ANALISIS UNJUK KERJA ROUTING PROTOKOL SPRAY AND WAIT DI JARINGAN OPPORTUNISTIC
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Komputer Program Studi Teknik Informatika
oleh :
Maria Irmgrad Ratu 125314027
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
PERFORMANCE ANALYSIS OF THE ROUTING PROTOCOL SPRAY AND WAIT IN OPPORTUNISTIC NETWORKS
A THESIS
Presented as Partial Fulfillment of Requirements to Obtain Sarjana
Komputer Degree in Informatics Engineering Department
By:
Maria Irmgrad Ratu 125314027
INFORMATICS ENGINEERING STUDY PROGRAM INFORMATICS ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA 2016
SKRIPSI
ANALISIS UNJUK KERJA ROUTING PROTOKOL SPRAY AND WAIT DI JARINGAN OPPORTUNISTIC
Oleh
Maria Irmgrad Ratu 125314027
Telah disetujui oleh:
Pembimbing,
SKRIPSI
ANALISIS UNJUK KERJA ROUTING PROTOKOL SPRAY AND WAIT DI JARINGAN OPPORTUNISTIC
Dipersiapkan dan ditulis oleh: MARIA IRMGRAD RATU
NIM: 125314027
Telah dipertahankan di depan panitia penguji Pada tanggal, 26 Agustus 2016
dan dinyatakan memenuhi syarat
Yogyakarta, Agustus 2016 Yogyakarta, 19 September 2016
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Dekan
Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D. Susunan Panitia Penguji
Nama Lengkap Tanda Tangan
Ketua : Puspaningtyas Sanjoyo Adi, S.T., M.T. ……….
Sekretaris : Henricus Agung Hernawan, S.T., M.Kom. ……….
MOTTO
“If God answers your prayer, He is increasing your faith. If He delays, He is
increasing your patience. If He does not answer your prayer, He is preparing the best for you.”
PERNYATAAN LEMBAR KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa di dalam skripsi yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 25 Agustus 2016 Penulis
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma: Nama : Maria Irmgrad Ratu
NIM : 125314027
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul:
ANALISIS UNJUK KERJA ROUTING PROTOKOL SPRAY AND WAIT DI JARINGAN OPPORTUNISTIC
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolahnya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencatumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 25 Agustus 2016
Penulis
ABSTRAK
Opportunistic Network (OppNet) merupakan jaringan wireless yang tidak
membutuhkan infrastruktur dalam pembentukannya. Pada Opportunistic Network tidak menjamin adanya jalur antara source dan destination setiap saat dikarenakan node selalu bergerak dan terus berpindah (mobile).
Pada penelitian ini penulis melakukan pengujian terhadap Routing Protokol Epidemc dan Routing Protokol Spray And Wait dengan menggunakan ONEsimulator. Parameter yang digunakan adalah Delivery Probability, Overhead
Ratio, Average Latency, Buffer Occupancy, dan Messages Drop. Skenario yang
digunakan pada setiap pengujian adalah luas area yang tetap dengan penambahan jumlah node, penambahan ukuran buffer, penambahan Time-To-Live (TTL), penambahan jumlah copy message (L Copy), dan penambahan jumlah node dan jumlah copy (30%).
Pengujian menunjukkan Protokol Routing Epidemic mengalami peningkatan pada Delivery Probability dan Average Latency yang baik, hal itu dikarenakan Epidemic selalu memberikan copy message setiap kali bertemu dengan relay node tanpa mempedulikan resources. Sedangkan Protokol Routing Spray and Wait bagus pada Overhead Ratio, hal itu dikarenakan Spray and Wait membatasi jumlah copy message yang diberikan kepada relay node untuk mengurangi cost pada Routing Epidemic. Tetapi Latency pada Spray and Wait menjadi sangat tinggi dibandingkan dengan Epidemic, hal itu dikarenakan Spray And Wait membatasi jumlah copy dan ada fase Wait.
Kata Kunci: Opportunistic Network, Epidemic, Spray and Wait, Delivery
ABSTRACT
Opportunistic Network (OppNet) is a wireless network that does not need any infrastructure in the formation. Opportunistic Network can not guarantee a path between the source and the destination because the node always and keep moving (mobile).
In this research, the researcher tested the Epidemic Routing Protocols and Spray And Wait Routing Protocol using ONEsimulator. The parameters used are Delivery Probability, Overhead Ratio, Average Latency, Buffer Occupancy, and Number of Drop Messages. The scenarios used in each test is the width of the remain area with the increase number of nodes, increase of the buffer size, the addition of the Time-To-Live (TTL), increase number of copy message (L Copy), and the increase number of nodes and copies (30%).
Epidemic Routing Protocols Tests showed the good improvement of Delivery Probability and Latency Average Probability, because Epidemic Routing Protocol always provides copy messages whenever it met a relay node without regarding the resources. While Spray and Wait Routing Protocols shows a good result on the Overhead Ratio, because Spray and Wait limit the number of copy message given to a relay node to reduce cost on the Epidemic Routing. However the Latency on Spray and Wait become very high than the Epidemic, which is caused by the Spray and Wait that limit the number of copies and the Wait phase availability.
Keywords: Opportunistic Network, Epidemic, Spray and Wait, Delivery Probability, Overhead Ratio, Average Latency, Buffer Occupancy, Messages Drop.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “Analisis Unjuk Kerja Routing Protokol Spray and Wait di Jaringan Opportunistic”. Tugas akhir ini merupakan salah satu mata kuliah wajib dan sebagai syarat akademik untuk memperoleh gelar sarjana komputer program studi Teknik Informatika Universitas Santa Dharma Yogyakarta.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu penulis baik selama penelitian maupun saat mengerjakan tugas akhir ini. Uacapan terima kasih sebesar-besarnya penulis sampaikan kepada:
1. Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan kesehatan jasmani dan rohani dalam proses tugas akhir.
2. Orang tua, Bapak Daniel Ratu dan Ibu Karolina Martha Ratu-Bureni, K Yuli, K Marlin, K Tris, Anton, Inna, K Erny, Sefrit dan Cindy, yang telah memberikan dukungan baik spiritual maupun material.
3. Bambang Soelistijanto, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing tugas akhir, atas kesabaran dalam membimbing, memberikan semangat, waktu, dukungan dan motivasi yang telah diberikan kepada penulis.
4. Puspaningtyas Sanjoyo Adi S.T., M.Kom. selaku dosen Pembimbing Akademik, atas bimbingan, kritik dan saran yang telah diberikan kepada penulis.
5. Dr. Anastasia Rita Widiarti, M.Kom. selaku Ketua Program Studi Teknik Informatika, atas bimbingan, kritik dan saran yang telah diberikan kepada penulis.
6. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, atas bimbingan, kritik dan saran yang telah diberikan kepada penulis.
7. Seluruh dosen Teknik Informatika atas ilmu yang telah diberikan semasa kuliah dan semangat membantu penulis dalam mengerjakan tugas akhir.
8. Mas Danang selaku laboran Laboratorium Jaringan Komputer Teknik Informatika, atas bantuannya menyediakan tempat untuk mengerjakan tugas akhir.
9. Teman seperjuangan Opportunistic Network (Hilary “Iing”, Ricky, Aldy, Parta, Blasius), teman-teman Teknik Informatika kelas A, teman-teman Jaringan Komputer angkatan 2012, terima kasih atas dukungan, doa dan semangat yang diberikan.
10. Sahabat Unny dan Noberth yang selalu memberikan dukungan dan motivasi untuk penulis.
11. Teman-teman kost Putri Aulia (Tere, Elvira, Wiwi, Tesa, Visky, Gerly, Dea, Best, Titis) atas dukungan yang diberikan kepada penulis.
12. Partner dan teman terbaik, Thomas Aquino Ceunfin, atas dukungan, semangat, motivasi, waktu, doa dan kesabaran yang telah diberikan kepada penulis.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan yang terdapat dalam laporan tugas akhir ini. Saran dan kritik sangat diharapkan untuk hasil yang lebih baik di masa mendatang.
