1. Pendahuluan
Mobile Adhoc Network atau yang lebih dikenal dengan MANET merupakan jaringan wireless yang memiliki node bergerak. Ciri khusus yang ada pada jaringan ini adalah setiap node yang dalam jaringan dapat melakukan proses routing dan pengiriman data. Node bertanggung jawab atas proses routing discovery dan routing maintenance untuk setiap jalur pengiriman data ke node destinasi. Hal ini dikarenakan setiap node yang berada dalam jaringan selalu bergerak. Adanya pergerakan yang random dari setiap node menyebabkan perubahan topologi pada jaringan MANET
secara dynamic. Hal ini menyebabkan perubahan yang dynamic pada konektivitas antar node yang saling bertukar data. Oleh karena itu diperlukan adanya routing protokol yang dapat meng-cover kebutuhan jaringan untuk dapat memberikan jalur routing secara optimal.
Ada beberapa routing protokol yang yang sering digunakan dalam jaringan MANET. Dalam riset ini akan dibahas dua routing protokol reakif pada jaringan MANET yaitu protokol routing AODV dan DSR. AODV dan DSR merupakan protokol routing yang ada pada jaringan MANET yang bekerja secara reaktif. Kedua protokol routing tersebut akan membentuk rute dalam
Analisis Performansi Protokol Routing AODV dan DSR pada MANET
Fauzi Dwi S S, Abdul Ghany L N, Prasetyo Adi W, Richo H W P, Edwin N
Fakultas Tenik Informatika, Universitas Telkom, Bandung, Indonesia
proses routing pada jaringan MANET jika dibutuhkan. Ketika sebuah node sumber membutuhkan rute ke node tujuan, maka kedua protokol routing tersebut akan melakukan routing discovery pada jaringan yang ada. Protokol routing AODV dan DSR memiliki perbedaan cara kerja pada proses routing jaringan yang menyebabkan adanya perbedaan performansi untuk kedua protokol. Protokol AODV memiliki keunggulan berupa cakupan area yang dapat dirutekan lebih besar dan memiliki ukuran frame data yang relatif konstan. Namun AODV memiliki kekurangan dalam inisiasi rute yang mengalami masalah. Berbeda dengan protokol DSR yang dapat menggunakan multipath dalam proses routing. Hal tersebut dapat memberikan perbedaan yang signifikan dalam PDR(packet delivery ratio) dan routing overhead dari setiap routing protokol. Dalam riset ini akan disimulasikan kinerja dari kedua routing protokol tersebut menggunakan network simulator v.2.3.5, nam, dan xgraph sebagai simulator. Hasil simulasi yang diuji dapat dijadikan sebagai gambaran performansi(PDR dan routing overhead) untuk kedua routing protokol pada jaringan MANET.
2. Dasar Teori 2.1 MANET
Mobile ad hoc network (MANET) adalah autonomous system dari node mobile yang terhubung secara nirkabel. Setiap node beroperasi tidak hanya sebagai end system, tetapi juga sebagai router untuk meneruskan
paket. Node-node tersebut bebas untuk bergerak dan mengorganisir diri dalam sebuah jaringan. Node-node tersebut saling berkolaborasi dengan cara saling mem-forwarding packet satu dengan lain sehingga membuat node-node tersebut dapat berkomunikasi pada area outside dari direct wireless transmission. MANET tidak membutuhkan centralized administration atau pun fixed network infrastructure seperti base stations atau access points. [1]
Topologi jaringan MANET dapat berubah dengan cepat dan tak terduga dari waktu ke waktu, karena node bersifat mobile. Tipe network dalam MANET adalah desentralisasi, dimana semua aktivitas jaringan, termasuk menemukan topologi dan penyampaian pesan harus dijalankan oleh node itu sendiri. Oleh karena itu fungsi routing harus dimasukkan ke dalam node mobile. [1]
Berikut adalah karakteristik MANET [2]: 1. Topologi yang dinamis : Node pada
2. Otonomi : Setiap node pada MANET berperan sebagai end-user sekaligus sebagai router yang menghitung sendiri route-path yang selanjutnya akan dipilih.
3. Keterbatasan bandwidth : Link pada jaringan wireless cenderung memiliki kapasitas yang rendah jika dibandingkan dengan jaringan berkabel. Jadi, kapasitas yang keluar untuk komunikasi wireless juga cenderung lebih kecil dari kapasitas maksimum transmisi. Efek yang terjadi pada jaringan yang berkapasitas rendah adalah congestion (kemacetan).
4. Keterbatasan energi : Semua node pada MANET bersifat mobile, sehingga sangat dipastikan node tersebut menggunakan tenaga baterai untuk beroperasi. Sehingga perlu perancangan untuk optimalisasi energi.
