6

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Mutakhir

Penelitian “ZigBee” ini dikembangkan berdasarkan beberapa referensi

yang memiliki keterkaitan dengan objek penelitian. Penggunaan beberapa

referensi tersebut bertujuan untuk menentukan batasan-batasan masalah dimana

batasan-batasan masalah tersebut akan dikembangkan lebih lanjut pada

penelitian ini. Referensi yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari

beberapa penelitian serupa, dimana masing-masing penulis dari penelitian

tersebut menggunakan metode penyelesaian yang berbeda untuk menyelesaikan

permasalahan yang mereka kaji. Berikut ini merupakan beberapa uraian singkat

dari referensi tersebut :

1. Performance Evaluation of ZigBee Protocol Using Opnet Modeler for

Mine Safety (Jurnal Rana Mahajan, International Jurnal of Computer

Science and Network, 2013)

Pada jurnal ini untuk metode atau skenario yang digunakan oleh penulis

yaitu dengan menggunakan satu buah koordinator dan empat end devices

yang terhubung dalam konfigurasi star. Kemudian penulis melakukan

setting parameter seperti transmission band, network parameter, paket

interarrival time, packet size, destination, data rate, enable/disable

mekanisme ACK, serta mengatur parameter CSMA/CA, dan mengedit

pada set attributes untuk koordinator dan end devices. Output / hasil dari

penelitian ini adalah menunjukkan adanya end-to-end delay, serta traffic

sent.

2. Improving ZigBee AODV Mesh Routing Algorithm Topology and

Simulation (Al-Gabrie Malek, TELKOMNIKA Indonesian Journal of

Electrical Engineering, 2014)

Pada jurnal ini dilihat dari topologi yang digunakan yaitu topologi mesh,

memiliki tujuan untuk meningkatkan algoritma routing yang efisien

dengan menggunakan routing AODV, serta untuk meningkatkan routing

7

pada jaringan ZigBee. Pada jurnal ini penulis menggunakan simulator

OPNET untuk mensimulasikannya, dan untuk model simulasi dalam

ZigBee dengan menggunakan topologi mesh, fungsi RFD (Reduced

Function Device) yang lengkap dapat saling berkomunikasi satu sama

lain, tetapi dalam topologi bintang RFD hanya dapat melakukan satu hop

ke koordinator FFD (Full Function Device). Untuk skala jaringan besar

topologi tree dapat menggunakan routing protokol AODV. Untuk ZigBee

pada skala kantor dengan daerah persegi 10m x 5m yaitu menggunakan

topologi tree dan mesh. Output / hasil simulasi dilihat dari total events,

average speed, MAC data traffic dan MAC control traffic pada saat

mengirim dan menerima data, throughput, dan end-to-end delay. Hasil

penelitian pada jurnal ini menunjukkan bahwa topologi mesh lebih cocok

digunakan pada WSN dan routing AODV pada end devices yang mobile.

Penulis telah mengimplementasikan dan mensimulasikan secara

sederhana model jaringan ZigBee tersebut untuk mengeksplorasi dan

mengevaluasi kinerja jaringan dengan menggunakan routing AODV

dalam OPNET 14.5.

3. Design and Performance Analysis of Building Monitoring System with

Wireless Sensor Network (Mohammad A.Abdala, Iraqi Journal of

Science, 2012)

Pada jurnal ini akan mensimulasikan dan mengeksplorasi kinerja ZigBee

dengan menggunakan simulator OPNET Modeler 14.5, serta akan

mempelajari dan menganalisis berbagai parameter seperti mengubah

topologi jaringan, throughput. Aplikasi berbasis web dirancang untuk

berinteraksi dengan WSN. Penulis menggunakan ukuran 20m x 20m dan

bangunan tiga lantai, topologi yang berbeda akan diterapkan yaitu

topologi star, mesh, dan tree. Skenario yang digunakan oleh penulis pada

jurnal ini yaitu menggunakan tiga skenario dengan jumlah end devices

yang bervariasi, dimana untuk topologi star menggunakan 1 koordinator

dan 0 router, kemudian topologi tree menggunakan 1 koordinator dan 3

router, untuk topologi mesh menggunakan 1 koordinator dan 3 router.

8

Komunikasi data terjadi dari node ke koordinator, kemudian koordinator

ke node lainnya. End devices secara acak didistribusikan pada kamar

yang ada di setiap lantai dengan menggunakan topologi tree dan topologi

mesh.

4. On The Use of IEEE 802.15.4 To Enable Wireless Sensor Network in

Building Automation (Jose A. Gutierrez, IEEE Comsoc Articles, 2004)

Pada jurnal ini membahas mengenai Wireless Sensor Network dengan

standar IEEE 802.15.4 pada building automation, dimana fokus utama

dari building automation adalah mengurangi konsumsi energi. Tipe khas

sensor dan aktuator digunakan dalam membangun aplikasi kontrol

termasuk lampu, peredupan switch, ballast, termostat, mengontrol

ventilasi, sensor untuk cahaya, mendeteksi gerak, mendeteksi adanya gas

seperti asap, karbon monoksida, dan sebagainya. Heating, ventilation,

dan air conditioning (HVAC) serta sistem pencahayaan menggunakan

konsumsi energi yang cukup besar pada bangunan komersial. Sensor

dipusatkan pada informasi ke sistem kontrol pusat, beberapa jenis sensor

seperti motion sensor untuk menentukan adanya orang disebuah ruangan,

sensor suhu membantu untuk mengontrol sistem HVAC, sensor cahaya

untuk menentukan kebutuhan penerangan di daerah tertentu. Pengenalan

IEEE 802.15.4 di area building automation membawa beberapa

tantangan implementasi pada sisi topologi jaringan, konsumsi energi,

range, coexistence issues, dan wireless security.

5. Perancangan Sistem Pengendalian Suhu Pada Gedung Bertingkat Dengan

Teknologi Wireless Sensor Network (Jurnal Bambang Sugiarto, Jurnal

Ilmiah Teknik Mesin Cakra. M Vol. 4 No.1 April 2010)

Pada suatu gedung bertingkat diperlukan suatu sistem untuk

mengendalikan suhu, hal ini dikarenakan banyaknya ruangan sehingga

sangat sulit untuk memantau pemakaian Air Conditioning (AC) setiap

ruangan, oleh karena itu dibuatkan sistem pengendalian suhu pada

gedung bertingkat. Pada jurnal ini penulis menggunakan teknologi

Wireless Sensor Network (WSN) dengan memanfaatkan jaringan

9

nirkabel ZigBee sebagai komunikasi datanya. Pokok permasalahan

perancangan yang akan dibahas pada jurnal ini yaitu mengenai

spesifikasi peralatan perangkat keras yang digunakan dimana harus

sesuai dengan karakteristik WSN, jenis-jenis komunikasi nirkabel yang

digunakan beserta topologinya, dan perangkat lunak sebagai alat bantu

operasi sistem dari sistem WSN. Perancangan sistem pengendalian pada

jurnal ini dibatasi pada satu gedung yang mempunyai dua lantai serta

enam kamar setiap lantainya. Masing-masing kamar memiliki satu sensor

node yang bertugas memantau suhu, di dalam sistem terdapat dua node

sebagai router. Topologi jaringan ZigBee yang digunakan untuk

perancangan dalam jurnal ini adalah topologi tree, serta perancangan

sensor node harus memiliki komponen-komponen seperti pengendali,

sensor suhu, memori, komunikasi ZigBee dan catu daya. Output / hasil

dari penelitian ini adalah dibutuhkan sensor sebanyak 15 node sesuai

dengan perancangan yang telah dibuat, dimana satu node bertugas

sebagai gateaway node, dua node sebagai router node dan sisanya end

device node sebagai pemantau suhu setiap kamar. Sedangkan BSC

berada pada sebuah PC yang dapat memperlihatkan keadaan suhu secara

real time.