Penulis,
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ... i A THESIS ... ii SKRIPSI ... iii SKRIPSI ... iv MOTTO ... v
PERNYATAAN LEMBAR KEASLIAN KARYA ... vi
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii
ABSTRAK ... viii
ABSTRACT ... ix
KATA PENGANTAR ... x
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR GAMBAR ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 3 1.3 Batasan Masalah ... 3 1.4 Tujuan Penelitian ... 4 1.5 Manfaat Penelitian ... 4 1.6 Metodologi Penelitian ... 4 1.7 Sistematika Penulisan ... 5
BAB II LANDASAN TEORI ... 7
2.1 Jaringan Nirkabel (Wireless) ... 7
2.3 Jaringan Opportunistic (OppNet) ... 8
2.3.1 Karakteristik jaringan Opportunistic ... 9
2.3.2 Aplikasi Jaringan Opportunistic ... 10
2.3.3 Protokol Routing ... 11
2.4 Epidemic Routing ... 12
2.5 Spray and Wait Routing Protocol ... 14
2.5.1 Fase Spray ... 16
2.5.2 Fase Wait ... 16
2.6 Direct Delivery Router ... 19
2.7 ONEsimulator ... 21
BAB III RANCANGAN PENELITIAN ... 22
3.1 Skenario Spray and Wait ... 22
3.1.1 Random Waypoint ... 23
3.1.2 Working Day Movement Model (WDM) ... 24
3.2 Parameter Unjuk Kerja ... 28
3.2.1 Delivery Probability ... 29 3.2.2 Overhead Ratio... 29 3.2.3 Average Latency ... 30 3.2.4 Buffer Occupancy ... 30 3.2.5 Messages Dropped ... 31 3.3 Topologi Jaringan ... 31
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ... 32
4.1 Random Waypoint ... 32
4.1.1 Penambahan Jumlah Node (Density) ... 32
4.1.2 Penambahan Ukuran Buffer ... 38
4.2 Working Day Movement Model ... 50
4.2.1 Penambahan Node (Density)... 50
4.2.2 Penambahan Ukuran Buffer ... 56
4.2.3 Penambahan Time To Live (TTL) ... 61
4.3 Penambahan Copy Messages “L Copies” ... 66
4.3.1 Delivery Probability ... 66
4.3.2 Overhead Ratio... 67
4.3.3 Average Latency ... 68
4.3.3 Dropped Message ... 69
4.4 Penambahan Node(density) dan Penambahan jumlah L Copies ... 72
4.4.1 Delivery Probability ... 72
4.4.2 Overhead Ratio... 73
4.4.3 Average Latency ... 74
4.4.4 Dropped Message ... 75
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 78
a. Kesimpulan ... 78
b. Saran ... 78
DAFTAR PUSTAKA ... 79
LAMPIRAN ... 81
1. Default Setting ... 81
2. Default Seeting Menggunakan Pergerakan Random Waypoint ... 83
3. Default Setting Menggunakan Pergerakan Working Day ... 92
4. Listing Program Epidemic ... 101
5. Listing Program Spray And Wait ... 102
6. Listing Program Direct Delivery ... 105
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Parameter Utama ONEsimulator (Parameter yang tidak di ubah) ... 28
Tabel 3.2 Tabel simulasi skenario Penambahan Jumlah Node (Density) ... 28
Tabel 3.3 Tabel simulasi skenario Penambahan Ukuran Buffer ... 28
Tabel 3. 4 Tabel simulasi skenario Penambahan Time To Live (TTL) ... 28
Tabel 3.5 Tabel simulasi skenario Penambahan Jumlah Copy message (L-copies) pada protokol Spray and Wait ... 29
Tabel 3.6 Tabel simulasi skenario Penambahan jumlah message (L-copies) 30% dari jumlah node ... 29
Tabel 4.1 Hasil pengujian Delivery Probability Penambahan Jumlah Node pada protokol Spray and Wait, Epidemic dan Direct Delivery menggunakan Pergerakan random waypoint ... 32
Tabel 4.2 Hasil pengujian Overhead Ratio Penambahan Jumlah Node pada protokol Spray and Wait, Epidemic dan Direct Delivery menggunakan Pergerakan random waypoint ... 32
Tabel 4.3 Hasil pengujian Average Latency Penambahan Jumlah Node pada protokol Spray and Wait, Epidemic dan Direct Delivery menggunakan Pergerakan random waypoint ... 32
Tabel 4.4 Hasil pengujian Messages Dropped Penambahan Jumlah Node pada protokol Spray and Wait, Epidemic dan Direct Delivery menggunakan Pergerakan random waypoint ... 33
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Delivery Probability Penambahan Ukuran Buffer Pada protokol Spray and Wait menggunakan Pergerakan random waypoint ... 38
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Overhead Ratio Penambahan Ukuran Buffer Pada protokol Spray and Wait menggunakan Pergerakan random waypoint ... 38
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Average LAtency Penambahan Ukuran Buffer Pada protokol Spray and Wait menggunakan Pergerakan random waypoint ... 38
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Message Dropped Penambahan Ukuran Buffer Pada protokol Spray and Wait menggunakan Pergerakan random waypoint ... 39
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Delivery Probability Penambahan Time To Live pada Protokol Epidemic dan Spray and Wait ... 44
Tabel 4.10 Hasil Pengujian Overhead Ratio Penambahan Time To Live pada Protokol Epidemic dan Spray and Wait ... 44 Tabel 4.11 Hasil Pengujian Average Latency Penambahan Time To Live pada Protokol Epidemic dan Spray and Wait ... 44 Tabel 4.12 Hasil Pengujian Messages Dropped Penambahan Time To Live pada Protokol Epidemic dan Spray and Wait ... 45 Tabel 4.13 Hasil pengujian Delivery Probability Penambahan Jumlah Node pada protokol Spray and Wait, Epidemic dan Direct Delivery menggunakan Pergerakan working day ... 50 Tabel 4.14 Hasil pengujian Overhead Ratio Penambahan Jumlah Node pada protokol Spray and Wait, Epidemic dan Direct Delivery menggunakan Pergerakan Working Day ... 50 Tabel 4.15 Hasil pengujian Average Latency Penambahan Jumlah Node pada protokol Spray and Wait, Epidemic dan Direct Delivery menggunakan Pergerakan Working Day ... 50 Tabel 4.16 Hasil pengujian Messages Dropped Penambahan Jumlah Node pada protokol Spray and Wait, Epidemic dan Direct Delivery menggunakan Pergerakan Working Day ... 51 Tabel 4.17 Pengujian Delivery Probability Penambahan Ukuran Buffer Pada protokol Spray and Wait menggunakan Pergerakan Working Day ... 56 Tabel 4.18 Hasil Pengujian Overhead Ratio Penambahan Ukuran Buffer Pada protokol Spray and Wait menggunakan Pergerakan Working Day ... 56 Tabel 4.19 Hasil Pengujian Average Latency Penambahan Ukuran Buffer Pada protokol Spray and Wait menggunakan Pergerakan working day ... 56 Tabel 4.20 Hasil Pengujian Messages Dropped Penambahan Ukuran Buffer Pada protokol Spray and Wait menggunakan Pergerakan working day ... 57 Tabel 4.21 Hasil Pengujian Delivery Probability Penambahan Time To Live Pada Protokol Spray and Wait pada Epidemic dan Spray and Wait menggunakan Pergerakan working day ... 61 Tabel 4.22 Hasil Pengujian Overhead Ratio Penambahan Time To Live Pada Protokol Spray and Wait pada Epidemic dan Spray and Wait menggunakan Pergerakan working day ... 61
Tabel 4.23 Hasil Pengujian Average Latcency Penambahan Time To Live Pada Protokol Spray and Wait pada Epidemic dan Spray and Wait menggunakan Pergerakan working day ... 61 Tabel 4.24 Hasil Pengujian Messages Dropped Penambahan Time To Live Pada Protokol Spray and Wait pada Epidemic dan Spray and Wait menggunakan Pergerakan working day ... 62 Tabel 4.25 Hasil pengujian Delivery Probability dengan Penambahan copy messages pada protokol Spray and Wait. ... 66 Tabel 4.26 Hasil pengujian Overhead Ratio dengan Penambahan Copy Messages pada protokol Spray and Wait. ... 67 Tabel 4.27 Hasil pengujian Average Latency dengan Penambahan copy messages pada protokol Spray and Wait dan Epidemic. ... 68 Tabel 4.28 Hasil pengujian Messages Dropped dengan Penambahan copy message pada protokol Spray and Wait. ... 69 Tabel 4.29 Hasil pengujian Delivery Probability dengan Penambahan jumlah node dan penambahan jumlah copy message pada protokol Spray and Wait. ... 72 Tabel 4.30 Hasil pengujian Overhead Ratio dengan Penambahan jumlah node dan penambahan jumlah copy message pada protokol Spray and Wait. ... 73 Tabel 4.31 Hasil pengujian Average Latency dengan Penambahan jumlah node dan penambahan jumlah copy message pada protokol Spray and Wait ... 74 Tabel 4.32 Hasil pengujian Dropped Message dengan Penambahan jumlah node dan penambahan jumlah copy message pada protokol Spray and Wait ... 75
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Metode Store-carry-Forward pada jaringan Opportunistic ... 9
