PENGARUH MULTI-STREAMING DAN CONGESTION WINDOW PADA SCTP TERHADAP KINERJA MOBILE AD HOC NETWORK (MANET) INDYASTARI CITRANINGTYAS

(1)

PENGARUH MULTI-STREAMING DAN CONGESTION WINDOW PADA

SCTP TERHADAP KINERJA MOBILE AD HOC NETWORK (MANET)

INDYASTARI CITRANINGTYAS

DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2010

(2)

PENGARUH MULTI-STREAMING DAN CONGESTION WINDOW PADA

SCTP TERHADAP KINERJA MOBILE AD HOC NETWORK (MANET)

INDYASTARI CITRANINGTYAS

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Komputer pada Depertemen Ilmu Komputer

DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2010

(3)

ABSTRACT

INDYASTARI CITRANINGTYAS. Effect of Multi-Streaming and Congestion Window of SCTP on Mobile Ad Hoc Network (MANET) Performance. Under the direction of SRI WAHJUNI.

Stream Control Transmission Protocol (SCTP) is a connection-oriented transport layer protocol that provides reliable data transfer service an Internet Protocol (IP) network. The two main features of SCTP are multi-streaming and multi-homing. Multi-streaming allows multiple streams to send data; if one stream fails, only part of the data is lost and needs to be resent. Multi-homing is a feature that allows multiple IP addresses at one endpoint to ensure that failures do not bring the transmission to a total halt. This research was performed using Network Simulator (NS-2) to analyze multi-streaming and congestion window effect in Mobile Ad Hoc Network (MANET). Mobile ad hoc networks were formed dynamically by an autonomous system of mobile nodes that were connected via wireless links in absensce of network infrastructure or centralized administration. The metrics which evaluated in this simulation were throughput, delay, and packet loss ratio. As a result, delay value is reduced only when the addition of congestion window up to 2 * MTU. Increasing the above 2 * MTU will actually add value to the delay. SCTP quality was good enough for delay-sensitive application, because the delay was less than 4 seconds.

(4)

Judul Penelitian : Pengaruh Multi-streaming dan Congestion Window pada SCTP terhadap Kinerja Mobile Ad Hoc Network (MANET)

Nama : Indyastari Citraningtyas

NRP : G64060572

Menyetujui, Pembimbing

Ir. Sri Wahjuni, MT. 19680501 200501 2 001

Mengetahui,

Ketua Departemen Ilmu Komputer

Dr. Ir. Sri Nurdiati, MSc. NIP. 19601126 198601 2 001

(5)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. Judul penelitian ini adalah Pengaruh Multi-Streaming dan Congestion Window pada SCTP terhadap Kinerja Mobile Ad Hoc Network (MANET). Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer di Departemen Ilmu Komputer FMIPA IPB.

Penghargaan serta rasa terima kasih penulis sampaikan kepada Ibu Ir. Sri Wahjuni, MT. selaku dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu serta memberikan saran dan bimbingannya selama penelitian dan penulisan tugas akhir ini. Penghargaan dan rasa terima kasih juga penulis sampaikan kepada Bapak Hendra Rahmawan, S.Kom., MT. dan Bapak Endang Purnama Giri, S.Kom., M.Kom. yang telah berkenan sebagai moderator dan penguji dalam pelaksanaan seminar dan sidang. Dan terima kasih kepada Ibu Dr. Ir. Sri Nurdiati, MSc. selaku Ketua Departemen Ilmu Komputer IPB.

Ucapan terima kasih dan penghargaan yang mendalam juga penulis sampaikan kepada seluruh keluarga, bapak, ibu, kakak dan adik yang senantiasa memberikan dukungan doa, moral, dan kasih sayangnya. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada teman-teman satu kost Salsabila yang selalu memberikan motivasi untuk menyelesaikan penelitian ini. Terima kasih kepada seluruh teman-teman ilkomerz, terutama ilkomerz 43 atas kebersamaanya selama masa perkuliahan di Ilkom IPB, terima kasih kepada teman-teman satu bimbingan (Eli, Muti, Adit, Wendhy, Rangga, dan Akbar) atas kebersamaanya selama masa bimbingan, dan terima kasih kepada Kak Tresna atas petunjuk-petunjuknya dalam mengerjakan penelitian ini. Tidak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada seluruh staf pengajar yang telah memberikan ilmu yang berharga selama penulis menuntut ilmu di Departemen Ilmu Komputer dan seluruh staf karyawan Departemen Ilmu Komputer FMIPA IPB yang telah membantu dalam segala hal yang berkaitan dengan administrasi. Terima kasih kepada seluruh pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Namun penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi pembacanya, amin.

Bogor, September 2010

(6)

RIWAYAT HIDUP

Indyastari Citraningtyas dilahirkan di kota Solo, Jawa Tengah, pada tanggal 7 Desember 1988 yang merupakan anak kedua dari tiga bersaudara dari pasangan Dra. Indah Gunawati dan Ir. Sudarmaningtyas Kasworo. Pada tahun 2006 penulis lulus dari Sekolah Menengah Atas (SMA) Negeri 4 Semarang dan diterima sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor pada Tingkat Persiapan Bersama (TPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pada tahun yang sama. Satu tahun kemudian, penulis diterima di Departemen Ilmu Komputer Institut Pertanian Bogor.

Selama mengikuti perkuliahan penulis pernah menjadi ketua divisi kesekretariatan Himpunan Mahasiswa Ilmu Komputer (Himalkom) IPB periode 2007/2008. Setahun kemudian penulis menjadi asisten praktikum untuk mata kuliah Metode Kuantitatif. Pada semester 8 penulis juga menjadi asisten praktikum Komunikasi Data dan Jaringan Komputer.

