Analisis kinerja protocol routing Temporally Ordered Routing Algorithm (TORA) dan Dynamic Source Routing (DSR) pada jaringan WPAN.

Seiring perkembangan jaringan komputer saat ini, mulai bergeser dari pengembangan

jaringan berkabel ke jaringan nirkabel (wireless). Perkembangan ini merupakan tuntutan dari

kebutuhan masyarakat akan akses informasi dan data secara cepat dan bisa diakses kapan saja

dan di mana saja. Salah satu model pengembangan dari jaringan nirkabel adalah tipe jaringan

ad hoc. Salah satu contoh jaringan ad hoc yang mengalami perkembangan sangat pesat

akhir-akhir ini adalah Wireless Personal Area Network (WPAN).

Routing protocol untuk jaringan ad hoc (WPAN) tentunya berbeda dengan routing protocol yang diimplementasikan pada jaringan kabel. Hal ini dikarenakan sifat WPAN yang

dinamis, sehingga memiliki topologi yang berubah-ubah, berbeda dengan jaringan kabel yang

cenderung tetap. Jaringan WPAN memiliki dua jenis routing protocol yaitu, reactive routing

protocol dan proactive routing protocol.

Penelitian ini bersifat simulasi dan selanjutnya menganalisis reactive routing protocol

Temporally Ordered Routing Algorithm (TORA) dan Dynamic Source Routing (DSR).

Kinerja jaringan yang diukur adalah rata-rata throughput, delay, jiter, packet delivery ratio,

packet loss, dan routing overhead pada skenario yang berbeda berdasarkan penambahan

jumlah node dan jumlah koneksi. Simulasi dilakukan menggunakan silulator jaringan Network Simulator-3 (NS-3).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa routing protocol DSR lebih baik berdasarkan

parameter jaringan throughput, delay, jitter, packet delivery ratio, packet loss, dan routing

overhead dibandingkan TORA untuk semua skenario dengan penambahan jumlah node dan

jumlah koneksi..

Kata Kunci: WPAN, TORA, DSR, NS-3, reactive routing protocol.

As the development of the current computer network, began to shift from wired

network development to the wireless network (wireless). This development is demands of the

necessities of people are going to access information and data quickly and can be accessed

anytime and anywhere. One model of development of wireless networks is a type of tissue ad

hoc. One example of ad hoc networks are experiencing rapid growth these days is a Wireless

Personal Area Network (WPAN). The Routing protocol for ad hoc networks (WPAN) is

certainly different from the routing protocol that is implemented on a wired network. This is

due to the dynamic nature of WPAN, so have the alternating topology, in contrast to the

appropriate cable network anyway. WPAN network has two types of routing protocol routing

protocol which is reactive and proactive routing protocol.

This research is simulated and further analyze the reactive routing protocol

Temporally Ordered Routing Algorithm (TORA) and Dynamic Source Routing (DSR).

Network performance measured is the average throughput, delay, jiter, packet delivery ratio,

packet loss, and routing overhead in different scenarios based on the addition of the number

of nodes and the number of connections. The simulation is done using the silulator network

Network Simulator (NS-3). The results showed that the routing protocol DSR better based on

the parameters of the network throughput, delay, jitter, packet delivery ratio, packet loss, and

routing overhead than TORA for all scenarios with the addition of the number of nodes and

the number of connections..

Keywords: WPAN, TORA, DSR, NS-3, reactive routing protocol.

TEMPORALLY ORDERED ROUTING ALGORITHM (TORA) DAN

DYNAMIC SOURCE ROUTING (DSR)

PADA JARINGAN WPAN

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Komputer

Program Studi Teknik Informatika

Oleh: SIMON 075314083

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

TEMPORALLY ORDERED ROUTING ALGORITHM (TORA) AND

DYNAMIC SOURCE ROUTING (DSR)

IN WPAN

A THESIS

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

in Informatics Engineering Study Program

By: SIMON 075314083

INFORMATICS ENGINEERING STUDY PROGRAM

INFORMATICS ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Skripsi yang saya tulis ini tidak

memuat dan menggunakan hasil karya atau sebagian dari hasil karya orang lain,

kecuali yang tercantum dan disebutkan dalam kutipan serta daftar pustaka

sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 22 April 2013

Penulis

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : SIMON

NIM : 07 5314 083

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan

Universitas Sanata dharma Yogyakarta karya ilmiah yang berjudul :

“Analisis Kinerja Protocol Routing Temporally Ordered Routing Algorithm (TORA) Dan Dynamic Source Routing (DSR) Pada Jaringan WPAN”

Bersama perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data,

mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikan di internet atau media lain

untuk kepentingan akademis tanpa perlu memberikan royalty kepada saya selama

tetap mencantumkan saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 22 April 2013

Penulis

S I M O N

ABSTRAK

Seiring perkembangan jaringan komputer saat ini, mulai bergeser dari

pengembangan jaringan berkabel ke jaringan nirkabel (wireless). Perkembangan ini

merupakan tuntutan dari kebutuhan masyarakat akan akses informasi dan data secara

cepat dan bisa diakses kapan saja dan di mana saja. Salah satu model pengembangan

dari jaringan nirkabel adalah tipe jaringan ad hoc. Salah satu contoh jaringan ad hoc

yang mengalami perkembangan sangat pesat akhir-akhir ini adalah Wireless Personal

Area Network (WPAN).

Routing protocol untuk jaringan ad hoc (WPAN) tentunya berbeda dengan routing protocol yang diimplementasikan pada jaringan kabel. Hal ini dikarenakan

sifat WPAN yang dinamis, sehingga memiliki topologi yang berubah-ubah, berbeda

dengan jaringan kabel yang cenderung tetap. Jaringan WPAN memiliki dua jenis

routing protocol yaitu, reactive routing protocol dan proactive routing protocol.

Penelitian ini bersifat simulasi dan selanjutnya menganalisis reactive routing

protocol Temporally Ordered Routing Algorithm (TORA) dan Dynamic Source

Routing (DSR). Kinerja jaringan yang diukur adalah rata-rata throughput, delay, jiter, packet delivery ratio, packet loss, dan routing overhead pada skenario yang berbeda

berdasarkan penambahan jumlah node dan jumlah koneksi. Simulasi dilakukan

menggunakan silulator jaringan Network Simulator-3 (NS-3).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa routing protocol DSR lebih baik

berdasarkan parameter jaringan throughput, delay, jitter, packet delivery ratio, packet

loss, dan routing overhead dibandingkan TORA untuk semua skenario dengan

penambahan jumlah node dan jumlah koneksi..

Kata Kunci: WPAN, TORA, DSR, NS-3, reactive routing protocol.

As the development of the current computer network, began to shift from

wired network development to the wireless network (wireless). This development is

demands of the necessities of people are going to access information and data quickly

and can be accessed anytime and anywhere. One model of development of wireless

networks is a type of tissue ad hoc.One example of ad hoc networks are experiencing

rapid growth these days is a Wireless Personal Area Network (WPAN). The Routing

protocol for ad hoc networks (WPAN) is certainly different from the routing protocol

that is implemented on a wired network. This is due to the dynamic nature of WPAN,

so have the alternating topology, in contrast to the appropriate cable network anyway.

WPAN network has two types of routing protocol routing protocol which is reactive

and proactive routing protocol.

This research is simulated and further analyze the reactive routing protocol

Temporally Ordered Routing Algorithm (TORA) and Dynamic Source Routing

(DSR). Network performance measured is the average throughput, delay, jiter, packet

delivery ratio, packet loss, and routing overhead in different scenarios based on the

addition of the number of nodes and the number of connections. The simulation is

done using the silulator network Network Simulator (NS-3). The results showed that

the routing protocol DSR better based on the parameters of the network throughput,

delay, jitter, packet delivery ratio, packet loss, and routing overhead than TORA for

all scenarios with the addition of the number of nodes and the number of connections..