Gambar 2.2 Bundle Layer ... 9
Gambar 2.3 Ilustrasi Routing Protokol Epidemic ... 13
Gambar 2.4 Contoh Intermittenly Connected Mobile Networks (ICMN) ... 15
Gambar 2.5 Strategi Routing Protokol Spray and Wait ... 17
Gambar 2.6 Binary Spray and Wait ... 18
Gambar 2.7 Ilustrasi Protokol Routing Direct Delivery ... 20
Gambar 3.1 protokol Spray and Wait ... 23
Gambar 3.2 Random Waypoint ... 23
Gambar 3.3 Working Day ... 25
Gambar 3.4 Screenshoot jaringan Opportunistic ... 31
Gambar 4.1 Dampak Penambahan Jumlah Node Terhadap Routing Protokol Epidemic, Spray and Wait dan Delivery Probability ... 34
Gambar 4.2 Hasil Pengujian Penggunaan Buffer Occupancy pada Penambahan Jumlah Node 25 menggunakan Pergerakan random waypoint. ... 36
Gambar 4.3 Hasil Pengujian Penggunaan Buffer Occupancy pada Penambahan Jumlah Node 50 menggunakan Pergerakan Random Waypoint. ... 36
Gambar 4.4 Hasil Pengujian Penggunaan Buffer Occupancy pada Penambahan Jumlah Node 75 menggunakan Pergerakan Random Waypoint. ... 37
Gambar 4.5 Hasil Pengujian Penggunaan Buffer Occupancy pada Penambahan Jumlah Node 100 menggunakan Pergerakan Random Waypoint. ... 37
Gambar 4.6 Hasil Pengujian Penggunaan Buffer Occupancy pada Penambahan Jumlah Node 125 menggunakan Pergerakan Random Waypoint. ... 37
Gambar 4.7 Dampak Penambahan Ukuran Jumlah Buffer Terhadap Protokol Epidemic dan Spray and Wait. ... 40
Gambar 4.8 Hasil Pengujian Buffer Occupancy pada Penambahan Ukuran Buffer 5MB menggunakan Pergerakan Random Waypoint ... 41
Gambar 4.9 Hasil Pengujian Buffer Occupancy pada Penambahan Jumlah Buffer 10MB menggunakan Pergerakan Random Waypoint. ... 42
Gambar 4.10 Hasil Pengujian Buffer Occupancy pada Penambahan Jumlah Buffer 15MB menggunakan Pergerakan Random Waypoint. ... 42 Gambar 4.11 Hasil Pengujian Buffer Occupancy pada Penambahan Jumlah Buffer 20MB menggunakan Pergerakan Random Waypoint ... 42 Gambar 4.12 Hasil Pengujian Buffer Occupancy pada Penambahan Jumlah Buffer 25MB menggunakan Pergerakan Random Waypoint ... 43 Gambar 4.13 Dampak Penambahan Time To Live pada Protokol Epidemic dan Spray and Wait ... 46 Gambar 4.14 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada penambahan Time To Live 360 minutes menggunakan Pergerakan Random Waypoint ... 47 Gambar 4.15 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada penambahan Time To Live 720 minutes menggunakan Pergerakan Random Waypoint ... 48 Gambar 4.16 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada penambahan Time To Live 1080 minutes menggunakan Pergerakan Random Waypoint ... 48 Gambar 4.17 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada penambahan Time To Live 1440 minutes menggunakan Pergerakan Random Waypoint ... 48 Gambar 4.18 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada penambahan Time To Live 1880 minutes menggunakan Pergerakan Random Waypoint ... 49 Gambar 4.19 Dampak Penambahan Jumlah Node Terhadap Routing Protokol Epidemic, Spray and Wait dan Delivery Probability ... 52 Gambar 4.20 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada penambahan Jumlah Node 25 menggunakan Pergerakan Working Day ... 54 Gambar 4.21 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada penambahan Jumlah Node 50 menggunakan Pergerakan Working Day ... 54 Gambar 4.22 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada penambahan Jumlah Node 75 menggunakan Pergerakan Working Day ... 54 Gambar 4.23 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada penambahan Jumlah Node 100 menggunakan Pergerakan Working Day ... 55 Gambar 4.24 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada penambahan Jumlah Node 125 menggunakan Pergerakan Working Day ... 55 Gambar 4.25 Dampak Penambahan Ukuran Jumlah Buffer Terhadap Protokol Epidemic dan Spray and Wait ... 58
Gambar 4.26 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy Pada Penambahan Ukuran Buffer 5 MB menggunakan Pergerakan Working Day ... 59 Gambar 4.27 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy Pada Penambahan Ukuran Buffer 10 MB menggunakan Pergerakan Working Day ... 59 Gambar 4.28 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy Pada Penambahan Ukuran Buffer 15 MB menggunakan Pergerakan Working Day ... 59 Gambar 4.29 Penggunaan Buffer Occupancy Pada Penambahan Ukuran Buffer 20 MB menggunakan Pergerakan Working Day ... 60 Gambar 4.30 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy Pada Penambahan Ukuran Buffer 25 MB menggunakan Pergerakan Working Day ... 60 Gambar 4.31 Dampak Penambahan Time To Live pada Protokol Epidemic dan Spray and Wait ... 63 Gambar 4.32 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada Penmabahan Time To Live 360 minutes menggunakan Pergerakan Working Day ... 64 Gambar 4.33 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada Penmabahan Time To Live 720 minutes menggunakan Pergerakan Working Day ... 64 Gambar 4.34 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada Penmabahan Time To Live 1080 minutes menggunakan Pergerakan working day ... 65 Gambar 4.35 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada Penmabahan Time To Live menggunakan Pergerakan working day ... 65 Gambar 4.36 Rata-rata Penggunaan Buffer Occupancy pada Penmabahan Time To Live 1880 minutes menggunakan Pergerakan working day ... 65 Gambar 4.37 Hasil Delivery Probability Rotuing Protokol Spray and Wait menggunakan Pergerakan random waypoint dan working day ... 66 Gambar 4.38 Hasil pengujian Overhead Ratio dengan Penambahan Copy Messages pada protokol Spray and Wait ... 67 Gambar 4.39 Hasil pengujian Average Latency dengan Penambahan copy messages pada protokol Spray and Wait dan Epidemic ... 68 Gambar 4.40 Hasil pengujian Messages Dropped dengan Penambahan copy message pada protokol Spray and Wait ... 69 Gambar 4.41 Rata-rata penggunaan Buffer Occupancy dengan Penambahan 5 copy message pada protokol Spray and Wait ... 70
Gambar 4.42 Rata-rata penggunaan Buffer Occupancy dengan Penambahan 7 copy message pada protokol Spray and Wait ... 70 Gambar 4.43 Rata-rata penggunaan Buffer Occupancy dengan Penambahan 9 copy message pada protokol Spray and Wait ... 71 Gambar 4.44 Rata-rata penggunaan Buffer Occupancy dengan Penambahan 11 copy message pada protokol Spray and Wait ... 71 Gambar 4.45 Rata-rata penggunaan buffer dengan Penambahan copy message pada protokol Spray and Wait ... 71 Gambar 4.46 Hasil pengujian Delivery Probability dengan Penambahan jumlah node dan penambahan jumlah copy message pada protokol Spray and Wait... 72 Gambar 4.47 Hasil pengujian Overhead Ratio dengan Penambahan jumlah node dan penambahan jumlah copy message pada protokol Spray and Wait ... 73 Gambar 4.48 Hasil pengujian Average Latency dengan Penambahan jumlah node dan penambahan jumlah copy message pada protokol Spray and Wait ... 74 Gambar 4.49 Hasil pengujian Dropped Message dengan Penambahan jumlah node dan penambahan jumlah copy message pada protokol Spray and Wait ... 75 Gambar 4.50 Rata-rata penggunaan buffer dengan Penambahan 25 Node dan 7 copy message pada protokol Spray and Wait ... 76 Gambar 4.51 Rata-rata penggunaan buffer dengan Penambahan 50 Node dan 15 copy message pada protokol Spray and Wait. ... 76 Gambar 4.52 Rata-rata penggunaan buffer dengan Penambahan 75 Node dan 22 copy message pada protokol Spray and Wait ... 76 Gambar 4.53 Rata-rata penggunaan buffer dengan Penambahan 100 Node dan 30 copy message pada protokol Spray and Wait ... 77 Gambar 4.54 Rata-rata penggunaan buffer dengan Penambahan 125 Node dan 37 copy message pada protokol Spray and Wait ... 77
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Kecepatan perkembangan jaringan saat ini menjadi salah satu hal yang sangat penting dalam dunia. Namun dengan suksesnya jaringan sebagai penyedia informasi tidak jauh dari kendala yang dapat diatasi dengan memanfaatkan Jaringan Opportunistic.