5. Keterbatasan Keamanan : Jaringan wireless cenderung lebih rentan terhadap keamanan daripada jaringan berkabel. Kegiatan pencurian (eavesdroping, spoofing dan denial of service) harus lebih diperhatikan.
2.2 Proactive routing Protocol
Merupakan salah satu routing protocol yang dapat digunakan pada MANET. Sebuah routing protokol proaktif juga disebut "table-driven" routing protokol. Menggunakan protokol routing proaktif, node terus mengevaluasi rute ke semua node yang reachable dan berusaha untuk mempertahankan up-to-date informasi
routing. Algoritma ini akan mengelola daftar tujuan dan rute terbaru masing-masing dengan cara mendistribusikan routing table ke seluruh jaringan, sehingga jalur lalu lintas (traffic) akan sering dilalui oleh routing table tersebut. Hal ini akan memperlambat aliran data jika terjadi restrukturisasi routing table.
Beberapa contoh algoritma proactive routing adalah [2]:
- Babel
- B.A.T.M.A.N – Better Approach to Mobile Ad hoc Network
- DSDV – Highly Dynamic Destination Sequenced Distance Vector routing protocol - HSR – Hierarchial State Routing Protocol - IARP – Intrazone Routing Protocol - LCA – Linked Cluster Architecture - WAR – Witness Aided Routing
- OLSR – Optimized Link State Routing Protocol
2.3 Reactive Routing Protocol
Routing protocol ini akan mencari rute secara on demand, yaitu hanya akan mencari rute jika ada request. Pada routing ini juga terdapatroute maintenance procedureuntuk menjaga rute yang valid.[1]
Beberapa contoh algoritma reactive routing adalah [2]:
- SENCAST
- Reliable Ad Hoh On Demand Distance Vector Routing Protocol
- Ant-Based Routing Algorithm for Mobile Ad Hoc Network
- Ariadne
- Associativity Based Routing
- Ad Hoc On Demand Distance Vector (AODV)
- Ad Hoc On Demand Multipath Distance Vector
- Backup Source Routing
- Dynamic Source Routing (DSR)
- Flow State in the Dynamic Source Routing - Dynamic MANET On Demand Routing (DYMO)
2.4 AODV (Ad Hoc On Demand Distance Vector)
AODV adalah contoh reactive routing protocol pada MANET, dimana algoritma ini akan membangun rute antara node hanya apabila diinginkan oleh source node. AODV memelihara rute tersebut sepanjang masih dibutuhkan oleh source node. AODV menggunakan sequence number untuk memastikan bahwa rute yang dihasilkan adalah loop-free dan memliki informasi routing yang paling update.[3]
AODV menciptakan suatu rute dengan menggunakan route request (RREQ) dan route reply (RREP). Ketika source node menginginkan suatu rute menuju destination node tetapi belum mempunyai rute yang benar, maka source node akan menginisialisasi route discovery process untuk menemukan rute ke destination node. Source node akan mem-broadcast paket RREQ menuju node tetangganya . RREQ paket berisi source address, destination address, hop counter, source and destination sequence number, dan broadcast ID. Nilai
node lebih besar atau sama dengan nilai yang ada di RREQ maka node tersebut akan mengirim route reply (RREP) menuju source node dengan menggunakan reverse path yang telah dibentuk oleh RREQ . Intermediate node yang menerima RREP akan mengupdate informasi timeout (masa aktif rute) jalur yang telah diciptakan. Informasi rute source ke destination akan dihapus apabila waktu timeoutnya habis. [3]
Gambar 2.1 Routing discovery pada AODV [3]
Di dalam AODV setiap node bertanggung jawab untuk memelihara informasi rute yang telah disimpan di dalam routing table-nya. Pada saat pengiriman data apabila terjadi perubahan topologi yang mengakibatkan suatu node tidak dapat dituju dengan menggunakan informasi rute yang ada di routing table, maka suatu node akan route error packet (RRER) ke node tetangganya dan node tetangganya akan mengirim kembali RRER demikian seterusnya hingga menuju source node .Setiap node yang memperoleh RRER ini akan menghapus informasi yang mengalami error di dalam routing table-nya. Kemudian source node akan melakukan route
discovery process kembali apabila rute tersebut masih diperlukan. [3]
