Jaringan ad hoc nirkabel, juga dikenal sebagai WANET atau MANET, mewakili pendekatan terdesentralisasi untuk komunikasi nirkabel, berbeda dari pengaturan infrastruktur tradisional. Tidak seperti jaringan yang bergantung pada router tetap atau titik akses, jaringan ad hoc dibentuk secara spontan oleh perangkat yang berpartisipasi itu sendiri. Setiap node dalam jaringan berperan dalam merutekan data untuk node lain, secara dinamis menentukan penerusan data berdasarkan konektivitas jaringan dan algoritma perutean yang digunakan.
Ciri khas dari jaringan semacam ini terletak pada kesederhanaan pengaturan dan administrasinya, yang memungkinkan perangkat untuk membuat koneksi dan bergabung dengan jaringan di mana saja. Dalam MANET, setiap perangkat bebas bergerak secara independen ke segala arah, sehingga sering terjadi perubahan pada sambungan jaringan. Akibatnya, setiap perangkat berfungsi sebagai router, meneruskan lalu lintas yang bahkan tidak terkait dengan penggunaannya sendiri.
Tantangan utama dalam MANET adalah memastikan bahwa setiap perangkat terus menjaga informasi yang diperlukan untuk perutean lalu lintas yang efektif. Seiring dengan meningkatnya skala jaringan, mempertahankan status perutean secara real-time menjadi semakin kompleks karena faktor-faktor seperti lalu lintas overhead, goodput node individu, dan bandwidth komunikasi yang terbatas.
Jaringan ini dapat beroperasi secara mandiri atau terhubung ke Internet yang lebih luas, sering kali menampilkan beberapa transceiver antar node, sehingga menghasilkan topologi yang dinamis dan otonom. Biasanya, MANET memiliki lingkungan jaringan yang dapat dirutekan yang dilapisi di atas jaringan lapisan tautan ad hoc.
Sejarah Singkat
Secara historis, konsep jaringan ad hoc nirkabel sudah ada sejak awal tahun 1970-an dengan proyek PRNET yang disponsori oleh DARPA. Namun, baru pada pertengahan tahun 1990-an dengan munculnya kartu radio 802.11 yang murah, upaya akademis dan penelitian yang signifikan dimulai. Karya perintis oleh Charles Perkins dan Chai Keong Toh di awal tahun 1990-an meletakkan dasar untuk protokol routing seperti DSDV dan ABR, yang pada akhirnya mengarah pada implementasi praktis jaringan seluler ad hoc.
Sejak saat itu, jaringan ad hoc nirkabel tetap menjadi area penelitian yang dinamis, terus berkembang untuk mengatasi tantangan mobilitas, skalabilitas, dan perutean yang efisien. Dengan kemajuan teknologi dan protokol yang terus berlanjut, jaringan ini menjanjikan untuk beragam aplikasi mulai dari operasi militer hingga konektivitas sipil di lingkungan yang terpencil atau yang berubah dengan cepat.
Aplikasi Jaringan Nirkabel Ad Hoc
Jaringan nirkabel ad hoc adalah jaringan desentralisasi yang tidak bergantung pada infrastruktur tetap seperti menara radio atau titik akses. Jaringan ini terbentuk secara dinamis ketika perangkat seperti ponsel pintar, tablet, atau kendaraan saling terhubung secara langsung tanpa perantara. Sifat ad hoc yang fleksibel dan mudah didirikan membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi, antara lain:
- Jaringan Kendaraan (VANETs) Kendaraan dapat berkomunikasi satu sama lain secara langsung menggunakan gelombang radio, membentuk jaringan sementara untuk berbagi informasi lalu lintas, mencegah kecelakaan, dan meningkatkan kecerdasan berkendara.
- Jaringan Militer Taktis Pasukan militer memanfaatkan jaringan ad hoc untuk komunikasi lapangan yang cepat, aman, dan tanpa bergantung pada infrastruktur tetap yang rawan diserang. Jaringan ini memungkinkan penyebaran cepat, mobilitas tinggi, dan ketahanan terhadap gangguan.
- Jaringan Pesawat Tanpa Awak (FANETs) Pesawat tanpa awak dapat berkomunikasi satu sama lain membentuk jaringan ad hoc di udara. Ini memungkinkan mereka berkoordinasi, berbagi data, dan melakukan misi pengintaian atau pengiriman barang secara efisien.