Perkembangan jaringan terdiri dari dua jenis jaringan, pertama jaringan yang dikembangkan jaringan kabel (wired) dan yang kedua jaringan nirkabel (wireless) dimana jaringan nirkabel menggunakan udara sebagai perantara untuk pertukaran informasi. Topologi jaringan nirkabel terdiri dari dua bagian yaitu topologi jaringan nirkabel yang menggunakan infrastruktur (Based-Network) dan topologi jaringan tanpa memerlukan infrastruktur atau dalam penggunaannya tanpa membangun infrastruktur (not Based-Network) yang disebut dengan Mobile Ad Hoc Network (MANET). MANET adalah sebuah konsep komunikasi yang tidak memerlukan infrastruktur dan menggunakan multi-hop wireless communication (komputer, tablet, laptop, hp). Tetapi MANET selalu tersedia end-to-end path antara source dan destination.
Pada jaringan MANET setiap node dalam jaringan dapat bertindak sebagai penyedia router (relay) untuk penghubung dengan node yang lain, sehingga semua node pada jaringan bertanggungjawab dalam proses komunikasi dan transportasi data [1]. Jaringan MANET bersifat sementara sehingga tidak memerlukan instalasi seperti pada jaringan berbasis infrastruktur. Beberapa contoh penerapan MANET antara lain pembangunan pusat-pusat komunikasi di daerah bencana alam yang mengalami kerusakan prasarana jaringan komunikasi fisik, sarana koneksi internet pada booth suatu event yang tidak dimungkinkan untuk membangun jaringan kabel atau ketersediaan layanan jaringan [2]. Inteferensi pada MANET sangat besar,
hal itu disebabkan karena pergerakan node di MANET yang tidak dapat diprediksi dan topologi jaringan yang berubah begitu cepat.
Pada routing protokol di MANET yang dimaksudkan dengan cost adalah biaya untuk membawa paket sampai di destination. Cost di MANET diasumsikan dengan banyaknya buffer yang dipakai dan banyaknya control paket yang dibutuhkan. Cost berhubungan dengan dua hal, cost yang pertama berhubungan dengan buffer atau storage dan cost yang kedua adalah power atau baterai. Fungsi utama routing pada MANET adalah mencari jalur dari source ke destination. Tantangan pada MANET adalah link terputus karena node yang sering berpindah-pindah, paket lost dikarenakan transmisi error, bandwidth yang terbatas dan perubahan topologi jaringan yang terjadi secara dinamis.
Jaringan yang dibangun tanpa menggunakan infrastruktur yang kedua adalah jaringan Opportunistic. Jaringan Opportunistic dirancang untuk digunakan pada situasi yang ekstrim dan tidak membutuhkan pengiriman yang cepat, dimana koneksi pada Jaringan Opportunistic tidak tersedia secara terus-menerus. Jaringan Opportunistic telah dikembangkan pada berbagai kebutuhan seperti pemantauan binatang di alam bebas (ZebraNet), transportasi (vehicular network), akses Internet pedesaan (village network), komunikasi antar manusia (mobile social network) dan penggunaan pada penanganan pada bencana (disaster mitigation networks).
Pada jaringan Opportunistic node memiliki mobilitas yang tinggi, dimana setiap node menyiapkan buffer yang terbatas, bandwidth yang terbatas tetapi disisi lain pemilihan routing yang efisien. Routing Spray and Wait pada jaringan Opportunistic berusaha untuk memperbaiki routing protokol Epidemic yang berbasis multiple copy tanpa mempedulikan penggunaan buffer [1]. Ketika menggunakan single copy dimana hanya satu message yang dapat diteruskan ke node destination. Namun strategi ini kurang efektif karena mengurangi kinerja jaringan berupa ratio pengiriman dan semakin meningkatnya delay pada jaringan. Dengan adanya jaringan
Opportunistic, layanan Internet dapat diterapkan untuk area yang memiliki
karakteristik delay yang lama, tingkat loss yang tinggi dan rendahnya tingkat konektivitas.
Penerapan routing protokol multi-copy untuk meningkatkan kinerja jaringan dalam hal ini untuk memaksimalkan ratio pengiriman atau delivery
ratio dan meminimalkan delay. Penerapan protokol routing multiple copy
menjadi pilihan karena lebih baik dibandingkan dengan single copy. Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis protokol Spray and Wait terhadap protokol Epidemic. Untuk menganalisis kinerja routing pada jaringan
Opportunistic khususnya pada routing protokol Spray and Wait diukur
dengan menggunakan parameter unjuk kerjayaitu Delivery Probability,
Overhead Ratio, Average Latency, Buffer Occupancy, dan Dropped Messages.
Hal ini dapat dilihat dengan penambahan jumlah node, penambahan ukuran buffer, penambahan Time-To-Live (TTL), membatasi jumlah copy pada Spray And Wait yang sangat berpengaruh pada Delivery Probability,
Overhead Ratio, Average Latency, Buffer Occupancy, dan Dropped Messages.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah, maka rumusan masalah yang didapat adalah Analisis Unjuk Kerja Routing Protokol Spray And Wait di Jaringan Opportunsitic dengan skenario pergerakan yaitu Random Waypoint dan Working Day.
1.3 Batasan Masalah
Dalam pelakasanaan tugas akhir ini, masalah dibatasi sebagai berikut : 1. Pengujian Routing Protokol Spray and Wait dibandingkan terhadap
Epidemic
3. Parameter unjuk kerja yang digunakan adalah Delivery Probability,
Overhead Ratio, Average Latency, Buffer Occupancy dan Dropped Messages.
4. Variabel yang digunakan adalah penambahan jumlah node, penambahan ukuran buffer, penambahan Time-To-Live (TTL), penambahan jumlah copy messages (L), dan penambahan jumlah Node dan jumlah Copy
message (L Copy). 1.4 Tujuan Penelitian
Tugas akhir ini bertujuan untuk meneliti dan mengetahui Trade-Off dari routing protkol Spray and Wait terhadap Epidemic yang diukur dengan parameter unjuk kerja yaitu Delivery Probability, Overhead Ratio, Average
Latency, Buffer Occupancy dan Dropped Messages dan penambahan jumlah copy message (L).
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan memberikan pertimbangan dalam menentukan routing protokol yang lebih baik untuk hubungan komunikasi pada Oppurtunistic Network.
1.6 Metodologi Penelitian
Adapun metologi penelitian dan langkah-langkah yang digunakan dalam pelaksanaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Studi Literatur
Mengumpulkan berbagai macam referensi dan mempelajari teori-teori yang mendukung penulisan, seperti :
1. Teori jaringan Opportunistic
2. Teori Routing Protokol Spray and Wait terhadap Epidemic
3. Teori tentang Delivery Probability, Overhead Ratio, Average
Latency, Buffer Occupancy dan Dropped Messages.
5. Tahap-tahap dalam membangun jaringan menggunakan ONEsimulator.
2. Perancangan
Dalam tahap ini penulis merancang skenario sebagai berikut : 1. Penambahan jumlah node(density).
2. Penambahan ukuran buffer.
3. Penambahan Time-To-Live (waktu hidup sebuah message untuk sampai ke destination).
4. Penambahan jumlah copy message (L)
5. Kecepatan pergerakan node (Random Waypoint, Working Day)
3. Pembangunan Simulasi dan Pengumpulan Data
Simulasi jaringan Opportunistic pada tugas akhir ini menggunakan ONEsimulator.
4. Analisis data Simulasi
Dalam tahap ini penulis menganalisis hasil pengukuran yang diperoleh pada proses simulasi. Analisis dihasilkan dengan melakukan pengamatan dari beberapa kali pengukuran yang menggunakan skenario simulasi yang berbeda.
5. Penarikan Kesimpulan
Penarikan kesimpulan didasarkan pada beberapa parameter unjuk kerja yang diperoleh pada proses analisis data.
