## Simulasi dan Pengkajian Performa Vehicular Ad Hoc Network
Aletheia Anggelia Tonoro 1 , Hartanto Kusuma Wardana 2 , Saptadi Nugroho 3
Program Studi Sistem Komputer Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga
1 aletheiaanggelia@gmail.com, 2 Hartanto.Kusuma@staff.uksw.edu,
3 saptadi_nugroho@yahoo.com

## Ringkasan
Meningkatnya,  tingkat  kecelakaan  dan  kemacetan  di  jalan  raya,  dan  berkembangnya teknologi informasi dengan menggunakan wireless , menghadirkan teknologi Wireless Access for  Vehicular  Environment (WAVE)  sebagai  standart  komunikasi  kendaraan.  Salah  satu, perkembangan  WAVE  adalah Vehicular  ad  hoc  networks (VANET).  Teknologi  VANET memungkinkan  sebuah  perangkat  komunikasi  dapat  berkomunikasi  secara  langsung dengan  perangkat  lain  dalam  posisi  bergerak  misalnya  mobil.  Meskipun  VANET  dapat membantu menyelesaikan permasalahan lalu lintas seperti kecelakaan, dan kemacetan, tapi untuk membangun infrastruktur jaringan VANET tidaklah mudah dan membutuhkan biaya yang  cukup  besar.  Untuk  itu,  muncullah network  simulator seperti  VEINS,  SUMO  dan OMNET++  yang  dapat  membantu  mensimulasikan  jaringan  VANET  tanpa  harus mengeluarkan biaya untuk membangun infrastrukturnya.  Karena itu, pada akan dilakukan simulasi jaringan  VANET  menggunakan  VEINS, SUMO  dan  OMNET++.  Dalam pengujian unjuk kerja VANET digunakan 3 jenis routing yaitu Optimized Link State (OLSR), Ad hoc on Demand  Distance  Vector  Routing (AODV)  dan Dynamic Manet on  Demand (DYMO)  dengan delay , throughput dan packet delivery ratio sebagai parameter pengujian.
Kata kunci : WAVE, VANET, VEINS, SUMO, OMNET++, OLSR, AODV dan DYMO

## 1.`Latar Belakang
Meningkatnya  jumlah  kendaraan  per  tahun  menimbulkan  banyak  permasalahan bukan  saja  polusi  tapi  juga  kemacetan  hingga  kecelakaan  lalu  lintas  yang  terus bertambah  setiap  tahunnya.  Sehingga,  diperlukan  suatu  sistem  yang  dapat  membantu mengurangi kemacetan dan kecelakaan seperti Intelligent Transportation System (ITS). ITS adalah  transportasi  cerdas  yang  menggabungkan  antara  sistem  transportasi  dengan teknologi  informasi  demi  meningkatkan  aksesibilitas  dan  efisiensi  serta  keamanan transportasi.
Hadirnya  ITS  diharapkan  mampu  memberikan  informasi  secara real  time kepada pengguna  jalan  berkaitan  dengan  situasi  jalan  yang  akan  dilalui.  Misalnya,  jalan  yang akan digunakan macet, maka akan disediakan alternatif jalan lain yang tidak mengalami kemacetan.  Selain  memberikan  alternatif  jalan  dan  menghindari  macet,  ITS  pun memberikan informasi mengenai kondisi kendaraan yang ada di sekitar, sehingga dapat membantu dan menghindarkan pengguna dari kecelakaan. Salah satu, kecanggihan dari
ITS  dan  sampai  saat  ini  masih  terus  dikembangkan  adalah Vehicular  Ad  Hoc  Network
(VANET).
Walaupun VANET sangat membantu untuk mengurangi kecelakaan dan kemacetan tapi  pembangunan  infrastruktur  untuk  sistem  VANET  tidaklah  mudah,  karena dibutuhkan biaya yang besar dalam pengembangan dan pengujiannya sehingga sampai saat  ini  belum  ada  negara  yang  benar-benar  menerapkan  VANET.  Agar  penelitian dibidang  VANET  tidak  terhenti,  maka  dilakukan  pemodelan  jaringan  VANET  dalam bentuk simulasi. Keuntungan dari melakukan simulasi terlebih dahulu adalah kebebasan untuk  memodelkan  dan  mengevaluasi  rancangan  tanpa  harus  membangun  jaringan fisiknya.
Selain  akan  melakukan  simulasi  VANET,  akan  dilakukan  juga  analisis performance protokol routing Optimized  Link  State (OLSR), Ad  hoc  on  Demand  Distance  Vector  Routing (AODV) dan Dynamic Manet on Demand (DYMO), sehingga mahasiswa dapat melakukan analisa  dari  hasil  yang  didapatkan.  Untuk  melakukan  simulasi  dibutuhkan  sebuah network simulator yang dapat mensimulasikan kerja VANET. Salah satu network simulator yang  dapat  mensimulasikan  VANET  dengan  baik  yaitu Vehicle  in  Network  Simulation (VEINS).