Keywords: WPAN, TORA, DSR, NS-3, reactive routing protocol.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas anugerah-Nya yang

luar biasa sehingga penulis dapat menempuh pendidikan Sarjana (S1) di Universitas Sanata

Dharma dan dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan judul Analisis Kinerja Routing

Protocol Temporally Ordered Routing Algorithm (TORA) Dan Dynamic Source Routing

(DSR) Pada Jaringan WPAN. Penulisan ini bertujuan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mencapai derajat S-1 pada program Sarjana Teknik Informatika fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Penulis menyadari bahwa selesainya penulisan ini, tidak lepas dari bimbingan dan

bantuan berbagai pihak baik langsung, maupun tidak langsung. Oleh karena itu, penulis ingin

menyampaikan penghargaan dan terima kasih kepada :

1. Dinas Pendidikan Kabupaten Kutai Barat yang telah memberikan beasiswa kepada

penulis selama menempuh pendidikan di USD Yogyakarta.

2. Bapak Damar Widjaja S.T.,M.T. selaku pembimbing utama yang telah memberikan

bimbingan, arahan, nasihat dan perhatian serta pengetahuan untuk penulis.

3. Pengawas Laboratorium Jaringan Komputer atas segala bantuannya sehingga proses

belajar penulis dapat berjalan lancar.

4. Kedua orang tua penulis, Bapak Albertus J Hitipeuw dan Ibu Selina Hobertina

Pattinaya yang memberikan dukungan, doa dan perhatian selama penulis menempuh

pendidikan di Yogyakarta.

5. Kedua mertua penulis, Bapak Drs. Yason Dawin, M.Si dan Ibu Yuliati yang

memberikan inspirasi pertama untuk menempuh pendidikan S-1 di USD Yogyakarta.

Terima kasih untuk doa dan dana yang diberikan.

memberikan support dan selalu membantu dalam keadaan apapun. Teman untuk terus

optimis, tabah, dan terus berjuang menjalani hidup di kota Yogyakarta dan Kalimantan.

7. Adik ipar penulis, Iip Yulianto Windra Yang telah memberikan bantuan dan support

selama penulisan skripsi.

8. Teman dan saudara, Satrio yang selalu memberikan dukungan dan doa selama penulis

menempuh pendidikan di USD Yogyakarta.

9. Teman dan sahabat TI angkatan 2007 dan 2008 yang meluangkan waktu untuk memberi

saran dalam penyusunan tugas akhir ini.

10. Untuk pihak – pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis mengucapkan terima kasih atas bantuannya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya

ilmiah ini.

Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih ada kekurangan dan cacat celanya, oleh

karena itu, segala kritik dan saran yang membangun demi sempurnanya Skripsi ini, sangat

diharapkan. Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

Yogyakarta, 22 April 2013

Penulis

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN HASIL KARYA ... v

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ... vi

ABSTRAK ... vii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR TABEL ... xvi

I PENDAHULUAN... 1

1.1Latar Belakang ... 1

1.2Rumusan Masalah ... 2

1.3Tujuan Penelitian ... 3

1.4Batasan Masalah ...3

1.5Metode Penelitian ... 3

1.6Sistematika Penulisan ... 4

II DASAR TEORI ... 6

2.1 Wireless Personal Area Network (WPAN) ... 6

2.1.1 Arsitektur WPAN... 7

2.1.2 Topologi Jaringan WPAN ... 8

2.2 Standar Komunikasi Untuk WPAN ... 10

2.3 Zigbee (802.15.4) ... 11

2.3.1 Prinsip Kerja IEEE 802.15.4/Zigbee ... 11

2.3.2 Keuntungan Menggunakan Zigbee ... 13

2.4 Routing Protocol ... 13

2.4.1 Routing Protocol Dynamic Source Routing ...14

2.4.1.1 Route Discovery ... 14

2.4.1.2 Route Maintenance ... 15

2.4.2 Routing Protocol Temporally Ordered Routing Algorithm ...17

2.5 Qoality Of Service ... 20

2.5.1 Parameter Kinerja Jaringan ... 20

2.6 Network Simulator ... 22

2.6.1 Struktur NS ... 22

2.6.2 Fungsi NS ... 24

2.7 User Datagram Protocol ...24

2.8 Bit rate ... 25

2.8.1 Constant Bit Rate ... 26

III PERANCANGAN SIMULASI JARINGAN ... 27

3.1 Parameter Simulasi ... 27

3.2 Topologi Jaringan ... 28

3.3 Skenario ... 29

3.4 Parameter Kerja ... 31

3.5 Tahapan Simulasi ... 31

IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ... 34

4.1 Pengujian Keluaran Hasil Simulasi ... 34

4.2 Penghitungan dan Analisis ... 39

4.3.1 Throughput ... 41

4.3.2 Delay (Waktu Tunda) ... 42

4.3.3 Jitter ... 43

4.3.4 Packet Delivery ratio (PDR) ... 44

4.3.5 Packet Loss (Paket hilang) ... 46

4.3.6 Routing Overhead ... 47

V KESIMPULAN DAN SARAN ... 48

5.1 Kesimpulan ... 48

5.2 Saran ... 48

DAFTAR PUSTAKA ……….………. 49

Lampiran...51

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Arsitektur Protokol WPAN ………..8

Gambar 2.2 Topologi Star pada WPAN ………..9

Gambar 2.3 Topologi Peer to Peer pada WPAN ………..9

Gambar 2.4 Topologi Cluster Tree pada WPAN ………10

Gambar 2.5 Struktur stack Protocol Zigbee ...12

Gambar 2.6 Pembangunan route record selama route discovery ………15

Gambar 2.7 Route Maintenance ………17

Gambar 2.8 Proses route creation ………18

Gambar 2.9 Proses route maintenance ………19

Gambar 2.10 Skema NS ………23

Gambar 2.11UDP Datagram ...25

Gambar 3.1 Posisi node awal ………28

Gambar 3.2 Posisi node mengalami perubahan ………29

Gambar 3.3 Terjadi koneksi UDP antara node 1 dan node 6 ………...29

Gambar 3.4 Diagram Alir Tahapan Pembuatan Simulasi Jaringan WPAN ….32 Gambar 4.1 Contoh format file trace ...………33

Gambar 4.2 Grafik pengaruh penambahan jumlah node dan jumlah koneksi terhadap rata- rata throughput pada routing TORA dan DSR ………….…...40

Gambar 4.3 Grafik pengaruh penambahan jumlah node dan jumlah koneksi terhadap rata- rata delay pada routing TORA dan DSR...41

Gambar 4.4 Grafik pengaruh penambahan jumlah node dan jumlah koneksi terhadap rata- rata jitter pada routing TORA dan DSR …...42

Gambar 4.5 Grafik pengaruh penambahan jumlah node dan jumlah koneksi terhadap rata- rata PDR pada routing TORA dan DSR…... ….43

terhadap rata- rata packet loss pada routing TORA dan DSR … .44

Gambar 4.7 Grafik pengaruh penambahan jumlah node dan jumlah koneksi terhadap rata- rata packet loss pada routing TORA dan DSR … .45

Tabel 2.1 Karakteristik Teknologi WPAN ...7

Tabel 2.2 Parameter TORA ...17

Tabel 3.1 Parameter-parameter simulasi ………..23

Tabel 3.2 Koneksi ………26

Tabel 4.1 Penjelasan wireless trace file... 31

Tabel 4.2 IP, CBR dan DSR trace format... 32

Tabel 4.3 Hasil penghitungan rata-rata throughput routing TORA dan DSR ...38

Tabel 4.4 Hasil penghitungan rata-rata delay routing TORA dan DSR ……....39

Tabel 4.5 Hasil penghitungan rata-rata jitter routing TORA dan DSR……….40

Tabel 4.6 Hasil penghitungan rata-rata PDR routing TORA dan DSR ……...41

Tabel 4.7 Hasil penghitungan rata-rata packet loss routing TORA dan DSR...42

Tabel 4.8 Hasil penghitungan rata-rata routing overhead routing TORA dan DSR ………...43

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Perkembangan jaringan komputer mengalami perubahan dari pengembangan

jaringan berkabel ke jaringan nirkabel (wireless). Tuntutan kebutuhan masyarakat

akan akses informasi dan data secara cepat dan bisa diakses kapan saja dan di mana

saja adalah faktor utama dalam perkembangan ini. Jaringan Ad-Hoc adalah jaringan

wireless multihop yang terdiri dari kumpulan mobile node yang bersifat dinamik dan

spontan [1].