1.7 Sistematika Penulisan
Dalam penulisan tugas akhir ini perlu membagi sistematika penulisan menjadi 5 bab, yang lebih jelas dapat dilihat dibawah ini :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang yang diambil dari judul Tugas Akhir “ Analisis Unjuk Kerja Routing Protokol Spray and Wait di Jaringan
Opportunistic”, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian,
metode penelitian dan sistematika penulisan Tugas Akhir yang menjelaskan secara garis besar substansi yang diberikan pada masing-masing bab.
BAB II : LANDASAN TEORI
Bab ini membahas tentang pengertian Opportunistic Network (Oppnet), topologi OppNet, parameter unjuk kerja jaringan pada protokol Spray and Wait, ONEsimulator dan protokol routing.
BAB III : PERANCANGAN PENELITIAN
Bab ini membahas bagaimana cara perancangan infrastruktur dalam melakukan penelitian, serta parameter-parameter yang digunakan sebagai bahan penelitian
BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISIS
Bab ini berisi tahap pengujian simulasi dan analisis data hasil simulasi.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan hasil penelitian serta saran yang dilakukan penulis.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Jaringan Nirkabel (Wireless)
Jaringan wireless merupakan media yang menyediakan pertukaran data menggunakan media udara. Jaringan wireless memiliki trade-off. Keuntungan dari wireless adalah mobilitas yang tinggi dan dapat digunakan hingga jaringan berskala besar dalam sebuah perusahaan, sedangkan kerugiannya adalah adanya interferensi radio oleh cuaca atau bahkan terhalang oleh gedung-gedung bertingkat, pepohonan atau perbukitan. Jaringan wireless yang paling populer adalah Wireless Local Area Networks (WLAN) yang distandarisasi oleh IEEE (Institute of Electrical and
Electronic Engineers). IEEE merupakan sebuah organisasi independen yang
mengatur beberapa standar dalam jaringan lokal dengan menggunakan media kabel dan jaringan wireless. Topologi jaringan nirkabel dibagi menjadi dua yaitu topologi nirkabel dengan berbasisi infrastruktur (access
point) dan topologi nirkabel tanpa menggunakan infrasktruktur[1]. 2.2 Mobile Ad Hoc Nerwork (MANET)
Jaringan MANET bersifat sementara sehingga tidak memerlukan instalasi seperti pada jaringan berbasis infrastruktur. Tetapi routing di MANET menyediakan end-to-end path dari source ke destination. Beberapa contoh penerapan MANET antara lain pembangunan pusat-pusat komunikasi di daerah bencana alam yang mengalami kerusakan prasarana jaringan komunikasi fisik, sarana koneksi internet pada booth suatu event yang tidak dimungkinkan untuk membangun jaringan kabel atau ketersediaan layanan jaringan [2]. Inteferensi pada MANET sangat besar, hal itu disebabkan karena pergerakan node di MANET yang tidak dapat diprediksi dan topologi jaringan yang berubah begitu cepat.
Pada routing protokol di MANET yang dimaksudkan dengan cost adalah biaya untuk membawa paket sampai di destination. Cost di MANET
diasumsikan dengan banyaknya buffer yang dipakai dan banyaknya control paket yang dibutuhkan. Cost berhubungan dengan dua hal, cost yang pertama berhubungan dengan buffer atau storage dan cost yang kedua adalah power atau baterai. Fungsi utama routing pada MANET adalah mencari jalur dari source ke destination. Tantangan pada MANET adalah link terputus karena node yang sering berpindah-pindah, paket lost dikarenakan transmisi error, bandwidth yang terbatas dan perubahan topologi jaringan yang terjadi secara dinamis.
2.3 Jaringan Opportunistic (OppNet)
Jaringan Opportunistic merupakan jaringan nirkabel dimana terjadi pemutusan dan latency yang tinggi pada tiap-tiap node. Pada Jaringan
Opportunistic tidak ada jalur end-to-end path antara node untuk jangka
waktu yang panjang atau tidak ada jalur yang terbentuk secara langsung dari source node ke destinaton node. Jaringan Opportunistic dirancang untuk beroperasi secara efektif pada jarak ekstrim yang ditemui dalam komunikasi ruang angkasa dan digunakan untuk komunikasi antar planet inter-planetary
network [8] menggunakan gelombang elektromagnetik (kecepatan cahaya).
Dalam Jaringan Opportunistic sebagian besar source node mengirim messages ke destination tanpa membangun atau membentuk jalur lengkap
end-to-end atau konektivitas antara tiap node. Jalur ada secara kebetulan
atau jalur akan terbentuk secara kebetulan ketika node bertemu sehingga jalur sangat mudah terputus atau arah jalur dapat berubah setelah jalur terbentuk. Jaringan Opportunistic tidak menjamin adanya jalur antara source
node dan destination node setiap saat.
Paket di jaringan Opportunistic diasumsikan seperti bundle. Dalam jaringan Opportunistic proses store-carry-forward dilakukan pada sebuah
layer tambahan yang disebut bundle layer dan data yang tersimpan
sementara disebut bundle. Apabila suatu saat salah satu node yang menjadi router bermasalah, maka jaringan di Opportunistic tetap dapat bekerja. messages akan ditahan di node (router) terakhir yang masih berfungsi. Selanjutnya message tersebut akan diteruskan ke node berikutnya apabila
node berikutnya telah berfungsi normal. Jaringan Opportunistic selalu dapat bekerja pada jaringan yang penuh hambatan. Forwading data dalam jaringan
Opportunistic terjadi jika tidak ada koneksi yang tersedia pada waktu
tertentu maka node source perlu menyimpan dan membawa pesan sampai ke node berikutnya :
Gambar 2.1 Metode Store-carry-Forward pada jaringan Opportunistic Metode store-carry-forward memiliki konsekuensi yaitu setiap node harus memiliki media penyimpanan (storage). Storage akan digunakan untuk menyimpan messages apabila koneksi dengan node berikutnya belum tersedia atau terputus.
Gambar 2.2 Bundle Layer
2.3.1 Karakteristik jaringan Opportunistic
Beberapa karakteristik dari jaringan ini adalah :
a. Terjadinya Pemutusan topologi jaringan
Tidak ada koneksi antara node karena terjadi perubahan topologi jaringan. Hal ini dikarenakan node bergerak secara acak atau node berpindah secara terus menerus.
b. Intermittent Connectivity
Link yang terputus secara terus menerus atau tidak tersedianya jalur end-to-end antara source dan destination.
c. Latency yang Tinggi
Latency didefinisikan sebagai end-to-enddelay antara node. Latency tinggi terjadi karena jumlah pemutusan antara node yang
terjadi secara terus menerus.
d. Low Data Rate
Data Rate adalah tingkat yang menggambarkan jumlah
pesan yang disampaikan dibawah jangka waktu tertentu. Low Data
Rate terjadi karena delay yang lama antara transmisi. e. Sumber Daya Yang Terbatas
Jaringan Opportunistic memiliki kendala pada sumber daya (Resources). Hal ini membutuhkan desain protokol untuk mengefesienkan sumber daya. Dengan kata lain, penggunaan node harus mengkonsumsi sumber daya perangkat keras secara terbatas seperrti baterai. Selain itu, protokol routing yang baik akan mempengaruhi sumber dari beberapa node. Sebagai contoh, node dapat memilih untuk mengalihkan beberapa bundel mereka untuk disimpan ke node lain untuk membebaskan memori atau untuk mengurangi biaya transmisi.
2.3.2 Aplikasi Jaringan Opportunistic
Jaringan Opportunistic didesain untuk digunakan pada situasi yang ekstrim (sesuatu yang tidak membutuhkan pengiriman yang cepat). Jaringan Opportunistic dapat mengirimkan messages di jaringan yang memiliki medan yang sulit atau koneksinya tidak tersedia secara terus-menerus. Beberapa contoh aplikasi pada jaringan
Opportunistic adalah kondisi ekstrim atau darurat dimana dukungan
infrastruktur hampir tidak ada, operasi militer dan pada daerah yang terkena bencana yang besar (daerah pasca bencana).Pada situasi pasca
bencana, asumsi ini kemungkinan tidak berlaku ketika sebagian atau seluruh infrastruktur jaringan hancur atau terputus.
Jaringan Opportunistic dapat digunakan untuk penanganan khasus pasca bencana. Oleh karena itu aplikasi di jaringan
Opportunistic mentolerir keterlambatan yang sangat lama karena
koneksi yang terputus secara terus menerus karena pergerakan node yang random. Beberapa network yang mengikuti paradigma ini adalah Wildlife tracking sensor networks (dijalankan di Afrika untuk memantau pergerakan Zebra (ZebraNet)), Military networks dan Inter-planetary network (project NASA), communication in Rural
Villages dengan tujuan untuk membawa konektivitas Internet untuk
daerah pedesaan dan dapat digunakan pada kondisi emergency [8].