2.2 Tinjauan Pustaka

2.2.1 Konsep Dasar Wireless Sensor Network

Wireless sensor network merupakan sebuah jaringan komunikasi sensor

yang terhubung secara wireless untuk memonitor kondisi fisik maupun kondisi

lingkungan tertentu pada lokasi yang berbeda antara sensor dan pemrosesan

datanya. Pada prinsipnya jaringan komunikasi wireless sensor ini digunakan

pada industri ataupun aplikasi komersial lainnya yang kesulitan dengan

pemasangan sistem dengan menggunakan kabel. Beberapa karakteristik dari

wireless sensor ini diantaranya :

1. Dapat digunakan pada daya yang terbatas.

2. Dapat ditempatkan pada kondisi lingkungan yang keras.

10

3. Dapat digunakan untuk kondisi dan pemrosesan data secara mobile.

4. Mempunyai topologi jaringan yang dinamis, dengan sistem node yang

heterogen.

5. Dapat dikembangkan untuk skala besar.

Gambar 2.1 Wireless Sensor Network

2.2.2 Teknologi ZigBee

Teknologi tanpa kabel atau wireless telah mengalami perkembangan

yang pesat dan penggunaan teknologi ini sendiri tidak lagi asing bagi

masyarakat. Teknologi wireless yang banyak digunakan oleh masyarakat seperti

contoh bluetooth maupun wifi, karena kedua perangkat tersebut sudah banyak

diaplikasikan pada smartphone, laptop, dan beberapa gadget lainnya. Namun

ZigBee sendiri bukan sebuah komunikasi yang digunakan untuk pengiriman data

yang besar atau transfer rate yang tinggi. ZigBee adalah spesifikasi untuk

protocol komunikasi tingkat tinggi yang mengacu pada standar IEEE 802.15.4.

Teknologi dari ZigBee sendiri dimaksudkan untuk penggunaan pengiriman data

secara wireless yang membutuhkan transmisi data rendah dan juga konsumsi

daya rendah. Standar ZigBee sendiri lebih banyak diaplikasikan kepada system

tertanam (embedded application) seperti pengendalian industri atau pengendali

alat lain secara wireless, data logging, sensor wireless dan lain-lain. ZigBee

memilki transfer rate sekitar 250Kbps, sedangkan jarak atau range kerja dari

ZigBee sendiri sekitar 76m. Dengan konsumsi daya yang rendah, maka sebuah

11

alat yang menggunakan standar ZigBee dapat menggunakan sebuah baterai yang

dapat membuat alat tersbut bertahan selama setengah sampai satu tahun.

Prediksinya bahwa semua smart home akan memilki setidaknya 60 buah ZigBee

dimana tiap ZigBee tersebut akan dapat saling berkomunikasi dan melakukan

pekerjaan mereka secara bebas.

Tabel 2.1 Spesifikasi ZigBee

Transmission Band 868, 915 & 2495 MHz

Transmission Range (meters) ~100

Network size (# of nodes) Maksimum 64.000

Throughput (kb/s) up to 250

End-to-end delay 15-20 ms

Maximum children (# of children) 254

Beberapa keuntungan yang diperoleh pada penggunaan protokol ZigBee

ini antara lain :

1. Low duty cycle – mempunyai umur baterai dengan umur yang cukup

panjang

2. Low latency

3. Mendukung untuk topologi multiple jaringan: static, dynamic, star, dan

mesh.

4. Direct sequence spread spectrum (DSSS)

5. Dapat menangani jaringan dengan jumlah hingga 64.000 node

6. Menggunakan enkripsi 128 bit-AES (Advanced Encryption Standard)

untuk keamanan data

7. Mendukung untuk collision avoidance

8. Dapat mengindikasikan kualitas link

Interferensi dapat dihindari dengan membuat jarak antara ZigBee (802.15.4)

dengan WiFi (802.11b) minimal sejauh 8 meter, sehingga pengaruh interferensi

dapat diabaikan.

12

Tabel 2.2 Perbedaan antara Wi-Fi, Bluetooth, dan ZigBee

(Sumber : Ahamed, 2005)

Standard Bandwidth Power

Consumption

Stronghold Applications

Wi-Fi Up to 54

Mbps

400+mA TX,

standby 20mA

High data rate Internet

browsing, PC

networking, file

transfer

Bluetoot

h

1Mbps 40mA TX,

standby 0,2 mA

Interoperability,

cable

replacement

Wireless USB,

handset, headset

ZigBee 250kbps 30mA TX Long battery

life, low cost

Remote control,

battery-operated

products,

sensors

2.2.3 Aplikasi ZigBee

Teknologi ZigBee sangat cocok untuk berbagai aplikasi otomasi

bangunan, industri, medis, dan kontrol residensiil serta aplikasi monitoring. Pada

dasarnya aplikasi yang membutuhkan interoperabilitas atau karakteristik kinerja

RF dari standar IEEE 802.15.4 dapat memanfaatkan solusi ZigBee.

Gambar 2.2 Aplikasi ZigBee

ZigBee Alliance mengembangkan beberapa aplikasi diantaranya :

1. ZigBee Building Automation

2. ZigBee Health Care

3. ZigBee Home Automation

13

4. ZigBee Input Device

5. ZigBee Light Link

6. ZigBee Network Devices

7. ZigBee Remote Control

8. ZigBee Retail Service

9. ZigBee Smart Energy

10. ZigBee Telecom

11. ZigBee Building Automation

2.2.3.1 ZigBee Smart Building

ZigBee Smart Building menawarkan sebuah global standar untuk

memperkenalkan produk-produk yang mampu mewujudkan sebuah bangunan

masa depan bersifat pintar, dimana mampu mendukung untuk kenyamanan

pribadi orang-orang dan memiliki efisiensi energi dalam bangunan tersebut serta

mampu memberikan informasi-informasi pada saat kondisi darurat. Pemantauan

yang akurat dari bangunan, sistem dan lingkungan biasanya dilakukan oleh

sensor yang tersebar di seluruh bangunan tersebut. Solusi dari smart building

yaitu mampu meningkatkan kenyamanan, efisiensi energi, keamanan dan

produktivitas penghuni di gedung-gedung.

