## Analisa dan Perbandingan Performa Jaringan Protokol Komunikasi AIS dan MAVLINK Menggunakan Network Simulator 2
Dimas Arif Setyawira 1 , Nila Feby Puspitasari 2 , Muhammad Agung Nugroho 3 1,2 Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Ilmu Komputer Universitas AMIKOM Yogyakarta
3 Program Studi Informatika, Fakultas Teknologi Informasi Universitas Teknologi Digital Indonesia email: dimas.setyawira@students.amikom.ac.id 1 , nilafeby@amikom.ac.id 2 , m.agung.n@utdi.ac.id 3
Abstract: VMS  (Vessel  Monitoring  System)  and  AIS  (Automatic  Identification  System) technologies  are  sophisticated  communication  tools  used  on  ships  at  a  high  cost.  Another alternative is to use VMS (Vessel Messaging System) technology at a much lower cost so that it can be  used on small fishing boats. VMS is designed to send information  data from ships to gateways. The information contains ship location data, speed, inertia data, ship heading data, ship cargo information and other messages such as information on accidents, fires and others. The VMS communication simulation designed in this study utilizes radio waves at a frequency of 2.4 GHz as a half-duplex communication channel. On the ship installed, a simulated VMS device  in  the  form  of  a  node  functions  to  process  ship  data  information  and  the communication  protocol  used  in  sending  data  to  nodes  that  are  members  of  the  network. Research  on  comparative  analysis  of  network  performance  using  the  MAVLINK  and  AIS protocols  is  simulated  using  Network  Simulator  2  software.  The  simulations  that  have  been made and tested show how the network performance of the AIS and MAVLINK protocols is — using  a  bit  rate  that  is  four  times  greater,  namely  38.4  kb,  than  the  AIS  protocol  results  in packet  loss  when  sending  data.  In  testing  the  MAVLINK  protocol,  there  was  a  packet  loss  of 20794  packets  with  a  success  rate  of  only  39.77%.  Thus  the  test  results  show  that  the implementation  of  the  AIS  protocol  is  better  than  the  implementation  of  the  MAVLINK protocol.
Keywords : VMeS, AIS, Mavlink, NS2
Abstrak: Teknologi VMS (Vessel Monitoring System) dan AIS (Automatic Identication System) merupakan  sarana  komunikasi  canggih  yang  dapat  digunakan  pada  kapal  dengan  biaya mahal. Alternatif lain dapat menggunakan teknologi VMeS (Vessel Messaging System) dengan biaya yang jauh lebih murah, sehingga dapat digunakan pada kapal nelayan berukuran kecil. VMeS dirancang untuk dapat mengirimkan data informasi dari kapal ke gateway, informasi mengandung  data  lokasi  kapal,  kecepatan  kapal,  data  inersia  kapal,  data  heading  kapal, informasi muatan kapal dan pesan-pesan lain seperti informasi kecelakaan, kebakaran dan lain-lain.  Simulasi  komunikasi  VMeS  yang  dirancang  pada  penelitian  ini  memanfaatkan gelombang radio di frekuensi 2.4 Ghz sebagai channel komunikasi dengan tipe half duplex. Pada  kapal  terpasang  perangkat  VMeS  yang  disimulasikan  dalam  bentuk  node  berfungsi untuk  memproses  informasi  data  kapal  dan  protocol  komunikasi  yang  digunakan  dalam proses  pengiriman  data  ke  node  yang  tergabung  dalam  jaringan.  Penelitian  analisa perbandingan  performa  jaringan  menggunakan  protokol  MAVLINK  dan  AIS  disimulasikan menggunakan software Network Simulator 2. Dari simulasi yang telah dibuat dan dilakukan pengujian maka dapat diketahui bagaimana  performa jaringan protokol  AIS dan  MAVLINK. Penggunaan bit rate yang 4 kali lebih besar yaitu 38.4 kb dari pada pada protokol AIS maka banyak  terjadi  kehilangan  paket  saat  pengiriman  data.  Pada  pengujian  protokol  MAVLINK terjadi  kehilangan  paket  sebesar  20794  paket  yang  memiliki  rasio  hanya  39.77  % keberhasilan.  Dengan  demikian  dari  hasil  pengujian  menunjukkan  implementasi  protokol AIS lebih baik dari pada implementasi protokol MAVLINK.