- Jaringan Kapal Kapal-kapal angkatan laut dapat membentuk jaringan ad hoc sementara di laut untuk komunikasi cepat antar kapal dan berbagi data multimedia dengan kecepatan tinggi.
- Jaringan Sensor Sensor nirkabel seperti pendeteksi suhu, kelembapan, atau kebisingan dapat membentuk jaringan ad hoc untuk mengumpulkan data secara luas dan real-time tanpa infrastruktur tetap.
- Jaringan Robot Robot dapat berkoordinasi membentuk jaringan ad hoc untuk berbagi informasi lokal dan memutuskan cara terbaik melaksanakan tugas secara kolaboratif.
- Tanggap Bencana Saat bencana merusak infrastruktur komunikasi, jaringan ad hoc memungkinkan petugas mengirim informasi dan berkoordinasi untuk upaya tanggap darurat dan penyelamatan.
- Jaringan Rumah Sakit Perangkat medis seperti sensor pasien, kamera video, dan instrumen dapat saling terhubung melalui jaringan ad hoc untuk memantau pasien, mengumpulkan data, dan menyampaikan peringatan dengan cepat.
Dengan mobilitas tinggi, penyebaran cepat, dan skalabilitas yang baik, jaringan ad hoc menawarkan solusi komunikasi fleksibel untuk berbagai kebutuhan di lapangan tanpa bergantung pada infrastruktur tetap.
Tantangan dalam Jaringan Ad Hoc Nirkabel: Menavigasi Kompleksitas untuk Konektivitas yang Lancar
Jaringan ad hoc nirkabel, yang dikenal karena sifatnya yang terdesentralisasi dan bergerak, menawarkan sejumlah keuntungan di berbagai aplikasi seperti bantuan bencana, komunikasi militer, dan pemantauan lingkungan. Namun, di tengah manfaat yang menjanjikan tersebut, jaringan-jaringan ini menghadapi tantangan teknis dan implementasi yang signifikan, bersamaan dengan efek samping potensial seperti polusi spektrum radio.
Keuntungan bagi Pengguna:
- Sifat terdesentralisasi dan mobilitas memungkinkan aplikasi yang serbaguna di berbagai sektor.
- Ketahanan ditingkatkan karena perantaraan multi-hop informasi, mengurangi risiko titik-titik kegagalan tunggal.
- Fleksibilitas, skalabilitas, dan biaya administrasi yang lebih rendah berkontribusi pada daya tarik jaringan ad hoc dibandingkan dengan jaringan topologi tetap.
Kesulitan Implementasi:
- Variasi kinerja jaringan karena tidak adanya arsitektur tetap dan topologi dinamis.
- Dampak mobilitas perangkat pada kinerja jaringan, menyebabkan peningkatan pengiriman ulang data dan tantangan alokasi sumber daya.
- Memodelkan mobilitas manusia secara akurat tetap menjadi tantangan berkelanjutan karena berbagai faktor yang memengaruhinya.
Efek Samping:
- Penggunaan spektrum frekuensi tanpa lisensi berkontribusi pada polusi spektrum radio.
Radio dan Modulasi:
- Pemilihan frekuensi radio dan modulasi melibatkan kompromi, mempertimbangkan faktor seperti lebar pita, konsumsi daya, dan mobilitas.
- Berbagai jenis radio dan teknik modulasi digunakan, masing-masing dengan keuntungan dan keterbatasan tersendiri.
- Teknologi Wi-Fi generasi berikutnya seperti 802.11ax dan WiGi menawarkan kapasitas dan throughput yang lebih baik untuk jaringan ad hoc berkinerja tinggi.
Tumpukan Protokol:
- Tantangan meluas di berbagai lapisan tumpukan protokol OSI, termasuk akses media, routing, dan lapisan transport.
- Mobilitas tinggi node-node membuat sulit menjaga koneksi yang stabil dan routing yang efisien.
- Desain lintas-lapisan memfasilitasi pengambilan keputusan optimal dan pertukaran informasi antara lapisan fisik dan lapisan atas.