(7)

v DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR……….………. vi DAFTAR LAMPIRAN……….……….………... vi PENDAHULUAN ... 1 Latar Belakang ... 1 Tujuan Penelitian ... 1 Ruang Lingkup ... 1 Manfaat Penelitian ... 1 TINJAUAN PUSTAKA ... 1

Stream Control Transmission Protocol (SCTP) ... 1

Congestion Window ... 2

Mobile Ad Hoc Network (MANET) ... 2

Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) ... 3

Quality of Service (QoS) ... 4

METODE PENELITIAN ... 4

Perancangan Simulasi Jaringan ... 4

Penyusunan Skenario Simulasi ... 5

Proses Simulasi ... 5

Analisis Kinerja ... 5

HASIL DAN PEMBAHASAN... 6

Throughput ... 6

Delay... 7

Packet Loss Ratio ... 8

KESIMPULAN DAN SARAN... 8

Kesimpulan ... 8

Saran ... 9

DAFTAR PUSTAKA ... 9

(8)

vi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 SCTP multi-homing (Jones 2006) ……… 2

2 SCTP multi-streaming (Jones 2006) ……… 2

3 Proses slow-start (Yuniati 2008) ………. 2

4 Mobile ad hoc network (Basagni et al. 2004) ……….. 3

5 Flow diagram metode penelitian ………. 4

6 Grafik rata-rata throughput dengan kecepatan maksimum 1 m/detik dan pause time 0 detik……. 6

7 Grafik rata-rata throughput dengan kecepatan maksimum 1 m/detik dan pause time 10 detik…… 6

8 Grafik rata-rata throughput dengan kecepatan maksimum 1 m/detik dan pause time 20 detik…… 6

9 Grafik rata-rata delay dengan kecepatan maksimum 1 m/detik dan pause time 0 detik ………….. 7

10 Grafik rata-rata delay dengan kecepatan maksimum 1 m/detik dan pause time 10 detik …………. 7

11 Grafik rata-rata delay dengan kecepatan maksimum 1 m/detik dan pause time 20 detik……... 7

12 Grafik rata-rata PLR dengan kecepatan maksimum 1 m/detik dan pause time 0 detik ……… 8

13 Grafik rata-rata PLR dengan kecepatan maksimum 1 m/detik dan pause time 10 detik ……... 8

14 Grafik rata-rata PLR dengan kecepatan maksimum 1 m/detik dan pause time 20 detik ……... 8

DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Pembangunan koneksi pada TCP dan SCTP ……….. 11

2 Nama berkas NS (Tcl) ………. 13

3 Kerangka script NS-2 ………. 14

4 Kerangka script Gawk untuk proses parsing dan perhitungan throughput, delay, dan packet loss ratio………. 14

5 Hasil pengukuran nilai throughput ………. 15

6 Hasil pengukuran nilai delay……… 16

(9)

1

PENDAHULUAN Latar Belakang

Mobile ad hoc network (MANET) merupakan bagian dari teknologi wireless, yang membutuhkan protokol yang andal. Pada jaringan ad hoc, tiap-tiap node berkomunikasi dengan protokol routing khusus. Protokol ini mengatur agar paket-paket data diterima oleh node sesuai dengan kebutuhan jaringan dengan cepat. Jaringan ini menarik perhatian karena kebutuhan konektivitas dimanapun dan bagaimanapun semakin meningkat.

Aplikasi pada jaringan saat ini sangat berkembang seperti aplikasi multimedia dan sejenisnya yang membutuhkan protokol lapisan transport yang lebih reliable. Transport Control Protocol (TCP) merupakan salah satu protokol transport yang banyak digunakan. Namun tidak selalu cocok untuk aplikasi yang membutuhkan keandalan transport beorientasi pesan karena TCP merupakan protokol berorientasi byte stream. Oleh karena itu digunakan Stream Control Transmission Protocol (SCTP) yang menyediakan fitur tersebut karena SCTP merupakan protokol berorientasi pesan.

Keunggulan SCTP dibandingkan dengan TCP terutama adalah fitur multi-streaming dan multi-homing. Multi-streaming mengizinkan beberapa stream untuk mengirimkan data. Jika salah satu stream gagal, hanya sebagian dari data yang hilang dan akan dikirim ulang. Multi-homing adalah fitur yang mengizinkan penggunaan beberapa alamat IP pada satu endpoint untuk memastikan kegagalan tidak menyebabkan transmisi berhenti total (Kang & Field 2003).

Berdasarkan penelitian Oktavia (2009) yang mengacu pada penelitian Aydin et al. (2004), kinerja protokol SCTP pada lingkungan jaringan MANET dengan mobilitas tinggi cukup andal dibandingkan dengan protokol TCP. Pada penelitian Oktavia 2009 simulasi dilakukan dengan mengubah variabel receiver window size. Pada penelitian ini, simulasi dilakuakan dengan mengubah variabel congestion window berdasarkan besar Maximum Transmission Unit (MTU).

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh multi-streaming dan congestion window pada SCTP terhadap kinerja jaringan Mobile ad hoc network (MANET) serta membandingkan kinerja protokol transport SCTP dengan TCP.

Ruang Lingkup

Ruang lingkup penelitian ini adalah : 1. Penelitian dikerjakan dengan

melakukan simulasi menggunakan program Network Simulator (NS-2.30). 2. Simulasi menggunakan TCP Sack

sebagai perbandingan dengan SCTP. 3. Parameter kinerja yang dihitung adalah

throughput, delay, dan packet loss ratio.

Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan akan menghasilkan analisis untuk melihat kinerja SCTP sehingga dapat dijadikan acuan.