Kata kunci : VMeS, AIS, Mavlink, NS2
Vol. 6, No. 2, February 2023, Pages 61-68              http://e-journal.unipma.ac.id/index.php/doubleclick

## Pendahuluan
Wilayah  lautan  mencakup  lebih dari  70%  luas  bumi  wilayah,  dan  lebih dari  80%  transportasi  kargo  dunia menggunakan pelayaran laut. Pada saat yang  sama,  ada  banyak  kegiatan maritim  lainnya,  seperti  perikanan, pertambangan  minyak  lepas  pantai, pertahanan  militer,  dan  penelitian ilmiah  kelautan.  Oleh  karena  itu, semakin  penting  untuk  menyediakan broadband nirkabel layanan komunikasi untuk  kapal  dengan  jangkauan  yang luas  atas  laut.    Saat  ini,  sebagian  besar nirkabel  maritim  sistem  komunikasi didasarkan  pada  frekuensi  tinggi  (HF), komunikasi  radio  dan  satelit  frekuensi sangat tinggi (VHF) komunikasi (Zhao et al., 2017).
Komunikasi seluler telah mencapai hasil  yang  dapat  digunakan  dalam lingkungan  komunikasi  terestrial,  dan dapat  mendukung  berbagai  layanan komunikasi broadband. Namun demikian,  sulit  atau  bahkan  tidak mungkin untuk dibangun sistem komunikasi seluler maritim (Peng et al., 2020),  karena  lingkungan  kelautan secara signifikan berbeda dari lingkungan terestrial, yang akan menyebabkan  biaya  untuk  stasiun pangkalan konstruksi dan pemeliharaan menjadi sangat tinggi.
Teknologi  VMS  (Vessel  Monitoring System) dan AIS (Automatic Identication System)  (Longépé  et  al.,  2018)  adalah media  komunikasi  mutakhir  yang digunakan  pada  kapal,  namun  dari  sisi biaya  dibutuhkan  investasi  mahal. Sementara  itu,  VMeS  (Vessel  Messaging System)  adalah  komunikasi  dengan basis  frekuensi  radio  yang  dapat meneruskan  pesan  antara  terminal VMeS yang terletak di kapal laut dengan VmeS  gateway  yang  berada  di  darat (ground  station).  VmeS  (Mawati,  2019) dirancang  untuk  dapat  mengirimkan data  informasi  dari  kapal  ke  gateway, informasi  mengandung  data  lokasi kapal,  kecepatan  kapal,  data  inersia kapal,  data  heading  kapal,  informasi muatan  kapal  dan  pesan-pesan  lain
seperti informasi kecelakaan, kebakaran dan  lain-lain.  Informasi  ini  diperlukan untuk menghindari kapal dengan kapal lainnya  terjadi  tabrakan,  kejadian kecelakaan memungkinkan kapal terdekat  untuk  memberikan  bantuan (Makruf  et  al.,  2018).  Sehingga  semua kejadian-kejadian yang tidak diinginkan pada  kapal  dapat  direspon  dengan cepat  sembari  menunggu  tindakan  dari pihak yang berwenang.
Pada  penelitian  evaluasi  AIS  dan protokol  MAVLINK  kinerja  pada  kapal dapat  disimpulkan  bahwa  (Nurmawati et al., 2020) semakin besar muatan yang dikirim  akan  mempengaruhi  waktu pengiriman data, nilai waktu pengiriman  sangat  dipengaruhi  oleh proses ack to receiver untuk mengkonfirmasi  data  yang  diterima. Jika  proses  ack  tidak  diterima  oleh pengirim maka akan dilakukan pengiriman  ulang  sampai  ack  diterima. Konfigurasi  percobaan  ulang  diatur  ke pengirim dengan maksimal 15 percobaan  ulang.  Variasi  uji  transmisi jarak membuktikan bahwa delay transmisi  yang  lebih  lama  akan mempengaruhi  throughput  yang  lebih kecil. Berdasarkan pengujian yang dilakukan  terbukti  jika  posisi  antena jauh  dari  daratan  akan  menghasilkan jarak  jangkauan  lebih  jauh.  Network Simulator  (Versi  2),  umumnya  dikenal sebagai  NS2,  merupakan  occasion driven  tool  yang  membantu  dalam memusatkan  gagasan  dinamis  dari sistem korespondensi. Sistem ini mensimulasikan  model  sistem  wired dan kapasitas komunikasi dalam jaringan  dengan  beberapa  variable tambahan  yang  dapat  diukur  seperti model kalkulasi jaringan, TCP, UDP dan ini dapat dimungkinkan dengan menggunakan  NS2.  Dalam  praktiknya, NS2  memberikan  klien  sebuah  metode untuk  mengukur  system  conventions dan  keterkaitannya  secara  praktis (Savkare & Kazi, 2019).
