BACK-OFF SCHEME IN VEHICULAR AD-HOC NETWORKS (VANETs)
SKEMA BACK-OFF DI VEHICULAR AD-HOC NETWORKS (VANETs)
Jeffry1, Syafruddin Syarif2, Armin Lawi3
1Teknik Elektro, Konstentrasi Teknik Informatika, Universitas Hasanuddin
(Email: jeffryfikom19@gmail.com)
2 Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin
(Email: syarifuddin.s@eng.unhas.ac.id)
3 Ilmu Komputer, Fakultas MIPA, Universitas Hasanuddin
(Email: armin@unhas.ac.id)
Alamat Korespondensi : Jeffry
Program Studi Teknik Elektro Konsentrasi Teknik Informatika Fakultas Teknik
Universitas Hasanuddin Makassar HP: 085285111435
ABSTRAK
Protokol standar yang digunakan untuk melakukan komunikasi antar kendaraan adalah protokol IEEE 802.11p Wireless Access in Vehicular Environment (WAVE). Penelitian ini bertujuan untuk melihat kinerja protokol IEEE 802.11p dengan skenario mobilitas yang ada di Kota Makassar. Masalah yang sering dihadapi di VANETs adalah pemilihan channel access untuk penentuan access category di protokol IEEE 802.11p Wireless Access in Vehicular Environment (WAVE). Oleh karena itu, pada penelitian ini menggunakan nilai contention window yang berbeda-beda di protokol IEEE 802.11p. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa slot back-off terrendah terdapat pada contention window 3 yaitu 43 slot dan banyaknya node yang mengakses back-off pada contention window ini sebanyak 32 node.
Kata Kunci : VANETs, IEEE 802.11p, WAVE, contention window, back-off
ABSTRACT
The standard protocol used in communication between vehicles is the IEEE 802.11p Wireless Access in Vehicular Environment (WAVE) protocol. This study aims to see the performance of the IEEE 802.11p protocol with the existing mobility scenario in Makassar. A common problem encountered in VANETs is the selection of channel access for the determination of access categories in the IEEE 802.11p Wireless Access in Vehicular Environment (WAVE) protocol. Therefore, this study used different contention window values in the IEEE 802.11p protocol. The results show that the lowest back-off slot is in the contention window 3 (43 slots) and the number of nodes accessing the back-off on this contention window is 32 nodes.
PENDAHULUAN
Pada perkembangannya, komunikasi jaringan wireless telah melalui perkembangan yang sangat pesat bahkan jaringan wariless telah mampu diterapkan pada komunikasi antar kendaraan. Sistem ini disebut dengan VANETs, yaitu komunikasi vehicle-to-vehicle (V2V) dan
vehicle-to-infrastructure berbasis teknologi local area network (Kumar et al., 2013; Rehman et al., 2013; Lin et al., 2010). Untuk mendukung komunikasi kendaraan tersebut, maka salah satu
protokol yang disediakan di VANETs adalah protokol IEEE 802.11p. Protokol ini berfungsi untuk melakukan komunikasi antara physical (PHY) dan medium access control (MAC) layer (Transportation and Committee, 2016).
Melalui protokol IEEE 802.11p memungkinkan node untuk mengakses MAC layer dengan menggunakan Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) yang diimplementasikan pada mekanisme Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) oleh Tripti & Manoj (2015), dimana saat node mengakses medium dan mengetahui bahwa channel sedang sibuk, maka node akan memilih random waktu back-off time dari interval [0,CW] dan delay dari medium access untuk durasi dari back-off.
Beberapa penelitian yang berhubungan dengan analisis protokol IEEE 802.11p telah banyak dilakukan sebelumnya baik itu tentang analisis back-off maupun contention window. Penelitian pertama dilakukan oleh Wu et al (2013), dengan menyajikan algoritma back-off yang dimodifikasi dengan mengganti nilai contention window secara dinamis. Hasil menunjukkan bahwa, skema yang diusulkan mampu mengurangi probabilitas collision dan juga dapat meningkatkan rata-rata troughput untuk kondisi jalan dua arah yang simetris atau asimetris.
