Analisis unjuk kerja TCP reno dengan OLSR sebagai protokol routing di manet.

(1)

ABSTRAK

Mobile Ad-Hoc Network (MANET) merupakan jaringan nirkabel tanpa infrastruktur yang terdiri dari banyak mobile node yang bersifat dinamis dan spontan.

Optimized Link State Routing (OLSR) adalah protokol routing proaktif yang digunakan pada MANET. Transport Control Protocol (TCP) merupakan protokol pada lapisan transport yang paling banyak digunakan pada internet sekarang. Tetapi, TCP memiliki beberapa kekurangan ketika digunakan pada jaringan nirkabel.

Pada penelitian ini, penulis ingin mengetahui kinerja TCP Reno dengan OLSR sebagai protokol routing di MANET dengan menggunakan simulator OMNET++. Parameter kinerja yang digunakan adalah CWND, RTO, Control Messages, Throughput dan Overhead Ratio. Parameter jaringan yang digunakan pada setiap simulasi adalah luas area yang tetap dengan jumlah node dan kecepatan pergerakan

node yang bertambah.

Hasil dari simulasi menunjukkan bahwa throughput TCP mengalami penurunan jika jumlah node dan kecepatan pergerakan node bertambah pada area simulasi yang tetap karena banyak terjadi timeout yang disebabkan oleh perubahan cepat topologi jaringan dan jumlah control messages OLSR yang meningkat sehingga menyebabkan beban jaringan menjadi tinggi (overhead ratio meningkat) dan berakibat pada pemakaian bandwith yang kurang efisien untuk transfer data.

(2)

ABSTRACT

Mobile Ad-Hoc Network (MANET) is a wireless network without an infrastructure that consists of many mobile node that is dynamic and spontaneous. Optimized Link State Routing (OLSR) is a proactive routing protocol used in MANET. Transport Control Protocol (TCP) is a protocol at the transport layer of the most widely used on the Internet today. However, TCP has some shortcomings when used on a wireless network.

In this study, the authors wanted to know the performance of TCP Reno with OLSR as a routing protocol in MANET using OMNET ++ simulator. Performance parameters used are cwnd, RTO, End-To-End Delay, Control Messages, Throughput and Overhead Ratio. Network parameters used in each simulation is an area that remains the number of nodes and node movement speed is increased.

Results of the simulation showed that the TCP throughput decreased if the number of nodes and the speed of movement of nodes increases in the area of simulation that remains as much a timeout occurs due to rapid changes of the network topology and the amount of OLSR control messages increased (overhead ratio increased), causing the network load is high and resulted in bandwidth usage which is less efficient for data transfer.

(3)

i

ANALISIS UNJUK KERJA TCP RENO DENGAN OLSR SEBAGAI PROTOKOL ROUTING DI MANET

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Komputer

Program Studi Teknik Informatika.

Oleh :

Agustinus Dimas Fitriyanto NIM : 115314002

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

(4)

ii

PERFORMANCE ANALYSIS OF TCP RENO OVER OLSR IN MANET

A THESIS

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain Sarjana Komputer Degree

in Informatics Enggineering.

By :

INFORMATICS ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF INFORMATICS ENGINEERING

FACULTY SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY

(5)

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

SKRIPSI

ANALISIS UNJUK KERJA TCP RENO DENGAN OLSR SEBAGAI PROTOKOL ROUTING DI MANET.

Oleh :

Telah disetujui oleh :

Dosen Pembimbing I

(6)

iv

HALAMAN PENGESAHAN

SKRIPSI

Dipersiapkan dan ditulis oleh : Agustinus Dimas Fitriyanto

NIM : 115314002

Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji

pada tanggal ……….

dan dinyatakan memenuhi syarat.

Susunan Panitia Penguji

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Dekan,

(7)

v

PERNYATAAN KEASLIAN

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, terkecuali yang sudah tertulis di dalam kutipan daftar pustaka, sebagaimana layaknya sebuah karya ilmiah.

Yogyakarta, 20 November 2015 Penulis

(8)

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN

Skripsi ini saya persembahkan untuk :

KELUARGA TERCINTA

Bapak Ibu saya yang senantiasa telah membiayai dan membimbing saya untuk menyelesaikan studi, untuk semua adek saya Desi, Rosa dan Rani yang selalu

mendukung dan memberi semangat untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

TEMAN – TEMAN ANGKATAN 2011

Terimakasih atas dukungan dan semangat yang diberikan dalam menyelesaikan tugas akhir saya ini.

SANATA DHARMA OPEN SOURCE

Terimakasih sebesar – besarnya atas kebersamaannya dalam belajar open source sehingga mampu membantu menyelesaikan tugas akhir saya ini.

(9)

vii MOTTO

“

Jika ada kemauan dan usaha, pasti akan membuahkan hasil

”

(10)

viii

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Agustinus Dimas Fitriyanto

NIM : 115314002

Demi mengembangkan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan kedalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikannya secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu ijin dari saya maupun memberi royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yang menyatakan,

(11)

ix ABSTRAK

Mobile Ad-Hoc Network (MANET) merupakan jaringan nirkabel tanpa infrastruktur yang terdiri dari banyak mobile node yang bersifat dinamis dan spontan.

Optimized Link State Routing (OLSR) adalah protokol routing proaktif yang digunakan pada MANET. Transport Control Protocol (TCP) merupakan protokol pada lapisan transport yang paling banyak digunakan pada internet sekarang. Tetapi, TCP memiliki beberapa kekurangan ketika digunakan pada jaringan nirkabel.

Pada penelitian ini, penulis ingin mengetahui kinerja TCP Reno dengan OLSR sebagai protokol routing di MANET dengan menggunakan simulator OMNET++. Parameter kinerja yang digunakan adalah CWND, RTO, Control Messages, Throughput dan Overhead Ratio. Parameter jaringan yang digunakan pada setiap simulasi adalah luas area yang tetap dengan jumlah node dan kecepatan pergerakan

node yang bertambah.

Hasil dari simulasi menunjukkan bahwa throughput TCP mengalami penurunan jika jumlah node dan kecepatan pergerakan node bertambah pada area simulasi yang tetap karena banyak terjadi timeout yang disebabkan oleh perubahan cepat topologi jaringan dan jumlah control messages OLSR yang meningkat sehingga menyebabkan beban jaringan menjadi tinggi (overhead ratio meningkat) dan berakibat pada pemakaian bandwith yang kurang efisien untuk transfer data.

(12)

x ABSTRACT

Mobile Ad-Hoc Network (MANET) is a wireless network without an infrastructure that consists of many mobile node that is dynamic and spontaneous. Optimized Link State Routing (OLSR) is a proactive routing protocol used in MANET. Transport Control Protocol (TCP) is a protocol at the transport layer of the most widely used on the Internet today. However, TCP has some shortcomings when used on a wireless network.

In this study, the authors wanted to know the performance of TCP Reno with OLSR as a routing protocol in MANET using OMNET ++ simulator. Performance parameters used are cwnd, RTO, End-To-End Delay, Control Messages, Throughput and Overhead Ratio. Network parameters used in each simulation is an area that remains the number of nodes and node movement speed is increased.

Results of the simulation showed that the TCP throughput decreased if the number of nodes and the speed of movement of nodes increases in the area of simulation that remains as much a timeout occurs due to rapid changes of the network topology and the amount of OLSR control messages increased (overhead ratio increased), causing the network load is high and resulted in bandwidth usage which is less efficient for data transfer.