TINJAUAN PUSTAKA

Stream Control Transmission Protocol

(SCTP)

SCTP merupakan hasil dari kelompok Internet Engineering Task Force (IETF) Signal Transmission (SIGTRAN) dan telah digunakan sebagai lapisan transport untuk membawa sinyal telekomunikasi dari IP. SCTP dibuat pada tahun 2000 (Stalvig 2007). Pembangunan koneksi TCP dan SCTP dapat dlihat pada Lampiran 1.

SCTP merupakan protokol transport yang dapat diandalkan untuk menghasilkan pengiriman data antara dua endpoint dengan stabil (seperti halnya TCP) dan dapat melindungi batas-batas pesan data (seperti UDP). Namun tidak seperti TCP dan UDP, SCTP menawarkan fitur lain seperti multi-homing dan multi-streaming. SCTP menghasilkan beberapa tambahan yang dapat memecahkan masalah TCP dengan meminjam keuntungan fitur UDP. SCTP menghasilkan fitur yang dapat meningkatkan reliability, dan meningkatkan keamanan inisiasi socket.

Multi-homing menghasilkan aplikasi dengan performa yang lebih bagus dibandingkan dengan host yang digunakan TCP. Host multi-homing memunyai lebih dari satu antarmuka jaringan dan lebih dari satu alamat IP yang dapat berfungsi secara bersamaan, ditunjukkan pada Gambar 1.

(10)

2 Gambar 1 SCTP multi-homing (Jones 2006).

Gambar 2 SCTP multi-streaming (Jones 2006). Multi-streaming merupakan fitur SCTP yang penting karena dengan fitur ini stream yang diblokir tidak berpengaruh terhadap stream lainnya. Hubungan stream pada SCTP dapat dilihat pada Gambar 2 (Jones 2006).

Perbandingan fitur SCTP dengan TCP dapat dilihat pada Tabel 1. Fitur yang dibahas dalam penelitian ini yaitu fitur congestion control dan multi-streaming.

Tabel 1 Perbandingan fitur SCTP dengan TCP (Stalvig 2007)

Congestion Window

Congestion window (cwnd) adalah salah satu variabel dari algoritme congestion control. Congestion control berfungsi untuk mengatur aliran data agar tidak terjadi kongesti dalam suatu jaringan. Cwnd membatasi jumlah data yang dapat dikirim melalui suatu jaringan.

Menurut Brennan dan Curran (2001) ada beberapa variabel yang berkaitan dengan congestion window yaitu slow-start threshold (ssthresh) dan maximum transmission unit (MTU). Ssthresh berfungsi untuk membedakan antara fase slow-start dan fase congestion avoidance. Perilaku congestion control pada saat fase slow-start, cwnd naik secara eksponensial seperti pada Gambar 3.

Proses slow-start terjadi ketika cwnd ≤ ssthresh. Namun setelah cwnd > ssthresh, cwnd akan naik secara linear dengan nilai penambahan tidak lebih dari 1* MTU.

Gambar 3 Proses slow-start (Yuniati 2008).

Mobile Ad Hoc Network (MANET)

Mobile ad hoc network (MANET) adalah jaringan wireless yang tidak memunyai sebuah infrastruktur yang tetap atau administrasi yang terpusat. Node-node pada jaringan ini bergerak secara acak dan berubah-ubah sehingga topologi jaringan ini dapat berubah dengan cepat dan tidak dapat diperkirakan (Basagni et al. 2004).

Secara umum, rute di antara node di dalam jaringan ad hoc termasuk jaringan wireless multi hop. Sebuah jaringan mobile ad hoc terdiri

(11)

3 atas beberapa peralatan home-computing,

seperti notebook, dan yang lainnya. Setiap node mampu berkomunikasi secara langsung dengan node lainnya yang terletak pada jarak transmisi. Untuk berkomunikasi dengan node yang berada di luar jarak tersebut, node membutuhkan node perantara untuk menyampaikan message dari hop ke hop. Arsitektur MANET dapat dilihat pada Gambar 4. Tiap node terhubung tanpa infrastruktur. Sebagai contoh jika node c akan mengirimkan sinyal ke node n, maka sinyal akan melewati node b terlebih dahulu.

Gambar 4 Mobile ad hoc network (Basagni et al. 2004).

Karakteristik spesifik pada jaringan ad hoc:  Wireless. Node-node berkomunikasi

secara wireless dan dapat berbagi pada media yang sama (radio, infra merah, dll).

 Ad hoc based. MANET adalah jaringan sementara yang dibangun secara dinamis dengan cara yang berubah-ubah oleh sekumpulan node.

 Mandiri tanpa infrastruktur. MANET tidak bergantung pada infrastruktur yang tetap atau administrasi yang terpusat. Setiap node berjalan dengan cara peer to peer terdistribusi, bertindak sebagai router, dan menghasilkan data sendiri.  Multihop routing. Setiap node bertindak

sebagai router dan menyampaikan paket yang lainnya sehingga memungkinkan penyebaran informasi di antara mobile host.

 Mobility. Setiap node bebas untuk bergerak dalam berkomunikasi dengan node yang lain.

Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV)

Menurut Hamidian (2003), AODV merupakan salah satu reactive routing protocol yang hanya meminta sebuah rute ketika membutuhkannya. Routing ini tidak

memerlukan mobile nodes untuk mempertahankan rute sampai tujuan dimana tidak melakukan komunikasi. AODV menjamin rute yang bebas loop dengan menggunakan sequence number yang mengindikasikan apakah sebuah rute itu baru atau tidak.

AODV membutuhkan setiap node untuk mempertahankan sebuah routing table yang terdiri atas satu rute untuk setiap tujuan dimana node itu berkomunikasi. Setiap rute masuk menjaga jejak dari beberapa field. Field tersebut ialah :

 Alamat IP tujuan : Alamat IP dari tujuan yang rute sediakan

 Sequence number tujuan : sequence number tujuan dihubungkan pada rute.  Next hop : baik tujuan itu sendiri atau

node penghubung dibuat untuk menyampaikan paket ke tujuan.