2.5 DSR (Dynamic Source Routing) Dynamic Source Routing adalah suatu mekanisme routing yang didesain untuk konfigurasi jaringan mode ad hoc dimanabeberapa mekanisme routing konvensional tidak dapat berjalan optimal pada jaringan ini. Algoritma routing inimenggunakan mekanisme source routing dan menerapkan link state routing, dimana di setiap paket berisi route ataujalan dari node asal ke node tujuan yang diletakkan pada header di dalam paket. [4]
Keuntungan penggunaan DSR ini adalah intermediate node tidak perlu memelihara secara up to date informasi routing pada saat melewatkan paket, karena setiap paket selalu berisi informasi routing di dalam headernya. Routing jenis inijuga menghilangkan juga proses periodic route advertisement dan neighbor detection yang dijalankan oleh routing adhoc lainnya. Dibandingkan dengan on demand routing lainnya DSR memiliki kinerja yang paling baik dalam hal throughput, routing overhead (pada paket) dan rata-rata panjang path, akan tetapi DSR memiliki delay waktu yang buruk bagi proses untuk pencarian route baru. [4]
besar akan mengakibatkan collision antar paket dan menyebabkan bertambahnya delay waktu pada saat akanmembangun koneksi baru. [4]
Mekanisme Route Discoverypada DSR yaitu dengan mencari penentuan path yang terbagi menjadi dua bagian yaitu RREQ dan RREP. Mekanisme dasar route discovery ini adalah pada saat ingin membangun hubungan, node pengirim melakukan broadcast paket route request untuk menginisialisasi node tujuan di daerah range transmisinya. Apabila proses pencarian berhasil menemukan node tujuan, maka node pengirim akan menerima RREP yang berarti route untuk mengirimkan data menuju node tujuan telah ditemukan dan paket data siap untuk dikirimkan. Pada RREQ terdapat route record yang berfungsi untuk menyimpan route yang dilalui selama proses route discovery berlangsung dan di dalam RREQ juga terdapat request id yang ditulis secara khusus (unix) pada setiap paket. Dalam paket ini terdapat informasi node pengirim, node tujuan, serta informasi hops yang dilalui. Setiap node juga memelihara request id setiap menerima paket. Protokol routing DSR memiliki roure cache yang berguna untuk menyimpan route yang dilewati oleh paket RREQ. [4]
Sedangkan untuk mekanisme Route Maintenance-nya, Dalam DSR terdapat mekanisme untuk memonitor kondisi route pada saat pengiriman paket data dan pengiriman pesan error pada saat route terjadi gangguan. Route maintenance memiliki dua paket control informasi yaitu
paket RErr dan ACK.Paket RErr dan ACK ini digunakan untuk memeberikan notifikasi terhadap keberhasilan dan kegagalan dalampengiriman data. [4]
3. Skenario Simulasi
Gambar 3.1 Flowchart simulasi dalam riset
Dalam pengerjaan simulasi terdapat dua scenario yang digunakan sebagai inputan dalam file tcl yang digunakan dalam simulasi. Scenario pertama merupakan scenario traffic yang ada dalam MANET yang disimulasikan. Scenario traffic mengatur besarnya data rate yang ada dalam jaringan, jumlah maksimum koneksi yang terbentuk dalam jaringan, jumlah node yang ada dalam jaringan, dan tipe koneksi yang digunakan dalam transfer packet data. Script Scenario traffic dibuat pada direktori /indep-utils/cmu-scen-gen/ menggunakan file cbrgen.tcl sebagai generator random dari
scenario traffic. Untuk pengaturan scenario perpindahan node diatur melalui command bash setdest yang ada pada direktori /indep-utils/cmu-scne-gen/setdest/. Pengaturan perpindahan dibentuk secara random oleh command bash setdest. Setelah kedua file scenario terbentuk, kami melakukan perubahan yang membatasi jumlah koneksi dan waktu simulasi. Berikut merupakan tabel scenario yang dilakukan dalam simulasi :
Qos yang dianalisi dalam hasil output simulasi berupa packet delivery ratio dan routing overhead. Packet delivery ratio untuk setiap protokol routing didapat dari jumlah keseluruhan packet data yang dikirim dibagi dengan keseluruhan jumlah packet data yang diterima.
PDR = ∑ RS/RR RS = data yang dikirim
RR = data yang diterima
Parameter Nilai
Tipe traffic TCP Waktu simulasi 10 dtk Ukuran topologi 500 x 500 m Jumlah source 2
Jumlah node Ad hoc 10 Jumlah Gateway 1 Packet rate 8 kbps
Packe size 512 byte
Pause time 0 s
Maximum speed 20 m/s Maximum Connection 2
i=0
Routing overhead didapat dari jumlah keseluruhan packet routing yang ada dalam jaringan dibagi dengan jumlah keseluruhan packet data yang diterima.