2.3.3 Protokol Routing
Protokol routing merupakan aturan dalam routing protokol dalam proses pengiriman dan pertukaran data (berupa blok-blok data) dari sebuah node ke node yang lain dalam jaringan. Jaringan
Opportunistic adalah sekumpulan node yang bergerak secara mobile
dan berkomunikasi secara wireless. Perangkat tersebut dapat berkomunikasi dengan node yang lain selama masih berada dalam jangkauan perangkat radio (radio range) yang sama. Node yang bersifat sebagai penghubung (relay node) digunakan untuk meneruskan message dari source node ke destination node.
Sebuah jaringan wireless akan mengorganisir dirinya sendiri dan beradaptasi dengan sekitarnya. Ini berarti jaringan tersebut dapat terbentuk tanpa sistem infrastruktur. Perangkat pada jaringan
Opportunistic harus mampu mendeteksi keberadaan perangkat lain
untuk melakukan komunikasi dan berbagi informasi.
Routing merupakan perpindahan informasi diseluruh jaringan dari source node ke destination node dengan minimal satu node berperan sebagai perantara (relay node). Routing dibagi menjadi 2
bagian. Yang pertama adalah protokol routing yang berfungsi untuk menentukan bagaimana node berkomunikasi dan membagikan informasi dengan node lainnya yang memungkinkan node source untuk memilih rute yang optimal ke node destination dalam sebuah jaringan komputer. Fungsi utama dari routing pada jaringan
Opportunistic adalah mencari jalur dari node source ke node
destination. Protokol routing akan menyebarkan informasi pertama kali ke relay node, kemudian ke seluruh jaringan.
Strategi routing pada jaringan Opportunistic dibagi menjadi dua yaitu: flooding (replikasi) dan forwading. Pada strategi flooding copy message akan dikirim ke relay nodes dan kemudian disimpan sampai salah satu relay node bertemu dengan destination node. Contoh penggunaan strategi flooding adalah routing Epidemic, dimana pada prinsipnya Epidemic tidak memerlukan pengetahuan tentang topologi jaringan, karena Epidemic menggunakan mekanisme copy message untuk meningkankan delivery probability dan meminimalkan latency, tetapi penggunaan strategi flooding
mengakibatkan boros resources (buffer) dan baterai (node power). Strategi yang kedua adalah forwading dimana penggunaan strategi forwading memerlukan pengetahuan tentang topologi jaringan untuk memilih jalur terbaik ke node destination. Message akan diteruskan dari node ke node yang lain sepanjang jalur terbaik. Setiap node akan menentukkan relay node yang baik berdasarkan routing
metric tertentu untuk setiap message agar delivery probability yang
diterima destination node tinggi. Contoh penggunaan strategi ini adalah protokol Spray And Focus.
2.4 Epidemic Routing
Routing Epidemic menggunakan konsep flooding (replikasi) di jaringan mobile[4] yang koneksinya tidak tersedia secara terus menerus. Hal ini merupakan salah satu strategi yang pertama kali digunakan untuk
memungkinkan pengiriman messagepada jaringan Opportunistic. Pada Epidemic setiap node menyimpan daftar semua message yang dibawa (ID node) yang pengirimannya tertunda. Setiap kali bertemu node lain, relay
node saling bertukar informasi message (summery vector) untuk mengecek
apakah node memiliki kesamaan ID. Routing Epidemic sangat boros buffer karena ketika bertemu dengan node lain, node source akan memberikan copy message ke semua node relay. Karena terbatasannya kapasitas
wireless yang merupakan tipikal dari jaringan wireless maka message akan
di drop dan ditransmisikan ulang (retransmissions).
Salah satu pendekatan sederhana untuk mengurangi overhead of
flooding adalah dengan hanya sekali memforward sebuah copy message
dengan probabilitas P < 1[8]. Pada routing Epidemic, Delivery Ratio dan
Delivery Delay bagus karena setiap kali node bertemu dengan node yang
lain selalu menyebarkan copy message atau mengcopy message ke node tetangga yang dijumpai. Sehingga dalam hal ini routing Epidemic sebagai
Basedline dalam pengerjaan routing protokol Spray and Wait. Contoh
routing protokol Epidemic seperti pada gambar dibawah ini:
Gambar 2.3 Ilustrasi Routing Protokol Epidemic
Konsep Protokol Epidemic adalah konsep flooding. Apabila node S mengenerate copy message dan bertemu dengan node C maka node S akan memberikan copy message kepada node C. Hal yang sama akan dilakukan oleh node C ketika bertemu dengan node relay yang lain sampi salah satu node bertemu dengan node destiantion dan memberikan copy pesan.
Algoritma Epidemic (Nj)
while Ni is contact with Nj do
send summary_vector(Nj) receive summary_vector (Ni) while∃ m ϵ buffer(Nj) do if ∃ m ϵ buffer(Nj) ≠ ∃ m ϵ buffer(Ni) then replicate (m, Ni) end if end while end while
2.5 Spray and Wait Routing Protocol
Routing Spray and Wait mengatasi masalah flooding[4] yang terjadi pada routing Epidemic, tetapi pada Spray and Wait berusaha untuk mengontrol jumlah copy message untuk mengurangi cost pada konsepflooding pada Epidemic. Awalnya penyebaran message dilakukan dengan cara yang sama dengan Epidemic. Ketika message telah menyebar di setiap relay node untuk menjamin bahwa setidaknya salah satu dari relay
node akan menemukan node destination dengan cepat (dengan probabilitas
yang tinggi), ketika node destination tidak ditemukan maka relay node dapat melakukan transmisi secara langsung ke node destination (direct
transmission). Dengan kata lain, routing Spray and Wait merupakan trade-off antara strategi single-copy dan strategi multi-copy.
Jika routing protokol di jaringan Opportunistic (OppNet) salah satunya menggunakan multiple-copy atau mengcopy message ke semua
relay node yang ditemui dengan tujuan agar Delivery Ratio dan latency
yangbagus. Tetapi konsekuensi dari multiple-copy itu sendiri adalah penggunaan node resourcenya. Contoh resources adalah buffer dan power atau baterai. Menurut Spyropoulus et al. Spray and Wait mengambil keuntungn dari Routing Epidemic dengan transmisi message lebih cepat dan
Delivery Ratio yang tinggi dan proses forwading ke destination secara
langsung. Tujuan dari routing Spray and Wait adalah mengontrol
floodingdengan membatasi atau mengurangi jumlah copy (L) yang dibuat
dan mengurangi overhead di Epidemic yang berhubungan dengan jumlah node (N).
Pergerakan node atau skenario dari routing Spray and Wait yang digunakan adalah random waypoint dan working day. Kerugian dari routing protokol Spray and Wait adalah latency yang tinggi, Random Movement (node bergerak secara acak). Secara khusus protokol routing yang efisien dalam hal ini harus :
Melakukan transmisi secara signifikan dari epidemic dan konsep routing yang berbasis flooding pada semua kondisi.
Menghasilkan pertentangan yang rendah terutama dibawah semua kondisi.
Mencapai latency yang lebih baik dari skema single-copy dan
multiple-copy untuk mencapai titik optimal.
Menjadi sangat scalable, yaitu routing tetap menjaga perilaku kinerja meskipun terjadi perubahan ukuran jaringan maupun kepadatan node.
Ketika akan mentransmisikan copy message, routing Spray and Wait selalu konsisten mengikuti dua fase yang terbentuk pada routing itu sendiri (Binary Spray).
S adalah node Soruce dan D adalah node Destination, dalam hal ini tidak ada jalur yang terhubung secara langsung dari node Source ke node Destination. Dalam keadaan ini semua protokol konvensional akan gagal dalam hal pengiriman pesan secara langsung. Pada skema routing protokol, node source mengirimkan copy message ke node destination dengan cara mengcopy message ke node tetangga atau node “relay” atau L message copies diteruskan oleh node source untuk L relay yang berbeda.
Routing Spray and Wait terdiri dari dua fase yaitu :
2.5.1 Fase Spray
Fase yang pertama adalah fase Spray dimana node Source mengenerate L copies untuk disebarkan ke relay node.Fase Spray membatasi message yang dicopy untuk meminimalkan penggunaan sumber daya (resource) jaringan. Pada fase Spray, proses multi-cast dilakukan untuk mengirim beberapa copy message dari source ke
relay node. Jika destination tidak ditemukan dalam fase Spray maka
node akan memasuki tahap “wait” dimana setiap relay node yang memiliki copy message menunggu sampai node tujuan ditemukan untuk mentransmisikan message.