 Hop count : Nomor satu hop dari alamat IP awal ke alamat IP tujuan

 Lifetime : Waktu dalam millisecond untuk node-node yang menerima RREP yang menganggap rute menjadi absah.  Routing Flags : ketetapan dari rute, yaitu

up (absah), down (tidak absah) atau dalam perbaikan.

IEEE 802.11

Menurut Gunawan et al, 802.11 adalah standar yang digunakan dalam jaringan wireless dan diimplementasikan di seluruh peralatan wireless yang ada. 802.11 dikeluarkan oleh IEEE sebagai standar komunikasi untuk bertukar data di udara. 802.11 menggunakan operasi Half Duplex, dan menggunakan frekuensi yang sama untuk mengirim dan menerima data dalam sebuah WLAN. Tidak diperlukan lisensi untuk menggunakan standar 802.11, namun harus mengikuti ketentuan yang telah dibuat oleh FCC. IEEE mendefinisikan standart agar sesuai dengan peraturan FCC. FCC tidak hanya mengatur frekuensi yang dapat di gunakan tanpa lisensi tetapi juga level power dimana WLAN dapat beroperasi, teknologi transmisi yang dapat digunakan, dan lokasi dimana peralatan WLAN tertentu dapat diimplementasikan. IEEE 802.11 yang merupakan standar WLAN mendukung transmisi data 1 Mbps hingga 2 Mbps berkembang mejadi IEEE 802.11a (5 GHz, 54 Mbps), 802.11b (11 Mbps), 802.11g (2,4 GHz, 54 Mbps) , 802.11n (600 Mbps).

(12)

4

Quality of Service (QoS)

QoS menunjukkan tingkat kualitas suatu layanan jaringan dan merupakan mekanisme jaringan yang memungkinkan aplikasi-aplikasi atau layanan dapat beroperasi sesuai yang diharapkan. Kinerja jaringan komputer dapat bervariasi akibat masalah beberapa parameter. Dengan mengukur quality of service suatu layanan jaringan, maka parameter kinerja jaringan tersebut dapat diprediksi sehingga dapat dicocokkan dengan kebutuhan aplikasi yang digunakan di dalam jaringan.

Parameter QoS yang dipakai dalam penelitian ini adalah:

1. Throughput

Throughput adalah rata-rata data yang dikirim dalam suatu jaringan, biasa diekspresikan dalam satuan bits per second (bps), bytes per second (Bps) atau packet per second (pps). Throuhput merujuk pada besar data yang dibawa oleh semua trafik jaringan, tetapi dapat juga digunakan untuk keperluan yang lebih spesifik, misalnya hanya mengukur transaksi Web, VoIP (Voice over IP), atau trafik jaringan yang menuju alamat jaringan tertentu, dan lain sebagainya.

Throughput diukur dengan cara menghitung bytes yang dikirimkan selama rentang waktu tertentu. Besarnya selang waktu pengukuran dapat mempengaruhi hasil gambaran perilaku jaringan. Selang waktu pengukuran yang terlalu besar dapat berakibat menghilangkan gambaran perilaku burstiness yang terjadi, sedangkan selang waktu pengukuran yang terlalu kecil memberikan koleksi kelajuan data yang lebih banyak dan dapat mengubah gambaran perilaku burstiness yang sebenarnya (Brownlee & Loosley 2001).

2. Packet Loss Ratio

Packet loss ratio didefinisikan sebagai suatu paket data yang hilang dari keseluruhan paket data yang dikirim selama proses pengiriman dari client menuju server dan kembali lagi ke client selama selang waktu tersebut (Brownlee & Loosley 2001).

3. Delay

Delay merupakan waktu yang dibutuhkan data untuk menempuh jarak dari asal ke tujuan. Untuk streaming, delay tidak boleh lebih dari 4 atau 5 detik (Szigeti & Hattingh 2004).

METODE PENELITIAN

Tahapan metode penelitian ini diperlihatkan pada Gambar 5.

Gambar 5 Flow diagram metode penelitian.

Perancangan SimulasiJaringan

Simulasi dilakukan pada jaringan Mobile ad hoc network (MANET) dengan luas wilayah 1500 m x 1500 m dan jumlah node sebanyak 50 buah. Node-node tersebut diletakkan di jaringan secara acak dan melakukan pergerakan dengan kecepatan tertentu. Node akan bergerak menuju lokasi tertentu, dan akan berpindah lagi ke tempat yang lain setelah jeda waktu (pause time) tertentu. Jeda waktu (pause time) ini menunjukkan tingkat mobilitas pada suatu jaringan. Semakin besar pause time maka akan semakin rendah mobilitas jaringan tersebut.

Routing protokol yang digunakan adalah AODV karena paling sesuai untuk MANET. Pada MANET, hubungan konektivitas sering berubah dan biaya kontrolnya tinggi. Oleh karena itu, reactive routing seperti AODV cocok digunakan pada jaringan MANET karena tidak terus menerus melakukan pemeliharaan di antara pasangan node. Protokol MAC layer merupakan standar IEEE 802.11 dengan bandwidth 1 Mbps. Data payload yang digunakan 1340 bytes. Pada simulasi ini

Proses Simulasi Penyusunan Skenario Simulasi Perancangan Simulasi Jaringan Parsing

File Trace File NAM

Analisis

Animasi Simulasi

(13)

5 menggunakan protokol aplikasi File Transfer

Protocol (FTP) karena merupakan protokol standar pada layer aplikasi yang menyediakan layanan download dan upload file. Aplikasi FTP pada simulasi ini dimulai pada detik ke-10 dan waktu simulasinya adalah 900 detik (Oktavia 2009 mengacu pada Aydin et al. 2004). Simulasi dilakukan dengan memvariasikan ukuran congestion window dan pause time untuk skenario SCTP dan TCP. Dan memvariasikan jumlah stream hanya untuk SCTP.