Gambar 2.3 Smart Building

(Sumber: sustainablecitynetwork.com)

14

Mereka menggunakan sistem kontrol yang terdistribusi seperti komputerisasi,

intelligent network dimana berfungsi untuk memantau dan mengendalikan suatu

sistem dalam bangunan. Building Automation and Control (BAC) yang

dirancang dapat diprogram untuk mengelola maupun mengontrol ruangan dalam

bangunan, seperti mengubah lampu dalam ruangan mati secara otomatis ketika

ruang kosong, menyalakan HVAC ketika suhu ruangan mencapai batas tertentu,

dan lain sebagainya.

2.2.4 Hubungan Antara ZigBee dan IEEE 802.15

ZigBee adalah jaringan area rumah yang didesain secara khusus untuk

menggantikan perkembangan kendali remote invididu. ZigBee adalah standar

teknologi yang mengalamatkan kebutuhan paling banyak terhadap monitoring

remote, pengendalian dan penginderaan aplikasi jaringan. Sedangkan IEEE

802.15.4 adalah standar baru yang mendefinisikan untuk LR WPAN yang

menyediakan biaya murah dan solusi yang sangat lengkap. Target aplikasi

adalah Wireless Sensor Network (WSN), mainan interaktif, otomasi rumah dan

pengendalian remote. Zigbee adalah satu teknologi yang paling baru yang

dikembangkan oleh Zigbee Alliance, memungkinkan untuk WPAN. Zigbee

adalah nama spesifikasi untuk protocol komunikasi tingkat tinggi menggunakan

radio digital kecil berdaya rendah didasarkan standar IEEE 802.15.4. Menurut

model referensi standar Open System Interconnection (OSI), stack protocol

ZigBee disusun dalam layer-layer. Pertama kedua layernya, physical (PHY) dan

Media Access (MAC) didefinisikan oleh standar IEEE 802.15.4. Layer-layer

diatas didefinisikan oleh Zigbee Alliances. Zigbee Alliances membangun dasar

ini dengan menyediakan layer network (NWK) dan framework untuk layer

aplikasi.

2.2.5 ZigBee Layers

Aliansi ZigBee memberikan spesifikasi untuk aplikasi dan lapisan

jaringan, namun standar IEEE 802.15.4 memberikan spesifikasi untuk dua layer

bagian bawah yaitu Medium Access Control (MAC) dan Physical. MAC dan

15

physical layer disediakan oleh standar IEEE 802.15.4 untuk menjamin eksistensi

dengan protokol nirkabel lainnya seperti bluetooth dan Wi-Fi. Gambar 2.4

menggambarkan empat lapisan protokol ZigBee, serta diberikan gambaran

singkat dari masing-masing empat lapisan tersebut.

Gambar 2.4 Lapisan Protokol ZigBee

ZigBee pada awalnya didesain untuk sebuah jaringan yang kecil dimana

mengandalkan dalam penyebaran data dari setiap device masing-masing. ZigBee

dibuat sesuai dengan permintaan pasar yang membutuhkan sebuah jaringan yang

mampu mengkonsumsi daya rendah, dengan andal dan aman. Untuk itu aliansi

ZigBee bekerja sama dengan IEEE untuk membuat sebuah jaringan yang

dinginkan pasar. Contoh dari kerjasama kedua grup tersebut adalah ZigBee

software layer. Selain itu aliansi ZigBee juga menyediakan pengetesan dan

sertifikasi terhadap alat yang menggunakan ZigBee. Bedasarkan standar dari OSI

layer yang telah ada, maka stack dari protocol ZigBee dibuat dalam struktur

layer. Pada layer bagian MAC dan PHY dibuat oleh IEEE sedangkan sisa layer

keatasnya dibuat oleh aliansi ZigBee.

16

2.2.5.1 Application Layer

Application layer adalah lapisan tingkat tertinggi yang didefinisikan oleh

spesifikasi ZigBee. Application layer ini berisi aplikasi yang berjalan pada

jaringan ZigBee dan dengan demikian menyediakan antar muka yang efektif

kepada pengguna (user). Sebuah node tunggal dapat mendukung 240 aplikasi,

dimana aplikasi angka 0 sebagai cadangan untuk ZigBee Device Object. Aplikasi

pada lapisan ini dapat memberikan layanan seperti bulding automation, kontrol

suhu, kontrol industri, dan wireless sensor monitoring.

2.2.5.2 ZigBee Device Object

ZigBee Device Object merupakan tipe perangkat node ZigBee yang

mendefinisikan peran node pada jaringan. ZigBee Device Object menyediakan

fungsi-fungsi yang mendefinisikan tipe dari peralatan ZigBee seperti end device,

router, dan coordinator yang berfungsi untuk menerangkan sebuah node. ZigBee

Device Object berperan untuk :

1. Menentukan peranan dari perangkat ke jaringan seperti sebagai

koordinator ZigBee atau hanya perangkat akhir

2. Melakukan inisiatif atau merespon permintaan binding

3. Memastikan koneksi yang aman diantara salah satu perangkat keamanan

ZigBee seperti public key, symmetric key, dan lain sebagainya.

2.2.5.3 Network Layer

Network layer menangani manajemen jaringan, manajemen routing,

network message broker dan manajemen keamanan jaringan. Network layer

ditetapkan oleh ZigBee Alliance, yang merupakan suatu organisasi bekerja untuk

standar ZigBee yang lebih baik.

17

Gambar 2.5 ZigBee Layer

2.2.5.4 Medium Access Control Layer

Lapisan Media Access Control ini didefinisikan oleh standar IEEE

802.15.4 yang berfungsi untuk pengaksesan saluran. Ada dua mekanisme untuk

mengakses saluran yaitu mode beacon (beacon mode) dan mode non beacon

(non beacon mode). Mode beacon menggunakan teknik Carrier Sense Multiple

Access with Collision Avoidance (CSMA/CA), sedangkan mode non beacon

menggunakan teknik non-CSMA/CA. Media Access Control juga berfungsi

untuk mendukung jaringan dimana memiliki alamat 64 bit dan setiap node

memiliki alamat yang unik, jumlah node bisa mencapai 254 untuk sebuah

koordinator (untuk teknik Master-Slave), sedangkan jumlah node bisa mencapai

65534 jika menggunakan topologi jaringaan peer-to-peer (mesh). Lapisan Media

Access Control menggunakan frame acknowledgement, dengan verifikasi data

menggunakan CRC 16 bit dan untuk keamanan data menggunakan pilihan

enkripsi serta autentifikasi 128 bit AES.

18

CSMA-CA

Slotted?

NB = 0, CW = 2

Battery Life Extension?

BE = macMinBE

Locate Backoff Period Boundary

Delay for random (255 -1) unit

backoff periods

Perform CCA on backoff period

boundary

Channel idle?

NB > mac MaxCSMABack

offs?

Failure

BE = Lesser of (2 macMinBE)

Yes

No

CW = CW -1

CW = 07

Success

No

Yes

Yes

Yes

No

NB = 0BE = macMinBE

Delay for random (2BE -1) unit

backoff periods

Perform CCA

Channel Idle?

NB > macMaxCSMA

Backoffs?

