7/31/2019 Paper Nirabel 2009 Kelompok 8

1/4

Wireless Sensor NetworkKomunikasi Data Nirkabel

Kelompok 8

Pingkan Talot - 0902135088

Frendy Rompis - 090213072

Ivan Tamarengki090213008

Indra Tampemawa - 080213032

Wireless sensor network merupakan sekumpulan sensor

otomatis yang letaknya terdistribusi di berbagai tempat, dimana

setiap titik sensor di dalam jaringan sensor dilengkapi dengan

radio transceiver atau semacam alat komunikasi wireless. Sensor

tersebut bekerja bersama-sama dan biasanya digunakan untuk

memonitor kondisi lingkungan fisik, antara lain: suhu, gerakan,

suara, getaran, perubahan warna, dan lain-lain. Setiap titik/node

sensor biasanya dilengkapi juga dengan mikrokontroler dansumber energi (biasanya battery atau mungkin solar cell).

Sebuah Wireless sensor network biasanya merupakan jaringan

wireless ad-hoc, yang berarti bahwa setiap sensor mendukung

algoritma routing multi-hop dimana node-node juga berfungsi

sebagai forwarder yang me-relay paket data ke stasiun pusat.

Penggunaan arsitektur ad-hoc dalam wireless sensor network

dikarenakan arsitektur ini yang paling tepat dan paling murah

untuk diterapkan dalam wireless, mengurangi biaya key factor

pada banyak jaringan, seperti instalasi, maintenance dan

ongoing operational needs. Karakteristiknya antara lain : self

transformation function, self repair feature, dan multi hop

function

I. PENDAHULUANDengan meningkatnya kegiatan ekonomi dan

kesejahteraan masyarakat maka akan menuntut kebutuhan

energi listrik yang terus meningkat. Energi listrik merupakan

salah satu kebutuhan utama masyarakat. Oleh karena itu,

untuk meyakinkan konsumen kualitas energy listrik yang

dikonsumsi, perlu dilakukan monitoring energi listrik.

Wireless Sensor Network (WSN) merupakan suatu jaringan

nirkabel yang terdiri dari beberapa sensor (sensor node) yang

diletakkan ditempat - tempat yang berbeda untuk

memonitoring kondisi suatu plan. Kita biasa menyebutnyasensor node, dimana sensor sensor tersebut akan mendeteksi

obyek dan mengirim data dengan nirkabel (xbee - pro) ke

gateway. Untuk proyek akhir kali ini obyek yang dideteksi

adalah tegangan, arus, frekuensi dan beda phase. Pada sisi

gateway akan terkoneksi gprs menggunakan modem gprs

(sim300c) dan mengirim paket paket data ke web database.Konsumen dapat mengakses data data tersebut melalui

telepon gengam ke web yang terkoneksi database. Pada web

tersebut akan ditampilkan data data nilai energi listrik sesuai

waktu dan titik yang ingin ditampilkan. Sehingga dapat

meyakinkan konsumen akan energi listrik yang dikonsumsi

selama ini.

II. DASARTEORIWireless Sensor Network (WSN) adalah suatu

infrastruktur jaringan wireless yang menggunakan sensor

untuk memonitor fisik atau kondisi lingkungan sekitar, seperti

suhu, suara, getaran, gelombang elektromagnetik, tekanan,gerakan, dan lainlain. Masingmasing node dalam jaringansensor nirkabel biasanya dilengkapi dengan

radiotrancieveratau alat komunikasi wireless lainnya,

mikrokontroler kecil, dan sumber energi, biasanya baterai.

Berdasarkan fakta di dunia, sekitar 98% prosesor bukan

berada didalam sebuah komputer PC/laptop, namun

terintegrasi dalam aplikasi militer, kesehatan, remote control,

chip robotik, alat komunikasi, dan mesinmesin industri yang

didalamnya telah dipasang sensor.

Perkembangan WSN dan trend kemajuan teknologi dapat

direpresentasikan oleh gambar 1. berikut :

Pada Gambar 1. diatas dapat dilihat bahwa dengan

berjalannya waktu, maka perkembangan teknologi semakin

mengarah kepada konektivitas lingkungan fisik. Kebanyakan

observasi yang dilakukan di lapangan melibatkan banyak

faktor dan parameter parameter untuk mendapatkan hasil

yang maksimal dan akurat. Jika peneliti hendak mengambil

informasi langsung di lapangan, maka kendalanya adalah

dibutuhkan biaya yang besar dan waktu yang lama untuk

mendeteksi fenomena yang muncul sehingga menyebabkan

performansi yang tidak efisien dan tidak praktis.