Jaringan ad hoc dapat berdiri dan bekerja tanpa harus menggunakan infrastruktur

yang ada, seperti base station berupa acces point atau sarana pendukung transmisi

data. Tiap-tiap device yang berada pada jaringan ini sering disebut node.

Masing-masing node akan berkomunikasi dengan node yang berada dalam satu jaringan

tersebut. Jaringan ad hoc juga mempunyai infrastruktur node jaringan yang tidak

permanen. Jaringan ini terdiri atas beberapa node yang bersifat mobile dengan satu

atau lebih interface pada setiap node. Setiap node pada jaringan ad hoc harus mampu

menjaga performance trafik paket data dalam jaringan akibat sifat mobilitas node

dengan cara rekonfigurasi jaringan.

Salah satu contoh jaringan ad hoc adalah wireless personal Area network

(WPAN). WPAN adalah jaringan tanpa kabel yang dapat menghubungkan satu

perangkat dengan perangkat lain yang berdekatan dengan menggunakan interface

seperti Bluetooth, Ultra Wide Band (UWB) dan zigbee [2]. Jaringan WPAN tidak

mengandalkan prasarana yang ada. Beberapa contoh penerapan jaringan WPAN

antara lain pembangunan jaringan komunikasi di medan perang untuk beberapa

lokasi, pusat-pusat komunikasi di daerah bencana alam yang mengalami kerusakan

prasarana jaringan komunikasi fisik, sarana koneksi internet pada booth suatu event

yang tidak dimungkinkan untuk membangun jaringan kabel atau ketidaktersediaan

layanan jaringan. Selain itu jaringan WPAN ini cocok diimplementasikan untuk

gedung-gedung yang berdekatan, kampus, dan lain-lain.

Node pada jaringan WPAN tidak hanya berperan sebagai pengirim dan penerima

data, namun dapat berperan sebagai penunjang node yang lainnya, misalnya

mempunyai kemampuan melakukan routing. Routing ialah penentuan route terbaik

oleh node/router dengan algoritma tertentu agar paket dari sumber sampai di tujuan

dengan kecepatan yang optimal. Dengan demikian diperlukan adanya routing

protocol dalam jaringan untuk menunjang proses kirim terima antar node. Sekarang

ini belum ada standar yang mengatur routing protocol pada jaringan WPAN. Bertolak

pada permasalahan belum adanya standar routing, tugas akhir ini akan menganalisa

kinerja dua protocol, yaitu metode routing TORA dan DSR yang digunakan pada

jaringan WPAN dengan menggunakan permodelan jaringan atau teknologi Zigbee

(802.15.4). Zigbee adalah teknologi yang dikembangkan sebagai standar global untuk

memenuhi kebutuhan jaringan nirkabel dengan biaya yang relatif murah dan tidak

membutuhkan daya yang begitu besar.

Penelitian tentang analisis kinerja jaringan WPAN pernah dilakukan sebelum

penelitian ini [2]. Penelitian tersebut telah melakukan analisis kinerja WPAN

menggunakan metode routing AODV dan DSR dengan mengukur parameter QoS,

yaitu average throughput, average delay, dan packet loss. Penelitian tersebut

menggunakan model simulasi dengan memanfaatkan perangkat lunak Network

Simulator 2 (NS2). Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi pertimbangan dalam

menentukan metode routing yang lebih baik digunakan pada jaringan WPAN dengan

menggunakan teknologi zigbee.

1.2Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang terbut di atas, rumusan masalah yang akan diteliti oleh

penulis adalah :

1. Bagaimana membandingkan kinerja routing protocol TORA dan DSR pada

jaringan WPAN dengan menggunakan teknologi zigbee dan QOS sebagai

1.3Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memberikan hasil perbandingan unjuk

kerja metode routing protocol TORA dan DSR pada jaringan WPAN.

1.4Batasan Masalah

Penulis membatasi ruang lingkup penelitian sebagai berikut :

1. Simulasi dibangun dengan menggunakan Network Simulator 3 (NS3)

2. Node yang dibuat dalam simulasi sebanyak 50 node.

3. Routing protocol yang digunakan adalah TORA dan DSR

4. Penelitian QOS jaringan berdasarkan penambahan jumlah node.

5. Penelitian ini menggunakan teknologi zigbee pada jaringan WPAN.

1.5Metode Penelitian

Adapun metodologi dan langkah-langkah yang digunakan dalam pelaksanaan

tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Studi literatur

Mengumpulkan berbagai macam referensi dan mempelajari teori yang mendukung

topik tugas akhir ini, seperti :

a. Teori Wireless Personal Area Network (WPAN)

b. Teori routing protocol TORA.

c. Teori routing protocol DSR.

d. Teori Quality Of Service (QoS) troughput, packet delivery ratio, dan delay.

e. Teori Network Simulator.

f. Tahap-tahap dalam membangun simulasi.

2. Perancangan

Pada tahap ini, penulis merancang jaringan dengan metode routing TORA dan

3. Simulasi dan pengumpulan data

Simulasi jaringan WPAN pada tugas akhir ini menggunakan Network Simulator

versi 3 (NS3). Proses simulasi diawali dengan membuat script yang berekstensi

“.tcl” untuk simulasi jaringan dan script berekstensi “.awk” atau “.pearl” untuk mendapatkan data delay, packet delivery ratio, throughput, jitter, packet delivery

ratio, packet loss, dan routing overhead. Kemudian dari proses simulasi akan

diperoleh hasil yang akan ditampilkan pada file trace berekstensi “.tr” dan animasi dalam bentuk grafik.

4. Analisis data

Dalam tahap ini penulis menganalisa hasil perhitungan yang diperoleh pada proses

simulasi. Analisis dilakukan dengan melakukan pengamatan dari beberapa kali

perhitungan dengan jumlah node yang berbeda serta menggunakan parameter

simulasi yang berbeda. Dari hasil analisis keseluruhan data maka dapat ditarik

kesimpulan tentang performansi antara metode routing TORA dan DSR.

5. Pengujian dan evaluasi

Melakukan uji coba secara keseluruhan, apakah terjadi kesalahan proses dan

melakukan perbaikan bila terjadi kesalahan proses.

1.6Sistematika Penulisan

Dalam penulisan skripsi ini, penulis membagi sistematika penulisan menjadi 5 bab,

yang lebih jelasnya dapat dilihat di bawah ini :

BAB 1 : PENDAHULUAN

penelitian, dan sistematika penulisan Tugas Akhir yang menjelaskan secara garis

besar susbstansi yang diberikan pada masing-masing bab.

BAB 2 : LANDASAN TEORI

Bab ini membahas tentang pengertian jaringan WPAN, arsitektur WPAN, topologi

jaringan, parameter kinerja jaringan, Network Simulator, dan protocol routing.

BAB 3 : PERANCANGAN PENELITIAN

Bab ini dibahas perancangan kerja dalam melakukan penelitian, serta

parameter-parameter yang dijadikan bahan penelitian.

BAB 4 : PENGUJIAN dan ANALISIS

Bab ini berisi tentang pengujian dan analisis pengiriman paket data pada jaringan

WPAN menggunakan metode routing TORA dan DSR.

BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN

BAB II DASAR TEORI

2.1 Wireless Personal Area Network

Wireless Personal Area Network (WPAN) adalah sistem komunikasi data tanpa

kabel yang merupakan perluasan dari jaringan Personal Area Network (PAN) dengan

kabel. WPAN memiliki jangkauan yang lebih pendek (kurang lebih 100m) [2].

WPAN dapat diimplementasikan pada gedung-gedung, kawasan industri dan juga

dapat digunakan untuk aplikasi medis.

WPAN merupakan jaringan nirkabel tanpa infrastruktur yang memungkinkan

beberapa data dan perangkat dapat berkomunikasi secara sendiri-sendiri. WPAN

memiliki kelebihan, antara lain :

1. Konsumsi daya rendah.

2. Mobilitas atau pergerakan yang tinggi.

WPAN memungkinkan pengguna untuk mengakses informasi selama masih

dalam jangkauan wilayah WPAN.