Failure Success

No

Yes

No

Yes

No

CW = 2, NB = NB +1

BE = min(BE+1, aMaxBE)

NB = NB +1BE =

min(BE+1, aMaxBE)

Gambar 2.6 Algoritma CSMA-CA

(Sumber : ZigBee/IEEE 802.15.4 Summary)

19

2.2.5.5 Physical Layer

Physical layer disediakan oleh standar IEEE 802.15.4, physical layer

bertanggung jawab untuk menyediakan layanan transmisi data. Physical layer

mengelola physical RF transceiver, dimana RF transceiver melakukan pilihan

saluran serta energi dan manajemen rutinitas sinyal. Selain hal tersebut, terdapat

pertukaran lapisan data dengan MAC layer. Transmisi fisik gelombang radio

terjadi pada band frekuensi yang berbeda, untuk menghindari gangguan radio

dan mendukung koeksistensi dengan teknologi nirkabel lainnya.

Tabel 2.3 Frequency Band IEEE 802.15.4

(Sumber: IEEE 802.15.4)

2.2.6 Perangkat Zigbee

Jaringan Zigbee terdiri dari tiga komponen. Tiga komponen tersebut

adalah koordinator ZigBee, router dan end devices. Setiap perangkat

bertanggung jawab untuk peran tertentu dalam jaringan. Gambar 2.7

menunjukkan model OPNET untuk setiap komponen ZigBee.

Coordinator Router End Devices

Gambar 2.7 OPNET ZigBee Model

Frequency

Band Modulation Bit Rate Symbol Rate Symbols

(MHz) (kb/s) (ksymbol/s)

868 - 869.6 BPSK 20 20 Binary

902 - 928 BPSK 40 40 Binary

868 - 868.6 ASK 250 12.5 20-bit PSSS

902 - 928 ASK 250 50 5-bit PSSS

868 - 868.6 O-QPSK 100 25 16-ary Orthogonal

902 - 928 O-QPSK 250 62.5 16-ary Orthogonal

2400 - 2483.5 O-QPSK 250 62.5 16-ary Orthogonal

20

2.2.6.1 Coordinator

Untuk setiap jaringan ZigBee harus ada satu dan hanya satu koordinator.

Koordinator bertanggung jawab untuk menginisialisasi jaringan, memilih

saluran transmisi dan memungkinkan node ZigBee lain dapat terhubung ke

jaringan. Seorang koordinator ZigBee juga dapat merutekan lalu lintas dalam

jaringan.

2.2.6.2 Router

Sebuah router pada ZigBee bertanggung jawab atas pesan routing dalam

jaringan. Tidak semua jaringan membutuhkan router karena traffic dapat

melakukan perjalanan langsung dari end devices menuju koordinator atau

bahkan dari end devices satu ke end devices yang lain dengan menggunakan fitur

koordinator routing. Perangkat routing juga dapat bertindak sebagai end devices,

tetapi kemampuan routing akan tidak aktif. Jadi fungsi router selain dari

menjalankan fungsi aplikasi, router juga dapat bertindak sebagai perantara, yang

dapat menyampaikan data dari perangkat satu ke perangkat yang lain.

2.2.6.3 End Device

End devices pada ZigBee terhubung ke router atau koordinator dalam

jaringan tetapi perangkat lain tidak dapat terhubung ke jaringan ZigBee. End

devices adalah titik akhir dari jaringan ZigBee dan memiliki fungsi yang terbatas

untuk berkomunikasi dengan parent node (koordinator atau router). End devices

memiliki baterai yang cukup besar. End devices pada ZigBee hanya

membutuhkan memory dalam jumlah kecil, oleh karena itu produksinya lebih

murah dibandingkan dengan coordinator dan router.

2.2.7 Topologi Jaringan

Jaringan ZigBee beroperasi pada topologi star, tree, dan mesh. Pemilihan

topologi jaringan tergantung pada aplikasi jaringan ZigBee, topologi dapat

mempengaruhi perilaku jaringan, oleh karena itu pemilihan topologi yang tepat

sangat penting.

21

2.2.7.1 Topologi Star

Topologi star adalah yang paling sederhana dari tiga topologi yang

digunakan pada jaringan ZigBee. Dengan memiliki tampilan yang sederhana

tetapi topologi star memiliki kelemahan tertentu. Pada topologi star sebuah

koordinator dikelilingi oleh sebuah node baik berupa end device maupun router.

Pada saat koordinator tidak berfungsi, maka jaringan tidak akan berfungsi karena

semua trafik harus melewati center dari topologi star.

Gambar 2.8 Topologi Star

2.2.7.2 Topologi Mesh

Topologi mesh menawarkan beberapa jalur untuk pesan dalam jaringan,

topologi mesh cocok untuk fleksibilitas yang lebih besar dibandingkan dengan

topologi lainnya. Jika sebuah router tertentu gagal, maka jaringan dapat

merekonstruksi jalur alternatif melalui router lain dalam jaringan. Gambar 2.9

menggambarkan jaringan ZigBee dengan menggunakan topologi mesh.

Gambar 2.9 Topologi Mesh

22

2.2.7.3 Topologi Tree

Cluster tree merupakan sebuah model khusus dari jaringan peer to peer

dimana sebagian besar perangkatnya adalah FFD dan sebuah RFD mungkin

terhubung ke jaringan cluster tree sebagai node tersendiri di akhir dari

percabangan. Salah satu dari FFD dapat berlaku sebagai koordinator dan

memberikan layanan sinkronisasi ke perangkat lain dan koordinator lain. Hanya

satu dari koordinator ini adalah koordinator PAN. Koordinator PAN membentuk

cluster pertama dengan membentuk Cluster head (CLH) dengan sebuah cluster

identifier (CID) nol, memilih sebuah pengenal PAN yang tidak terpakai dan

memancarkan frame-frame beacon ke perangkat sekitarnya. Sebuah perangkat

menerima frame beacon mungkin meminta untuk bergabung ke network CLH.

Jika koordinator PAN mengijinkan untuk bergabung, maka akan menambahkan

perangkat baru ini sebagai perangkat turunannya dalam daftar perangkat

disekitarnya. Proses ini berlanjut dilakukan oleh perangkat yang baru itu ke

perangkat sekitarnya. Keuntungan dari struktur cluster adalah peningkatan

daerah jangkauan seiring dengan peningkatan biaya untuk latency pesan.

Gambar 2.10 Topologi Tree

2.2.8 Protocol Routing ZigBee Network

2.2.8.1 Protocol Routing AODV

AODV adalah algoritma akusisi rute on-demand murni, dimana node-

node yang tidak bergantung pada jalur aktif, serta tidak menjaga setiap informasi

rute, dan tidak berpartisipasi dalam setiap periodik perutean perubahan tabel.

Selanjutnya node tidak harus mencari dan mempertahankan rute untuk node lain

sampai dua node perlu untuk berkomunikasi, kecuali kalau node terdahulu

23

sedang menawarkan layanan sebagai stasiun pengirim lanjutan untuk menjaga

hubungan antara dua node lainnya. AODV menentukan rute hanya untuk tempat

tujuan ketika node ingin mengirimkan paket ke tempat tujuan.