Penyusunan Skenario Simulasi

Untuk mencapai tujuan penelitian dirancang suatu skenario sebagai berikut :

1. Skenario TCP

Skenario ini menyimulasikan protokol TCP Sack dengan parameter sebagai berikut:  Congestion window. Skenario ini

melakukan variasi pada ukuran congestion window, yaitu 1, 2, 3, 4 MTU.

 Selang kecepatan : 1 meter per detik.  Pause time : 0, 10, 20 detik.

 Koneksi : node 0 ke node 49. 2. Skenario SCTP

Skenario ini menyimulasikan protokol SCTP dengan parameter sebagai berikut :  Congestion window. Skenario ini

melakukan variasi pada ukuran congestion window, yaitu 1, 2, 3, 4 MTU.

 Selang kecepatan : 1 meter per detik.  Pause time : 0, 10, 20 detik.

 Koneksi : node 0 ke node 49.  Jumlah stream : 1, 2, 4, 16, 32.

Proses Simulasi

Perangakat lunak yang digunakan pada simulasi ini antara lain :

 Network Simulator 2 (NS-2) versi 2.30. NS-2 merupakan aplikasi utama dari penelitian ini yang menggunakan bahasa pemrograman Otcl.

 Setdest, aplikasi untuk membangkitkan pergerakan node-node di dalam jaringan mobile ad hoc. Setdest telah tersedia di dalam NS-2 versi 2.30.

 Gawk, aplikasi untuk melakukan parsing pada berkas teks. Aplikasi ini membutuhkan script awk untuk mendefinisikan aturan-aturan pemrosesan berkas teks.

 Openoffice Spreadsheet, aplikasi untuk membuat grafik dari berkas berisi sekumpulan data.

 Network Animator (NAM), aplikasi untuk memodelkan simulasi.

Spesifikasi komputer yang digunakan untuk melakukan simulasi adalah:

 Prosesor : Intel Core 2 Duo T8100  Memori : 2046 MB

 Harddisk : 250GB

 Sistem operasi : Linux (Ubuntu 9.10) Simulasi dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

 Membangkitkan pergerakan node-node sesuai dengan skenario dengan menggunakan setdest ke dalam sebuah berkas.

 Membuat script NS-2 sesuai dengan skenario, dan dijalankan dengan aplikasi NS-2. Proses ini akan menghasilkan dua buah berkas, yaitu berkas *.tr (untuk trace data) dan berkas *.nam (untuk animasi simulasi).

 Berkas *.tr yang dihasilkan dilakukan parsing dengan menggunakan Gawk (script awk). Proses ini dilakukan untuk mengambil informasi yang dibutuhkan untuk analisis serta melakukan perhitungan throughput, delay, dan packet loss ratio dengan menggunakan script awk.

 Proses selanjutnya adalah melakukan plot data hasil parsing ke dalam sebuah grafik dengan menggunakan Openoffice Spreadsheet untuk memudahkan proses analisis.

Analisis Kinerja

Parameter kerja yang akan diukur dalam penelitian ini adalah throughput, delay, dan packet loss ratio. Berikut perumusannya:

ℎ ℎ =( + 1)

(14)

6

= ∑( − )

= ( − 1) × 100%

Analisis dilakukan dengan membandingkan nilai-nilai parameter tersebut yang diperoleh dari hasil simulasi. Nilai tersebut di-plot dalam bentuk grafik dengan menggunakan Openoffice Spreadsheet. Penggunaan grafik dimaksudkan untuk memudahkan analisis dalam melihat perbandingan kinerja dari masing-masing jumlah stream, dan ukuran congestion window.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Simulasi yang dilakukan pada penelitian ini diulang sebanyak empat kali. Nama-nama berkas file *.tcl dapat dilihat pada Lampiran 2. Berdasarkan kerangka script NS-2 (*.tcl) yang ada di Lampiran 3 dihasilkan file *.tr dan file *.nam. File *.tr tersebut kemudian dilakukan parsing menggunakan script awk sehingga menghasilkan nilai dari parameter throughput, delay, dan packet loss ratio untuk setiap skenario. Kerangka script awk dapat dilihat pada Lampiran 4. Hasil dari simulasi yang telah dilakukan parsing tersebut direpresentasikan dalam bentuk grafik untuk memudahkan proses analisis.

Throughput

Gambar 6 Grafik rata-rata throughput dengan kecepatan maksimum 1 m/detik dan pause time 0 detik.

Throughput adalah parameter kinerja yang menunjukkan besarnya laju paket. Semakin besar throughput maka semakin baik kinerja suatu jaringan. Hasil perhitungan rata-rata

throughput selengkapnya dapat dilihat di Lampiran 5.

Grafik hasil perhitungan nilai rata-rata throughput ditunjukkan pada Gambar 6, 7, dan 8. Dapat dilihat pengaruh multi-streaming terhadap nilai throughput. Pada congestion window yang sama, jika terjadi penambahan stream maka nilai throughput cenderung meningkat.