Pada  penelitian  ini  penulis  akan membandingkan  protokol  komunikasi
yaitu  protokol  AIS  dan  protokol Mavlink.  Penelitian  ini  akan  membuat program simulasi ynag bertujuan untuk membandingkan performa jaringan dari protokol AIS dan Mavlink menggunakan network simulator NS2.
Metode VmeS merupakan sistem komunikasi data yang digunakan pada kapal penangkap ikan dengan menggunakan  transmisi  pada  saluran radio  HF/VHF  (Afiyat,  2018).  Sistem VmeS  memiliki  bagian  seperti  pusat kendali  pesan  elektronik  atau  dikenal dengan  base  station,  Modem  radio HF/VHF, dan terminal pesan elektronik  diletakkan  pada  kapal penangkap  ikan.  Pesan  elektronik pusat  kendali  dapat  membantu  kapal penangkap  ikan  dengan  mengirim pesan  yang  berharga  dan  bersifat rahasia.
Pesan  yang  dikirimkan  berupa informasi  terkait  posisi  kapal,  lokasi tempat  penangkapan  ikan,  keadaan bahan bakar pada kapal, keadaan suhu pada air laut, kadar salinitas laut, dan sinyal tanda bahaya (SOS) untuk kapal penangkap ikan yang melampaui zona atau  daerah  penangkapan  ikan  di suatu  wilayah.  Pesan-pesan  penting  di transmisikan dalam format yang telah terenkripsi  namun  ada  kemungkinan pesan-pesan  yang  distribusikan  pada jaringan  dapat  tidak  tersampaikan  ke tujuan  secara  tepat  atau  pesan  tidak tersampaikan  karena  permasalahan jaringan. Topologi jaringan Vmes menerapkan  jaringan  infrastruktur administrasi  terpusat  menggunakan base  station  sebagai  administrasi pusat.  Semua  lalu  lintas  data  melalui base  station.  Karena  menggunakan infrastruktur  terpusat  lalu  lintas  data menjadi  lambat  dan  terjadi  delay penyampaian informasi cukup, dengan trafik  yang  cukup  besar  dapat mengakibatkan
atau berpotensi kehilangan sejumlah paket atau keseluruhan paket yang dikirimkan.
Oleh sebab itu penulis mengusulkan  jaringan  Ad-hoc  tanpa menggunakan infrastruktur tetap namun  bersifat  dinamis.  Jaringan  Ad- hoc  (Shantaf  et  al.,  2020)  adalah kumpulan  node  yang  bersifat  mobile membentuk jaringan nirkabel sementara tanpa bantuan infrastruktur  tetap  atau  administrasi terpusat.  Dalam  jaringan  Ad-hoc semua node bersifat mobile dan dapat terhubung  secara  dinamis.  Semua node  dari  jaringan  ini  berperilaku sebagai  router  dan  berperan  dalam penemuan  dan  pengelolaan  rute  ke node lain dalam jaringan seperti pada gambar 1.
Gambar 1. Topologi Jaringan Vmes Pada proses Simulasi komunikasi menggunakan  VMeS  yang  dirancang dapat  juga  menggunakan  gelombang radio  pada  frekuensi  2.4  Ghz  dengan model  channel  komunikasi  tipe  half duplex  (Afiyat,  2018).  Pada  kapal terpasang  perangkat  VMeS  yang disimulasikan  dalam  bentuk  node berfungsi untuk memproses informasi data  kapal  dan  protocol  komunikasi yang digunakan dalam proses pengiriman  data  ke  node  yang tergabung dalam jaringan.