Routing:
- Protokol routing dalam jaringan ad hoc terbagi menjadi kategori proaktif, reaktif, dan hibrida, masing-masing dengan kelebihan dan kekurangannya sendiri.
- Tantangannya termasuk keterlambatan dalam penemuan rute, banjir jaringan, dan perlunya penanganan yang efisien terhadap koneksi yang putus.
Persyaratan Teknis untuk Implementasi:
- Ketahanan jaringan bergantung pada sumber daya node, sifat perilaku, dan karakteristik link.
- Restrukturisasi dinamis link membutuhkan solusi yang tepat waktu, efisien, dan scalable untuk memastikan konektivitas yang berkelanjutan.
Secara ringkas, meskipun jaringan ad hoc nirkabel menawarkan potensi besar untuk berbagai aplikasi, menangani tantangan yang terkait adalah kunci untuk mewujudkan manfaatnya secara penuh. Dengan penelitian dan inovasi yang terus berlangsung, mengatasi hambatan-hambatan ini akan membuka jalan bagi solusi jaringan ad hoc yang lebih tangguh, efisien, dan dapat diskalakan di masa depan.
Kontrol Akses Media
Dalam kebanyakan jaringan ad hoc nirkabel, node-node bersaing untuk mengakses medium nirkabel bersama, yang sering kali menghasilkan tabrakan (interference). Tabrakan dapat ditangani menggunakan penjadwalan terpusat atau protokol akses kontenisi terdistribusi. Dengan menggunakan komunikasi nirkabel yang kooperatif, kekebalan terhadap interferensi ditingkatkan dengan cara node tujuan menggabungkan interferensi diri dan interferensi dari node lain untuk meningkatkan proses dekoding sinyal yang diinginkan.
Simulasi
- Pemodelan dan simulasi (M&S) penting untuk meramalkan berbagai situasi dalam jaringan ad hoc.
- Alat simulasi seperti OPNET, NetSim, atau ns2 digunakan untuk melakukan pengujian parameter dan analisis what-if.
- Faktor-faktor seperti topologi jalan, multi-path fading, kecepatan kendaraan, dan perilaku pengemudi harus dipertimbangkan dalam simulasi.
Uji Coba Emulasi:
- Pada tahun 2009, ARL dan NRL mengembangkan testbed emulasi Jaringan Ad-Hoc Bergerak untuk menguji algoritma dan aplikasi.
- Testbed ini menggunakan perangkat lunak "MANE" (Mobile Ad hoc Network Emulator) yang dikembangkan oleh NRL.
Model Matematika:
- Model tradisionalnya adalah graf geometrik acak, digunakan untuk mensimulasikan jaringan mobile ad hoc.
- Node-node tersebar secara acak dalam ruang fisik, dengan setiap node memiliki jangkauan radio tetap.
- Node-node dipindahkan berdasarkan model acak, menghasilkan panjang rute dan jumlah multi-hop yang berbeda.
Keamanan Jaringan Ad Hoc Nirkabel
Sebagian besar jaringan ad hoc nirkabel rentan terhadap serangan karena kurangnya kontrol akses, yang dapat menyebabkan penggunaan sumber daya yang berlebihan atau penundaan paket yang tidak diinginkan. Untuk melindungi jaringan, diperlukan mekanisme otentikasi yang memastikan hanya node yang diotorisasi yang dapat mengakses jaringan. Namun, jaringan tetap rentan terhadap serangan pelepasan atau penundaan paket.
Dalam lingkungan yang berubah-ubah, mengamankan 'sesi' dengan setiap node secara individual tidaklah praktis. Sebagai gantinya, penggunaan kunci prabagian untuk enkripsi di lapisan link menjadi solusi umum.
Manajemen kepercayaan dalam jaringan ad hoc menghadapi tantangan karena keterbatasan sumber daya dan kompleksitas interaksi jaringan. Pendekatan yang diperlukan adalah pengembangan metrik kepercayaan komposit yang memperhitungkan berbagai aspek jaringan dan skema manajemen kepercayaan yang sesuai. Meskipun penting, pemantauan terus-menerus setiap node dalam jaringan merupakan tugas yang sulit karena ketidakkontinuan jaringan dan keterbatasan sumber daya.
Disadur dari: en.wikipedia.org/wiki/Wireless_ad_hoc_network