3. Kemudahan dan kecepatan instalasi.

Instalasi WPAN mudah dan cepat karena bisa dilakukan tanpa harus menarik dan

memasang kabel.

4. Fleksibel

5. Biaya lebih murah, meskipun biaya instalasi awalnya WPAN lebih mahal dari

PAN konvensional, akan tetapi biaya pemeliharaannya lebih murah.

6. Scalable

WPAN dapat menggunakan berbagai topologi jaringan sesuai dengan kebutuhan.

Kekurangan dari WPAN antara lain :

1. Jarak jangkauannya pendek, maksimal 100 meter

2. Data rate rendah

Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) merupakan organisasi

yang mengatur tentang standar teknologi nirkabel. Standar yang digunakan pada

WPAN adalah IEEE 802.15. Tabel 2.1 memperlihatkan karakteristik dari teknologi

WPAN.

Tabel 2.1 Karakteristik Teknologi WPAN [2]

Parameter Bluetooth

(IEEE 802.15.1)

yang dipakai, serta berdasarkan pada model OSI (Open System Interconnection).

Setiap blok dinamakan dengan layer yang mempunyai fungsinya masing-masing

untuk melayani layer di atasnya [3]. Arsitektur WPAN ditunjukkan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Arsitektur Protokol WPAN [3]

Perangkat WPAN terdiri dari layer fisik (Physical Layer/PHY) yang mengatur

frekuensi radio transceiver dan mekanisme kontrol tingkat rendah, dan layer MAC

(Medium Access Control) yang menyediakan akses ke kanal fisik untuk setiap jenis

transfer [3]. Upper layer atau layer yang berada di atas layer MAC terdiri dari layer network dan layer aplikasi. IEEE 802.2 Logical Link Control (LLC) dapat mengakses layer MAC melalui Service Specific Convergence Sublayer (SSCS).

2.1.2 Topologi Jaringan WPAN

Jaringan WPAN mengenal tiga topologi, yaitu [4]:

Pada topologi star, terdapat satu master node dan banyak slave node. Slave node

hanya bisa berkomunikasi dengan master node dan tidak bisa berkomunikasi dengan

sesama slave node.

Gambar 2.2 Topologi Star pada WPAN [4].

Gambar 2.2 menunjukkan diagram sebuah jaringan WPAN dengan topologi

star. Reduced Function Device (RFD) digambarkan sebagai lingkaran putih

sedangkan Full Function Device (FFD) sebagai lingkaran hitam.

2. Peer to Peer

Peer to peer adalah model komunikasi yang memungkinkan komunikasi antar

perangkat, selama perangkat penerima dan pengirim berada di dalam personal

operating space satu sama lain.

Gambar 2.3 menunjukkan komunikasi bisa berlangsung antar node dengan

node, node ke koordinator, dan koordinator ke node. Agar bisa transfer data antar node, kedua node tersebut harus berupa full function device (FFD).

3. Cluster Tree

Topologi Cluster Tree merupakan modifikasi dari topologi peer to peer.

Beberapa cluster bisa berkomunikasi satu sama lain, diatur oleh koordinator WPAN.

Gambar 2.4 Topologi Cluster Tree pada WPAN [4].

Gambar 2.4 menunjukkan setiap cluster memiliki koordinator sendiri.

Koordinator cluster bisa bersaing satu sama lain untuk memilih koordinator WPAN.

2.2 Standar Komunikasi Untuk WPAN

IEEE 802.15 adalah standar komunikasi untuk WPAN. WPAN mengkhususkan

pada ruang di sekitar pengguna atau obyek yang tipikalnya hanya sampai 10m dari

semua arah. Fokus WPAN adalah biaya sedikit (low-cost), daya rendah (low power),

jarak pendek (short range) dan ukuran yang sangat kecil [5].

WPAN dibedakan menurut data rate, konsumsi baterai (Battery Drain) dan

kualitas layanan (QOS). Data rate tinggi (IEEE 802.15.3) cocok bagi aplikasi

802.15.1/Bluetooth) akan menangani beberapa proses mulai dari cellphone

sampai komunikasi PDA serta memiliki QOS yang cocok untuk komunikasi suara.

Sedangkan low rate (IEEE 802.15.4/Zigbee) ditujukan untuk melayani suatu industri,

perumahan dan aplikasi medis dengan konsumsi daya rendah dan biaya yang sangat

murah dibanding WPAN yang lain serta memerlukan data rate dan QOS yang tidak

terlalu tinggi.

2.3 ZigBee (802.15.4)

Jaringan seluler adalah pengembangan dari jaringan telepon dengan kabel yang

berkembang amat pesat dipertengahan abad 20 [7]. Kebutuhan akan mobilitas dan

harga dari memasang kabel baru yang meningkat, motivasi untuk koneksi perorangan

yang tidak tergantung akan tempat ke jaringan juga meningkat merupakan

faktor-faktor yang mendorong perkembangannya. Daerah jangkauan yang luas hingga

mencapai 1-2 km yang dapat bekerja bersama-sama dengan jaringan disekitarnya

untuk menciptakan suatu jaringan yang semu. Contoh dari standar ini seperti GSM,

IS-136, IS-95.

Di pertengahan kebutuhan untuk daerah jangkauan yang kecil justru meningkat.

Grup kerja IEEE 802.11 untuk WLAN dibentuk untuk membuat standard jaringan

lokal tanpa kabel. IEEE 802.11 memfokuskan pada fitur seperti kecepatan Ethernet,

jarak jauh (100m), message forwarding dan data melalui 2-11Mbps. WPAN

mengkhususkan pada ruang di sekitar pengguna atau obyek yang tipikalnya hanya

sampai 10m dari semua arah. Fokus WPAN adalah biaya sedikit (low-cost), daya

rendah (Low power), jarak pendek (short range) dan ukuran yang sangat kecil. IEEE

802.15 adalah grup kerja untuk WPAN.

Teknologi ZigBee merupakan teknologi dengan data rate rendah (Low Data

Rate), biaya murah (Low cost), protokol jaringan tanpa kabel yang ditujukan untuk

otomasi dan aplikasi remote control [7]. Komite IEEE 802.15.4 kemudian mulai

bekerja pada standar data rate rendah. Aliansi ZigBee dan IEEE kemudian

memutuskan untuk bergabung dan ZigBee merupakan nama komersiil dari teknologi

daya yang rendah untuk koneksitas antara peralatan dengan konsumsi daya

baterai hingga beberapa bulan atau bahkan beberapa tahun.

2.3.1 Prinsip Kerja IEEE 802.15.4/Zigbee

ZigBee memanfaatkan penuh kelebihan dari physical radio yang amat berguna

dari standar IEEE 802.15.4. ZigBee menambahkan jaringan logika, keamanan

(security) dan perangkat aplikasinya (Application Software).

2.3.1.1Stack Protocol

Stack protocol pada ZigBee terdiri atas PHY dan MAC layer dari IEEE, Network/Security layer serta Application framework dari ZigBee Alliance flatform

serta Application/Profiles yang bisa berasal dari ZigBee atau OEM Fitur dari Stack

Protocol Zigbee seperti:

- Mudah diaplikasikan dengan mikrokontroler berkapasitas rendah seperti mikrokontroler 8 bit 80C51 dari ATMEL.

- Memiliki stack protocol yang sangat Compact.

Gambar 2.5 Struktur Stack Protokol ZigBee [7]

2.3.2 Keuntungan Menggunakan Zigbee

Keunggulan utama dari ZigBee adalah berdaya rendah (low power) sehingga

meskipun hanya disuplai dengan baterai biasapun mampu untuk dihidupkan,

melakukan pengecekan, mengirim data dan mematikan hanya dalam waktu kurang

dari 30 ms [7]. Ini akan membuat baterai menjadi tahan lama. Jika sebuah titik

disusun untuk penggunaan frame beacon dan GTS saja maka waktu on-air bisa

ditekan hingga 3 ms. Hal ini bisa dicapai dengan hanya sebuah IC transceiver dengan

fungsi PHY dan MAC serta pekerjaan ringan yang cukup dijalankan dengan

mikrokontroler 8 bit. Keperluan memori flash ZigBee berkisar antara 16 hingga 60

KB bergantung dari kerumitan peralatan, fitur dari stack serta apakah sebuah

2.4 Routing Protocol

Routing protocol adalah protocol atau aturan yang menentukan bagaimana router berkomunikasi antara satu dengan yang lainnya dalam menyebarkan informasi,

yang memungkinkan router untuk memilih rute pada jaringan komputer [8].