2.5.2 Fase Wait
Fase yang kedua adalah fase Wait. Jika node destination tidak ditemukan dalam fase Spray, maka setiap relay node yang membawa copy Lmelakukan transmisi langsung ke node destination yaitu meneruskan message hanya untuk node destination. Pada fase Wait node diperbolehkan untuk menyampaikan message ke node destination menggunakan transmisi secara langsung (direct
transmission) ketika Time-To-Livenya berakhir. Pada fase Wait
sebuah node akan meneruskan message ke relay node yang lain sampai tersisa satu message saja, dan relay node yang hanya memegang satu copy message akan masuk dalam fase Wait. Pada
fase ini, relay node akan menunggu sampai bertemu node destination dan melakukan transmisi.
Gambar 2.5 Strategi Routing Protokol Spray and Wait
Intermittently Connected Mobile Networks (ICMN) adalah
jalur wireless yang tersebar dimana-mana yang sebagian besar nodenya tidak memiliki jalur (path) lengkap atau tidak terhubung secara langsung dari node source ke node destination atau tidak ada
-end-to-end path. Hal ini dapat dilihat dari rangkaian yang terputus
dengan waktu yang bervariasi dari kumpulan node[4].
Pada Binary Spray and Wait, baik node source maupun node
relay membawa copy message n (n > 1) forwading tokens dan
bertemu dengan relay node yang tidak memiliki copy message maka node yang membawa copy message akan memforwadcopy message ke node yang lain. Node yang memiliki forwadingtoken akan mengcopy message n/2 ke relay node. Ketika node memiliki copy message tapi hanya dengan satu forwading token maka node akan masuk dalam fase wait dan menunggu sampai node bertemu dengan node destination untuk mentrasmisikan copy message secara langsung.
Gambar 2.6 Binary Spray and Wait
Pada fase Spray, copy message akan didistribusikan secara cepat ke relay node yang lain seperti pohon biner yang ditunjukan pada gambar diatas. Asumsikan node S menghasilkan message dengan empat forwadingtoken, ketika node S bertemu dengan node A tanpa copy message maka node S akan memforwading copy message dan memberikan dua forwadingtoken ke node A. Kemudian node S dan node A akan mengulangi operasi serupa sampai mereka hanya memiliki satu forwading token dan akan masuk dalam fase kedua yaitu fase wait, dimana node S dan node A yang tidak memiliki forwading token n > 1 akan menunggu sampai bertemu dengan node destination untuk mentransmisikan messagenya secara langsung. Strategi Spray And Wait yang membatasi copy message sehingga mengkonsumsi sumber daya di jaringan lebih sedikit.
Algoritma Spray And Wait (Nj)
Ln
replicate(m,n)
calculate_floor(nm/2)
while Ni is contact with node Nj while∃ m ϵ buffer(Nj)
while∃ m ϵ buffer(Nj) ≠ ∃ m ϵ buffer (Ni)
if nm=1 && Ni is not final
skip end if else
then forward (m,floor(nm)) end end while end while end while L = copy message n = jumlah node
m = initial copy message
calculate_floor(nm/2)= pembulatan kebawah apabila copy message digenerate dalam jumlah ganjil.
2.6 Direct Delivery Router
Direct Delivery (Spyropoulos et al., 2004), node source membawa bundle sampai bertemu dengan node destination[11]. Pada routing protokol Direct Delivery, node source membuat messages baru dan mengirimkan langsung message tersebut ke node tujuan (destination). Hal ini tentunya sangat berpengaruh pada probabilitas pengiriman, overhead ratio dan
latency. Ketika TTL pesan habis pada saat node source belum sempat
Gambar 2.7 Ilustrasi Protokol Routing Direct Delivery
Ketika node S mengenerate new message dan bertemu dengan node C, node B dan node A, maka node S akan mengecek apakah node C, node B dan node A merupakan destination atau bukan, jika node C bukan destination maka node S todak akan memberikan message kepada node C. Selanjutnya node S akan terus bergeraka sampai bertemu dengan destination dan memberikan message secara langsung kepada node destination (direct
transmmission).
Algoritma Direct Delivery (Nj)
while Ni is contact with Nj do send summary_vector (Nj) receive summary_vector (Ni) while∃ m ϵ buffer(Nj)
while∃ m ϵ buffer(Nj) ≠ ∃ m ϵ buffer (Ni) do
if Ni is not final skip end if else if Ni is final then forward (m) end if end while end while
2.7 ONEsimulator
The ONE (Opportunistic Network Environment) Simulator merupakan aplikasi untuk simluasi agent-based discrete event, pada setiap bagian dari simulasi, aplikasi memperbaharui nomor dari modul yang menerapkan fungsi dari simulasi. Fungsi utama ONE simulator adalah memodelkan pergerakan node, hubungan antar node, routing dan penanganan pesan. Hasil dan analisis didapatkan melalui visualisasi, laporan
dan post-processing tools. Pergerakan node diimplementasikan
menggunakan beberapa model pergerakan. Pergerakan node yang digunakan adalah Random Waypoint dan Working Day. Fungsi routing diterapkan menggunakan modul yang menentukan untuk meneruskan pesan selama terjadi kontak. Tahap terakhir, pesan tersebut dibangkitkan melalui event generator. Pesan selalu dalam bentuk unicast, memiliki satu sumber dan host tujuan di dalam simulasi.
BAB III
RANCANGAN PENELITIAN
Dalam routing protokol Spray and Wait, digunakan beberapa variabel untuk melihat performa dan unjuk kerja dari routing protokol Spray and Wait itu sendiri yaitu dilihat dari penambahan jumlah node (density), penambahan ukuran
buffer, penambahan Time To Live (TTL), penambahan jumlah copy message (L)
yang berpengaruh terhadap Delivery Probability, Overhead Ratio, Average
Latency, Messages Dropped dan Buffer Occupancy. Message pada jaringan Opportunistic menggunakan skema forwading multicopy untuk meningkatkan
efisiensi bahwa pesan yang dikirm berhasil, tetapi beban jaringan meningkat karenacost yang dibutuhkan sangat besar.
Routing protokol Spray and Wait [Spyropoulos et al 2005]bekerja sedikit hampir sama dengan Epidemic tetapi pada routing Spray and Wait membatasi copy messageyang tersebar di jaringan. Setiap message yang dibuat di copy dalam jumlah tertentu. Setiap node yang memiliki lebih dari satu copy message yang ditinggalkan, dapat memberikan satu copy message ke node yang lain (dalam waktu normal) atau dapat memberikan setengah dari copy message (the binary
mode)[4].Routing protokol Epidemic dibuat tanpa mempedulikan buffer (buffer unlimited), delivery ratio pada Epidemic bagus, tetapi cost yang dibutuhkan juga
besar, sehingga dibuat Protokol Spray and Wait, dimana jumlah copy message pada protokol ini dibatasi untuk mengurangi cost yang besar pada Epidemic.
3.1 Skenario Spray and Wait
Pergerakan node pada jaringan Opportunisticbergerak secara random. Ada beberapa skenario dalam protokol Spray and Wait :
Gambar 3.1 protokol Spray and Wait
3.1.1 Random Waypoint
Model pergerakan Random Waypoint merupakan model pergerakan yang standar, dimana node bergerak dan berpindah secara random (acak) untuk pergerakan pada pengguna ponsel tetapi ada pouse time. Pergerakan node yang random juga menentukan
destination secara random. Setiap node mobilitas mulai bergerak
secara random atau acak dan berhenti beberapa saat untuk jangka waktu tertentu (pause time), ketika waktu jeda berakhir, node akan menentukan destinantion secara acak dengan kecepatan yang acak.Probabilitas dalam pengiriman pesan menggunakan pola pergerakan random mengasumsikan semua node memiliki probabilitas yang sama. Gambar dibawah ini adalah contoh pergerakan node secara random:
3.1.2 Working Day Movement Model (WDM)
Model pergerakan ini dikembangkan dengan menggabungkan model gerakan yang berbeda secara bersama-sama. Pergerakan pada Working Day menggunakan submodel [5]. Submodel ini terdiri dari tiga kegiatan utama yang berbeda. Dimana Node berada di rumah, node bekerja dan node melakukan aktivitas dengan node yang lain pada malam hari. Kegiatan ini adalah kegiatan yang paling umum dan menggunakan sebagian besar hari kerja untuk sebagian besar node. Ada banyak pergerakan manusia yang dapat digunakan, namun pada pergerakan ini diasumsikan untuk menggunakan tiga kegiatan diatas dikarenakan pergerakan node pada kegiatan ini mengakibatkan dampak secara keseluruhan dimana kegiatan dilakukan secara berulang setiap hari (periodik) [5]. Pergerakan ini menggabungkan antara masyarakat dan hubungan sosial, dimana masyarakat dan hubungan sosial terbentuk ketika sekumpulan node melakukan kegiatan yang sama di tempat yang sama.