7/31/2019 Paper Nirabel 2009 Kelompok 8

2/4

Dengan adanya teknologi WSN, memungkinkan peneliti

untuk mendapat informasi yang maksimal tanpa harus berada

di area sensor. Informasi dapat diakses dari jarak jauh

melalui gadgetseperti laptop, remote control, server dan

sebagainya.

Berikut adalah beberapa keuntungan yang bisa diperoleh dari

teknologi WSN:Simpel / praktis / ringkas karena tidak perlu

ada instalasi kabel yang rumit dan dalam kondisi geografi

tertentu sangat menguntungkan dibanding Wired SensorSensor menjadi bersifat mobile, artinya pada suatu saat

dimungkinkan untuk memindahkan sensor untuk mendapat

pengukuran yang lebih tepat tanpa harus khawatir mengubah

disain ruangan maupun susunan kabel ruangan.

meningkatkan efisiensi secara operasional. mengurangi total biaya sistem secara signifikan. dapat mengumpulkan data dalam jumlah besar. konfigurasi software mudah. memungkinkan komunikasi digital 2 arah. menyediakan konektivitas internet yang secara

global, kapanpun dimanapun informasi tersebut dapatdiakses melalui server,laptop,dan sebagainya.

Arsitektur WSNPada WSN, node sensor disebar dengan tujuan untuk

menangkap adanya gejala atau fenomena yang hendak diteliti.

Jumlah node yang disebar dapat ditentukan sesuai kebutuhan

dan tergantung beberapa faktor misalnya luas area,kemampuan sensing node, dan sebagainya.

Tiap node memiliki kemampuan untuk mengumpulkan data

dan meroutingkannya kembali keBase Station.Node sensor

dapat mengumpulkan data dalam jumlah yang besar dari

gejala yang timbul dari lingkungan sekitar.

Dewasa ini perkembangan node sensor mengikuti trend

teknologi nano, dimana ukuran node sensor menjadi semakin

kecil dari tahun ke tahun. Node sensor dapat direpresentasikan

oleh Gambar 2. berikut:

Gambar 2.Perkembangan dimensi node sensor terhadap

waktu

Dan untuk arsitektur WSN secara umum dapat

direpresentasikan oleh gambar 3. berikut

Pada Gambar 3. dapat dilihat, node sensor yang berukuran

kecil disebar dalam di suatu area sensor.Node sensor tersebut

memiliki kemampuan untuk merutekan data yang

dikumpulkan ke node lain yang berdekatan. Data dikirimkan

melalui transmisi radio akan diteruskan menuju BS (BaseStation) yang merupakan penghubung antaranode sensor

dan user. Informasi tersebut dapat diakses melalui

berbagaiplatform seperti koneksi internet atau satelit sehingga

memungkinkan useruntuk dapat mengakses secara realtime

melalui remote server.

Bagianbagian pada WSNWSN terbagi atas 5 bagian, yaitu:

1. TransceiverTransceiver ini berfungsi untuk menerima/mengirim

data dengan menggunakan protokol IEEE 802.15.4atau IEEE 802.11b/g kepada device lain

seperti concentrator, modem Wifi, dan modem RF.

2. MikrokontrolerMikrokontroler ini berfungsi untuk melakukan fungsi

perhitungan, mengontrol dan memproses devicedevice yang terhubung dengan mikrokontroler.

3. Power SoucePower Souce ini berfungsi sebagai sumber energibagi sistem Wireless Sensor secara keseluruhan.

4. External MemoryExternal Memory ini berfungsi sebagai tambahan

memory bagi sistem Wireless Sensor, pada dasarnya

sebuah unit mikrokontroler memiliki unit memory

sendiri.