(13)

xi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat dan

karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “ Analisis

Unjuk Kerja TCP Reno dengan OLSR sebagai Protokol Routing di MANET “ ini dengan baik.

Penulis menyadari bahwa selama proses penelitian dan penyusunan laporan tugas akhir ini, banyak pihak yang telah memberikan bantuan baik berupa dukungan, perhatian, semangat , kritik dan saran yang sangat penulis butuhkan, sehingga pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar – besarnya, antara lain kepada :

1. Bapak Bambang Soelistijanto, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku dosen pembimbing tugas akhir, atas kesabarannya dalam membimbing penulis, meluangkan waktunya , memberi dukungan, motivasi, serta saran yang sangat membantu penulis.

2. Bapak Iwan Binanto , S.Si., M.Cs. dan Bapak H.Agung Hernawan, S.T., M.Kom., selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang berguna dalam tugas akhir ini.

(14)

xii

4. Pacarku Monica Rintan Desmaweni yang selalu memberi kasih sayang, semangat dan dukungannya selama menyelesaikan tugas akhir ini.

5. Teman – teman angkatan 2011 yang selalu memberikan semangat, dukungan dan bantuan hingga penulis menyelesaikan tugas akhir ini.

6. Teman – teman komunitas Sanata Dharma Open Source yang memberikan dukunganya terhadap tugas akhir ini.

7. Semua pihak yang telah membantu dan mendukung baik secara langsung dan tidak langsung, penulis mengucapkan banyak terimakasih.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan tugas akhir ini. Saran dan kritik sangat diharapkan untuk perbaikan yang akan datang. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi kemajuan dan perkembangan ilmu pengetahuan.

Yogyakarta, 20 November 2015 Penulis

(15)

xiii DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...i

TITLE OF PAGE... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN... iv

PERN YATAAN KEASLIAN...v

HALAMAN PERSEMBAHAN ... vi

MOTTO ... vii

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KAR YA ILMIAH... viii

ABSTRAK ... ix

ABSTRACT ...x

KATA PENGAN TAR... xi

BAB I ... 1

PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang. ... 1

1.2. Rumusan masalah. ... 5

(16)

xiv

1.4. Batasan masalah... 6

1.5. Metodologi penelitian. ... 7

1.6. Sistematika Penulisan. ... 7

BAB II ... 9

LANDASAN TEORI ... 9

2.1. Mobile Ad-hoc Network. ... 9

2.2. Protokol routing di MANET. ... 12

2.2.1. Optimized Link-State Routing.... 15

2.3. Transport Control Protocol (TCP).... 22

2.3.1. TCP Reno.... 37

2.4. OMNET ++ ... 43

BAB III... 45

PER ANCANGAN SIMULASI JARINGAN ... 45

3.1. Parameter Simulasi.... 45

3.2. Parameter Kinerja. ... 46

3.3. Skenario Simulasi... 47

3.3. Topologi Jaringan. ... 49

(17)

xv

ANALISIS DATA ... 51

4.1. Hasil Simulasi. ... 52

4.1.1. Skenario 1 ... 52

4.1.2. Skenario 2 ... 54

4.1.3 Skenario 3 ... 55

4.1.4. Skenario 4 ... 56

4.1.5. Skenario 5 ... 58

4.1.6. Skenario 6 ... 59

4.2. Analisis perbandingan unjuk kerja dari semua skenario. ... 61

BAB V... 70

KESIMPULAN DAN SARAN ... 70

5.1. Kesimpulan. ... 70

5.2. Saran. ... 71

DAFTAR PUSTAKA ... 72

(18)

xvi

DAFTAR TABEL

(19)

xvii

(20)

xviii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Taksonomi protokol routing di jaringan komputer. ... 10

Gambar 2. Jangkauan signal radio node. ... 11

Gambar 3. Kategori ad-hoc protokol routing. ... 13

Gambar 4. Distribusi messages melalui MPR. ... 17

Gambar 8. Perbandingan Sistem Broadcast. ... 19

Gambar 10. Tabel routing OLSR... 21

Gambar 11. Proses enkapsulasi data. ... 25

Gambar 12. Format header TCP... 26

Gambar 14. Sliding Windows... 28

Gambar 15. Slow start dan congestion avoidance pada TCP yang umum. ... 35

Gambar 16. Fast Retransmit pada TCP. ... 37

Gambar 3.3.1. Snapshot jaringan dengan jumlah node 40. ... 49

Gambar 4.1.1.1. Grafik CWND node 40 dengan kecepatan 2mps. ... 52

(21)

xix

Gambar 4.2.1 Grafik pengaruh penambahan jumlah node dan kecepatan terhadap rata

– rata byte transfer per cwnd ... 62

– rata RTO ... 64

– rata control messages ... 66

– rata TCP throughput ... 67

(22)

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang.

Jaringan wireless (nirkabel) adalah jaringan komputer yang menggunakan transmisi data nirkabel untuk menghubungkan antar node dalam suatu jaringan. Jenis dari jaringan nirkabel adalah jaringan nirkabel dengan infrastruktur dan jaringan nirkabel tanpa infrastruktur[1] Jaringan nirkabel berkembang sangat pesat saat ini. Perkembangan ini merupakan tuntutan dari kebutuhan masyarakat akan akses informasi dan data yang cepat, bisa kapan saja dan dimana saja. Jaringan nirkabel dengan infrastruktur merupakan perluasan dari jaringan LAN. Sedangkan jaringan nirkabel tanpa infrastruktur biasa disebut jaringan ad-hoc. Jaringan ad-hoc adalah jaringan nirkabel multihop yang terdiri dari banyak mobile node yang bersifat spontan dan dinamis[2] Jaringan ad-hoc memiliki keunggulan dibandingkan jaringan nirkabel dengan infrastruktur seperti tidak memerlukan dukungan backbone infrastruktur atau sarana pendukung transmisi data, node yang bergerak dapat mengakses informasi secara real time ketika berhubungan, fleksibel terhadap suatu keperluan, dan dapat direkonfigurasi dalam beragam topologi.

(23)

dengan kecepatan tertentu dan mengirimkan paket data secara peer to peer. Mobile node pada jaringan MANET dapat berperan sebagai pengirim, penerima data atau perantara untuk mobile node lainnya. Dalam suatu jaringan, agar node dapat saling berkomunikasi dengan node lainnya maka diperlukan sebuah aturan. Aturan tersebut adalah protokol routing[3] Protokol routing berfungsi untuk menentukan bagaimana suatu node dapat berkomunikasi dengan node yang lainnya dan menyebarkan informasi yang memungkinkan node sumber untuk memilih jalur yang optimal ke node tujuan dalam sebuah jaringan. Protokol routing menyebarkan informasi pertama kali kepada

node tetangganya, kemudian ke semua node dalam jaringan. Pada jaringan MANET, protokol routing dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis seperti protokol routing

proaktif ( DSDV, OLSR, FSR, TBRPF), protokol routing reaktif ( AODV, DSR, TORA, FDSR), danprotokol routinghybrid ( CGSR, ZRP, CBR, HSR, LANMAR).[4] OLSR (Optimized Link State Routing) merupakan salah satu protokol routing

proaktif yang menggunakan hello message dan topology control message untuk menemukan dan menyebarkan informasi link state ke semua node dalam jaringan MANET. Setiap node menggunakan informasi link state untuk menentukan node

tujuan selanjutnya untuk semua node dalam jaringan menggunakan jalur terpendek. OLSR menggunakan algoritma Djikstra untuk mencari jalur terpendek ke setiap node

(24)

broadcast topology control messages dengan menggunakan multi point relay (MPR) sehingga penggunaan sumber daya dan bandwith dari node lebih efisien.