2.2.8.2 Tree Routing

Mekanisme routing ini berdasarkan pada skema short addressing,

dimana awalnya diperkenalkan oleh Motorola. Pada masing-masing device,

ketika sebuah data frame datang, maka masing-masing device akan membaca

informasi routing dan mengecek address dari destination. Jika destination-nya

adalah child dari device tersebut maka device akan menyampaikan paket menuju

address tersebut. Tetapi jika destination address bukan child dari device tersebut

maka device harus mengecek dimana A merupakan network address tersebut, D

merupakan address tujuan dan d adalah dept device pada network (Ricardo,

2008).

A<D<A+Cskip(d-1)…………………………………….......................(2.1)

Address next hope (N) pada saat routing dapat menggunakan rumus dibawah ini:

N = A + 1 + x Cskip(d)………………………………………………(2.2)

Jika address destination-nya bukan berada dalam satu turunan, maka device

akan mengirim packet tersebut menuju parent-nya.

Tabel 2.4 Jumlah Cskip(Depth) dari masing-masing Depth

(Sumber: Augusto, 2008)

Depth Cskip(Depth)

0 31

1 7

2 1

Gambar 2.11 menunjukkan contoh addressing yang digunakan pada tree

routing dengan masing-masing nilai Cskipnya.

24

Gambar 2.11 Contoh Skema Addressing Tree Routing

(Sumber: Augusto, 2008)

Jika ZR 0x0002 mengirimkan sebuah message menuju ke ZR 0x0028, maka

protokol tree routing akan melakukan hal sebagai berikut:

1. ZR 0x0002 membangun suatu data frame dan mengirimkan data frame

tersebut menuju parentnya (0x00001). Isi dari data frame tersebut

adalah:

a. MAC destination address, yaitu 0x0001

b. MAC source address, yaitu 0x0002

c. Network Layer Routing Destination Address, yaitu 0x0028

d. Network Layer Routing Source Address, yaitu 0x0002

2. ZR 0x0001 menerima data frame yang dikirimkan oleh ZR 0x0002,

kemudian merealisasikan bahwa message tersebut bukan untuknya dan

selanjutnya harus dikirim ke address tujuan. Device mengecek tabel

neighbour untuk mengetahui routing destinationnya. Kemudian device

akan mengecek jika routing dari address destination adalah turunannya

dengan menggunakan persamaan 2.1 ZR 0x0001 termasuk depth 1 dari

network, dimana setelah ditemukan bahwa destination bukanlah

turunannya maka ZR 0x0001 meneruskan data frame tersebut menuju

parentnya yaitu ZC 0x0000. Data frame yang dibentuk adalah sebagai

berikut:

a. MAC destination address, yaitu 0x0000

b. MAC source address, yaitu 0x0001

c. Network Layer Routing Destination Address, yaitu 0x0028

25

d. Network Layer Routing Source Address, yaitu 0x0002

3. ZC 0x0000 menerima data frame yang dikirim oleh ZR 0x0001 dan

memeriksa apakah address destinationnya terdapat pada neighbour tabel

routing. Setelah diperiksa dan ditemukan bahwa device tujuannya bukan

neighbournya dan karena ZC merupakan akar dari tree network dan tidak

bisa dilakukan routing keatas lagi, maka dilakukan perhitungan untuk

mendapatkan jumlah next hop address, dimana perhitungan tersebut

adalah sebagai berikut:

N = 0x0000 + 1 + x31………………………..(2.3)

Hasil next hop address adalah N = 32(decimal) = 0x0020. Maka

dibentuklah data frame sebagai berikut:

a. MAC destination address, yaitu 0x0020

b. MAC source address, yaitu 0x0000

c. Network Layer Routing Destination Address, yaitu 0x0028

d. Network Layer Routing Source Address, yaitu 0x0002

4. ZR 0x0020 menerima data frame yang dikirim oleh ZC 0x0000 dan

mengecek tabel routing untuk mengetahui routing address destination.

Setelah ditemukan bahwa address tujuannya adalah neighbournya, maka

message akan diteruskan kepadanya. Data frame yang dibentuk adalah

sebagai berikut:

a. MAC destination address, yaitu 0x0028

b. MAC source address, yaitu 0x0020

c. Network Layer Routing Destination Address, yaitu 0x0028

d. Network Layer Routing Source Address, yaitu 0x0002

2.2.9 Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA)

Pada ZigBee

IEEE 802.11 menggunakan CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access

with Collision Avoidance) untuk mengakses media. Pada metoda ini apabila

suatu station atau MH ingin mengirimkan data, mula-mula ia akan melakukan

pengecekan terhadap media. Apabila media yang akan digunakan sibuk, maka ia

26

akan menunda proses transmisi datanya. Tapi jika sebaliknya, maka ia dapat

menggunakan media tersebut untuk mengirimkan datanya. Apabila terdapat dua

node yang mencoba untuk mengakses node yang sama dalam waktu yang

bersamaan, maka tabrakan dapat terjadi. Namun demikian, untuk menghindari

tabrakan terdapat mekanisme RTS/CTS (Ready To Send/Clear To Send). Ketika

sebuah station memiliki kesempatan untuk mengirimkan data, maka sebelumnya

ia akan mengirimkan short message yang disebut dengan RTS. Kemudian node

tujuan akan membalas message ini dengan mengirimkan CTS. Setelah itu station

pengirim dapat mulai mengirimkan datanya. Karena tabrakan tidak dapat

dideteksi oleh pengirim, maka penerima akan mengirimkan ACK untuk setiap

paket yang diterimanya. Secara lengkap mekanisme CSMA/CA dapat dijelaskan

sebagai berikut :

a. Ketika paket akan dikirim, terminal terlebih dahulu mendeteksi kanal.

Jika kanal tidak sibuk selama periode DIFS (Distributed Coordination

Function Interframe Space) maka terminal segera mengirimkan paket.

b. Jika kanal sibuk sebelum periode DIFS berakhir, maka terminal akan

menunggu sampai kondisi tidak sibuk.

c. Setelah kanal tidak sibuk maka terminal mengeset nilai random back off

time. Setelah itu terminal kembali mendeteksi kanal. Bila kanal tidak

sibuk selama periode DIFS maka terminal akan melakukan decrement

back off time pada saat kanal tetap dalam keadaan tidak sibuk. Bila kanal

sibuk, proses decrement akan berhenti dan akan mulai lagi setelah kanal

tidak sibuk selama periode DIFS.

d. Ketika nilai back off time bernilai 0, maka terminal mulai mengirimkan

data. Jika terminal mendeteksi bahwa proses pengiriman gagal, maka

terminal akan melakukan meknisme pengiriman ulang yaitu dengan

membangkitkan random back off time dan menuggu kanal tidak sibuk

selama periode DIFS.

e. Setelah proses pengiriman berhasil, ada beberapa hal yang harus

dilakukan oleh terminal, yaitu :

Mengembalikan nilai CW (Content Window) menjadi CW minimum.

27

Status terminal kembali pada keadaan awal.

Siap untuk melakukan proses pengiriman data.