Penelitian kedua dilakukan oleh Eenennaam et al (2011), yang melakukan analisis terhadap dampak yang ditimbulkan pada pengaturan contention window dalam hal peningkatan efisiensi pengiriman pada protokol IEEE 802.11p. Hasil yang diperoleh pada penelitian ini menyimpulkan bahwa peningkatan contention window yang dilakukan dalam percobaan tidak berdampak baik pada kinerja beaconing sebagai reaksi terhadap peningkatan kepadatan lalu lintas.
Selanjutnya penelitian yang dilakukan oleh Ahmad et al (2012), dengan mengusulkan sebuah pendekatan baru skema back-off untuk penyebaran data pada protokol standar IEEE 802.11p/WAVE selama periode pemilihan chanel CCH untuk memudahkan tekanan kepadatan lalu lintas kendaraan yang tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan menggunakan
prosedur back-off yang dimodifikasi setelah menyebarkan kepadatan transmisi pada interval CCH adalah solusi efektif untuk mengurangi probabilitas tabrakan dan meningkatkan tingkat penerimaan paket.
Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya, maka akan diusulkan penelitian untuk melakukan analisis terhadap back-off berdasarkan nilai contention window pada protokol IEEE 802.11p yang diterapkan dalam jumlah node sesuai kondisi real. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melihat kinerja protokol IEEE 802.11p dengan skenario mobilitas yang ada di Kota Makassar.
BAHAN DAN METODE
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Multimedia Teknik Elektro Konsentrasi Teknik Informatika, Universitas Hasanuddin. Waktu penelitian dilaksanakan selama 6 bulan dimulai pada bulan Januari 2016 sampai Juni 2016.
Sumber Data
Data yang digunakan merupakan hasil penelitian yang dilakukan di Jalan A.P. Pettarani Kota Makassar dengan memantau kondisi mobilitas yang ada dan kemudian disimulasikan ke dalam visualisai SUMO yang terintegrasi dengan OMNET++ IDE 4.6.
Rancangan Penelitian
Tahapan penelitian terdiri dari beberapa tahap yaitu studi literatur tentang skenario mobilitas yang terjadi di Jalan A.P. Pettarani, Jalan Boulevard, Jalan Pengayoman dan Jalan Hertasning Kota Makassar dengan cakupan simulasi 800 meter × 1000 meter. Setelah itu merancang sistem VANETs untuk kemudian melakukan analisa terhadap protokol IEEE 802.11p. Tahapan terakhir yaitu pembuatan laporan penelitian.
Metode Analisis Data
Waktu back-off dan slot back-off yang akan diuji dari protokol IEEE 802.11p akan dianalisis dengan memberikan nilai contention window yang berbeda-beda dengan parameter simulasi seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Kaisar (2016), volume kepadatan kendaraan telah ditentukan di jalan-jalan arteri Kota Makassar termasuk jalur jalan yang sesuai dengan skenario yang telah ditentukan, dimana terdapat tiga jalur jalan yang masuk dalam area
simulasi yaitu Jalan A.P. Pettarani, Jalan Boulevard, Jalan Pengayoman dan Jalan Hertasning. Menurut penelitian ini, volume kendaraan yang dibagi dalam satuan mobil penumpang pada Jalan A.P. Pettarani sebanyak 7.860 smp/jam, Jalan Boulevard sebanyak 2.737 smp/jam, Jalan Pengayoman sebanyak 493 smp/jam, dan Jalan Hertasning sebanyak 1.332 smp/jam. Sehingga Jumlah keseluruhan kendaraan di area simulasi sebanyak 12.422 smp/jam.