Pada jaringan komputer, lapisan transport bertanggung jawab menyediakan layanan komunikasi end-to-end atau host-to-host antar lapisan application yang sesuai dalam arsitektur lapisan komponen dan protokol jaringan[5] Transport layer

digunakan oleh model TCP/IP dan model Open Systems Interconnection (OSI) pada jaringan komputer[6] Protokol lapisan transport yang paling banyak digunakan adalah TCP dan UDP[6] TCP dan UDP merupakan suatu protokol yang berada pada lapisan

transport (model OSI dan model TCP/IP). TCP mempunyai karakteristik seperti berorientasi pada koneksi (connection-oriented), mendukung full duplex, handal, flow control, multiplexing, dan byte stream[7] TCP congestion control digunakan pada fase

slow start dan congestion-avoidence untuk menghindari kemacetan yang terjadi pada jaringan[8] TCP mempunyai beberapa varian seperti TCP Tahoe, TCP Reno, TCP Vegas, TCP SACK, TCP Westwood, dan TCP Cubic. Sedangkan UDP mempunyai karakteristik seperti tidak berorientasi pada koneksi (connectionless), tidak handal, half duplex, dan sederhana.

MANET merupakan sistem komunikasi yang komplek dengan mobile node

(25)

maka dibutuhkan respon protokol routing yang cepat untuk mengatasi perubahan topologi jaringan sehingga ketika terjadi TCP transfer data, TCP tidak mendeteksi adanya paket yang hilang. Jika respon dari protokol routing lambat, maka akan menyebabkan TCP menunggu terlalu lama atau akan mengalami timeout. TCP awalnya dirancang untuk komunikasi pada jaringan kabel yang memiliki bit-error kecil. Paket yang hilang terdeteksi oleh TCP bukan terjadi karena congestion, melainkan karena menerima 3 duplikat ACK[10] _{Saat mendeteksi paket yang hilang, TCP akan}

mengimplementasikan fase fast retransmit. Dan jika terjadi timeout, maka akan mengimplementasikan fase slow start. Hal ini tidak efisien karena akan menyebabkan

delay pada ranah pengguna. Jenis protokol routing yang digunakan pada penelitian ini adalah protokol routing proaktif karena tabel routing terjaga setiap saat melalui update topology control messages berkala atau sesuai dengan perubahan topologi jaringan sehingga jalur sudah tersedia ketika dibutuhkan. Namun, protokol routing proaktif tidak relevan untuk diimplementasikan pada jaringan dengan skala yang besar karena akan menimbulkan overhead jaringan dan konsumsi bandwith yang besar.

(26)

Penelitian mengenai kinerja protokol routing MANET banyak dilakukan[13][14] Penelitian tersebut menggunakan model simulasi dengan memanfaatkan perangkat lunak simulator OPNET. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa protokol routing OLSR memperlihatkan hasil yang lebih baik dibandingkan protokol routing lainnya pada simulasi jaringan MANET. Selain itu, protokol routing OLSR juga meminimalkan jumlah broadcast dengan menggunakan MPR.

Berdasarkan uraian diatas, penulis akan melakukan penelitian mengenai kinerja TCP Reno menggunakan protokol routing OLSR di lingkungan MANET dengan menggunakan perangkat lunak simulator OMNET ++. Dengan menggunakan protokol

routing OLSR maka jalur komunikasi akan terjaga oleh topology control messages

dari protokol routing OLSR, sehingga kemungkinan untuk terjadi paket yang hilang pada TCP sangat kecil. OMNET ++ merupakan perangkat lunak simulator yang didesain untuk simulasi komunikasi jaringan komputer. OMNET ++ bersifat Academic Public License. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan pertimbangan dalam menggunakan varian TCP pada MANET dengan menggunakan protokol routing

OLSR.

1.2. Rumusan masalah.

(27)

- Bagaimana kinerja TCP Reno dengan OLSR sebagai protokol routing di MANET.

1.3. Tujuan.

Tujuan dari tugas akhir ini adalah :

1. Mengetahui kinerja TCP Reno dengan protokol routing OLSR di MANET menggunakan simulator OMNET++.

2. Mengetahui pengaruh kinerja protokol routing OLSR terhadap kinerja TCP Reno.

3. Mengetahui pengaruh Congestion Window (CWND), Retransmission Timeout

(RTO) pada TCP Reno tehadap parameter kinerja Throughput dan Overhead Ratio.

1.4. Batasan masalah.

Batasan masalah pada penelitian ini adalah :

1. Simulasi menggunakan perangkat lunak Simulator OMNET++. 2. Protokol routing yang digunakan adalah OLSR

3. Parameter kinerja yang digunakan adalah Congestion Window (CWND), Retransmission Timeout (RTO), Throughput,Control messages dan Overhead Ratio.

(28)

1.5. Metodologi penelitian.

Adapun metodologi dan langkah – langkah yang digunakan dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Studi Literatur mengenai : a. Teori MANET. b. Teori OLSR. c. Teori TCP. d. Teori TCP Reno. e. Teori OMNET ++.

2. Perancangan dan pembangunan simulasi. 3. Pengukuran data simulasi.

4. Analisis data dan pembahasan.

1.6. Sistematika Penulisan.

Sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN.

Bab ini berisi latar belakang penulisan tugas akhir, rumusan masalah, batasan masalah, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.

(29)

Bagian ini menjelaskan mengenai teori yang berkaitan dengan judul / masalah di tugas akhir ini.

BAB III PERANCANGAN SIMULASI JARINGAN.

Bab ini berisi perancangan jaringan yang digunakan untuk simulasi. BAB IV ANALISIS DATA.

Bab ini berisi pelaksanaan simulasi dan hasil analisis data simulasi jaringan. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.

(30)

9 BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Mobile Ad-hoc Network.

Jaringan wireless (nirkabel) adalah jaringan komputer yang menggunakan transmisi data nirkabel untuk menghubungkan antar node dalam suatu jaringan. Jaringan nirkabel menggunakan standart Institute of Electrical and Electronics Engineers 802.11 atau IEEE 802.11[2] IEEE merupakan organisasi yang mengatur standart mengenai teknologi nirkabel. Frekuensi kerja jaringan nirkabel adalah 2,4 GHz, 3,7 GHz dan 5GHz.

Jaringan nirkabel dapat diklasifikasikan menjadi 2 kategori yaitu jaringan nirkabel dengan infrastruktur dan jaringan nirkabel tanpa infrastruktur [1], seperti ditunjukkan pada gambar 1. Contoh dari jaringan nirkabel tanpa infrastruktur adalah jaringan ad-hoc. Jaringan ad-hoc adalah jaringan nirkabel multihop yang terdiri dari banyak mobile node yang bersifat spontan dan dinamis[2] Jaringan ad-hoc memiliki keunggulan dibandingkan jaringan lain seperti tidak memerlukan dukungan backbone

(31)

access point sebagai pintu keluar masuk untuk ke jaringan yang lain misalnya internet atau LAN.

Gambar 1. Taksonomi protokol routing di jaringan komputer.