## 2. Perancangan Sistem
Simulasi jaringan VANET, dibagi menjadi 4 langkah seperti yang terlihat di Gambar 1.
Gambar 1. Diagram Alir Simulasi jaringan VANET

## 2.1.   Simulasi Jaringan VANET
Simulasi jaringan VANET menggunakan Vehicle In Network Simulation (VEINS) yang dibangun  oleh  2  simulator  yaitu  OMNET++  dan  SUMO  [1].  OMNET++  adalah  sebuah event-based  network  simulator .  OMNET++  didesain  untuk  komunikasi  wireless  yang menggunakan  pendekatan  arsitektur  berbasis  komponen  dan  menggunakan  bahasa pemrograman  C++  serta  Tcl/Tk  untuk  implementasi  model  dan  simulasi[2],  sedangkan
Simulation  Of  Mobility  (SUMO)  adalah road  traffic  simulator [3].  Berikut  adalah pengaturan dari simulasi VANET pada omnet++:
Tabel 1. Pengaturan Simulasi Jaringan VANET. Atribut Nilai Waktu Simulasi 100 s Ukuran Jaringan 1000m x 1000m Bit rate 54Mbps Protokol Routing OLSR, AODV, DYMO

## 2.2. Pengujian Unjuk Kerja VANET
Pengujian  unjuk  kerja  dari  VANET  menggunakan  tiga  jenis  protokol routing yaitu Optimized  Link  State (OLSR), Ad  hoc  on  Demand  Distance  Vector  Routing (AODV)  dan Dynamic Manet on  Demand (DYMO)  dengan  membandingkan  hasil  keluaran delay, throughput dan packet delivery ratio .
2.2.1.  OLSR
OLSR  adalah  merupakan  pengoptimalan  dari  protokol link  state . OLSR menggunakan  konsep multipoint  relays (MPR)  untuk  menyebarkan dan memperbaharui informasi  kepada node .  Di  dalam  OLSR  hanya node yang  dipilih  sebagai node MPR  saja yang  dapat  meneruskan  pesan  yang  diterima  sehingga  dapat  mempercepat  waktu pengiriman  informasi  dan  mengurangi  kemungkinan node yang  sama  menerima  pesan yang sama juga.
Dua  pesan  dalam routing OLSR  adalah hello dan topology  control (TC).  Pesan hello bertugas  untuk  menemukan  informasi  kondisi link dan node tetangga.  Pesan hello juga akan  memilih  MPR selector  set yang  bertugas  untuk  memilih node tetangga  yang bertindak  sebagai node MPR.  Melalui  pesan hello ini, node pengirim  dapat  menentukan node MPR-nya.  Pesan hello hanya  dikirim  sejauh  1 hop, sedangkan  pesan  TC  dikirim secara broadcast ke  seluruh  jaringan.  Manfaat  dari  pesan  TC  yaitu  untuk  menyebarkan informasi tentang node tetangga yang telah ditetapkan sebagai MPR tak terkecuali MPR selector .  TC  disebarkan  secara  periodik  dan  hanya node MPR  yang  dapat  meneruskan pesan TC [4][5].
Gambar 2. Flooding biasa vs Flooding MPR [5]
Pada  gambar  2  digambarkan  perbedaan  mendasar  dari flooding biasa  dan flooding MPR.  Pada flooding biasa  semua node akan  melakukan broadcast keseluruhan  jaringan
sehingga memungkinkan node yang sama menerima pesan yang sama lebih dari satu kali sedangkan flooding MPR  akan  memilih node MPR  yang  bertugas  untuk  meneruskan pesan  ke node yang  lain  sedangkan node yang  bukan  merupakan node MPR  tidak  akan meneruskan  pesan  ke  jaringan  yang  lain.  Sehingga,  meminimalkan  kemungkinan node yang sama mendapatkan pesan yang sama berulang kali. Berdasarkan hal tersebut, OLSR disebut sebagai pembaharuan dari versi link state .