Pemilihan route dilakukan berdasarkan routing protocol yang digunakan. Pada

jaringan ad hoc ada dua tipe routing protocol yaitu:

1. Proaktif atau Table Driven Routing Protocol.

Pada table driven routing protocol (proactive routing protocol), masing-masing

node memiliki routing table yang lengkap. Artinya sebuah node akan mengetahui

semua route ke node lain yang berada dalam jaringan tersebut. Setiap node akan

melakukan update routing table yang dimilikinya secara periodik sehingga perubahan

topologi jaringan dapat diketahui setiap interval waktu tersebut.

Contoh table driven routing: DSDV (Destination Sequenced Distance Vector), CGSR

(Clusterhead Gateway Switch Routing), dan WRP (Wireless Routing Protocol).

2. Reaktif atau On Demand Routing Protocol

Pada on demand routing protocol (reactive routing protocol), proses pencarian

route hanya dilakukan ketika node sumber membutuhkan komunikasi dengan node

tujuan. Jadi routing table yang dimiliki oleh sebuah node berisi informasi route ke

node tujuan saja. Contoh on demand routing: AODV (Ad Hoc On-Demand Distance Vector), DSR (Dynamic Source Routing), TORA (Temporally Ordered Routing Algorithm), SSR (Signal Stability Routing), dan ASR (Associativity Based Routing).

2.4.1 Routing Protocol Dynamic Source Routing

mekanisme source routing [7]. Protokol ini terdiri dari dua fase utama, route

discovery dan route maintenance. DSR hampir mirip dengan AODV karena

membentuk route on demand namun menggunakan source routing bukan routing

table pada intermediate device. Protokol ini benar-benar berdasarkan source routing

dimana semua informasi routing dipertahankan (terus diperbarui) pada mobile node.

2.4.1.1 Route Discovery

Route discovery adalah suatu mekanisme pada DSR yang berfungsi untuk

melakukan pencarian jalan (path) secara dinamis dalam jaringan ad hoc, baik secara

langsung di dalam range transmisi ataupun dengan melewati beberapa node

intermediate [7]. Ketika sebuah node memiliki paket yang harus dikirimkan ke tujuan

tertentu, node tersebut akan melihat ke route cache untuk memastikan apakah node

tersebut sudah memiliki source routing ke tujuan tersebut.

Jika node tersebut masih memiliki routing tersebut, maka node itu akan

menggunakannya untuk mengirim paket tersebut. Di sisi lain, jika node tersebut tidak

memiliki source routing seperti yang dimaksud, maka node tersebut akan memulai

pencarian dengan melakukan broadcasting yang berisi paket permintaan routing.

Pesan permintaan ini berisi alamat tujuan beserta alamat node sumber nomor

identifikasi yang unik.

Setiap node yang menerima pesan tersebut akan mengecek apakah ia mengetahui

alamat tujuan yang dimaksud dari pesan tersebut. Jika tidak, maka node tersebut akan

menambahkan alamat sendiri pada route record dan meneruskan paket tersebut ke

node yang terhubung dengannya. Untuk membatasi jumlah route request yang

disebarkan pada link keluar dari sebuah node, maka sebuah mobile node hanya

meneruskan permintaan route jika route request belum terlihat oleh mobile node

tersebut dan alamat mobile node belum muncul dalam route record. Route reply

dihasilkan ketika salah satu route request telah mencapai tujuan itu sendiri atau ketika

mencapai node intermediate yang berisi route cache ke tujuan yang belum sampai.

atau node intermediate, paket tersebut berisi route record yang berisi informasi

hop yang dilalui.

Gambar 2.6 Pembangunan route record selama route discovery [8]

Gambar 2.5 mengilustrasikan node “1” mengecek routing cache sendiri, lalu

mengirimkan sebuah permintaan route ke node ”2” berisi alamatnya sendiri, yaitu alamat tujuan dan nomor unique sequence untuk deteksi loop. Node yang menerima

mengecek cache untuk route menuju tujuan. Jika tidak berisi route, maka node akan

menambahkan alamatnya sendiri ke paket dan meneruskannya.

2.4.1.2 Route Maintenance

Route maintenance terjadi jika terdapat kesalahan dalam pengiriman paket dan

adanya notifikasi dari node lain. Hal ini terjadi ketika data link layer menemukan

masalah yang fatal. Sumber akan selalu terganggu ketika ada jalur yang terpotong [7].

Ketika ada sebuah kesalahan paket yang diterima, hop yang ada dalam cache route

dihapus dan semua route yang memiliki hop tersebut akan dipotong pada saat itu juga.

Selain untuk memberitahukan pesan kesalahan, notifikasi juga digunakan untuk

memverifikasi operasi yang benar dari link route.

Keuntungan penggunaan DSR ini adalah intermediate node tidak perlu

memelihara secara up to date informasi routing pada saat melewatkan paket, karena

setiap paket selalu berisi informasi routing di dalam header. Routing jenis ini juga

menghilangkan proses periodic route advertisement dan neighbor detection yang

dijalankan oleh routing ad hoc lainnya. Dibandingkan dengan on demand routing

throughput, routing overhead (pada paket) dan rata-rata panjang path, akan

tetapi DSR memiliki delay waktu yang buruk bagi proses untuk pencarian route baru.

Protokol ini menggunakan pendekatan reactive, sehingga menghilangkan

kebutuhan untuk membanjiri jaringan yang melakukan update tabel seperti yang

terjadi pada pendekatan table driven. Node intermediate juga memanfaatkan route

cache secara efisien untuk mengurangi kontrol overhaead.

Kerugian dari routing ini adalah mekanisme route maintenance tidak dapat

memperbaiki link yang rusak atau down. Informasi route cache yang kadaluwarsa

juga bisa mengakibatkan inkonsistensi selama fase rekonstruksi route. Penggunaan

routing ini akan sangat optimal pada jumlah node yang kecil atau kurang dari 200 node. Untuk jumlah yang lebih besar akan mengakibatkan collision antar paket dan

menyebabkan bertambahnya delay waktu pada saat akan membangun koneksi baru.

[7]

1. Next header

8-bit selector. Mengidentifikasi tipe header dengan segera bersama dengan DSR

options header. Menggunakan value yang sama dengan IPv4 Protocol field [RFC1700] jika tidak ada header yang dimaksud, maka identifikasi dilanjutkan. Header harus memiliki value 59 "No Next Header" [RFC2460].

2. Flow state header (F)

Flag bit harus di set 0. Bit ini diatur dalam DSR Flow State dan diperjelas di DSR Options header.

3. Reserved

Harus dikirim 0 dan diabaikan pada penerimaan

4. Payload length

Panjang dari DSR options header, 4-octet fixed portion. Nilai dari field Payload

Length mendefinisikan panjang total dari semua pilihan yang dibawa dalam DSR options header.

Variable-length field, panjang dari Options field ditentukan oleh Payload Length field di dalam DSR Options header. Berisi satu atau lebih potongan-potongan

informasi opsional (DSR options) dikodekan dalam format type-length-value

(TLV).

Gambar 2.7 Route Maintenance [8]

Gambar 2.6 menjelaskan sebuah route replay akan dikirimkan kembali, jika

sebuah node menemukan rute sebenarnya menuju node tujuan. Jika ada suatu node

yang bukan merupakan node tujuan, maka akan menambah cached route ke pesan

route replay. Pada gambar 2.6, node “4” tidak lagi pada jangkauan transmisi dari node

“2”. Rute “1,2,4,7” tidak bisa diambil, maka rute lainnya yang disimpan pada node

“1” yaitu “1,2,3,5,6,7” harus digunakan.