Mobile Ad-Hoc Network (MANET) merupakan jenis jaringan ad-hoc yang dapat berubah lokasinya dan melakukan konfigurasi sendiri dengan cepat. Pada jaringan MANET, mobile node bergerak kemanapun dengan kecepatan tertentu dan mengirimkan paket data secara peer-to-peer. Mobile node pada jaringan MANET dapat berperan sebagai pengirim, penerima data atau perantara untuk mobile node

(32)

saling berhubungan dan berkomunikasi satu sama lain secara langsung ketika berada dalam jangkauan sinyal radio suatu node. Contoh jangkauan sinyal radio suatu node

ditunjukkan pada gambar 2. Contoh implementasi jaringan MANET antara lain komunikasi pada medan perang pada beberapa lokasi, komunikasi pada daerah bencana alam yang mengalami kerusakan infrastruktur telekomunikasi, dan suatu event yang tidak memungkinkan untuk membangun jaringan kabel atau menyediakan layanan jaringan.

Gambar 2. Jangkauan signal radio node.

Karakteristik jaringan MANET :

(33)

2. Otonomi dan tanpa infrastruktur : MANET tidak bergantung kepada infrastruktur atau bersifat terpusat. Setiap node berkomunikasi secara distribusi

peer-to-peer.

3. Topologi dinamis : karena node dapat bergerak kemanapun, maka topologi sering berubah.

4. Sumber daya yang terbatas : baterai yang dibawa oleh setiap mobile node

mempunyai daya terbatas, kemampuan untuk memproses terbatas, yang pada akhirnya akan membatasi layanan dan aplikasi yang didukung oleh setiap node.

2.2. Protokol routing di MANET.

Routing merupakan perpindahan informasi di seluruh jaringan dari node

sumber ke node tujuan dengan minimal satu node yang berperan sebagai perantara.

(34)

Protokol routing pada jaringan MANET dapat diklasifikasikan menjadi 3 kategori yaitu table driven (protokol routing proaktif), on-demand (protokol routing

reaktif) dan protokol routing hybrid seperti pada gambar 3. Meskipun dirancang untuk jenis jaringan yang sama, setiap protokol routing memiliki karakteristik yang berbeda

– beda.

Gambar 3. Kategori ad-hoc protokol routing.

Pada protokol routing proaktif, setiap node memiliki tabel routing seluruh node

(35)

membangun tabel routing pada setiap node yang berisi informasi tentang cara bagaimana mencapai setiap node lainnya dan menjaga konsistensi dari algoritma yang berusaha untuk memelihara update tabel routing secara berkala. Setiap node akan berbagi tabel routing dengan node tetangganya.. Setiap node harus memelihara satu atau lebih tabel routing untuk menyimpan informasi routing. Ketika terjadi perubahan topologi jaringan maka informasi routing harus dilakukan update oleh setiap node.

(36)

akan mem-broadcast paket ke semua node tetangganya dan node perantara akan meneruskan paket itu ke tetangga mereka, teknik ini akan berulang – ulang hingga mencapai node tujuan). Jika node tetangganya adalah node tujuan, maka akan dibalas dengan paket RREP ke node sumber, dengan demikian maka paket RREQ dari node

sumber akan diakui. Jika node tetangganya bukan node tujuan, maka paket RREQ akan diteruskan hingga diterima oleh node tujuan. Jika terjadi kesalahan pada link, maka paket RERR akan dikirimkan ke node sumber.

Protokol routing reaktif mempunyai delay yang besar namun kecil akan routing overhead. Hal ini disebabkan karena jalur belum ditentukan, sehingga sebuah node

harus memulai tahap proses pencarian jalur. Setelah jalur tersedia, maka jalur akan dipelihara sampai jalur tersebut tidak lagi dibutuhkan.

Protokol routing hybrid merupakan gabungan dari protokol routing proaktif dan protokol routing reaktif. Protokol routing hybrid memiliki kelebihan dari protokol

routing proaktif dan reaktif untuk mengurangi delay yang merupakan kekurangan dari proaktif dan untuk routing overhead. Faktor utama yang menjadi kelebihan protokol

routing hybrid adalah penggunaan protokol routing proaktif untuk yang jarak dekat dan protokol routing reaktif untuk yang jarak jauh.

2.2.1. Optimized Link-State Routing.

(37)

routing proaktif yang berarti pertukaran informasi topologi dengan node yang lain dalam jaringan dilakukan secara berkala. Protokol ini mewarisi sifat kestabilan dari algoritma link state dan memiliki keuntungan yaitu jalur sudah tersedia ketika dibutuhkan. OLSR merupakan optimalisasi dari protokol link state yang disesuaikan untuk MANET.

Karakterisitik dari protokol routing link state adalah : 1. Setiap node memulai dengan mencari node tetangganya.

2. Setiap node men-generates link state advertisements (LSA) untuk didistribusikan ke semua node.

3. Setiap node menjaga sebuah database yang berisi semua LSA yang diterima (topologi database atau link state database) yang digambarkan pada sebuah graph beserta dengan beban simpul.

4. Hasilnya adalah semua node memiliki topologi jaringan yang lengkap dan

informasi link cost.

5. Setiap router menggunakan link state database guna menjalankan algoritma jalur terpendek (algoritma djikstra) untuk menemukan jalur terpendek ke setiap node di dalam jaringan.

Protokol routing link state awalnya didesain untuk jaringan kabel dan tidak untuk jaringan ad-hoc dengan skala yang luas karena jaringan ad-hoc

(38)

kapasitas jaringan. Oleh karena itu, banyak muncul berbagai protokol routing

salah satunya adalah OLSR.

Hal baru yang terdapat pada OLSR adalah meminimalkan routing overhead dari broadcast control messages dengan menggunakan MPR seperti yang ditunjukkan pada gambar 4. Teknik ini cukup signifikan dalam mengurangi jumlah retransmissions yang diperlukan dalam mendistribusikan

messages ke semua node dalam jaringan. OLSR hanya memerlukan sebagian

link state untuk dibanjiri dalam menyediakan jalur terpendek. MPR digunakan sebagai node perantara dari node sumber ke node tujuan.

Gambar 4. Distribusi messages melalui MPR.

Tahapan kerja OLSR.

- Link sensing (mendeteksi hubungan).

Setiap node harus mendeteksi hubungan antara dirinya dengan node

(39)

pendeteksian hubungan dengan node tetangga tersebut dinamakan Link Sensing. Link sensing dilakukan melalui pengiriman pesan HELLO secara berkala guna memperbaharui local link information melalui antarmuka nirkabel

yang digunakan dalam node tersebut. Local link information menyimpan informasi tentang hubungannya dengan node tetangganya. Tujuan dari link sensing adalah node memiliki status hubungan yang terkait baik itu simetris atau asimetris.

- Neighbour detection (mendeteksi node tetangga).

Mekanisme neighbour detection dilakukan melalui pertukaran pesan HELLO secara berkala. Informasi pesan HELLO yang disimpan oleh sebuah

node mencakup informasi mengenai 1-hop node tetangganya, 2-hop node

tetangganya, MPR.

- MPR selection (Pemilihan MPR).

Ide dari MPR adalah meminimalkan routing overhead dari pendistribusian messages dalam jaringan dengan mengurangi retransmissions

(40)

menggunakan mekanisme MPR. Sekumpulan node tetangga yang dipilih disebut sebagai MPR set (kumpulan MPR) dari suatu node (N). Hanya node

yang terpilih sebagai MPR set yang bertanggung jawab untuk meneruskan

messages, hal ini dimaksudkan untuk didistribusikan ke seluruh jaringan. MPR

set yang dipilih akan mencakup semua node 2-hop simetris. Untuk node

tetangga dari suatu node (N) yang tidak terpilih sebagai MPR set, maka akan menerima dan memproses messages, tetapi tidak meneruskan messages yang diterima dari suatu node (N). Semakin kecil MPR set, maka control traffic overhead dari protokol routing akan berkurang. Setiap node akan memelihara informasi tentang sekumpulan node tetangganya yang dipilih sebagai MPR set. Setiap node ini disebut dengan MPR selector set dari sebuah node. Sebuah node

akan menerima informasi HELLO messages secara berkala yang dikirim dari

node tetangganya. Oleh karena itu, pemilihan jalur melalui MPR set secara otomatis akan menghindari masalah yang terkait dengan data transfer paket yang uni-directional (tidak mendapatkan acknowledgement).