## 2.2.2.  AODV
AODV adalah protokol routing yang membangun rute antara node pengirim dan node . AODV  dapat  digunakan  pada multicast atau unicast  routing . Multicast  routing adalah pengiriman  pesan  dari  satu  jaringan  ke  lebih  dari  satu  penerima  sedangkan unicast routing adalah  pengiriman  pesan  dari  satu  jaringan  ke  satu  penerima  saja.  Pesan-pesan yang digunakan dalam AODV adalah route request (RREQ), route reply (RREP) dan route error (RERR). Pesan-pesan tersebut dikirim menggunakan pengalamatan IP .
Gambar  3a  merupakan  proses  dari  pencarian  rute  pengiriman  yaitu  dengan mengirimkan  pesan  RREQ  ke  semua node yang  ada  di  sekitarnya,  yang  disimbolkan dengan tanda panah yang ditujukan ke arah semua node .
Node tetangga  yang  menerima  RREQ  akan mengirim pesan balasan  kepada sumber berupa RREP jika node tersebut adalah penerima atau memiliki rute ke penerima seperti pada  gambar  3b. Node yang  mengetahui  rute  ke  penerima  disebut node penghubung. Selama  rute  terbentuk,  setiap node dalam  jaringan  memantau  kondisi link di  depannya untuk mengantisipasi adanya kerusakan.
Apabila sebuah rute mengalami kerusakan atau terputus, maka node yang terhubung pada link tersebut  akan  memberitahukan  ke  seluruh node bahwa  rute  tersebut  rusak seperti pada gambar 3c. Kemudian node yang bersangkutan akan menyebarkan RERR ke seluruh node tetangga  hingga  ke  pengirim.  RERR  mengindikasikan  bahwa  penerima tidak  dapat  dicapai  melalui  rute  yang  rusak.  Oleh  karena  itu  pengirim  harus menyebarkan RREQ kembali [4][6].
Gambar 3. Algoritma AODV. (a) RREQ Broadcast. (b) RREP Propagation. (c) RERR Message[6]