Penulis mensimulasikan protokol perutean  menggunakan  AODV  dengan membandingkan  protokol  komunikasi MAVLINK  dan  AIS  yang  digunakan sebagai  format  pengiriman  pesan. Kedua  protokol  diusulkan  sebagai
Vol. 6, No. 2, February 2023, Pages 61-68              http://e-journal.unipma.ac.id/index.php/doubleclick
solusi  untuk  mendapatkan  protokol komunikasi  yang  baik  pada  Vmes sehingga  dapat  meningkatkan  kinerja Vmes. Penelitian ini melakukan analisis perbandingan performa jaringan menggunakan protokol MAVLINK  dan  AIS  disimulasikan menggunakan software Network Simulator yang dijalankan pada Ubuntu  16.  Gambar  2  menjelaskan skenario penyusunan node yang diatur pada  posisi  statis  dan  tidak  posisi mobile.
0 4 1 2 7 5 3 6 Node sumber Node Tujuan
Gambar 2. Skenario Simulasi
Gambar 3. Diagram Alur Rancangan Penelitian Alur rancangan penelitian Analisa  Dan  Perbandingan  Performa Jaringan Protokol Komunikasi Ais Dan Mavlink Menggunakan Network Simulator  2  ini  ditampilkan  pada gambar  3.  Fokus  penelitian  pada pengembangan VMeS adalah melakukan  analisis  performa  sistem transmisi  data  dengan  menerapkan dua  protokol  komunikasi  sebagai perbandingan,  yaitu  AIS  message menggunakan  protokol  NMEA  dan Protokol Mavlink.
Penelitian  yang  akan  dilakukan meliputi  analisa  yang  dilaksanakan dalam beberapa tahapan yang dimulai dari  perancangan  hingga  pengujian dalam bentuk simulasi. Aliran kegiatan penelitian dimulai dari perancangan,  pembuatan  program simulasi  dan  pengujian  program simulasi,  serta  analisa  dan  validasi sistem  sehingga  diperoleh  protokol komunikasi terbaik berdasarkan pengujian  dan  pengukuran  performa dan bekerja sesuai dengan perancangan  dan  tujuan  awal  seperti yang ditampilkan pada gambar 4. Pokok  utama  adalah  pengujian masing-masing  sistem  yang  dibuat serta  pengujian  beberapa  protokol komunikasi  digunakan  seperti  yang telah  disebutkan  sebelumnya.  Hasil akhir adalah sebuah kajian dan analisa untuk mendapatkan protokol komunikasi terbaik dalam menerapkan  teknologi  VMeS  pada penelitian ini.
Hasil
Penerapan  untuk  menjalankan simulasi  dapat  langsung  dijalankan melalui terminal. Seperti pada gambar 5,  Jumlah  awal  node  yang  digunakan sebagai uji coba keberhasilan konfigurasi  sebanyak  8  node.  Source node  adalah  node  0  berwarna  merah dan  destination  node  adalah  node  4 berwarna  biru.  Node  0  melakukan proses  pengiriman  data  yang  akan disampaikan ke node 4.
Mulai Perancangan program dan pembuatan program simulasi NS2 Implementasi protokol AIS dan MAVLINK Berhasil? Pengukuran parameter komunikasi data throughput, delay, packet loss Analisa data dan kesimpulan Selesai Ya Tidak Pengujian simulasi jaringan Gambar 4. Flowchart tahapan penelitian
Gambar 5. Simulasi Protokol Komunikasi AIS Pada  gambar  6  memperlihatkan bagaimana simulasi menampilkan proses  RREP  yang  diberikan  oleh semua  node  selain  node  0,  yang bertujuan  sebagai  proses  routing untuk  mendapatkan  rute  terpendek dari  node  0  ke  node  4.      Dari  proses simulasi  dihasilkan  rute  terpendek adalah node 0, node 7 dan node 4.