Throughput juga dipengaruhi oleh mobilitas jaringan. Semakin statis mobilitas suatu jaringan, nilai rata-rata throughput akan semakin meningkat. Hal ini ditunjukkan pada gambar grafik throughput dengan pause time 20 detik yang memiliki nilai rata-rata throughput paling tinggi dibandingkan dengan pada saat pause time 10 detik dan nilai rata-rata throughput paling rendah berada pada saat pause time 0 detik. Pause time 0 detik menunjukkan bahwa jaringan tersebut merupakan jaringan dengan mobilitas tinggi 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 1.0 2.0 3.0 4.0 T h ro u g h p u t (M b p s ) cwnd (MTU)

Throughput (Maxspeed: 1, Pausetime: 0)

TCP SCTP 1S SCTP 2S SCTP 4S SCTP 16S SCTP 32S 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 1.0 2.0 3.0 4.0 T h ro u g h p u t (M b p s ) cwnd (MTU)

Throughput (Maxspeed: 1,Pausetime: 10)

TCP SCTP 1S SCTP 2S SCTP 4S SCTP 16S SCTP 32S 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 1.0 2.0 3.0 4.0 T h ro u g h p u t (M b p s ) cwnd (MTU)

Throughput (Maxspeed: 1,Pausetime: 20)

TCP SCTP 1S SCTP 2S SCTP 4S SCTP 16S SCTP 32S

(15)

7 atau dinamis, sedangkan pause time 20 detik

menunjukkan jaringan dengan mobilitas rendah atau statis. Dapat disimpulkan bahwa jaringan yang semakin dinamis membuat nilai throughput lebih kecil karena dengan pergerakan yang lebih cepat, maka kemungkinan retransmission akan semakin besar.

Pada Gambar 6, 7, dan 8 terlihat nilai throughput SCTP selalu lebih bagus dibandingkan dengan nilai TCP.

Delay

Delay adalah parameter kinerja yang menunjukkan waktu yang dibutuhkan paket data sampai ke node tujuan. Semakin kecil delay maka semakin baik kinerja suatu jaringan. Hasil perhitungan delay selengkapnya dapat dilihat di Lampiran 6.

Delay dipengaruhi oleh mobilitas dalam suatu jaringan. Semakin dinamis mobilitas suatu jaringan maka semakin tinggi pula delay dari jaringan tersebut. Hal ini ditunjukkan grafik pada Gambar 9, 10, dan 11. Delay pada jaringan statis yaitu dengan pause time 20 detik memiliki nilai rataan delay yang paling rendah dibandingkan dengan nilai rataan delay pada saat pause time 10 detik. Pada saat pause time 0 detik dalam hal ini jaringan lebih dinamis memiliki nilai rataan delay yang paling tinggi.

Gambar 9 Grafik rata-rata delay dengan kecepatan maksimum 1 m/detik dan pause time 0 detik.

Dapat dilihat pada Gambar 9, dengan meningkatnya nilai congestion window maka akan semakin menurunkan nilai delay. Namun hal ini hanya terjadi pada saat nilai congestion window dinaikkan sampai dengan 2*MTU, sedangkan pada saat congestion window dinaikkan menjadi 3*MTU sampai 4*MTU, delay justru semakin meningkat. Dapat

disimpulkan bahwa agar memperoleh nilai delay yang baik, penambahan congestion window yang optimum adalah tidak melebihi 2*MTU karena jika penambahan congestion window terlalu besar maka paket yang diperbolehkan untuk ditransmisi akan lebih banyak sehingga kemungkinan delay yang terjadi akan semakin lama. Tabel 2 menunjukkan delay minimum selalu terdapat pada saat cwnd mencapai 2*MTU.

Gambar 10 Grafik rata-rata delay dengan kecepatan maksimum 1 m/detik dan pause time 10 detik.

Gambar 11 Grafik rata-rata delay dengan kecepatan maksimum 1 m/detik dan pause time 20 detik.

Pengaruh multi-streaming pada jaringan dengan mobilitas statis tidak terlalu menguntungkan. Hal ini terlihat pada Gambar 11. Pada congestion window yang sama penambahan stream hanya sedikit menurunkan nilai delay. Nilai delay yang diperoleh dari penelitian ini cukup rendah. Delay maksimum SCTP pada penelitian ini adalah 0.38093 detik, sedangkan delay maksimum yang dianjurkan 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 1.0 2.0 3.0 4.0 D e la y ( d e ti k ) cwnd (MTU)

Delay (Maxspeed: 1, Pausetime: 0)

TCP SCTP 1S SCTP 2S SCTP 4S SCTP 16S SCTP 32S 0.25 0.25 0.26 0.26 0.27 0.27 0.28 0.28 0.29 0.29 0.30 1.0 2.0 3.0 4.0 D e la y ( d e ti k ) cwnd (MTU)

TCP SCTP 1S SCTP 2S SCTP 4S SCTP 16S SCTP 32S 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 1.0 2.0 3.0 4.0 D e la y ( d e ti k ) cwnd (MTU)

TCP SCTP 1S SCTP 2S SCTP 4S SCTP 16S SCTP 32S

(16)

8 untuk jaringan streaming adalah 4 sampai 5

detik.

Pada Gambar 9, 10, dan 11 terlihat nilai delay SCTP selalu lebih rendah dibandingkan dengan nilai delay TCP.

Tabel 2 Nilai delay pada SCTP 2 stream

Packet Loss Ratio

Packet loss ratio (PLR) merupakan parameter yang menunjukkan peluang suatu paket data akan hilang selama transmisi. Semakin kecil packet loss ratio maka semakin baik kinerja suatu jaringan. Hasil perhitungan PLR selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 7.

Grafik perhitungan PLR dapat dilihat pada gambar 12, 13, dan 14. Pada congestion window yang sama, penambahan stream dapat mengurangi nilai PLR.

Gambar 12 Grafik rata-rata PLR dengan kecepatan maksimum 1 m/detik dan pause time 0 detik.

Pengaruh multi-streaming pada jaringan dengan mobilitas statis tidak terlalu menguntungkan. Hal ini terlihat pada Gambar 14. Packet loss cenderung stabil pada

penambahan stream di congestion window yang sama.