2.4.2 Routing Protocol Temporally Ordered Routing Algorithm

Temporally Ordered Routing Algorithm (TORA) adalah routing protocol

terdistribusi didasarkan pada algoritma "pembalikan link" [9]. TORA sangat cocok

untuk kondisi jaringan yang selalu berubah-ubah.

Node pengirim menyediakan beberapa route menuju node tujuan, sehingga jika

satu route gagal, maka dapat menggunakan route lain. Dengan adanya banyak route

dari node pengirim, pengiriman paket data tidak akan terganggu saat pertama kali

terjadinya perubahan jaringan. Terjadi 3 proses di dalam protokol ini, yaitu route

Gambar 2.8 Proses route creation [9]

Gambar 2.7 menjelaskan jika suatu node ingin mengirimkan suatu paket ke

node yang lain, maka node tersebut akan memeriksa apakah memiliki catatan

mengenai route menuju titik yang diinginkan. Apabila terdapat catatan mengenai

route yang dimaksud, m a k a paket akan dikirimkan melalui route tersebut. Apabila

tidak ditemukan route yang diinginkan, proses route creation akan dilakukan.

Pertama paket R oute Request (RREQ) dikirimkan secara broadcast. Paket

RREQ berisi alamat node sumber, alamat node tujuan, dan bilangan unik untuk

identifikasi. Setiap node yang menerima RREQ kemudian memeriksa catatan route

yang dimilikinya, apakah route yang diinginkan oleh pengirim paket permintaan

route ada atau tidak. Jika ternyata tidak ditemukan route yang dimaksud, maka node

yang menerima RREQ akan menambahkan alamat ke dalam paket untuk kemudian

melakukan broadcast kembali paket tersebut ke node yang lain atau node tetangga

sampai ditemukan route menuju ke arah node tujuan.

Ketika RREQ berhasil sampai ke node tujuan, node tersebut akan mengirimkan

paket Route Reply (RREP) kepada node sumber yang meminta route. Paket RREP

berisi catatan semua node yang dilewati oleh paket permintaan route (RREQ) mulai

dari awal sampai node tujuan. Untuk route maintenance, TORA memiliki dua macam

Gambar 2.9 Proses route maintenance [9]

Gambar 2.8 menunjukkan bahwa di saat suatu node menemukan kesalahan

transmisi pada lapisan data link, node tersebut akan mengirimkan paket error ke

jaringan. Node yang menerima paket tersebut akan menghapus catatan route yang

berkaitan dengan node pengirim paket error. Node sumber paket error melakukan

broadcast RREQ kembali sampai ditemukan route yang benar menuju node tujuan

sedangkan paket pemberitahuan digunakan untuk memeriksa kebenaran proses suatu

route.

Pada proses route erasure, TORA membanjiri seluruh jaringan dengan clear

packet (CLR) untuk menghapus route yang tidak valid. Sebagai gambarannya, Tabel

2.2 menunjukkan parameter yang diatur untuk routing protocol TORA yang

diperoleh dari referensi.

Tabel 2.2 Parameter TORA [10].

Parameter Nilai

Mode Operasi On-demand

Opt transit interval 300s

Ip packet discard 10s

Quality of Service (QoS) adalah kemampuan untuk memberikan prioritas yang

berbeda untuk berbagai aplikasi, pengguna, atau aliran data, atau untuk menjamin

tingkat kinerja tertentu ke aliran data [11]. Sebagai contoh, laju bit yang diperlukan,

delay, jitter, probabilitas packet dropping dan/atau bit error rate (BER) dapat

dijamin. Jaminan QoS penting jika kapasitas jaringan tidak cukup, terutama untuk

aplikasi streaming multimedia secara real-time seperti voice over IP, game online dan

IP-TV. Dalam ketiadaan jaringan, mekanisme QoS tidak diperlukan. Sebuah jaringan

atau protokol yang mendukung QoS dapat menyepakati sebuah kontrak traffic dengan

software aplikasi dan kapasitas cadangan di node jaringan.

Sebuah layanan atau jaringan best effort tidak mendukung kualitas layanan.

Sebuah alternatif untuk mekanisme kontrol QoS adalah untuk menyediakan

komunikasi berkualitas tinggi melalui jaringan best effort oleh pengadaan kapasitas

yang lebih sehingga cukup untuk puncak beban trafic yang diharapkan.

2.5.1 Parameter Kinerja Jaringan

Pada jaringan paket yang berpindah-pindah, kualitas layanan dipengaruhi oleh

berbagai faktor, yang dapat dibagi menjadi faktor "manusia" dan faktor "teknis"[11].

Faktor-faktor manusia meliputi: stabilitas layanan, ketersediaan layanan, delay, dan

informasi pengguna. Faktor-faktor teknis meliputi: realibility, scalability,

effectiveness, maintainability, Grade of Service (GOS), dan lain-lain. Terdapat banyak

hal bisa terjadi pada paket ketika paket melakukan perjalanan dari asal ke tujuan, yang

mengakibatkan masalah-masalah berikut dilihat dari sudut pandang pengirim dan

penerima, atau yang sering disebut sebagai parameter-parameter QoS:

 Throughput

Throughput diartikan sebagai laju data aktual per satuan waktu. Biasanya throughput selalu dikaitkan dengan bandwidth. Karena throughput memang bisa

disebut sebagai bandwidth dalam kondisi yang sebenarnya. Bandwidth lebih bersifat

sedang terjadi. Throughput mempunyai satuan Bps (Bits per second). Rumus

untuk menghitung throughput adalah :

Throughput = (2.1)

 Packet Delivery Ratio

Packet delivery ratio adalah rasio antara banyaknya paket yang diterima oleh

tujuan dengan banyaknya paket yang dikirim oleh sumber. Rumus untuk menghitung

packet delivery ratio :

PDR= x 100 (2.2)  Delay

Delay adalah jeda waktu antara paket pertama dikirim dengan paket tersebut

diterima [11]. Mungkin dibutuhkan waktu yang lama bagi sebuah paket untuk

mencapai tujuan, karena adanya antrian yang panjang, atau mengambil rute yang lain

untuk menghindari kemacetan. Dalam beberapa kasus, penundaan yang berlebihan

dapat membuat aplikasi seperti VoIP atau online game tidak dapat digunakan. Ada

dua jenis delay, yaitu :

a. End-to-end delay

Selisih waktu pengiriman sebuah paket saat dikirimkan dengan saat paket

tersebut diterima pada node tujuan.

b. Average delay jaringan

Rata – rata delay jaringan dari keseluruhan waktu pengiriman.

 Jitter

Paket dari sumber akan mencapai tujuan dengan berbagai penundaan [11].

Sebuah paket delay bervariasi dengan posisinya dalam antrian dari router sepanjang

jalur antara sumber dan tujuan dan posisi ini dapat bervariasi secara tak terduga.

Variasi dalam penundaan ini di kenal sebagai jitter dan dapat

ukuran data yang diterima

waktu pengiriman data

paket yang diterima

mempengaruhi kualitas streaming audio dan / atau video. Ada dua jenis jitter,

yaitu :

a. One way jitter = end to end delayn– end to end delay(n-1)

b. Inter arrival jitter = tterima– t(terima–1)

 Routing Overhead

Routing overhead adalah rasio antara jumlah paket routing dengan paket data

yang berhasil diterima.

2.6 Network Simulator

Network simulator (NS) adalah suatu object-oriented interpreter dan discrete event-driven yang dikembangkan oleh University of California Berkeley dan USC ISI

sebagai bagian dari proyek Virtual Internet Testbed (VINT). NS merupakan

eventdriven simulation tool yang terbukti berguna dalam pembelajaran perilaku

jaringan internet. NS bersifat open source di bawah Gnu Public License (GPL). Sifat

open source juga mengakibatkan pengembangan NS menjadi lebih dinamis [12].

Selain itu dengan sifat yang open source tersebut, sehingga NS dapat diunduh dan

digunakan secara gratis. NS juga dapat dijalankan dengan menggunakan sistem

operasi windows dengan menambahlan cygwin sebagai linux environment.

Ada beberapa keuntungan menggunakan NS sebagai perangkat lunak simulasi

pembantu analisis dalam riset, antara lain adalah NS dilengkapi dengan tool validasi.