Gambar 6.  Proses Pencarian Rute Pada  gambar  7  memperlihatkan bagaimana simulasi menampilkan proses  pengiriman  paket  dari  node  0 ke  node  4  melalui  node  7.      Proses pengiriman  paket  akan  dilaksanakan hingga 100 paket terkirim.
Gambar 7. Proses pengiriman Paket dari Node 0 – Node 7-Node 4 Hasil pengujian simulasi diperoleh Packet Delivery Ratio sebesar  1.0  atau  dalam  prosentase adalah  100  %.    Hal  ini  membuktikan jumlah  Packet  Loss  adalah  0  atau selama  proses  pengiriman  tidak ditemukan  jumlah  paket  yang  hilang. Pada  pengujian  besar  paket  yang dikirimkan  adalah  8631  paket  dan yang diterima oleh node 4 adalah 8631 paket.

## Pembahasan
Dari  hasil  pengujian  sebelumnya maka diperoleh proses packet delivery ratio dengan sending dan receive packet 8631  dengan  ratio  1.0000.
Vol. 6, No. 2, February 2023, Pages 61-68              http://e-journal.unipma.ac.id/index.php/doubleclick
Packet delivery ratio ditampilkan pada gambar 8.
Gambar 8. Packet Delivery Ratio Kemudian pada gambar 9 memperlihatkan  proses  simulasi  yang menampilkan  proses  RREP  yang diberikan  oleh  semua  node  selain node 0, yang bertujuan sebagai proses routing  untuk  mendapatkan  rute terpendek  dari  node  0  ke  node  4. Dari  proses  simulasi  dihasilkan  rute terpendek  adalah  node  0,  node  7  dan node 4.
Gambar 9. Proses Pencarian Rute
Simulasi  pengiriman  paket  dari node  0  ke  node  4  melalui  node  7.
Proses pengiriman paket akan dilaksanakan hingga 100 paket terkirim.  Proses  ini  ditampilkan  pada gambar 10.
Gambar 10.  Proses pengiriman Paket Dari Node 0 – Node 7-Node 4
Untuk  hasil  pengujian  simulasi ditampilkan pada gambar 11, diperoleh Packet Delivery Ratio sebesar 0.3977 atau dalam prosentase adalah 39.77  %.   Hal  ini membuktikan jumlah  Packet  Loss  sebesar  20794 paket Gambar 11. Packet Delivery Ratio Perbandingan QoS dilakukan untuk  mempermudah  mendapatkan perubahan  informasi  selama  simulasi dijalankan. Dengan melakukan perbandingan performa jaringan protokol AIS dan MAVLINK akan dapat dianalisa  Quality  of  Service.  Seperti yang telihat pada tabel 1 di bawah ini hasil  nilai  Throughput,  Delay  dan Packet Loss.
Tabel 1. Hasil Perbandingan Simulasi menggunakan paket sejumlah 1000 Instrumen QoS Protokol AIS Protokol MAVLINK Sent 8631 34522 Receive 8631 13728 Throughput   16580 142759 Delay (s) 0.005274 0.113181 Packet Loss  0 20794 Dari hasil perbandingan performa  yang  dijalankan  pada  kedua protokol komunikasi AIS dan MAVLINK  di  Tabel  1  dapat  dilihat bahwa  protokol  AIS  tidak  terjadi kehilangan  paket  selama  pengiriman paket, sementara itu protokol MAVLINK  banyak  terjadi  kehilangan paket  pada  proses  pengiriman  paket dengan  hilangnya  paket  sebanyak 20796  paket  hal  ini  menunjukkan bahwa  informasi  tidak  tersampaikan seutuhnya ke node 4.

## Simpulan
Dengan  sebuah  simulasi  pada
MANET  dapat  diketahui  bagaimana performa  jaringan  dari  penggunaan protokol komunikasi AIS dan MAVLINK,  dengan  konfigurasi  bitrate yang  berbeda  menyesuaikan  dengan konfigurasi  standar  ke  dua  protokol komunikasi. Pada protokol AI menggunakan  bitrate  9600  bps  dan MAVLINK  menggunakan  bitrate  38400
bps.