## 2.2.3.  DYMO
DYMO  merupakan  penerus  dari  AODV  atau  bisa  dikatakan  sebagai  pembaharuan dari routing AODV.  DYMO  memiliki  desain  yang  sederhana  serta  gampang diimplementasikan. Operasi dasar dari DYMO adalah route discovery dan route maintance .
Cara  kerja dari  DYMO hampir  sama dengan AODV  yaitu, jika  terdapat permintaan pengiriman pesan maka,  untuk mengetahui  rute  ke node yang  dituju  akan  diinisialisasi operasi route  discovery dan  sebuah pesan  RREQ  dikirimkan  ke  jaringan.  Tiap node yang
node
berpartisipasi  dalam  penyebaran  pesan  dan  menyimpan  sumber  rute,  sama  halnya dengan AODV.
Ketika node penerima sudah menerima RREQ maka node tersebut akan mengirimkan RREP  ke node pengirim  sebagai  tanda  bahwa  pesan  yang  dikirimkan  telah  diterima. Setiap node yang  menerima  RREP  akan  membuat  rute  ke node pengirim  sampai  RREP diterima di node pengirim [6].
Perbedaan terbesar pada DYMO dan AODV adalah yang ditampilkan pada gambar 4.  Pada  AODV  dalam  proses  pengiriman  pesan,  yang  akan  disimpan  hanyalah  alamat dari source node . Sehingga, bisa dilihat pada gambar 4 mulai dari node A sampai dengan node D  sebagai  tujuan, node yang  berpartisipasi  akan  mengabaikan node apa  saja  yang ikut  serta  dalam  pengiriman  pesan  tersebut  dan  hanya  menyimpan source  node yang dalam  gambar  4  adalah node A.  Rute end  to  end diantara  pengirim  dan  penerima terbentuk setelah adanya RREP dari destination node .
Berbeda dengan AODV, dalam DYMO ketika proses pencarian rute dilakukan, node yang berpartisipasi dalam meneruskan pesan dari source node akan menyimpan node apa saja yang ikut berpartisipasi dalam pengiriman. Pada gambar 4 di bagian DYMO, dapat dilihat  ketika node A  sebagai source  node mengirimkan  pesan  ke node B  maka  akan disimpan  A  sebagai node sebelumnya  yang  mengirimkan  pesan,  dan  selanjutnya  ketika node B meneruskan pesan ke node C maka yang disimpan tidak saja A sebagai source node tapi  juga node sebelumnya  yaitu  B,  sehingga  ketika  sampai  di node C  yang  tersimpan adalah  A,B.  Proses  akan  berlangsung  seperti  itu  terus  sampai  pesan  yang  dikirimkan sampai  ke  tujuan.  Proses  rute end  to  end antara  pengirim  dan  penerima  akan  langsung terbentuk ketika pesan sampai pada penerima bukan ketika dikirimkan pesan RREP dari penerima. Hal ini, membuat DYMO dianggap lebih baik daripada AODV karena ketika terjadi  kegagalan  dalam  pengiriman  pesan,  maka  rute  yang  gagal  tersebut  langsung tidak akan digunakan lagi.
Gambar 4. AODV vs DYMO[6]
2.3.   Perhitungan delay , throughput dan packet delivery ratio
Dalam  membandingkan  unjuk  kerja  dari routing OLSR,  AODV  dan  DYMO, digunakan parameter delay, throughput dan packet delivery ratio .
Delay adalah  waktu  yang  diperlukan  suatu  paket  data  dari source  node hingga destination node [7]. Untuk mendapatkan nilai delay digunakan rumus sebagai berikut,
𝐷𝑒𝑙𝑎𝑦 = 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑝𝑎𝑘𝑒𝑡 𝑑𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎 − 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑝𝑎𝑘𝑒𝑡 𝑑𝑖𝑘𝑖𝑟𝑖𝑚𝑘𝑎𝑛 (1)
Throughput adalah  kecepatan  pengiriman  data  sampai  di  tujuan[7].  Rumus  mencari throughput adalah sebagai berikut,
Throughput = 𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛  𝑑𝑎𝑡𝑎  𝑦𝑎𝑛𝑔  𝑑𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢  𝑝𝑒𝑛𝑔𝑖𝑟𝑖𝑚𝑎𝑛  𝑑𝑎𝑡𝑎 (2)
Packet  delivery  ratio adalah  perbandingan  antara  data  yang  diterima  dan  dikirim. Rumus  untuk mencari PDR adalah sebagai berikut,
Packet delivery ratio = 𝑝𝑎𝑘𝑒𝑡  𝑦𝑎𝑛𝑔  𝑑𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎 𝑝𝑎𝑘 𝑒𝑡  𝑦𝑎𝑛𝑔  𝑑𝑖𝑘𝑖𝑟𝑖𝑚 × 100% (3)