5. SensorSensor berfungsi untuk mensensing besaran

besaran fisis yang hendak diukur. Sensor adalahsuatu alat yang mampu untuk mengubah suatu

bentuk energi ke bentuk energi lain, dalam hal ini

adalah mengubah dari energi besaran yang diukurmenjadi energi listrik yang kemudian diubah oleh

ADC menjadi deretan pulsa terkuantisasi yang

kemudian bisa dibaca oleh mikrokontroler.

Standar WSNWireless Sensor menggunakan 2 standar komunikasi wireless,

yaitu:

1. IEEE 802.15.4 Protokol IEEE 802.15.4 inimerupakan salah satu macam dari protokolprotokol

7/31/2019 Paper Nirabel 2009 Kelompok 8

3/4

padaWPAN (Wireless Personal Area Networks),

salah satu contoh dari WPAN yang lainnya

adalah bluetooth. Protokol IEEE 802.15.4 ini

merupakan standar untuk gelombang radio (RF).

Protokol ini bekerja pada data rate yang rendah agar

batere bisa tahan lama, dan sederhana. Suatu device

yang menggunakan protokol ini, dapat terkoneksi

dengan baik pada radius maksimal 10 m dan dengan

data rate maksimal 250 Kbit/s dengan alat lainnya.Protokol ini menggunakan 3 pita frekuensi untuk

keperluan operasionalnya, seperti:

o 868868.8 MHz untuk daerah Eropa.o 902928 MHz untuk daerah Amerika Utara.o 24002483.5 MHz untuk daerah lainnya

diseluruh dunia.

ZigBee merupakan salah satu vendor yang

mengembangkan layer layerdiatas layeruntukIEEE802.15.4ini. Pada perkembangannya saat ini,

protokol ini sudah mendukung penggunaan Ipv6,

dengan ditandai lahirnya RFC 4919 (Request ForComments 4919) dan RFC 4944 (Request For

Comments 4844).

2. IEEE 802.11 Protokol ini terdiri atas beberapa jenisstandar lain untukWLAN (Wireless Local Area

Networks), saat ini yang paling populer adalah IEEE

802.11g dan 802.11b. Pada Wireless Sensor

Networkdigunakan protokol IEEE 802.11b/g.Protokol IEEE 802.11 ini memiliki beberapa channel

yang frekuensinya berbeda, agar tidak terjadi

interferensi antar device IEEE 802.11 ini, pembagian

frekuensi untuk tiaptiap channel diatur oleh

kebijakan masing

masing negara.

Protokol IEEE 802.11b yang digunakan

pada Wireless Sensor, mempunyai data

rate maksimum 11 Mbit/s. Pada kenyataannya,

protokol ini hanya mampu mempunyai data

rate maksimum 5,9 Mbit/s dengan TCP, dan 7,1Mbit/s untuk UDP (User Datagram Protocol). Hal

ini karena adanya overheadpada CSMA.

Protokol IEEE 802.11b ini mampu beroperasi pada

radius jarak 38 m dari device lain, dan memiliki

frekuensi operasi pada 2,4 GHz.

Aplikasi

aplikasi WSN

1. Bidang MiliterSejak dahulu, WSN merupakan bagian yang tidak

dapat dipisahkan dari sistem kontrol dari peralatan

canggih militer, pengawasan daerah untuk

kepentingan keamanan, modus pengintaian

dan targeting system. Di dalam medan perang, WSN

mampu mendeteksi dan menghitung banyaknya

jumlah tank musuh, kendaraan robot, kapal selam,rudal, torpedo dan pesawat yang tak berawak. Posisi

dari semua objek tersebut juga dapat diketahui

dengan detail. Selain itu WSN juga berperan

dalam sensing nuklir dari jarak jauh, mendeteksi

adanya senjata kimia di suatu negara dan bahan

peledak yang berbahaya, bahkan WSN bisa

mendeteksi seranganserangan potensial teroris.

Terbukti dengan jelas bahwa WSN akan mengambil

peran yang lebih penting dalam tugastugas militer

lainnya, seperti merancang serangan militer di masadepan maupun bertahan dengan sistem yang cerdas

tanpa keterlibatan manusia.