(a) (b)

General Broadcasting MPR Broadcasting

(41)

Algoritma pemilihan MPR.

disebut sebagai node uncovered.

(42)

- Mengulangi langkah kedua sampai tidak ada node uncovered di N2_(V).

- Topology discovery (penyebaran topologi).

Dalam rangka membangun informasi topologi, setiap node yang terpilih sebagai MPR akan mem-broadcast TC messages. TC messages dibanjirkan ke semua node dalam jaringan dengan menggunakan MPR. Informasi yang disebarkan dalam jaringan melalui pesan TC digunakan untuk perhitungan tabel routing.

- Routing table calculation (perhitungan tabel routing).

Setiap node memiliki tabel routing yang dapat digunakan sebagai jalur data menuju node lainnya dalam jaringan. Tabel routing dibuat berdasarkan informasi dalam local link information (local link set, neighbour set, 2-hop neighbour set, MPR set), dan informasi topology set. Oleh karena itu, apabila terjadi perubahan pada set - set tersebut maka tabel routing akan dihitung ulang untuk memperbaharui informasi jalur ke setiap node tujuan dalam jaringan.

Informasi jalur yang disimpan dalam suatu tabel routing ditunjukkan seperti terlihat pada gambar 10.

(43)

R_dest_addr menunjukkan alamat utama node yang dapat dituju sedangkan R_dist merupakan jarak atau jumlah hop yang harus dilalui untuk mencapai node tujuan tersebut. R_next_addr merupakan alamat utama node

dari hop berikutnya yang merupakan jalur untuk menuju alamat tujuan. R_iface_addr merupakan alamat interface pada node sumber yang dapat dipakai untuk menghubungi node pada R_next_addr.

2.3. Transport Control Protocol (TCP).

TCP merupakan protokol pada lapisan transport yang bertanggung jawab menyediakan layanan komunikasi end-to-end atau host-to-host antar lapisan

application yang sesuai dalam arsitektur lapisan komponen dan protokol jaringan[5] TCP umumnya digunakan ketika protokol lapisan application membutuhkan layanan transfer data yang bersifat handal, yang layanan tersebut tidak dimiliki oleh protokol lapisan application tersebut. Contoh dari protokol yang menggunakan TCP adalah HTTP dan FTP. TCP mempunyai karateristik sebagai berikut :

1. Connection oriented (berorientasi pada koneksi).

Sebelum data ditransmisikan antara dua host, dua proses yang berjalan pada lapisan

application harus melakukan negosiasi untuk membuat sesi koneksi terlebih dahulu. Koneksi TCP ditutup dengan menggunakan proses connection termination

(terminasi koneksi) TCP.

(44)

Untuk setiap host TCP, koneksi yang terjadi antara dua host terdiri atas dua buah jalur, yakni jalur keluar dan jalur masuk. Dengan menggunakan teknologi lapisan yang lebih rendah yang mendukung full-duplex, maka data pun dapat secara nomor urut paket dan akan mengharapkan paket acknowledgment dari penerima. Jika tidak ada paket acknowledgment dari penerima, maka segmen TCP (protokol data unit dalam protokol TCP) akan ditransmisikan ulang. Pada pihak penerima, segmen - segmen duplikat akan diabaikan dan segmen-segmen yang datang tidak sesuai dengan urutannya akan diletakkan di belakang untuk mengurutkan segmen-segmen TCP. Untuk menjamin integritas setiap segmen TCP, TCP mengimplementasikan penghitungan TCP Checksum.

4. Flow control (kontrol aliran).

(45)

mengimplementasikan flow control dalam pihak penerima, yang mengindikasikan jumlah buffer yang masih tersedia dalam pihak penerima.

5. Multiplexing.

Untuk memungkinkan banyak komunikasi TCP secara bersamaan dalam satu host, TCP menyediakan seperangkat alamat atau port dalam setiap host. Gabungan dari alamat jaringan dan host dari lapisan transport, disebut dengan socket. Keunikan sepasang socket mengidentifikasi setiap koneksi. Yaitu, socket dapat digunakan secara bersamaan dalam beberapa sambungan. Proses penggabungan port

ditangani secara mandiri oleh masing- masing host. 6. Byte stream.

TCP melihat data yang dikirimkan dan diterima melalui dua jalur masuk dan jalur keluar TCP sebagai sebuah byte stream yang berdekatan (kontinyu). Nomor urut TCP dan nomor acknowlegment dalam setiap header TCP didefinisikan juga dalam bentuk byte.

(46)

Gambar 11. Proses enkapsulasi data.

Sebuah segmen dapat berukuran hingga 65495 byte: 216 _{- (ukuran}_header_IP

terkecil (20 byte) + ukuran header TCP terkecil (20 byte)). Datagram IP tersebut akan dienkapsulasi lagi dengan menggunakan header protokol network interface (lapisan pertama dalam DARPA Reference Model) menjadi frame lapisan network interface. Gambar berikut mengilustrasikan data yang dikirimkan ke sebuah host. Di dalam

header IP dari sebuah segmen TCP, field Source IP Address diatur menjadi alamat unicast dari sebuah interface host yang mengirimkan segmen TCP yang bersangkutan. Sementara itu, field Destination IP Address juga akan diatur menjadi alamat unicast dari sebuah interface host tertentu yang dituju. Hal ini dikarenakan, protokol TCP hanya mendukung transmisi one-to-one.

(47)

Gambar 12. Format header TCP.

Ketika koneksi berlangsung maka TCP akan melalui serangkaian proses. Proses itu adalah LISTEN, SYN-SENT, SYN-RECEIVED, ESTABLISED, FIN-WAIT-1, FIN-WAIT-2, CLOSE-WAIT, CLOSING, LAST-ACK, TIME-WAIT, dan CLOSED. CLOSED berarti penutup yang berarti sudah tidak ada koneksi yang terjadi.

(48)

TCP Flow Control.

Salah satu fungsi utama TCP adalah bertanggungjawab menyediakan layanan komunikasi yang sesuai antar lapisan application antara pengirim dengan penerima pada jaringan. Hal ini menjadi penting untuk sebuah transmisi agar mendapat kinerja yang baik, dan untuk melindungi kelebihan beban pada jaringan atau pada sisi penerima. Kolom 16 bit window pada TCP digunakan oleh penerima untuk memberitahu pengirim berapa banyak data (byte) yang dapat diterima oleh penerima. Karena kolom window mempunyai batas maksimum 16 bit, maka ukuran window yang tersedia adalah 65.535 byte. Ukuran window akan diberitahukan oleh penerima kepada pengirim tentang banyaknya data, yang dimulai dari posisi saat ini hingga TCP data

byte stream dapat dikirim tanpa menunggu acknowledgements lebih lanjut. Data yang dikirim oleh pengirim akan di acknowledged oleh penerima, dan window slides

bergeser ke depan supaya lebih banyak data yang bisa dikirim. Konsep ini dikenal

(49)

Gambar 14. Sliding Windows.