2.2.10 Konfigurasi ZigBee Network

Ukuran efektif dan konfigurasi dari sebuah ZigBee network didefinisikan

saat melakukan inisialisasi oleh coordinator. Hal ini akan mendefinisikan

banyaknya node yang bisa dikoneksikan ke router, maksimum jumlah router

child yang bisa dikoneksikan ke router head-nya dalam artian maksimum

jumlah router pada network, dan number of hops dari point terjauh dalam sebuah

network menuju coordinator. Selanjutnya, hal ini akan menunjukkan maksimum

jumlah node yang dapat disupport pada network. Berikut ini adalah konsep yang

penting dalam sebuah konfigurasi network :

1. Depth

Depth pada sebuah device adalah jumlah node dari root pada tree

network yaitu coordinator menuju device. Network depth maksimum kemudian

akan menjadi maksimum number of hops dari point terjauh dalam sebuah

network menuju coordinator. Hal ini di setting pada konfigurasi waktu dan

menentukan keseluruhan diameter untuk network, misalkan bahwa star network

memiliki network depth 1.

2. Number of Children

Masing-masing router pada network dapat memiliki sebuah child device

yang terkoneksi dengannya, baik sebuah router maupun end device. Coordinator

menspesifikasikan jumlah child device yang memungkinkan setiap router dan

jumlah router yang memungkinkan untuk setiap router.

3. Network Address Allocation

Network address dialokasikan selama melakukan inialisasi dari network.

Coordinator mengalokasikan masing-masing child router sebuah block address

untuk mengalokasikan child node-nya. Address ini menyediakan masing-masing

router dengan address yang cukup untuk mengalokasikan sebuah child node

28

yang terdefinisi sebagai maksimum router, maksimum children dan maksimum

parameter depth.

2.2.11 Forming, Joining dan Rejoining ZigBee Networks

Sebelum node ZigBee dapat berkomunikasi pada jaringan, maka terlebih

dahulu harus membentuk jaringan baru atau bergabung dengan jaringan yang

sudah ada. Hanya Coordinator ZigBee yang dapat membentuk sebuah jaringan

dan hanya ZigBee Router serta ZigBee End-Device yang dapat bergabung

dengan jaringan. Banyak vendor stack menawarkan kemampuan untuk memiliki

node yang ditunjuk sebagai ZC (ZigBee Coordinator), ZR (ZigBee Router), atau

Zed (ZigBee End-Device) pada waktu kompilasi (untuk menyimpan kode dan

RAM) atau pada saat run-time (untuk mengurangi bagian-bagian OEM-

diproduksi). Setiap node memulai dengan 64-bit alamat IEEE yang ditugaskan

oleh OEM selama manufaktur. Selama proses bergabung dengan jaringan,

masing-masing node diberi alamat pendek 16-bit (NwkAddr) untuk digunakan

saat berkomunikasi ke node lain di dalam sebuah jaringan. Alamat 16-bit

digunakan untuk hampir semua komunikasi, mengurangi protokol over-the-air

dan meninggalkan lebih banyak ruang untuk aplikasi payload.

2.2.11.1 Forming Networks

Proses pembentukan jaringan adalah tentang bagaimana cara

menentukan sebuah pengenal yang khusus untuk setiap jaringan, disebut PAN

ID (Personal Area Network). Selain itu proses pembentukan jaringan juga

memilih salah satu dari enam belas saluran 802.15.4 yang berfungsi untuk

mengoperasikan jaringan. Pada saat ZC (ZigBee Coordinator) telah membentuk

jaringan, maka jaringan langsung terbentuk. Selama proses pembentukan, satu

paket dikirim over-the-air pada masing-masing saluran. Jika tidak ada jaringan

ZigBee lainya yang berada di saluran, maka paket data hanya terlihat oleh

ZigBee sniffer :

29

Sebuah Koordinator ZigBee memiliki tugas sebagai berikut :

1. Membentuk jaringan.

2. Menetapkan saluran 802.15.4 pada jaringan yang akan beroperasi.

3. Mendirikan Extended and Short PAN ID untuk jaringan.

4. Memutuskan di stack profile mana yang akan digunakan (mengkompilasi

atau pilihan run-time).

5. Bertindak sebagai Trust Center untuk Secure Applications and Network.

6. Bertindak sebagai penengah untuk End-Device-Bind (pilihan

commissioning option).

7. Bertindak sebagai router untuk mesh routing.

8. Bertindak sebagai puncak pohon (tree), jika pohon routing diaktifkan.

Koordinator node ZigBee yang benar-benar sudah memutuskan kapan

waktunya untuk membentuk sebuah jaringan dari yang mengatur saluran dan

dari yang mengatur PAN ID. Aplikasi yang dijalankan di ZC bisa apa saja

termasuk gateway yang terhubung ke internet, kotak controller, termostat,

lampu, atau meteran listrik. Kemungkinannya tak terbatas, serta ketika

kekuasaan diterapkan ke perangkat yang berisi ZigBee Coordinator, segera

mungkin akan langsung membentuk jaringan, atau mungkin menunggu untuk

beberapa saat (seperti tekan-tombol atau perintah dari prosesor host) sebelum

membentuk jaringan. Bahkan mungkin memeriksa untuk melihat apakah

jaringan di luar sana sudah siap, dan memutuskan untuk menjadi Router ZigBee

daripada Coordinator jika node lain telah membentuk jaringan yang

dikehendaki. Namun saat aplikasi diimplementasikan, pada beberapa waktu

ZigBee Koordinator akan membentuk jaringan. Proses ini ditunjukkan pada

Gambar 2.12

30

Gambar 2.12 ZigBee Forming a Network

2.2.11.2 Joining Networks

ZigBee Router (ZRs) dan ZigBee End-Devices (ZEDs) membentuk

sebuah jaringan. ZRs biasanya mmbutuhkan listrik, dan listening paket ke rute.

ZEDs biasanya mengunakan baterai. ZigBee Router bertanggung jawab untuk :

1. Mencari dan bergabung dengan jaringan yang benar.

2. Ikut serta dalam proses routing, termasuk menemukan dan

mempertahankan rute.

3. Membiarkan perangkat lain untuk bergabung dengan jaringan (jika

memungkinkan, penggabungan diaktifkan).

ZigBee End-Devices bertanggung jawab untuk :

1. Menemukan dan bergabung dengan jaringan yang benar.

2. Parents melihat apakah ada pesan yang dikirim saat keadaan sleep.

3. Mencari parent baru jika link ke parent lama hilang (NWK bergabung)

4. Sebagian besar waktu sleep untuk menghemat baterai jika tidak

digunakan oleh aplikasi.

Joining a network adalah proses menemukan jaringan dan node apa yang

ada di sekitarnya, dan kemudian memilih salah satu dari mereka untuk

bergabung. Asosiasi ini diterima oleh jaringan yang akan bergabung dan node

yang telah bergabung akan memiliki alamat pada jaringan yang baru tersebut.