2. Deteksi dan Monitoring LingkunganWSN turut ambil bagian dalam memonitor suatu

ekosistem yang kompleks seperti pencemaran udara,

air, mendeteksi populasi dan perilaku hewan serta

tumbuhan. Misalnya, untuk meneliti perilaku dari

suatu spesies, sensor disebar pada periode tertentu

sebagai sampel sebelum dimulainya musim

reproduksi. Sedangkan contoh untuk beberapa

aplikasi lainnya adalah untuk mengontrol suhu dalam

suatu bangunan dan gedung perkantoran yang besar

sehingga perubahan suhu di dalam ruangan dapat

dikontrol sesuai yang diinginkan. Menurut data

statistik dari sebuah perkantoran di Amerika, sekitar

90% total biaya untuk instalasi pengatur suhu

ruangan kantor tersebut dikeluarkan hanya untuk

masalah kabel. Jika masalah kabel dapat diatasi

dengan teknologi WSN, maka biaya instalasi dapat

ditekan secara signifikan yakni hanya sebesar 10%

saja.

3. Pencegahan dan Bantuan BencanaWSN memiliki kemampuan untuk menangkap

fenomena yang ada di sekitarnya. Hal ini digunakan

untuk mendeteksi adanya kebakaran hutan denganadanya fitur temperature sensing. Selain

itu, node sensor juga efektif jika disebar di daerah

rawan bencana. Lokasi bencana yang terjadi dapat

diketahui dengan pasti melalui mikrosensoryang

tersebar dan terintegrasi dengan bangunan yang ada

di lokasi bencana tersebut.

4. Bidang kesehatanKemajuan di bidang medis yang amat pesat tak dapat

dilepaskan dari peran WSN untuk menangani

berbagai aplikasi. Contohnya monitoring virus dari

jarak jauh. Metode yang digunakan adalah dengancara sensor menangkap gejalagejala yang mirip

dengan populasi yang telah terinfeksi virus tersebut.

Atau bisa juga digunakan untuk memprediksi sejak

dini beberapa infeksi penyakit seperti malaria dan

SARS dengan menganalisisinformasi epidemiological dari korban. Kemampuan

WSN lebih jauh adalah mampu membawa perubahan

pada metode deteksi penyakit kanker disamping itu

7/31/2019 Paper Nirabel 2009 Kelompok 8

4/4

juga digunakan untuk memonitortransplantasi organ

dalam manusia.

5. Home IntellegenceWSN juga efektif untuk merekayasa kecerdasan alat

alat rumah tangga sehingga memungkinkan untuk

dapat mengontrol pengggunaan listrik, air, gas serta

pengaturan suhu di dapur melalui koneksi nirkabel

jarak jauh. Disamping itu dapat juga diaplikasikanuntuk pengaturan contentTV, DVD, atau

CDplayersesuai dengan kebutuhan keluarga. Salah

satu contoh aplikasi yang menarik adalah sensor

dapat mengetahui isi yang terdapat dalam kulkas dandapat mengirimkan produk yang kehabisan stok atau

tinggal sedikit ke dalam sebuah perangkatpersonal

digital assistant(PDA) secara nirkabel ketika

berbelanja.

6. Bidang IlmiahBidang ilmiah memberikan sumber yang tidak

terbatas untuk bereksplorasi. Aplikasi di dalam WSN

turut memberikan andil yang penting didalam

pengukuran kedalaman lautan beserta deteksi biota

nya, serta berperan penting dalam proyek penelitian

luar angkasa ke planet Mars, dimana sensorsensor

tersebut ditempatkan untuk mendeteksi

suhu, seismic, kandungan dan komposisi tanah dari

planet tersebut.

7. Layanan interaktifWSN memiliki prospek yang menjanjikan dalam halpenggalian informasi dari lingkungan fisik dan

memberikan timbal balik yang variatif. Dengan

adanya teknologi WSN, saat ini muncul layanan

hiburan yang bersifat interaktif. Contohnya adalah

smart kindergarten, yakni suatu taman belajar kanakkanak yang memungkinkan anak-anak dan

mainannya untuk berkomunikasi dua arah. Dalam

dunia nyata. Contoh lainnya adalah museum

Exploratorium yang interaktif di San Francsisco. Di

tempat ini pengunjung dapat berpartisipasi secara

aktif dalam eksperimen. Pengunjung juga mendapat

feedback berupa percakapan (speech) dan sentuhan

(touch) dari objek-objek yang dilengkapi sensor.