Packet loss ratio pada SCTP lebih tinggi dibandingkan dengan TCP. Namun hal ini tidak memengaruhi performa SCTP karena nilai delay SCTP lebih baik daripada TCP. Selain itu, nilai rata-rata throughput SCTP juga lebih baik daripada TCP.

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan

Penambahan stream pada jaringan dengan mobilitas rendah tidak terlalu berpengaruh pada nilai delay dan packet loss ratio. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa kinerja SCTP akan lebih andal pada lingkungan jaringan MANET dengan mobilitas tinggi. 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 1.0 2.0 3.0 4.0 P L R ( % ) cwnd (MTU) PLR (Maxspeed: 1, Pausetime: 0) TCP SCTP 1S SCTP 2S SCTP 4S SCTP 16S SCTP 32S 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 1.0 2.0 3.0 4.0 P L R ( % ) cwnd (MTU) PLR (Maxspeed: 1, Pausetime: 10) TCP SCTP 1S SCTP 2S SCTP 4S SCTP 16S SCTP 32S 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 1.0 2.0 3.0 4.0 P L R ( % ) cwnd (MTU) PLR (Maxspeed: 1, Pausetime: 20) TCP SCTP 1S SCTP 2S SCTP 4S SCTP 16S SCTP 32S cwnd

Delay pada SCTP 2 Stream pause time 0 detik pause time 10 detik pause time 20 detik 1*MTU 0.37999 0.27827 0.20158 2*MTU 0.31600 0.27270 0.18542 3*MTU 0.35013 0.27533 0.19398 4*MTU 0.36743 0.28641 0.19390

(17)

9 Nilai throughput SCTP lebih tinggi dari

pada TCP, dan nilai delay SCTP lebih rendah dari pada TCP. Hal ini menunjukkan kinerja protokol SCTP lebih andal pada aplikasi yang sensitif terhadap kenaikan nilai delay.

Berdasarkan pengukuran delay, pada congestion window yang sama, penambahan jumlah stream dapat menurunkan nilai delay.

Kualitas protokol SCTP pada jaringan ini cukup bagus karena delay yang diperoleh kurang dari 4 detik. Delay sebaiknya kurang dari 4 atau 5 detik untuk mendapatkan kualitas streaming yang baik.

Untuk aplikasi yang sensitif terhadap kenaikan nilai delay, penambahan congestion window yang optimum hanya sampai dengan 2*MTU. Hal ini ditunjukkan pada saat perhitungan delay. Nilai delay berkurang hanya pada saat penambahan congestion window sampai dengan 2*MTU. Penambahan di atas 2*MTU justru akan menambah nilai delay.

Protokol SCTP menghasilkan packet loss yang cukup tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa protokol ini kurang cocok untuk aplikasi yang sensitif terhadap packet loss.

Berdasarkan pengukuran packet loss, pada congestion window yang sama, penambahan jumlah stream dapat menurunkan nilai packet loss.

Saran

Beberapa saran untuk penelitian selanjutnya yang berkaitan dengan penelitian ini adalah:  Menganalisis kelebihan SCTP dari sisi fitur

multi-homing.

 Menambahkan jumlah koneksi dalam proses transmisi.

 Mengubah nilai variabel MTU dan slow-start threshold.

DAFTAR PUSTAKA

Aydin A, et al. 2004. Performance Evaluation of SCTP in Mobile Ad Hoc Networks. Department of Computer and Information Sciences, Department of Electrical and Computer Engineering.

Basagni, et al. 2004. Mobile Ad Hoc Networking. New Jersey : John Wiley & Sons, Inc.

Brennan R, Curran T. 2001. SCTP Congestion Control: Initial Simulation Studies. Dublin 9 : Teltec DCU.

Brownlee N, Loosley C. 2001. Fundamentals of Internet Measurement : A Tutorial. CMG Journal of Computer Resource Management 102.

Gunawan EK et al. IEEE 802.11b. Yogyakarta: Tek nik Elektro FT UGM.

Hamidian AA. 2003. A Study of Internet Connectivity for Mobile Ad Hoc Network in NS 2. Sweden : Department of Communication Systems, Lund Institute of Technology, Lund University.

Jones M. 2006. Better networking with SCTP. http://www.ibm.com/developerworks/linux/l ibrary/l-sctp/ [16 Desember 2009].

Kang S, Field M. 2003. Experimental Study of the SCTP compared to TCP. Computer Communications and Networking Fall 2003 Project Report Electrical Engineering Department.

Oktavia, TTW. 2009. Pengaruh Multi-Streaming Pada SCTP Terhadap Kinerja Mobile Ad Hoc Network (MANET). Bogor : Departemen Ilmu Komputer Institut Pertanian Bogor.

Stalvig P. 2007. Introduction to the Stream Control Transmission Protocol (SCTP): The next generation of the Transmission Control Protocol (TCP). White Paper in F5 Network, Inc.

Szigeti T, Hattingh C. 2004. End-to-End QoS Network Design : Quality of Service in LAN’s WAN’s, and VPNs. Indianapolis : Cisco Press.

Yuniati Y. 2008. Analisis Performansi Transmission Control Protocol (TCP) yang Disebabkan oleh Wideband Effect Loss pada Jaringan UMTS. http://www.ittelkom.ac.id [26 Agustus 2010].

(18)

(19)

11 Lampiran 1 Pembangunan koneksi pada TCP dan SCTP

TCP and SCTP menginisiasikan koneksi yang baru dengan packet handshake. TCP menggunakan three-way handshake untuk membangun sebuah koneksi baru, sedangkan SCTP menggunakan four-way handshake untuk membangun sebuah koneksi baru.