Pada gambar diatas (b), data di dalam kotak window sudah memenuhi syarat untuk dikirim oleh pengirim. Kemudian byte pada aliran dibelakang kotak window

sudah dikirim dan sudah di acknowledge oleh penerima. Kemudian byte pada aliran didepan kotak window belum dikirim dan harus menunggu window untuk bergeser ke depan sebelum ditransmisikan oleh pengirim. Penerima akan menyesuaikan window size setiap kali dengan cara mengirimkan acknowledgement kepada pengirim. Batas transmisi maksimum pada akhirnya akan bergantung kepada kemampuan penerima untuk menerima dan memproses data.

Retransmissions, RTT, Timeouts and Duplicate Acknowledgement.

Pada jalur komunikasi end-to-end koneksi TCP, segmen dapat hilang di sepanjang jalur komunikasi. Hal ini sering kali diakibatkan oleh congestion pada router jaringan yang mengalami kelebihan beban sehingga paket harus dibuang. TCP harus dapat memperbaiki situasi ini dan mempelajari kondisi jaringan. Setiap kali TCP mengirimkan sebuah segmen, pengirim akan memulai menghitung waktu untuk mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk acknowledgement segmen yang dikirim tadi. Waktu ini dikenal dengan retransmissions timer. Jika acknowledgement

(50)

maka pengirim akan mengirim ulang segmen dan nilai retransmissions timer adalah 2 kali lipat untuk setiap batas waktu berturut – turut sampai nilai maksimum yaitu 64 detik. Jika terdapat masalah pada jaringan, segmen akan memakan waktu beberapa menit untuk berhasil dikirimkan sebelum pengirim mengalami timeout dan menyimpulkan terjadi error serta memberi informasi ke lapisan appliaction pengirim. Yang menjadi permasalahan timeout dan retransmission strategy pada TCP adalah mengukur round trip time antara 2 host TCP yang berkomunikasi. Waktu round trip time dapat bervariasi bergantung pada lalu lintas di jaringan dan ketersediaan jalur. Untuk menghitung waktu RTT maka dapat digunakan rumus Exponentially Weighted Moving Average (EWMA) :

acknowledgement dari data yang dikirimkan. TCP menggunakan informasi ini untuk menghitung perkiraan waktu round trip time. Setelah paket dikirim dan di

(51)

menggunakan informasi ini untuk menetapkan waktu timeout atas paket yang dikirimkan. Untuk menghitung waktu timeout dapat digunakan rumus sebagai berikut :

RTOi = RTTi-1 + 4 * MDEVi-1

dimana : - RTTi adalah waktu estimasi rata – rata round trip time setelah paket

ke-i.

- MDEVi-1 adalah rata – rata deviasi yang dihitung dengan rumus :

MDEVi = (1-ρ) * MDEVi-1 + ρ * | rtti – RTTi-1 |

- nilai rekomendasi untuk ρ = 0.25

Jika acknowledgement diterima dengan cepat, maka waktu round trip time akan pendek dan retransmissions time akan di set ke nilai yang lebih rendah. Hal ini memungkinkan TCP untuk melakukan retransmit data saat waktu respon jaringan baik, maka akan mengurangi delay pada segmen yang hilang.

(52)

TCP Congestion.

Dalam jaringan dengan sumber daya yang dipakai secara bersama, dimana beberapa pengirim bersaing untuk penggunaan bandwith, maka perlu disesuaikan kecepatan data yang digunakan oleh masing – masing pengirim agar tidak terlalu membebani jaringan. Paket yang tiba di router dan tidak dapat diteruskan maka akan dibuang, sehingga paket yang datang pada jaringan yang mengalami bottleneck akan lebih banyak dibuang. Paket yang dibuang tersebut kemungkinan sudah melewati perjalananan yang panjang dalam jaringan dan memakan sumber daya yang cukup banyak. Selain itu, paket yang hilang akan memicu retransmissions yang berarti bahwa beberapa paket akan dikirimkan kembali ke dalam jaringan. Dan network congestion

akan membuat throughput jaringan mengalami penurunan. Jika tidak ada kontrol terhadap congestion, maka akan membuat jaringan lumpuh dimana hampir tidak ada data yang berhasil dikirimkan.

Pada internet, congestion control merupakan tanggung jawab dari lapisan transport yaitu Transmission Control Protocol (TCP). TCP mengkombinasikan

(53)

TCP pada node penerima selalu meng-acknowledge setiap segmen baru yang diterima. Jika segmen yang diterima tidak urut yaitu beberapa data hilang antara yang sudah diketahui dan yang baru tiba, maka acknowledgement yang terakhir akan dikirimkan lagi. Pada TCP , window berdasarkan additive increase, dan multiplicative decrease digunakan untuk mengurangi. Window size akan meningkat satu segmen setiap RTT. Pada saat menerima duplikat acknowledgement, TCP pada node pengirim akan mengasumsikan beberapa paket yang mengalami penyusunan ulang pada jaringan. Tetapi, ketika menerima duplikat acknowledgement yang keempat, maka akan diasumsikan terjadi congestion. Dalam hal ini, segmen yang hilang akan dikirim ulang dan window size diset menjadi setengah (multiplicative decrease).

Selain itu, TCP menggunakan timeout yang didasarkan pada perhitungan koneksi RTT. Jika transmisi mengalami timeout tanpa acknowledgement maka TCP akan menyimpulkan terjadi congestion yang parah. Lalu window size akan dikurangi menjadi satu dan segmen yang belum di-acknowledgement akan dikirim ulang.

Timeout akan berlanjut hingga retransmissions selanjutnya, jika masih belum mendapatkan acknowledgement maka nilai timeout akan menjadi dua kali lipat. Lalu akan bertambah secara exponentially. Fase pertama dari koneksi dan setelah mekanisme timeout dinamakan slow start. Pada slow start, window size akan meningkat secara exponentially untuk setiap acknowledgement.

(54)

opsi yang digunakan adalah acknowledgement dikirim hanya untuk setiap dua segmen, bukan untuk setiap satu segmen. Hal ini akan mengurangi jumlah paket

acknowledgement. Kemudian selective acknowledgement (SACK) yang

memungkinkan untuk mengirimkan feedback yang lebih halus untuk segmen yang hilang. Hal ini berguna jika beberapa segmen hilang pada satu periode RTT.

TCP congestion control bekerja sangat baik di internet. Tetapi MANET mempunyai beberapa sifat unik yang mempengaruhi protokol dan lapisan protokol pada umumnya, dan mekanisme congestion control pada khususnya. Lingkungan yang berbeda pada MANET membuat TCP mengalami berbagai kendala. Sifat – sifat khusus dari MANET adalah node mobility, berbagi dan wireless multihop channel. Perubahan jalur karena mobilitas node serta media yang tidak handal akan menyebabkan keterlambatan dalam pengiriman paket dan hilangnya paket. Keterlambatan dan hilangnya paket tidak bisa dicerminkan sebagai efek dari congestion. Penggunanaan

wireless multihop channel dengan interferensi node memungkinkan hanya satu transmisi data pada satu waktu. Router pada internet biasanya terhubung dengan

bandwith yang besar. Ketika terjadi congestion, biasanya terpusat pada satu router

tunggal. Sebaliknya, congestion di MANET akan mempengaruhi seluruh jaringan karena media digunakan bersama. Bukan karena beban node yang berlebih, tetapi karena kondisi dari jaringan.

