena simpul pengirim OLSR mencoba melakukan pengiriman paket data setelah mengirimkan pesan HELLO, namun konvergensi belum tercapai, simpul pengirim belum menerima informasi lengkap mengenai routing menuju simpul penerima, hal ini mengakibatkan paket data terbuang karena simpul pengirim belum tahu harus mengirim paket data ke mana. Sedangkan AODV, melakukan permintaan rute ke simpul penerima, hingga simpul pengirim mendapatkan pesan balasan yaitu informasi lengkap mengenai rute ke simpul penerima. Setelah itu baru AODV mengirimkan paket data, sehingga jumlah paket yang diterima sesuai dengan yang dikirim.
4.1.3 Average End-to-End Delay
Gambar 4.8 Grafik perbandingan Average End-to-End Delay
Terhadap jeda waktu pengiriman paket data, tidak terdapat perbedaan yang signifikan antara kedua protokol, hanya berselisih anatara 0.1 hingga 0.2 ms. Hal ini didapat dari pengukuran paket-paket yang dikirim setelah konvergensi tercapai, jadi jeda waktu yang dibutuhkan oleh kedua protokol hampir setara. Namun jeda waktu ini berpengaruh terhadap perubahan kapasitas jaringan dan kompleksitas topologi, semakin kompleks suatu jaringan, maka semakin besar pula waktu jeda yang dibutuhkan. Terlihat dari hasil grafik yang fluktuatif, dimana mulai dari skenario pertama dengan 6 (enam) simpul sampai skenario ketiga dengan 10 (sepuluh) simpul, terdapat peningkatan waktu jeda, hal ini disebabkan karena penambahan jumlah simpul dalam skenario. Namun mulai dari skenario keempat dengan 12 (dua belas) simpul sampai skenario terakhir dengan 14 (empat belas) simpul, waktu jeda terlihat menurun, padahal jumlah simpul pada skenario keempat dan kelima lebih banyak dari skenario sebelumnya. hal ini disebabkan karena jumlah hop yang dilewati oleh paket dari simpul pengirim ke simpul penerima lebih sedikit dibandingkan skenario sebelumnya. Hal ini dipengaruhi juga oleh bentuk topologi, dimana terdapat faktor jarak dan posisi antar simpul.