Routing Overhead = ∑ PR/RR
PR = packet routing yang ada dalam jaringan
RR = data yang diterima
4. Hasil Simulasi
Pada simulasi dari kedua routing protokol terdapat 3 aktivitas utama yang ditampilkan dalam simulator nam. Pada beberapa detik awal merupakan proses routing discovery untuk tiap-taip source node. Setelah jalur terdekat terbentuk, maka akan terjadi proses transfer data dari source node ke node destinasi. Pada akhir simulasi aada aktivitas drop packet pad node destinasi dan node source. Berikut merupakan tampilan aktivitas yang ada dalam simulasi scenario menggunakan nam :
Gambar 4.1 Proses routing discovery
Gambar 4.2 Proses transfer packet data
Gambar 4.3 Proses drop off packet data
4.1 Packet Delivery Ratio
Kedua protokol routing yang disimulasikan memiliki termasuk dalam tipe protokol routing reaktif dalam jaringna manet. Kinerja kedua protokol routing AODV dan DSR memiliki banyak kesamaan, hal ini dilihat dari tabel output PDR untuk kedua protokol routing yang relative sama. Perbedaan yang signifikan untuk grafik DSR lebih stabil dibanding dengan grafik AODV. Sistem kerja beconless yang menyebabkan tidak adanya packet HELLO pada protokol routing DSR. Berikut merupakan hasil PDR dari protokol routing AODV dan DSR :
10 i=0
Gambar 4.4 Grafik PDR protokol routing DSR
Gambar 4.5 Grafik PDR protokol routing AODV
Dari gambaran grafik output untuk masing-masing protokol tampak grafik yang cenderung stabil adalah protokol routing DSR. Hal ini dimungkinkan karena jumlah scalabity untuk node yang ada dalam scenario simulasi sedikit. Hasil grafik akan menampilkan hasil yang berbeda dengan scenario scalabilty node yang lebih besar. Rerata PDR untuk protokol routing AODV sebesar 1.1089 % dan DSR sebesar 1.0692 %. Perbedaan yang kecil dari PDR yang dibentuk dari kedua protokol routing
menunjukkan kemiripan kinerja dari kedua routing protokol.
4.2 Routing Overhead
Routing overhead kedua protokol routing didapt dari jumlah total routing packet dibagi dengan total paket yang yang diterima. Dari hasil simulasi didapat hasil rerata routing overhead untuk protokol routing DSR 0.121 dan untuk protokol routing AODV sebesar 0.155. Perbedaan rerata yang kecil dari kedua routing protokol menunjukkan kemiripan kinerja kedua routing protokol. Perbedaan yang kecil untuk kedua rerata yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh banyaknya node yang ada dalam scenario simulasi. Untuk jumlah node yang sedikit, kedua routing protokol menunjukkan routing overhead yang kecil berdasarkan hasil output simulasi. Berikut merupakan tampilan grafik routing overhead tiap routing protokol tiap detik :
Gambar 4.7 Grafik Routing Overhead Protokol Routing DSR
5. Kesimpulan
Dari hasil simulasi didapatkan hasil yang menunjukkan adanya kemiripan data rata-rata untuk PDR dan routing overhead dari kedua routing protokol berdasarkan scenario simulasi yang diujikan. Kemiripan ini karena sistem kerja kedua protokol yang diuji mirip dan sama-sama masuk kedalam jenis protokol routing reaktif. Rerata PDR untuk AODV sebesar 1.1089% dan DSR sebesar 1.0692%. Untuk rerata routing overhead AODV sebesar 0.155% dan DSR sebesar 0.121%. Untuk cakupan wilayah yang kecil dengan kapasitas node yang kecil kedua node memiliki hasil PDR dan routing overhead yang mirip. DSR memiliki hasil routing overhead yang lebih rendah karena kinerja DSR yang lebih fleksible dari pada AODV. DSR dapat memiliku multipath dalam proses pengiriman data, berbeda dengan AODV yang hanya menggunakan satu path yang sudah ditentukan saat routing
discovery. Perbedaan pada saat proses routing discovery mempengaruhi hasil routing overhead dari kedua routing protokol yang diuji berdasarkan banyaknya paket routing yang dikirim ke node destinasi. Hasil uji akan memberikan hasil berbeda untuk kapasitas node yang lebih banyak pada skenario simulasi. Pertambahan node dalam jaringan akan mempengaruhi proses routing discovery dari setiap protokol routing dan juga akan mempengaruhi routing overhead dari masing-masing protokol routing.
DAFTAR PUSTAKA
[1]Amit N. Thakare Mrs. M. Y. Joshi .2012.Performance Analysis of AODV & DSR Routing Protocol inMobile Ad hoc Networks
[2]http://affandezone.wordpress.com/2011/1
0/30/3-routing-pada-manet/. diakses pada
tanggal 20 november 2013.
[3]http://digilib.ittelkom.ac.id. diakses pada
tanggal 20 november 2013.