Asumsikan bahwa node dengan rumah yang sama adalah anggota keluarga, sementara node dengan lokasi kantor yang sama adalah rekan-rekan kerjanya. Node melakukan kegiatan sehari-hari dimulai dari rumah dipagi hari. Node ditugaskan untuk bangun pagi yang menandakan kegiatan dimulai dari rumah. Node menggunakan waktu bangun pagi yang sama setiap pagi selama simulasi berlangsung. Variasi waktu bangun pagi berbeda ritme dengan kehidupan nyata. Pada saat bangun pagi, node meninggalkan rumah, dan menggunakan metode transportasi yang berberda untuk pergi ke tempat kerja. Node melakukan aktivitas dengan menggunakan submodels kendaraan yang berbeda yaitu menggunakan mobil atau bus. Waktu kerja di konfigurasi. Setelah bekerja, node memutuskan apakah node akan pergi keluar pada malam hari atau memutuskan untuk pulang ke rumah. Setiap submodels menggunakan transmissi
antar lokasi yang berbeda-beda. Kelompok pengguna yang berbeda memiliki lokasi yang berbeda dimana kegiatan berlangsung.
Gambar 3.3 Working Day
3.1.2.1 Home Activity Submodel
Home Activity Submodels[5] digunakan untuk
waktu malam hari sampai tengah malam. Setiap node awalnya ditugaskan dititik peta pada lokasi rumahnya. Kegiatan node di rumah terdiri dari perangkat (hp, laptop) yang berpindah di beberapa, menonton TV, memasak, tidur dan lain-lain.
3.1.2.2 Office Activity Submodel
Office Activity Submodel[5] adalah model gerakan
didalam kantor dimana karyawan memiliki meja dan kadang-kadang perlu berjalan ke tempat-tempat lain untuk pert54emuan atau kadang hanya untuk berbicara singkat dengan seseorang. Gerakan dalam kantor akan dimulai ketika node mencapai pintu, node mulai berjalan menuju meja dengan kecepatan berjalan didefenisikan dalam pengaturan. Ketika mencapai meja node berhenti untuk beberapa waktu.
Ketika node bangun dari waktu jeda, node memilih titik kooridinat yang baru secara acak di dalam kantor, node
berjalan dan menunggu untuk beberapa waktu. Tujuan node bergerak dari meja ke titik koordinat secara acak adalah bahwa meja tiap node yang saling berdekatan akan lebih sering bertemu satu dengan yang lain, dan meja yang terletak disamping satu sama lain akan berada dalam satu jangkauan radio yang sama.
3.1.2.3 Evening Acitivity Submodel
Evening Activity Submodel[5] adalah model
kegiatan yang dilakukan pada malam hari setelah bekerja. Kegiatan ini dilakukan dalam kelompok. Model kegiatan ini dapat diartikan sebagai belanja, berjalan di jalan, pergi ke restoran atau bar. Setiap node pada awal simulasi ditugaskan di tempat pertemuan favorit. Ketika sebuah node sudah berakhir hari kerjanya, node ditugaskan untuk berkelompok berdasarkan tempat pertemuan favoritnya.
Node kemudian akan menggukan submodel transportasi untuk pidah ke tempat. Node berjalan di dalam kelompok sepanjang jalan dan jarak tertentu yang sudah ditetapkan dalam pengaturan, dan kemudian node akan berhenti untuk waktu yang lama yang sudah ditetapkan dalam pengaturan dan akhirnya berpisah dan berjalan kembali ke rumah masing-masing.
3.1.2.4 Transport Submodel
Node bergerak dirumah, kantor dan aktivitas di malam hari menggunakan submodel transportasi, selama simulasi, pergerakan node ditetapkan untuk menggunakan mobil untuk transportasi antar kegiatan. Node yang tidak bergerak menggunakan mobil akan menggunakan bus atau berjalan. Node yang bergerak menggunakan mobil hanya menggunakan submodel mobil untuk semua transportasi.
Node yang bergeral menggunakan mobil dapat mentransfer paket pada jarak yang jauh dengan lebih cepat.
Model transportasi dibagi menjadi tiga bagian :
Walking Submodel
Node yang berjalan menggunakan jalan dengan kecepatan konstan terhadap tujuan..
Car Submodel
Node yang memiliki mobil dapat melakukan perjalanan dengan kecepatan yang lebih tinggi antara lokasi yang berbeda.
Bus Submodel
Node yang tidak memiliki mobil dapat menggunakan bus untuk bepergian lebih cepat. Bus dapat membawa lebih dari satu node pada waktu yang sama.
Diasumsikan setiap node yang tidak memiliki mobil tahu satu rute bus. Hal ini dapat menggunakan bus yang melewati rute. Jika node memutuskan untuk menggunakan bus, node menggunkan walkingsubmodels ke halte bus terdekat dan menunggu bus[5]. Ketika bus tiba, node memasuki bus dan berjalan sampai bus berhenti di halte terdekat dengan tujuan. Kemudian node beralih dengan
3.2 Parameter Unjuk Kerja
Pada penelitian ini sudah ditentukan parameter unjuk kerjajaringan pada routing protokol Epidemic terhadap Spray and Wait. Ada beberapa parameter bersifat Utama dan tidak diubah-ubah dan dipakai pada setiap pengujian.
Tabel 3.1 Parameter Utama ONEsimulator (Parameter yang tidak di ubah) Simulation time 259200 (3 hari)
Simulation Area 4500x4000(width x height; meters) Message Generation Interval 1 Jam
Node Speed 1.5- 2.5Mbps
Transmission Speed 250kBps Transmission Range 10Meter
Message Size 10kB
Tabel 3.2 Tabel simulasi skenario Penambahan Jumlah Node (Density) Movement Model Random Waypoint, Working Day
Number of hosts 25, 50, 75, 100, 125
Node Buffer Size 10 MB
TTL 1440 minutes
Tabel 3.3 Tabel simulasi skenarioPenambahan Ukuran Buffer
Movement Model Random Waypoint, Working Day
Number of hosts 50
Node Buffer Size 5; 10; 15; 20; 25MB
TTL 1440 minutes
Tabel 3.4 Tabel simulasi skenario Penambahan Time To Live (TTL) Movement Model Random Waypoint, Working Day
Number of hosts 50
Node Buffer Size 10 MB
Tabel 3.5 Tabel simulasi skenario Penambahan Jumlah Copy message (L-copies) pada protokol Spray and Wait
Movement Model Random Waypoint, Working Day
Number of hosts 50
Node Buffer Size 10 MB
TTL 1440 minutes
Lcopies 5; 7; 9; 11; 13
Tabel 3.6 Tabel simulasi skenario Penambahan jumlah message (L-copies) 30% dari jumlah node
Movement Model Random Waypoint, Working Day Number of hosts 25; 50; 75; 100; 125
Node Buffer Size 10 MB
TTL 1440 minutes
Lcopies 7; 15; 22; 30; 37
3.2.1 Delivery Probability
Delivery Probability merupakan banyaknya message yang terkirim ke destiantion yang tepat dan banyaknya message yang dibuat (dalam hal ini message yang original atau ‘new message’ bukan copyan messagenya).
𝐷𝑒𝑙𝑖𝑣𝑒𝑟𝑦𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐷𝑒𝑙𝑖𝑣𝑒𝑟𝑒𝑑 𝑀𝑒𝑠𝑠𝑎𝑔𝑒𝑠 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑒𝑑 𝑀𝑒𝑠𝑠𝑎𝑔𝑒𝑠
3.2.2 Overhead Ratio
Overhead Ratio merupakan banyaknya jumlah pesan yang direlay/terkirm dari jumlah copy yang dibuat. Dalam hal ini copy adalah costnya. Cost adalah sesuatu yang harus digunakan, contohnya : energy(baterai), banyaknyabuffer(storage) yang dipakai dan banyaknya control message yang dibutuhkan. Jika cost pada jaringan MANET yang diukur adalah jumlah control messagenya,