Pada penelitian ini, waktu simulasi yang dilakukan yaitu selama 60 detik. Sehingga, jumlah kendaraan (node) akan disesuaikan menurut waktu simulasi. Menurut Khisty (2006), untuk menghitung jumlah kendaraan selama periode simulasi menggunakan perhitungan sebagai berikut :
𝑛 =(𝑁 𝑥 𝑡)
60 (1)
Dimana n merupakan jumlah kendaraan yang sesuai dengan waktu simulasi, N merupakan jumlah kendaraan per jam yaitu sebanyak 12.422 smp/jam, t merupakan waktu simulasi yaitu selama 60 detik atau 1 menit. Sehingga diperoleh :
𝑛 = 12422 𝑥 1
60 = 207 (2)
Maka, jumlah node yang digunakan dalam simulai sebanyak 207 node.
HASIL PENELITIAN
Pada penelitian ini, hal pertama yang dilakukan adalah dengan membuat skenario real sesuai kondisi kepadatan kendaraan (node) yang ada di Jalan A.P. Pettarani, Jalan Boulevard, Jalan Pengayoman dan Jalan Hertasning Kota Makassar dengan luas area simulasi 800 meter × 1000 meter. Total kendaraan (node) yang digunakan pada penelitian ini sebanyak 207 node sesuai dengan perhitungan yang telah dilakukan.
Kemudian proses selanjutnya adalah merancang skenario jaringan VANETs berdasarkan kondisi nyata lapangan untuk melakukan analisis terhadap protokol IEEE 802.11p. Analisis protokol yang dilakukan adalah dengan menghitung berapa lama delay, waktu
back-off dan slot back-back-off yang tersedia pada jaringan apabila pergerakan node berdasarkan kondisi
nyata di wilayah Kota Makassar.
Eksperimen selanjutnya adalah dengan mengubah nilai contention window (CW) untuk melihat seberapa besar delay, waktu dan slot back-off yang diberikan ketika mengalami perubahan CW. Besaran nilai CW yang diberikan adalah 3,7,15,63,255,1023. Hasil Eksperimen
kemudian ditunjukkan seperti yang tertera pada gambar 1, 2, dan 3 yang menjukkan rata-rata waktu back-off, slot back-off yang tersedia dan delay pada protokol IEEE 802.11p.
PEMBAHASAN
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa skema back-off pada protokol IEEE 802.11p yang diterapkan di VANETs pada skenario node sesuai dengan kondisi Kota Makassar memiliki rata-rata slot back-off yang cenderung lebih kecil ketika contention window semakin tinggi. Hal ini dipengaruhi oleh access category di protokol IEEE dimana contention window yang lebih kecil merupakan access category yang diprioritaskan sehingga slot yang tersedia lebih kecil. Dengan sedikitnya slot back-off yang tersedia memungkinkan pengiriman paket lebih cepat dan diprioritaskan. Rata-rata slot yang tersedia berdasarkan hasil simulasi yaitu, untuk cw 3 memiliki slot back-off sebanyak 43 slot, cw 7 memiliki slot back-off sebanyak 101 slot, cw 15 memiliki slot back-off sebanyak 219 slot, cw 63 memiliki slot back-off sebanyak 939, cw 255 memiliki slot back-off sebanyak 3.746 slot dan cw 1.023 memiliki slot back-off sebanyak 14547 slot.
Selanjutnya adalah melihat banyaknya node yang melakukan back-off. Hasil simulasi menunjukkan bahwa contention window kecil dengan slot back-off rendah memiliki rata-rata node yang lebih sedikit melakukan back-off. Berbeda dengan contention window dengan slot back-off tinggi. Dapat dilihat dari hasil simulasi bahwa cw 3, cw 7 dan cw 15 terdapat 32 node sementara cw 63, cw 255 dan cw 1023 terdapat 34 node yang melakukan akses back-off.