Tool ini digunakan untuk menguji kebenaran pemodelan yang ada pada NS. Secara default, semua pemodelan NS akan dapat melewati proses validasi ini. Pemodelan

media, protocol, dan komponen jaringan yang lengkap dengan perilaku trafiknya

sudah disediakan pada library NS.

2.6.1 Struktur NS

NS dibangun menggunakan metode object oriented dengan bahasa C++ dan OTcl

Gambar 2.10 Skema NS [12]

NS 3 menginterpretasikan script simulasi yang ditulis dengan OTcl. Seorang user

harus mengatur komponen-komponen (seperti objek penjadwalan event, library

komponen jaringan, dan library modul setup) pada lingkungan simulasi [9].

User menuliskan simulasinya dengan script OTcl, dan menggunakan komponen

jaringan untuk melengkapi simulasinya. Jika user memerlukan komponen jaringan

baru, maka user dengan bebas untuk menambahkan dan mengintegrasikan pada

simulasinya atau pada NS 2.

Sebagian dari NS 3 ditulis dalam Bahasa C++ dengan alasan bahasa

pemrograman tersebut lebih efisien karena sudah banyak di kenal. Jalur data (data

path), ditulis dalam bahasa C++, dipisahkan dari jalur kontrol (control path), ditulis

dalam bahasa OTcl. Objek jalur data dikompilasi, kemudian diterjemahkan menjadi

objek dan variabel pada OTcl melalui OTcl linkage (tclcl) yang memetakan metode

dan variabel pada C++. Objek C++ dikontrol oleh objek OTcl. Hal ini memungkinkan

penambahan metode dan variabel pada C++ yang dihubungkan dengan objek OTcl.

Hasil yang dikeluarkan oleh NS 3 berupa file trace yang harus diproses dengan

menggunakan tool lain, seperti Network Animator (NAM), perl, awk, atau gnuplot

2.6.2 Fungsi NS

Beberapa fungsi yang tersedia pada NS 3 adalah untuk jaringan kabel atau tanpa

kabel, tracing, dan visualisasi, yaitu [12] :

1. Mendukung jaringan kabel, seperti routing protocol, protokol transport, trafik,

antrian dan Quality of Service (QoS).

2. Mendukung jaringan tanpa kabel (wireless), seperti routing protocol ad hoc:

AODV, DSR, DSDV, TORA; Jaringan hybrid; Mobile IP; Satelit; Senso-MAC;

Model propagasi: two-ray ground, free space, shadowing

3. Tracing

4. Visualisasi.

2.7 User Datagram Protocol

Sebagian besar aplikasi multicast menggunakan protokol UDP dibandingkan

dengan protokol TCP, dimana protokol TCP umum digunakan pada transmisi unicast.

UDP menawarkan “best effort delivery” dan tidak menawarkan fungsi-fungsi yang dimiliki TCP, seperti kehandalan (reliability), flow control, dan fungsi error

recorvery [13].

UDP melakukan pengiriman informasi yang tidak membutuhkan kehandalan.

Walaupun pengiriman dengan UDP kurang handal dibandingkan dengan protokol

TCP, pengiriman data dengan UDP mengurangi overhead jaringan. Hal ini

disebabkan karena ukuran header paket UDP yang jauh lebih kecil dibandingkan

dengan header TCP. Hal ini dapat terlihat dari perbandingan ukuran header UDP

dengan TCP, dimana header UDP memiliki ukuran 8 byte, sedangkan header TCP

Gambar 2.11 UDP Datagram [13]

Pada protokol UDP, masalah kehandalan diserahkan pada protokol di layer

application. Protokol ini sangat bergantung pada protokol layer yang lebih tinggi

untuk menangani error dan melakukan pengiriman ulang data. UDP tidak

menggunakan ack, tidak mengurutkan segmen dan dirancang untuk aplikasi yang

tidak memerlukan urutan segmen. Protokol ini juga tidak menjamin bahwa segmen

akan sampai disisi penerima dengan baik sehingga protokol disebut sebagai protokol

yang tidak handal. UDP tidak membuat virtual circuit dan juga tidak menghubungi

tujuan sebelum mengirimkan informasi, sehingga disebut dengan connection-less.

Protokol UDP beranggapan bahwa aplikasi akan menggunakan metode

kehandalannya sendiri, sehingga pada UDP tidak terdapat fungsi kehandalan. Hal ini

memberikan pilihan kepada pengembang aplikasi apakah akan menggunakan TCP

untuk kehandalan UDP untuk kecepatan transfer.

2.8 Bit Rate

Bit rate adalah jumlah bit yang diproses per satu satuan waktu. Bit rate dapat

disamakan dengan transfer speed, kecepatan koneksi, bandwidth, throughput

maksimum. Bit rate juga bisa diartikan sebagai jumlah bit yang diproses dalam satu

satuan waktu untuk mewakili media yang kontinu seperti video dan audio setelah

dilakukannya kompresi. Satuannya adalah bit per second (bps) [13]. Terdapat 2 jenis

2.8.1 Constant Bit Rate

Constant Bit rate (CBR) adalah istilah yang digunakan di telekomunikasi

berkaitan dengan mutu pelayanan. CBR merupakan video bit rate yang selalu konstan

sesuai kompleksitas konten yang sedang berlangsung pada suatu waktu [13]. Pada

CBR konten kompleks encode pada kualitas encode rendah sedangkan konten

sederhana encode pada kualitas encode tinggi untuk mempertahankan bit rate agar

tetap dapat berjalan konstan.

CBR tidak akan menjadi pilihan yang optimal untuk sebuah penyimpanan yang

mengalokasikan cukup data untuk bagian yang kompleks (menghasilkan kualitas yang

terdegradasi) sementara data terbuang pada bagian sederhana. Masalah tidak

mengalokasikan cukup data untuk bagian yang kompleks dapat dipecahkan dengan

memilih bit rate tinggi (misal 256 kbit/s atau 320 kbit/s) untuk memastikan bahwa

tidak akan ada cukup bit untuk seluruh proses encoding, meskipun ukuran file pada

akhirnya akan proporsional yang lebih besar.

Dalam kasus video streaming sebagai CBR, sumber bisa berada dibawah target

data rate CBR. Jadi dalam rangka untuk menyelesaikan aliran itu, perlu untuk

menambahkan paket isian untuk mencapai data rate yang diinginkan. Paket ini

benar-benar netral dan tidak mempengaruhi aliran. Untuk menjaga CBR seluruh file, bagian

yang sulit (misal, bagian yang mengandung pemisahan relatif lebar stereo), dapat

dikodekan dengan lebih sedikit dari jumlah bit yang optimal. Ketika encoding

bagian-bagian yang mudah (misal, pemisahan stereo yang relatif sempit), CBR menggunakan

potongan-potongan yang lebih dari yang diperlukan untuk mempertahankan

kecepatan bit konstan. Akibatnya, bagian-bagian sulit mungkin mengalami penurunan

kualitas, sementara bagian-bagian yang mudah mungkin termasuk potongan-potongan

yang tidak terpakai.[13]

Menggunakan CBR ketika perlu untuk membatasi audio file atau menghasilkan

ukuran file yang konsisten dan dapat diprediksi. CBR menghasilkan ukuran file yang

durasi. Sebagi contoh, 128 k (16lk/sec) bit rate file audio yang adalah 30 detik

BAB III

PERANCANGAN SIMULASI JARINGAN

3.1. Parameter Simulasi

Pada penelitian ini sudah ditentukan parameter-parameter jaringan.

Parameter-parameter jaringan ini bersifat konstan dan akan dipakai terus pada setiap pengujian

yang dilakukan. Parameter-paramer jaringan yang dimaksud dapat dilihat pada Tabel

3.1.