(55)

control. Selain itu, mengamati hilangnya paket adalah hal yang susah, karena waktu pengiriman dan RTT sangat bervariasi. Selanjutnya bandiwth yang terbatas pada MANET, juga menjadi salah satu sebab terjadinya congestion. Dengan demikian, jaringan nirkabel multihop jauh lebih rentan terhadap masalah yang berhubungan dengan masalah pada jaringan kabel di internet. Oleh karena itu, congestion control

merupakan hal penting untuk stabilitas jaringan dan kinerja yang baik.

Standart TCP Congestion Control Algorhytm. 1. Slow Start dan Congestion Avoidance.

Slow start merupakan salah satu fase dari congestion control pada TCP. Slow start digunakan bersama dengan fase yang lain untuk menghindari pengiriman data yang melebihi kemampuan transmisi jaringan, yaitu menghindari terjadinya

congestion. Fase ini juga dikenal dengan exponential growth phase. Fase slow start

akan memulai ukuran congestion window (cwnd) dari 1, 2, atau 8. Nilai dari ukuran

congestion window akan bertambah untuk setiap acknowledgement yang diterima, secara efektif akan menggandakan window size setiap round trip time (tidak persis eksponential, karena penerima dapat menunda ACK nya, biasanya mengirim 1 ACK untuk 2 segmen yang diterima). Transmission rate akan meningkat sesuai dengan fase

(56)

jika terjadi congestion. Jika terjadi paket yang hilang, maka TCP akan mengasumsikan bahwa telah terjadi congestion dan akan mengambil langkah – langkah untuk mengurangi beban dari jaringan. Langkah yang diambil ini bergantung pada fase

congestion avoidance TCP. Setelah sshthresh tercapai, TCP akan berubah dari algoritma slow start ke phase congestion avoidance (linear growth). Pada point ini,

window size akan meningkat sebesar 1 segmen untuk setiap RTT. Meskipun algoritma ini disebut dengan slow start, tetapi peningkatan congestion window cukup agresif, lebih agresif dari phase congestion avoidance.

Gambar 15. Slow start dan congestion avoidance pada TCP yang umum.

2. Fast Retransmit.

Fast Retransmit merupakan peningkatan terhadap TCP dalam rangka mengurangi waktu tunggu oleh pengirim sebelum me-retransmit segmen yang loss. TCP pengirim akan menggunakan pencatat waktu untuk mengetahui segmen yang hilang. Jika acknowledgement tidak diterima untuk segmen tertentu dalam jangka

Slow start

(57)

waktu tertentu (fungsi yang menentukan estimasi round trip delay time), maka pengirim akan menggangap segmen tersebut hilang dalam jaringan dan akan dilakukan

retransmit untuk segmen yang hilang.

Duplikat acknowledgement merupakan dasar untuk mekanisme fast retransmit, yang akan bekerja sebagai berikut : setelah menerima paket (misalnya paket dengan

sequence number 1), maka penerima akan mengirimkan acknowledgement dengan menambahkan 1 pada sequence number (yaitu sequence number 2), yang berarti bahwa penerima sudah menerima paket dengan sequence number 1 dan mengharapkan paket dengan sequence number 2 dari pengirim. Kemudian diasumsikan bahwa ketiga paket selanjutnya hilang. Sementara itu, penerima akan menerima paket dengan sequence number 5 dan 6. Setelah menerima paket dengan sequence number 5, penerima akan mengirimkan acknowledgement tapi hanya untuk paket dengan sequence number 2. Ketika penerima menerima paket dengan sequence number 6, penerima akan mengirimkan acknowledgement tapi hanya untuk paket dengan sequence number 2. Karena pengirim menerima lebih dari 1 acknowledgement untuk paket dengan

sequence number yang sama (dalam hal ini paket dengan sequence number 2). Hal ini disebut dengan duplikat acknowledgement.

(58)

tinggi akan di-drop dan bukan tiba karena rusak. Pengirim akan melakukan retransmit

paket yang diduga di-drop sebelum menunggu batas retransmission timer berakhir.

Gambar 16. Fast Retransmit pada TCP.

2.3.1. TCP Reno.

TCP Reno dikembangkan oleh Van Jacobsen pada tahun 1990. TCP Reno merupakan pengembangan dari TCP Tahoe, dengan penambahan fase

Fast Recovery.

Mempunyai empat fase utama untuk TCP Congestion Control :

 Slow Start (SS).

 Congestion Avoidance (CA).

(59)

 Fast Recovery.

Ssthresh atau slow start threshold digunakan untuk menentukan masuk phase slow start atau congestion avoidance. Diasumsikan terjadi paket yang hilang karena congestion.

1. Slow start.

Tujuan dari fase slow start adalah menggunakan semua sumber daya jaringan yang ada. Fase slow start akan mulai pada setiap awal sambungan koneksi dan setiap kali paket yang hilang terdeteksi.

Proses dalam fase slow start :

-Pengirim akan menetapkan congestion window (cwnd) = 1 segmen pada awal sambungan koneksi.

-Congestion window (cwnd) akan bertambah 1 segmen untuk acknowledgement

yang diterima pengirim, kemudian cwnd akan bertambah secara double untuk setiap RTT (eksponensial) hingga cwnd telah mencapai sshthresh (lalu akan masuk phase congestion avoidance).

(60)

2. Congestion avoidance.

Tujuan dari fase congestion avoidance adalah mencegah kelebihan kapasitas jaringan.

Proses dalam fase congestion avoidance :

-Ketika acknowledgement diterima dan cwnd ≥ ssthresh, maka cwnd akan bertambah menjadi cwnd = cwnd + 1/cwnd.

(61)

-Ketika congestion terjadi karena timeout atau duplikat acknowledgement maka sshthresh akan ditetapkan sshthresh = 0.5 x cwnd. Dan masuk ke fase slow start

(62)

3. Fast retransmit.

Tujuan dari fase fast retransmit adalah respon yang cepat jika terjadi paket yang hilang.

-Setelah 3 duplikat acknowledgement diterima, retransmission untuk segmen yang hilang segera dilakukan tanpa menunggu batas waktu RTO berakhir sampai diterima non duplikat acknowledgement.

-Ssthresh akan berubah.

flightsize : merupakan jumlah data yang telah dikirim tapi belum

di-acknowledgement.

advertised window (awnd) : ukuran window penerima yang diberitahukan

flightsize = min (awnd, cwnd)

ssthresh← max (flightsize/2, 2)

-Ketika terjadi timeout kembali, maka nilai timeout = dua kali RTO. -Akan terus melakukan fast retransmit setiap terjadi loss retransmission. -Exponential back-off

-Maksimal timeout 64 seconds. -Maksimal 12 restransmits.

-Kemudian akan masuk fase fast recovery.

(63)

Tujuan dari fase fast recovery adalah tetap menjaga throughput tinggi saat terjadi congestion yang kecil dan sedang.

-Setelah fase fast retransmit, maka akan menetapkan -ssthresh← max (flightsize / 2, 2)

-Melakukan retransmit paket yang hilang. -cwnd ← ssthresh + ndup (window inflation)

-Akan menunggu sampai W = min (awnd, cwnd) cukup besar; mengirimkan paket baru.