Respon sinyal dikeluarkan oleh semua Router ZigBee dan koordinator pada

31

saluran di mana permintaan sinyal dikeluarkan, terlepas dari PAN ID. Jadi,

misalnya, jika sebuah sinyal permintaan dikirim pada channel 15, semua node

router (termasuk ZigBee Koordinator) pada channel 15 menanggapi saluran

dengan respon sinyal, seperti yang terlihat dalam penangkapan parsial di bawah

ini. Pemberitahuan PAN beberapa ID dan alamat singkat :

2.2.12 Parameter Kinerja Jaringan ZigBee

Penetapan parameter kinerja jaringan pada ZigBee bertujuan untuk

mengetahui kemampuan dalam menyediakan tingkatan layanan untuk transmisi

data pada suatu jaringan. Parameter kinerja jaringan pada ZigBee yaitu berupa

throughput, delay, packet delivery ratio.

1. Throughput

Throughput merupakan suatu istilah yang mendefinisikan banyaknya bit

yang diterima dalam selang waktu tertentu dengan satuan bit per second yang

merupakan kondisi data rate sebenarnya dalam suatu jaringan.

2. End-to-End Delay

End-to-end delay adalah waktu yang diperlukan oleh suatu paket data

yang berasal dari source node hingga mencapai destination node. End-to-end

delay secara tidak langsung berhubungan dengan kecepatan transfer data suatu

jaringan.

3. Media Access Delay

Media access delay menunjukkan nilai total delay akibat antrian dan

contention paket data yang diterima oleh MAC dari layer yang lebih tinggi.

Delay dari media akes dihitung untuk tiap paket ketika paket dikirimkan ke

physical layer pada waktu tertentu.

32

2.2.13 Modulasi Yang Digunakan Pada ZigBee

Modulasi dapat didefinisikan sebagai proses pengubahan parameter dari

gelombang pembawa (amplitudo, frekuensi, dan fasa) oleh sinyal informasi.

Pada IEEE 802.15.4 teknik modulasi yang digunakan adalah Binary Phase Shift

Keying (BPSK) dan Offset Quadrature Phase Shift Keying (OQPSK), namun

dalam penelitian ini digunakan 3 teknik modulasi yaitu BPSK, QPSK, dan 8-

PSK. Berikut penjelasan mengenai masing-masing modulasi tersebut :

1. Binary Phase Shift Keying (BPSK)

BPSK adalah modulasi digital dengan format yang lebih sederhana dari

PSK. Menggunakan dua tahap yang dipisahkan sebesar 180° dan sering juga

disebut 2-PSK. Modulasi ini paling sempurna dari semua bentuk modulasi PSK.

Akan tetapi bentuk modulasi ini hanya mampu memodulasi 1 bit/simbol dan

dengan demikian maka modulasi ini tidak cocok untuk aplikasi data-rate yang

tinggi dimana bandwidthnya dibatasi. Sinyal termodulasi secara BPSK

didefenisikan mempunyai bentuk sebagai berikut :

Gambar 2.13 Sinyal BPSK

Gambar 2.14 Modulator BPSK

33

2. Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

QPSK adalah Bentuk lain dari modulasi digital selubung konstan

termodulasi sudut. QPSK adalah teknik pengkodean M-ary dimana M=4

(karenanya dinamakan “Quatenary“ yang berarti 4). M-ary adalah suatu bentuk

turunan dari binary. M berarti digit yang mewakili banyaknya kondisi yang

mungkin. Dalam QPSK ada 4 phase output yang berbeda, maka harus ada 4

kondisi input yang berbeda. Karena input digital ke modulator QPSK adalah

sinyal biner, maka untuk menghasilkan 4 kondisi input yang berbeda harus

dipakai bit input lebih dari 1 bit tunggal. Pengiriman data yang cepat dan efisien

menyebabkan sistem-sistem transmsi digital mendapat tempat yang semakin

penting dalam bidang komunikasi. Sistem modulasi QPSK (Quadrature Phase

Sihft Keying) merupakan salah satu sistem modulasi digital untuk mengirimkan

data yang lebih cepat.

Gambar 2.15 Sinyal Termodulasi QPSK

2.2.14 Perhitungan Model Propagasi Free Space Loss

FSL (Free Space Loss) merupakan model propagasi yang digunakan

dengan mengkondisikan transmitter dan receiver berada pada lingkungan tanpa

bangunan ataupun halangan lain yang dapat menimbulkan difraksi, reflaksi,

absorsi maupun blocking. Model propagasi tersebut baik apabila digunakan

untuk perancangan tahap awal suatu jaringan sehingga dapat diketahui

34

karakteristik jaringan sesuai standar yang diterapkan. Besar redaman ruang

bebas secara matematis dapat dihitung dengan persamaan:

Lfs = ……………………………………………………………………….(2.4)

Dengan keterangan sebagai berikut :

Lfs = Free space loss (dB)

Pt = Daya pancar di transmitter (dBm)

Pr = Daya terima di receiver (dBm)

Dari persamaan FSL diatas maka dapat diturunkan lagi sehingga dapat

diketahui parameter khusus yang mempengaruhi parameter tersebut. Besar rapat

daya yang memiliki simbol F dengan jarak (d) dari suatu antena isotropis

transmitter dengan daya pancar (Pt) adalah:

…………………………………………………………………...(2.5)

Pada sisi receiver dengan luas lengkap (aperture) antena isotropis

bernilai, maka untuk besar daya yang ditangkap (Pt) adalah :

Pr = F = = Pt ( ……………………………………………...(2.6)

Sehingga untuk persamaan 2.1 akan didapat persamaan yang diturunkan

sebagai berikut :

Lfs = = 2 =2…………………………………………………...(2.7)

Karena λ= dengan c adalah cepat rambat gelombang cahaya di ruang

hampa sebesar 3x108 m/dt, maka besarnya redaman ruang bebas menjadi :

Lfs = 10 log

= 20log + 20 log d + 20 log f

= 32,5 + 20 log dkm + 20 log fMhz ……………………………………(2.8)

Lfs = 92,4 + 20 log dkm + 20 log fGHz …………………………………….…(2.9)

35

2.2.15 Simulator OPNET Modeler

Opnet Modeler merupakan suatu software untuk semua fase penelitian,

termasuk model desain, simulasi, pengumpulan data, dan analisis data. Opnet

medeler menyediakan suatu lingkungan pengembangan yang komprehensif

untuk mendukung model jaringan komunikasi dan sistem terdistribusi. Kedua

perilaku dan kinerja dari suatu model jaringan dapat dianalisis dengan

melakukan simulasi kejadian diskrit. Sebuah Graphical User Interface (GUI)

mendukung konfigurasi skenario dan pengembangan model jaringan. Hasil

simulasi dapat dibuat dalam beberapa skenario sehingga dapat dijadikan dasar di

dalam perencanaan suatu jaringan berbasis paket. Simulasi dapat juga dilakukan

untuk memprediksi kebutuhan di dalam suatu jaringan berbasis paket untuk

beberapa tahun ke depan berdasarkan prediksi permintaan (demand), layanan

ataupun teknologi yang mungkin dipergunakan pada masa mendatang.

Gambar 2.16 Opnet Modeler 14.5 – Educational Version

Di dalam Opnet Modeler ada beberapa hal yang perlu kita ketahui, yaitu :

1. Hirarki Pemodelan di OPNET Modeler

Opnet Modeler dapat dipergunakan untuk simulasi jaringan paket

berbasis Internet Protocol (IP), Asynchronous Transfer Mode (ATM), Frame

Relay ataupun TDM. Jenis layanan yang disimulasikan juga beragam, baik

internet, VoIP, file transfer, video conference, video streaming, dan lain

36

sebagainya yang dapat diatur berdasarkan kebutuhan dari pengguna simulasi.