## 3. Pengujian dan Analisis
Pada simulasi jaringan VANET digunakan 25 node dan 50 node yang masing-masing akan dilakukan pengujian terhadap delay, throughput dan packet delivery ratio . Walaupun ketiga parameter ini bisa didapatkan dengan melakukan perhitungan secara teoritis tapi, dengan  menggunakan  OMNET++  dapat  memudahkan  dalam  memperoleh  hasilnya karena data-data yang dibutuhkan sudah diolah oleh OMNET++  . Hasil pengujian yang telah dilakukan ditunjukkan pada Gambar 5 – 7.
Dari hasil pada gambar 5, 6 dan 7 didapatkan analisis sebagai berikut,
1.  OLSR memiliki nilai delay paling kecil yaitu sebesar 0,0022, throughput 3,6 Kbit/s dan  1,7  Kbit/s  dan packet  delivery  ratio sebesar  87,8  %  dan  83,7%.  Dari  hasil  ini didapatkan bahwa unjuk kerja dari OLSR lebih baik dibanding yang lain karena OLSR  melakukan  pengiriman  dengan  menggunakan  rute  terpendek  dan memiliki 2 jenis pesan yaitu TC dan hello yang memaksimalkan kerja dari OLSR seperti  menemukan node yang  ada  disekitar  dan  menentukan  MPR.  Dengan adanya MPR maka, hanya node MPR saja yang akan mengirimkan pesan sehingga tidak  adanya  penerimaan  pesan  ganda.  Selain  itu,  karena  merupakan  mencari rute  terpendek  sehingga  waktu  pengiriman  lebih  cepat  dan  ketika  terjadi kegagalan  maka,  proses  pengiriman  kembali  pesan  bisa  lebih  cepat  dibanding yang lain.
2.  DYMO dan AODV bekerja hop by hop . Setiap kali, melakukan pengiriman, maka pesan  akan  dikirimkan  ke node terdekat  lalu node tersebut  akan  mencari node terdekat  untuk  dikirmkan  pesan  tersebut,  sehingga  membutuhkan  waktu  yang lama.  Hanya  saja  pada  DYMO  proses  pengiriman  lebih  cepat  daripada  AODV karena DYMO menyimpan rute pengiriman sehingga dapat mempercepat waktu pengiriman dan jika  terjadi  kegagalan pengiriman maka  DYMO  akan mengirim pesan kembali dan menghapus rute yang gagal tersebut. Hal ini, meminimalkan pengulangan pengiriman terhadap rute yang gagal.
Gambar 5. Hasil delay Gambar 6. Hasil Throughput
Gambar 7. Hasil packet delivery ratio
0.0073 0.0023 0.0022 0.0074 0.0024 0.0022 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 AODV DYMO OLSR De la y ( d et ik ) Protokol Routing Delay 25 node 50 node 2.2 1.4 3.6 1.2 0.7 1.7 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 AODV DYMO OLSR Th r o u g h p u t (K b it/ s) Protokol Routing Throughput 25 node 50 node 85.8 86.2 87.8 77.7 79.7 83.7 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 AODV DYMO OLSR P DR ( %) Protokol Routing Packet Delivery Ratio 25 node 50 node

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  pengujian  dengan  tiga  protokol routing yang  digunakan  dalam  artikel ini,  didapatkan  bahwa routing OLSR  memiliki  unjuk  kerja  yang  paling  baik dibandingkan dengan AODV dan DYMO dilihat dari delay, throughput dan PDR.
Dalam  hal  unjuk  kerja,  DYMO  yang  merupakan  perbaikan  dari  protokol routing AODV  memiliki  unjuk  kerja  yang  lebih  baik  daripada  AODV.  Tapi  untuk    pengujian packet  delivery  ratio ,  unjuk  kerja  antara  DYMO  dan  AODV  hampir  sama,  karena  sama- sama  menggunakan  pencarian  rute hop  by  hop yang  membutuhkan  waktu  yang  lebih lama untuk beradaptasi dengan bertambahnya jumlah node yang ada.

## Daftar Pustaka
[1]  C.  Sommer, Vehicle  in  Network  Simulation [Online],  http://veins.car2x.org/,  diakses pada tanggal 16 Mei 2014.
[2]  A. Varga, OMNET++ [Online], http://omnetpp.org, diakses tanggal 15 Mei 2014.
[3]  R. Hilbrich, “Simulation of Urban Mobility,” [Online],
http://www.dlr.de/ts/en/desktopdefault.aspx/tabid-9883/16931_read-41000/,  diakses pada tanggal 17 Mei 2014.
[4]  S.  Basagni  [Ed],  M.  Conti,  S.  Giordano,  I.  Stojmenovic, Mobile  Ad  hoc  Networking , Canada, 2004.
[5]  A.  Tonnesen, Mobile  Ad-Hoc  Networks [Online],  www.olsr.org,  diakses  pada  tanggal 31 Mei 2014.
[6]  I.  Khan, Performance  Evaluation  Of  Ad  Hoc  Routing  Protocols  For  Vehicular  Ad  Hoc Network , Mohammad Ali Jinah University, 2009.
[7]  B. Forouzan, Data Communications and Networking , Fourth edition