-pada non-duplikat acknowledgement (1 RTT kemudian), cwnd ← ssthresh

(window deflation)

(64)

2.4. OMNET ++

OMNET ++ adalah extensible, modular, komponen kerangka dan library

simulasi berbasis C ++, paling utama digunakan untuk simulator membangun jaringan. Jaringan yang dimaksud dalam arti yang luas mencakup jaringan komunikasi kabel dan nirkabel, jaringan on-chip, antrian jaringan, dan sebagainya. Fungsi spesifik dari OMNET ++ adalah mendukung jaringan sensor, jaringan ad-hoc nirkabel, protokol internet, pemodelan kinerja, jaringan fotonik, dan lain lain yang disediakan oleh kerangka model yang dikembangkan sebagai proyek independen. OMNET ++ menyediakan komponen arsitektur sebagai modelnya. Komponen (modul) diprogram dalam bahasa C ++, kemudian dirakit menjadi komponen yang lebih besar dan dimodelkan menggunakan bahasa tingkat tinggi (NED). Penggunaan model dilakukan secara gratis. OMNET ++ memiliki dukungan GUI yang luas, dan karena arsitektur OMNET ++ modular, kernel simulasi (dan model) dapat tertanam dengan mudah ke dalam aplikasi kita.

(65)

digunakan, dimodifikasi dan didistribusikan di lembaga-lembaga akademik dan pendidikan di bawah lisensi sendiri (Academic Public License). Komponen OMNET ++ adalah :

1. Simulation kernel library.

2. NED topology description language. 3. OMNET ++ IDE berbasis Eclipse.

4. Tampilan pengguna untuk eksekusi simulasi dan link ke simulation executable

(Tkenv).

5. Tampilan pengguna berupa baris perintah untuk eksekusi simulasi (Cmdenv). 6. Utilitas (makefile creation tool dan lain – lain).

(66)

45 BAB III

PERANCANGAN SIMULASI JARINGAN

3.1. Parameter Simulasi.

Pada penelitian ini, penulis sudah menentukan parameter - parameter jaringan yang akan digunakan. Parameter jaringan ini bersifat konstan dan akan dipakai terus pada setiap simulasi yang dilakukan. Parameter jaringan yang dimaksud dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Parameter Nilai

Jumlah node 40, 60, 80 node

Banyak koneksi 1 TCP

Area simulasi 1000 x 1000 m Waktu simulasi 1000 second

TCP Type TCP Reno

Pola pergerakan node Random Way Point

Protokol routing OLSR

File size 500 MB

Protokol model TCP

Kecepatan pergerakan node 2mps, 5mps

(67)

Tabel 3.1.1. Parameter jaringan.

3.2. Parameter Kinerja.

Parameter kinerja yang digunakan pada penelitian ini adalah : 1. Congestion Window (CWND).

CWND merupakan variable tetap milik TCP yang digunakan untuk menentukan jumlah byte yang akan dikirim setiap saat. CWND ini dikelola oleh pengirim.

2. Retransmission Time Out (RTO).

RTO merupakan suatu tanda yang menandakan bahwa tidak ada pesan balasan yang diterima dalam standart kurun waktu yang ditentukan. RTO paling banyak disebabkan oleh kemacetan jaringan, gagal dalam ARP request, packet filtering, kesalahan dalam routing, atau paket dibuang diam – diam.

3. TCP Throughput.

TCP Throughput adalah jumlah bit data yang dikirim melalui saluran kanal komunikasi per satuan waktu ke terminal tertentu dalam suatu jaringan, dari satu node ke node yang lain pada lapisan transport. Satuan throughput jaringan yaitu bps (bit per second). Nilai dari throughput tergantung pada lalu lintas data yang sedang terjadi pada jaringan. Nilai throughput akan semakin baik jika nilainya semakin besar.

(68)

Overhead Ratio adalah perbandingan antara total bit control message dari protokol routing semua node dengan totalTCP bit data yang diterima oleh node penerima.

Rumus untuk menghitung overhead ratio :

�� ℎ � � � =_{total TCP bit data yang diterima}total bit ��

5. Control messages.

Control messages merupakan pesan yang di broadcast oleh suatu node secara berkala yang digunakan untuk memulai mendeteksi hubungan dan menjaga hubungan dengan node tetangganya yang berada disekitarnya (pada OLSR menggunakan hello messages dan topology control messages).

3.3. Skenario Simulasi.

Beberapa skenario digunakan untuk mengukur kinerja TCP Reno pada protokol

(69)

ini akan dijelaskan mengenai skenario simulasi yang ditunjukkan pada tabel dibawah ini :

No Area simulasi Node Kecepatan Waktu simulasi 1 1000 x 1000 m 40 2 mps 1000 second 2 1000 x 1000 m 60 2 mps 1000 second 3 1000 x 1000 m 80 2 mps 1000 second

Tabel 3.2.1. Tabel skenario simulasi dengan penambahan jumlah node dan kecepatan pergerakan node 2mps.

Skenario selanjutnya menambahkan jumlah node dan kecepatan menjadi 5 mps.

No Area simulasi Node Kecepatan Waktu simulasi 1 1000 x 1000 m 40 5 mps 1000 seconds 2 1000 x 1000 m 60 5 mps 1000 seconds 3 1000 x 1000 m 80 5 mps 1000 seconds

(70)

3.3. Topologi Jaringan.

Bentuk topologi jaringan ad-hoc tidak dapat diramalkan karena merupakan karakteristik dari jaringan ad-hoc tersebut, sehingga topologi jaringan ini dibuat secara random. Dalam simulasi baik posisi node , pergerakan node dan koneksi yang terjadi tidak akan sama seperti yang direncanakan. Berikut adalah snapshot

jaringan dengan jumlah node 40, 60 dan 80.

(71)

Gambar 3.3.2. Snapshot jaringan dengan jumlah node 60.

(72)

51 BAB IV

ANALISIS DATA

Simulator yang digunakan pada simulasi ini adalah OMNET++ versi 4.6 dengan framework inet versi 2.5.0. Modul protokol routing OLSR, TCP dan ad-hoc host sudah tersedia di dalam framework inet. Dalam simulasi ini, nilai attribute

protokol routing OLSR dan TCP yang digunakan adalah nilai yang terdapat di

framework inet. Simulasi OMNET++ dapat dijalankan pada 2 antarmuka yang berbeda yaitu Tkenv dan Cmdenv. Tkenv adalah antarmuka pengguna berbasis grapichal window. Tkenv mendukung untuk interaksi simulasi, tracing dan debugging. Cmdenv adalah antarmuka pengguna yang minim dan cepat yang berbasis batch. Pada Cmdenv, jika simulasi berhenti dengan suatu pesan kesalahan, maka urutan selanjutnya dalam file konfigurasi akan tetap dijalankan. Antarmuka yang digunakan pada simulasi ini adalah Tkenv.

Ketika simulasi dijalankan maka akan dihasilkan file output dengan ektensi .vec, .vci, .rt, .sca dan .elog. Selain output yang dihasilkan, simulasi juga akan menampilkan event simulasi pada tab console (Cmdenv) dan tab event (Tkenv). File output hasil simulasi akan dianalisa pada IDE menggunakan sequence chart tool.

(73)

file dengan ekstensi .vec dan .sca pada wild card. Selanjutnya, pengguna tinggal memilih data yang ingin ditampilkan pada kolom filter.

4.1. Hasil Simulasi.

Berikut ditampilkan hasil simulasi TCP performance metrics, total control messages OLSR dan delivery performance yang diambil dari rata – rata 3 kali pengujian per skenario.

4.1.1. Skenario 1 (area = 1000x1000m, node = 40, kecepatan = 2mps, waktu = 1000 s)

Snapshot CWND.

Gambar 4.1.1.1. Grafik CWND node 40 dengan kecepatan 2mps.

(74)

Peformance metrics Nilai

CWND

(Avg data transferred / cwnd)

45.01629 kByte / cwnd

RTO

(Num of RTO)

64.8333

Tabel 4.1.1.1. Tabel TCP performance metricsnode 40 dengan kecepatan 2mps.