Secara umum OPNET Modeler sudah cukup sebagai simulator berbasis paket

yang handal dan dapat dikembangkan oleh penggunanya (TELKOM Research

and Development Centre, 2008). Ada beberapa proses yang dapat diikuti dalam

melakukan simulasi menggunakan OPNET Modeler. Urutan dari proses dalam

menampilkan simulasi dengan OPNET Modeler adalah sebagai berikut:

a. Pemodelan dan Siklus Simulasi

OPNET Modeler menyediakan media yang sangat mendukung untuk

membantu pengguna dalam membuat sebuah siklus perancangan (design

cycle)

b. Pemodelan Hirarkis

OPNET Modeler menggunakan sebuah struktur hirarkis (hierarchical

structure) dalam pembuatan model. Setiap level dari struktur hirarkis

mendeskripsikan aspek yang berbeda untuk melengkapi model yang akan

disimulasikan. Urutannya adalah:

Network Editor – network topology models

Node Editor – data flow models define

Process Editor – control flow models

c. Specialized in communication networks

Library model menyediakan protocol yang sudah ada, yang dapat diubah

oleh pengguna dalam mengembangkan model yang akan dibuatnya.

d. Automatic simulation generation

OPNET Modeler dapat dikompilasi menggunakan kode. Dimana dengan

melakukan eksekusi maka akan tampak output data dari kode yang telah

dibuat, kita dapat melihat urutannya sebagai berikut :

Running Simulations yang terdapat simulation tool dan debugging

tool.

Analyzing results yang terdapat probe editor dan analysis tool,

filter tool serta animation viewer.

37

2. Notasi Yang Digunakan OPNET Modeler

Dalam pemodelan hirarkis tersebut diatas, OPNET Modeler

menggunakan beberapa notasi untuk memodelkan sebuah jaringan, node ataupun

proses. Notasi-notasi ini digunakan untuk menunjukkan beberapa hal dalam

pemodelan, seperti modul-modul yang berada di dalam sebuah node.

a. Node Model

Sebuah node adalah sebuah representasi dari peralatan jaringan (network

device) dari sebuah jaringan komputer yang akan dimodelkan. Salah satu

node model pada Opnet Modeler adalah node model ZigBee seperti pada

Gambar 2.17

Gambar 2.17 Node Model pada ZigBee Station

b. Proses Model

OPNET Modeler proses model digambarkan dengan menggunakan

sebuah State Transtition Diagram (STD). Dimana STD ini dapat dilihat

dengan double click sebuah modul pada node model. Hanya dua jenis

modul yang memiliki proses model, yakni modul Processor dan modul

Queue. Implementasi dari sebuah STD adalah sebuah coding dalam

bahasa Proto-C, yakni sebuah bahasa mirip Bahasa C yang

dikembangkan oleh OPNET Modeler.

38

Gambar 2.18 Process Model ZigBee

2.2.15.1 ZigBee Model

Pemodelan pada ZigBee pada simulator Opnet Modeler yang diperlukan

diantaranya:

1. ZigBee Object Palette

Gambar 2.18 menunjukkan ZigBee object palette pada simulator Opnet

Modeler

Gambar 2.19 ZigBee Object Palette

Dari ZigBee object palette pada Gambar 2.19, untuk masing-masing model

dapat dideskripsikan pada tabel 2.5.

Tabel 2.5 ZigBee Node Model

Node Model Deskripsi

Zigbee_coordinator Zigbee coordinator node model

Zigbee_end_device Zigbee end device node model

Zigbee_router Zigbee router node model

39

2. ZigBee Model Attributes

Attributes yang terdapat pada ZigBee model dalam simulator Opnet

Modeler, yaitu:

a. Local Attributes

Berikut adalah attributes yang terdapat untuk konfigurasi ZigBee device

model yang ditunjukkan pada Gambar 2.20:

Application Traffic Attributes, dimana terdiri dari:

- Destination

- Packet Interarrival Time

- Packet Size

- Start Time

- Stop Time

Gambar 2.20 ZigBee Device Model Attributes

b. Global Attributes

ZigBee model terdiri dari global attributes yang diakses dari dialog box

Configure/Run Simulation:

Network Formation Threshold

Report Snapsot Time

40

2.2.15.2 Tools Pada Opnet Modeler

Simulasi menggunakan Opnet Modeler dapat dilakukan dengan terlebih

dahulu membuat sebuah skenario jaringan yang direncanakan. Berikut ini

merupakan langkah untuk membuat sebuah skenario melalui project editor

Opnet Modeler.

1. Mulai.

2. Buka pada menu bar Opnet Modeler, kemudian File-New-Project.

3. Masukkan Project Name dan Scenario Name.

4. Pilih topologi awal yang ingin digunakan, namun untuk membuat

skenario baru maka pilih Create Empty Scenario.

5. Pilih tipe skala jaringan yang akan disimulasikan, dimana untuk tipe

skala jaringan terdiri dari Word/Enterprise/Campus/Office/Choose from

maps.

6. Masukkan nilai skala skenario yang ingin disimulasikan, yaitu dengan

mengisi X span, Y span dan unit satuan jarak.

7. Pilih teknologi yang akan digunakan pada simulasi.

8. Selesai.

Skenario jaringan yang akan disimulasikan dapat dibuat dengan

menggunakan tools yang ada pada Opnet Modeler dan tersedia di project editor.

Beberapa tools yang umumnya digunakan dalam mensimulasikan skenario

jaringan antara lain:

1. Object Palette

Object palette pada Gambar 2.21 merupakan tools untuk menampilkan

perangkat atau objek sesuai dengan teknologi yang telah dipilih pada langkah

saat membuat skenario melalui project editor Opnet Modeler.

41

Gambar 2.21 Object Palette

2. Choose Individual DES Statistic

DES (Discrate Event Simulation) statistic pada Gambar 2.22 merupakan

parameter yang digunakan untuk menganalisa simulasi jaringan. Parameter yang

dapat diamati tergantung dengan teknologi yang digunakan. Pemilihan

parameter didasari oleh kebutuhan pengguna akan analisis hasil simulasi.

Gambar 2.22 Individual DES Statistic Pada ZigBee

42

3. Configure/Run Discrete Event Simulation (DES)

Konfigurasi Discrete Event Simulation (DES) pada Gambar 2.23

dilakukan pada durasi yang diatur sesuai dengan waktu simulasi akan dijalankan

sehingga sistem stabil. Pengguna dapat menjalankan simulasi dengan memilih

Run.

Gambar 2.23 Configure/Run Discrete Event Simulation (DES)

4. Results

Contoh dari hasil simulasi berdasarkan Discrete Event Simulation (DES)

statistic seperti pada Gambar 2.24 yang telah dipilih sebelumnya dapat dilihat

setelah simulasi dijalankan dari View Results pada menu bar DES, dimana hasil

simulasi berupa grafik dan data statistik.

Gambar 2.24 Result Browser