Tabel 3.1 Parameter-parameter simulasi

Parameter Nilai

Tipe Kanal Wireless Channel

Tipe Network Interface Wireless

Tipe MAC IEEE 802.15_4

Tipe Antrian Drop Tail

Model Antena Omni Antena

Jumlah Maksimum Node 50 node

Protokol Routing TORA dan DSR

Dimensi Topografi X 800 m

Dimensi Topografi Y 800 m

Waktu Simulasi 300 detik

Alasan penggunaan parameter simulasi seperti pada Tabel 3.1, adalah :

1. Tipe Networl Interface = Wireless

Karena jaringan WPAN mengunakan media transmisi wireless untuk

2. Tipe MAC = IEEE 802.15_4

Karena bekerja di level MAC yang menggunakan teknologi IEEE 802.15_4

(untuk ZigBee).

3. Tipe antrian = DropTail ( FIFO)

Karena metode ini adalah metode yang paling sederhana. Semua paket

diperlakukan sama dengan menempatkan pada sebuah antrian, lalu dilayani dengan

urutan yang sama ketika paket-paket tersebut memasuki antrian. Ketika buffer pada

router sudah penuh, maka paket yang datang selanjutnya akan dipotong (drop) [13].

4. Model Antena = Omni Antena

Karena transmisi antena ini menyebar ke segala arah.

5. Jumlah Node = 50 node

Karena 50 node mewakili sebuah jaringan dengan ukuran menengah.

6. Waktu simulasi = 300 detik

TORA dan DSR merupakan routing protocol reaktif. Sebelum paket dikirim,

terlebih dahulu routing membuat jalur yang dibutuhkan, sehingga diperlukan waktu

yang lama untuk melakukan pengiriman paket.

3.2 Topologi Jaringan

Topologi dari jaringan ad hoc tidak dapat diramalkan, karena itu topologi

jaringan ad hoc dibuat secara random. Hasil dari simulasi tersebut, yaitu posisi node,

pergerakan node dan juga koneksi yang terjadi tentunya tidak akan sama dengan

topologi yang sudah direncanakan.

Gambar 3.1 sampai dengan 3.3 menunjukkan perkiraan bentuk topologi jaringan

yang akan dibuat dengan 10 node :

Gambar 3.1 Posisi node awal.

Gambar 3.2 Posisi node mengalami perubahan.

Gambar 3.3 Terjadi koneksi UDP antara

node 1 dan node 6.

3.3 Skenario

Skenario yang digunakan untuk menganalisis kinerja protokol TORA dan DSR

dibentuk secara random. Hal ini dikarenakan WPAN merupakan jaringan lokal

wireless yang sifatnya dinamis. Digunakan beberapa asumsi untuk 8

2 9

1

6

5

4 7

10

3

8 2

9

1

6

5

4 7

10

merancang skenario yang dimaksudkan untuk merepresentasikan keadaan dari

wireless itu sendiri. Beberapa asumsi tersebut antara lain :

1. Luas area yang dipergunakan sebesar 800 x 800 meter karena penulis ingin

mendapatkan nilai data seperti delay, jitter dan packet loss dan mengetahui

performansi jarak dalam pengambilan data dari node satu ke node yang lain.

2. Waktu simulasi selama 300 detik karena penulis ingin merekam suatu kejadian

dalam pengambilan data dari node satu ke node yang lainnya lebih lama supaya

bisa mendapatkan nilai data yang lebih akurat.

3. Jumlah node yang akan digunakan adalah 10, 25 dan 50 node.

4. Koneksi yang dibuat adalah 1 koneksi, 5 koneksi, dan 10 koneksi.

5. Tipe paket adalah CBR (Constant Bit Rate). Trafik CBR hanya mendukung pada

UDP, karena pada trafik CBR sumber dan tujuan tidak perlu mendifinisikan

alamat asal dan tujuan. CBR sendiri adalah trafik layanan untuk mendukung

aplikasi yang membutuhkan keceptana transmisi yang bisa dijamin konsistensinya

sepanjang hubungan berlangsung (highly predictable transmission rate) [13].

Dalam pembentukan node, pertama-tama dibentuk jaringan dengan 10 node,

seterusnya 25 node, dan 50 node dengan posisi random. Pembentukkan dan

pergerakkan dari node ini dibuat menggunakan bantuan program random way point

mobility yang disediakan pada NS-3. Contoh perintahnya adalah :

./setdest –v (versi) –n (jumlah node) –p (waktu pause) –s (kecepatan) –t (waktu simulasi) –x (panjang area) –y (lebar area) > (File keluaran).

Dalam pembentukan koneksi, penulis telah menentukan node - node mana saja

yang saling terkoneksi. Tujuannya adalah untuk memudahkan dalam membuat file

awk yang berfungsi untuk mengambil nilai parameter jaringan yang diukur. Dalam

penelitian ini koneksi yang dibuat adalah 1 koneksi, 5 koneksi, dan 10 koneksi seperti

Selanjutnya membuat file.tcl dan file.awk yaitu file yang akan dieksekusi

menggunakan program network simulator. File.awk merupakan file yang dibuat untuk

menghitung parameter jaringan yang dibutuhkan untuk diteliti. Langkah selanjutnya

adalah menjalankan simulasi pada ns dengan mengetik perintah ns run pada cygwin.

Setelah dijalankan, ns akan menghasilkan output file berupa trace file dan NAM file.

File trace merupakan pencatatan seluruh kejadian yang dialami oleh suatu simulasi

paket pada simulasi yang dibangun. Sedangkan NAM file merupakan animasi dari

jaringan yang dibentuk. Pada NAM file dapat dilihat bentuk topologi jaringan beserta

pergerakan node.

3.4 Parameter Kinerja

Semua parameter jaringan diukur dalam tugas akhir ini, yaitu : throughput,

delay, jitter, packet delivery ratio, packet loss, dan routing overhead.

Alasan dari menggunakan semua parameter jaringan tersebut adalah untuk

mengetahui pada parameter apa saja suatu routing protocol mengalami penurunan

atau peningkatan peformasi. Semakin banyak perbandingan berdasarkan parameter

yang diukur, maka semakin mengetahui kinerja dari kedua routing protocol, mana

yang lebih baik begitupun sebaliknya. Selain itu akan memberikan kemudahan bagi

perancang jaringan untuk menentukan routing protocol apa yang akan digunakan

3.5 Tahapan Simulasi

Tahapan simulasi ditunjukkan pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Diagram Alir Tahapan Pembuatan

Simulasi Jaringan WPAN

Penjelasan tahapan simulasi adalah sebagai berikut:

1. Start

Tahap ini adalah tahap memulai proses simulasi, yaitu membuka program simulasi

NS3.

2. Buat node

Tahap ini adalah tahap pembuatan node, yaitu 10 node, 25 node, dan 50 node

secara random menggunakan sintak (contoh) :

./setdest -v 1 -n 50 -p 0 -M 1 -t 200 -x 800 -y 800 > 50node.txt

set val(rp) DSR ;#protokol routing

set val(x) 800 ;#batas X

set val(y) 800 ;#batas Y

set val(stop) 300 ;#lamanya simulasi

#inisialisai pemanggilan node dan koneksi set val(nod) "../node/50node.txt"

set val(con) "../konek/50node1koneksi.txt"

Tahap ini adalah tahap pembuatan koneksi, yaitu 1 koneksi, 5 koneksi, dan 10

koneksi menggunakan sintak (contoh) :

ns cbrgen.tcl -type cbr -nn 50 -seed 1 -mc 1 -rate 0.8 > 50node1koneksi.txt

4. Jalankan simulasi

Setelah node dan koneksi terbentuk, selanjutnya file “.tcl” dijalankan pada NS2. Contoh potongan file “.tcl” untuk memanggil node dan koneksi yang telah dibuat:

5. Hasil

Setelah file “tcl” dijalankan, maka akan menghasilkan file “.tr” dan file “.

6. Olah trace file

Tahap ini adalah tahap pengolahan file “.tr” (trace file) menggunakan “awk” atau

“pearl” untuk menghasilkan data QOS yang dibutuhkan. 7. Kondisi jika koneksi <=10

Kondisi ini jika pembentukan koneksi belum mencapai 10 koneksi, maka harus

ditambahkan lagi hingga mencapai 10 koneksi.

8. Kondisi jika node <=50

Kondisi ini jika pembentukan node belum mencapai 50 node, maka harus

ditambahkan lagi hingga mencapai 50 node.

9. Selesai