Dengan penggunaan bit rate yang rendah  pada  protokol  AIS  maka  tidak tidak  terjadi  packet  loss.  Bit  rate  CBR pada protokol AIS adalah   9.6 kb yang berrati  setara  dengan  nilai  baudrate sebesar  9600  bps.  Penggunaan  bitrate yang  lebih  tinggi  pada  protokol MAVLINK ditemukan kehilangan paket saat proses pengiriman.
Dari  simulasi  yang  telah  dibuat dan  dilakukan  pengujian  maka  dapat diketahui bagaimana performa
jaringan  protokol  AIS  dan  MAVLINK.
Penggunaan  bit  rate  yang  4  kali  lebih besar  yaitu  38.4  kb  dari  pada  pada protokol  AIS  maka  banyak  terjadi kehilangan  paket  saat  pengiriman data. Pada pengujian
protokol MAVLINK  terjadi  kehilangan  paket sebesar  20794  paket  yang  memiliki rasio  hanya  39.77  %  keberhasilan. Dengan  demikian  dari  hasil  pengujian menunjukkan  implementasi  protokol AIS
lebih baik dari pada impelementasi  protokol  MAVLINK. Kesimpulan berisi rangkuman jawaban atas  permasalahan  penelitian  yang merupakan sumbangan terhadap perkembangan keilmuan.

## Referensi
Afiyat, N. (2018). Terminal komunikasi data untuk kapal nelayan berbasis  single  board  computer dan mikrokontroler. NJCA (Nusantara Journal of Computers and Its Applications) , 2 (2).
Longépé, N., Hajduch, G., Ardianto, R., de Joux, R., Nhunfat, B., Marzuki, M.  I.,  Fablet,  R.,  Hermawan,  I., Germain, O., & Subki, B. A. (2018). Completing  fishing  monitoring with spaceborne Vessel Detection
System  (VDS)  and  Automatic Identification  System  (AIS)  to assess illegal fishing in Indonesia. Marine Pollution Bulletin , 131 , 33 – 39.
Makruf,  M.,  Pratomo,  I.,  &  Affandi,  A.
(2018).

## IMPLEMENTASI
PROTOKOL  ROUTING  AODV-BR PADA  VMES  SEBAGAI  ALAT
KOMUNIKASI MARITIM. Prosiding SENTRA  (Seminar  Teknologi  Dan Rekayasa) , 1 .
Mawati,  I.  N.  (2019).  A  comparison study  of  radio  protocol  AX.  25 with  Interchangeable  data  in VmeS  (Vessel  Messeging  System) data  communication  and  AIS (Automatic Identification System). JAREE  (Journal  on Advanced  Research  in  Electrical
Engineering) , 3 (1).
Nurmawati,  I.,  Affandi,  A.,  &  Pratomo, I.  (2020).  Evaluation  of  AIS  and MAVLINK  Protocol  Performance. 2020  International  Seminar  on Intelligent  Technology  and  Its Applications (ISITIA) , 338 – 344. Peng,  S.,  Wang,  Y.,  Xiao,  H.,  &  Lin,  B. (2020).  Implementation  of  an improved AODV routing protocol for  maritime  ad-hoc  networks. 2020 13th International Congress on  Image  and  Signal  Processing, BioMedical Engineering and Informatics (CISP-BMEI) , 7 – 11. Savkare,  V.,  &  Kazi,  N.  (2019).  AODV and DSR routing protocol performance comparison in MANET  using  network  simulator
Vol. 6, No. 2, February 2023, Pages 61-68              http://e-journal.unipma.ac.id/index.php/doubleclick
(NS2). Int.  Res.  J.  Eng.  Technol ,
6 (9), 7 – 10. Shantaf,  A.  M.,  Kurnaz,  S.,  & Mohammed, A. H. (2020). Performance  evaluation  of  three mobile  ad-hoc  network  routing protocols in different environments. 2020 International Congress  on  Human-Computer Interaction,  Optimization  and Robotic Applications (HORA) , 1 – 6. Zhao,  J.,  Yang,  T.,  Feng,  H.  L.,  &  Li,  J. (2017).  Study  on  wide-band communication  at  sea  under  E- navigation  framework. 2017  4th International Conference on Information, Cybernetics and Computational  Social  Systems (ICCSS) , 48 – 52.