Three-way handshake pada TCP Tahapan three-way handshake pada TCP :

1. Host A mengirimkan sebuah paket Syncronize (SYN) ke Host B.

2. Pada penerimaan paket SYN. Host B mengalokasikan sumber daya untuk koneksi dan mengirimkan paket Synchronize-Acknowledge (SYN-ACK) ke Host A.

3. Host A mengirimkan paket ACK untuk mengkonfirmasi penerimaan dari paket SYN-ACK. Koneksi sudah dibuat diantara Host A dan Host B, dan Host A dapat memulai mengirimkan data ke Host B.

Four-way handshake pada SCTP Tahapan four-way handshake pada SCTP :

(20)

12 Lampiran 1 Lajutan

2. Host B membalas dengan paket INIT-ACK yang terdiri dari :  Verification tag

 Cookie

Paket SYN-ACK pada TCP tidak memliki field ini. Cookie terdiri dari informasi yang dibutuhkan oleh server dalam mengalokasikan sumber daya untuk melakukan asosiasi. Cookie ini terdiri dari signature untuk melihat keabsahan dari data tersebut dan timestamp untuk mencegah serangan dari cookie yang lama. Tidak seperti TCP, Host B pada SCTP tidak mengalokasikan sumber daya pada poin ini dalam koneksi. Verification tag menyediakan sebuah key yang memungkinkan Host A menguji bahwa paket SCTP ini merupakan milik asosiasi ini.

3. Host A mengirimkan paket COOKIE-ECHO ke Host B. Jika Host A mempunyai alamat IP yang palsu, Host A tidak akan menerima INIT-ACK chunk. Hal ini menghindarkan Host A untuk mengirim paket COOKIE-ECHO. Hasilnya, proses tersebut berakhir tanpa server mengalokasikan sumber daya untuk koneksi

4. Host B menjawab dengan COOKIE-ACK dan mengalokasikan sumber daya untuk koneksi. Koneksi sudah dibuat diantara Host A dan Host B, dan Host A dapat memulai mengirimkan data ke Host B.

(21)

13 Lampiran 2 Nama berkas NS (Tcl)

Kecepatan 1 meter/detik dan pause time 0 detik

cwnd TCP Sack

Jumlah stream pada SCTP

1 2 4 16 32

1* MTU tcp-1-p0 sctp-1s-1-p0 sctp-2s-1-p0 sctp-4s-1-p0 sctp-16s-1-p0 sctp-32s-1-p0 2* MTU tcp-2-p0 sctp-1s-2-p0 sctp-2s-2-p0 sctp-4s-2-p0 sctp-16s-2-p0 sctp-32s-2-p0 3* MTU tcp-3-p0 sctp-1s-3-p0 sctp-2s-3-p0 sctp-4s-3-p0 sctp-16s-3-p0 sctp-32s-3-p0 4* MTU tcp-4-p0 sctp-1s-4-p0 sctp-2s-4-p0 sctp-4s-4-p0 sctp-16s-4-p0 sctp-32s-4-p0

cwnd TCP Sack

1 2 4 16 32

1* MTU tcp-1-p10 sctp-1s-1-p10 sctp-2s-1-p10 sctp-4s-1-p10 sctp-16s-1-p10 sctp-32s-1-p10

cwnd TCP Sack

1 2 4 16 32

(22)

14 Lampiran 3 Kerangka script NS-2

Lampiran 4 Kerangka script Gawk untuk proses parsing dan perhitungan throughput, delay, dan packet loss ratio

 Wireless setting dan blok yang harus di-set.  Inisialisasi variabel.

 Membuat topografi.  Konfigurasi node.

 Membuat pergerakan node.  Memuat berkas pergerakan node.

 Setting agen dan aplikasi yang akan digunakan.  Memulai simulasi.

 Menghentikan simulasi.

 Inisialisasi awal  Parsing berkas trace

(23)

15 Lampiran 5 Hasil pengukuran nilai throughput

cwnd Throughput (Mbps), kecepatan maksimum 1 m/detik, pause time 0 detik TCP Sack SCTP 1S SCTP 2S SCTP 4S SCTP 16S SCTP 32S 1* MTU 0.06070 0.06163 0.06787 0.07386 0.07578 0.07569 2* MTU 0.05951 0.06084 0.06352 0.07180 0.07492 0.07621 3* MTU 0.05234 0.06094 0.06366 0.07252 0.07837 0.07786 4* MTU 0.05709 0.05732 0.06106 0.06520 0.07321 0.07365

(24)

16 Lampiran 6 Hasil pengukuran nilai delay

cwnd Delay (Detik), kecepatan maksimum 1 m/detik, pause time 0 detik TCP Sack SCTP 1S SCTP 2S SCTP 4S SCTP 16S SCTP 32S 1* MTU 0.38578 0.38093 0.37999 0.37755 0.37000 0.37027 2* MTU 0.37313 0.33082 0.31600 0.34462 0.33755 0.33757 3* MTU 0.39778 0.35676 0.35013 0.35228 0.36396 0.36391 4* MTU 0.40635 0.39734 0.36743 0.42497 0.41652 0.41180

(25)

17 Lampiran 7 Hasil pengukuran nilai packet loss ratio

cwnd Packet loss ratio (%), kecepatan maksimum 1 m/detik, pause time 0 detik TCP Sack SCTP 1S SCTP 2S SCTP 4S SCTP 16S SCTP 32S 1* MTU 23.16307 48.15934 47.46240 46.00537 43.65633 43.64492 2* MTU 22.53447 48.40669 47.48495 44.92758 44.75305 44.42147 3* MTU 23.05909 48.24091 47.92829 46.10219 43.22500 43.22850 4* MTU 23.47635 49.18490 47.97215 46.21446 43.98417 44.91388