Sesuai dengan simulasi yang dilakukan, peningkatan contention window yang dilakukan tidak berpengaruh signifikan terhadap delay. Hal ini dibuktikan dengan hasil fluktuaktif delay. Dimana delay tetap pada rentang 0,029 detik sampai dengan 0,30 detik dengan contention window yang berbeda-beda.
KESIMPULAN DAN SARAN
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa nilai contention window rendah cenderung memiliki slot back-off yang lebih sedikit dibanding dengan contention window yang tinggi. Hal ini dimaksudkan agar pengiriman paket dapat diprioritaskan dan lebih cepat pada saat pengiriman paket. Slot back-off terrendah terdapat pada cw 3 yaitu 43 slot dan banyaknya node yang mengakses back-off pada contention window ini sebanyak 32 node. Akan tetapi,
lamanya waktu back-off menunjukkan bahwa pemilihan channel access oleh node cenderung lebih lama, maka untuk penelitian selanjutnya diperlukan mekanisme atau algoritma antrian untuk memaksimalkan kinerja protokol.
DAFTAR PUSTAKA
Ahmad A. et al. (2012). ‘A new adapted back-off scheme for broadcasting on IEEE 1609.4 control channel in VANET’, 2012 the 11th Annual Mediterranean Ad Hoc Networking
Workshop, Med-Hoc-Net 2012, (i), pp. 9–15. doi: 10.1109/MedHocNet.2012.6257130.
Eenennaam M., Van., Karagiannis G., & Heijenk G. (2011) ‘Contention Window Analysis for Beaconing in VANETs’, pp. 1481–1487.
Kaisar A. (2016). ‘Analisis Kinerja Lalu Lintas Jalan pada Jaringan Jalan Arteri di Kota Makassar Berbasis SIG’. Universitas Hasanuddin, Makassar.
Khisty C. J. (2006). ‘Dasar-Dasar Rekayasa Transportasi’.
Kumar V., Mishra S., & Chand N. (2013). ‘Applications of VANETs : Present & Future’, 2013(February), pp. 12–15. doi: 10.4236/cn.2013.51B004.
Lin Y.W., Chen Y.S., & Lee S.L. (2010). ‘Routing Protocols in Vehicular Ad Hoc Networks: A Survey and Future Perspectives’, ResearchGate, 26(3), pp. 913–932.
Rehman S. et al. (2013). ‘Vehicular Ad-Hoc Networks ( VANETs ): An Overview and Challenges Vehicular Ad-Hoc Networks ( VANETs ) - An Overview and Challenges’, (March 2016). doi: 10.5923/j.jwnc.20130303.02.
Transportation and Committee. (2016). ‘Draft Guide for Wireless Access in Vehicular Environments ( WAVE ) Architecture’, (July).
Tripti C. G. J. K. M. & Manoj R. (2015). ‘Priority based Control Channel Access Scheme for Throughput Improvement in VANET’, (September), pp. 4–5.
Wu Y., Yen T., & Chen L. (2013). ‘A Modified Backoff Algorithm with Dynamical Adjustment on Contention Window in VANETs 2 Related Works’, pp. 139–146.
Tabel 1. Parameter Simulasi Parameters Ranges Area Simulasi 800m × 1000m Contention Window (CW) 3,7,15,63,255,1023 Waktu Simulasi 60 s Jumlah Kendaraan 207 Kecepatan 14 m/s Jumlah RSU 2
Jalur jalan Dua jalur Sensitivitas -85 dBm Protokol Standar IEEE 802.11p
Gambar 1. Times into Back-off 31 31.5 32 32.5 33 33.5 34 34.5 35 35.5 Total cw 3 cw 7 cw 15 cw 63 cw 255 cw 1023
Gambar 2. Slots Back-off Gambar 3. Delay 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 Total cw 3 cw 7 cw 15 cw 63 cw 255 cw 1023 0.02975 0.0298 0.02985 0.0299 0.02995 0.03 0.03005 0.0301 Total cw 3 cw 7 cw 15 cw 63 cw 255 cw 1023