8. Aplikasi lainnyaWSN juga digunakan di dalam banyak keperluan

lainnya, misalnya instrumentasi pabrik, kontrol robot,memonitor trafik dan sebagainya.

Definisi PEGASISDari sejumlah permasalahan pada implementasi WSN,

perfomansi merupakan masalah yang sangat penting. Hal inidikarenakan perfomansi jaringan dipengaruhi QoS yang baik

pula. QoS yang baik adalah yang memiliki throughputyang

tinggi, serta delay dan retransmisi yang kecil.

PEGASIS adalah algoritma berdasarkan sambungan rantai

yang paling dekat. Topologi yang terdapat pada algoritma ini

adalah topologi simple chain networkdengan membentuk

rantai dari sensornode agar masingmasing node dapat

mengirimkan atau menerima dari tetangganya dan hanya

satu node dari rantai tersebut yang mengirim keBase

Stationatau sink node atauAccess Point. Lalu menggunakan

topologi hierarchical chain based binary networkdenganmembentuk rangkaian berantai tapi pada node yang

bertingkat. Semua node yang menerima pesan naik ke tingkat

berikutnya untuk mengirimkan pesan ke tetangganya. Dan jika

telah tersisa satu node, maka node tersebut akan mengirimkankeBase Station atau sink node.

Karakteristik dari PEGASIS dapat dijelaskan sebagai berikut:

Dirancang untuk model pengiriman data yangberkelanjutan.

Membuat rantai bukan kluster. Transmisi node tunggal dalam rantai. Pengetahuan sensor global, delay besar karena jarak

jauh

Arsitektur PEGASISPada awalnya nodenode tersebar dalam jumlah besar pada

suatu area dan proses pengiriman data masih terpusat

padaBase Station. Tapi dengan adanya algoritma PEGASISsemua node sensor akan membentuk rantai agar masing

masing node dapat mengirim atau menerima dari tetangganya.

Dan hanya node leadertersebut yang mengirim keBase

Station.

III.REFERENSIhttp://gitorolis.weebly.com/4/post/2011/02/-wireless-sensor-

network-wsn-dan-algoritma-pegasis.html

http://bayuprn.blog.uns.ac.id/wireless-sensor-network.html

http://blog.aguskurniawan.net/post/Mengenal-Wireless-Sensor-Network.aspx

http://vempuzka.wordpress.com/2012/01/07/wireless-sensor-network/

http://gitorolis.weebly.com/4/post/2011/02/-wireless-sensor-network-wsn-dan-algoritma-pegasis.htmlhttp://gitorolis.weebly.com/4/post/2011/02/-wireless-sensor-network-wsn-dan-algoritma-pegasis.htmlhttp://gitorolis.weebly.com/4/post/2011/02/-wireless-sensor-network-wsn-dan-algoritma-pegasis.htmlhttp://bayuprn.blog.uns.ac.id/wireless-sensor-network.htmlhttp://bayuprn.blog.uns.ac.id/wireless-sensor-network.htmlhttp://blog.aguskurniawan.net/post/Mengenal-Wireless-Sensor-Network.aspxhttp://blog.aguskurniawan.net/post/Mengenal-Wireless-Sensor-Network.aspxhttp://blog.aguskurniawan.net/post/Mengenal-Wireless-Sensor-Network.aspxhttp://vempuzka.wordpress.com/2012/01/07/wireless-sensor-network/http://vempuzka.wordpress.com/2012/01/07/wireless-sensor-network/http://vempuzka.wordpress.com/2012/01/07/wireless-sensor-network/http://vempuzka.wordpress.com/2012/01/07/wireless-sensor-network/http://vempuzka.wordpress.com/2012/01/07/wireless-sensor-network/http://blog.aguskurniawan.net/post/Mengenal-Wireless-Sensor-Network.aspxhttp://blog.aguskurniawan.net/post/Mengenal-Wireless-Sensor-Network.aspxhttp://bayuprn.blog.uns.ac.id/wireless-sensor-network.htmlhttp://gitorolis.weebly.com/4/post/2011/02/-wireless-sensor-network-wsn-dan-algoritma-pegasis.htmlhttp://gitorolis.weebly.com/4/post/2011/02/-wireless-sensor-network-wsn-dan-algoritma-pegasis.html