PERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... · PDF filePERBANDINGAN ALGORITMA...

10
PERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI DENGAN MOBILE ROBOT DI DAERAH BENCANA MENGGUNAKAN OPEN DYNAMIC ENGINE Abdullah Hafidh, Eka Suryana, Muhammad Fajar, Wisnu Jatmiko Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Indonesia abdullah.hafi[email protected], [email protected], [email protected], [email protected] Abstrak Putusnya jaringan komunikasi sebagai akibat dampak suatu bencana merupakan permasalahan yang perlu cepat diatasi agar tidak menimbulkan kerugian yang lebih besar. Komunikasi antara lokasi bencana dengan dunia luar menjadi sangat penting dalam menentukan tindakan yang tepat untuk meminimalisasi kerugian akibat bencana. Kajian penggunaan mobile robot otonom untuk menghubungkan menara-menara komunikasi yang terputus dapat menjadi solusi alternatif untuk mengatasi masalah ini. Dalam penelitian ini, penulis mengkaji beberapa algoritma perluasan jaringan dalam bentuk simulasi menggunakan library Open Dynamic Engine. Library Open Dynamic Engine merupakan library yang telah menggunakan perhitungan fisika secara efisien dan teruji sehingga dapat mendekati keadaan dunia sebenarnya. Simulasi ini bertujuan untuk mendemontrasikan serta membandingkan bahwa algoritma ini dapat dikembangkan untuk menghubungkan menara komunikasi. Kata kunci : Daerah Bencana, Mobile Robot, Perbandingan, Perluasan Jaringan, Simulasi, Open Dynamic Engine, Otonom 1 Pendahuluan Komunikasi pasca bencana merupakan hal pent- ing sehingga dunia luar dapat mengakses lokasi bencana dan dapat memperkirakan seberapa be- sar dampak kerusakan maupun korban jiwa di lokasi tersebut. Namun, suatu bencana terkadang merusak beberapa bangunan fisik komunikasi se- hingga menimbulkan terputusnya komunikasi an- tara lokasi bencana dan lokasi di luar bencana. Terputusnya komunikasi antara lokasi bencana dan dunia luar dapat menimbulkan beberapa dampak negatif bagi lokasi bencana. Dampak negatif terse- but dapat berupa tidak ada informasi mengenai kondisi korban jiwa, penanganan korban jiwa, to- tal kerusakan bangunan, dan lain sebagainya. Ak- ibatnya, hal ini dapat menciptakan ketidakpastian mengenai kebutuhkan penting bagi korban jiwa se- hingga dapat menghambat penanganan yang tepat terhadap korban bencana seperti tertundanya ba- han bantuan. Kondisi ini menjadi pemicu peneliti-peneliti dalam mengembangkan robot sehingga dapat menanggulangi permasalahan putusnya komunikasi akibat suatu bencana. Bidang penelitian terkait permasalahan ini dapat berupa antara lain pemil- ihan jenis robot, penentuan posisi persebaran robot, dan algoritma-algoritma terkait seperti pe- nentuan lokasi robot, pencegahan benturan, dan perluasan jaringan. Dalam papernya, Takahashi, Sekiyama, dan Fukuda mencoba mensimulasikan al- goritma pergerakan koloni robot berdasarkan pri- oritas keterhubungan robot dengan menara komu- nikasi [5]. Penelitian lainnya dikembangkan oleh Nulad, dkk yaitu menggunakan algoritma Position By Line untuk menghubungkan 2 menara komu- nikasi yang terputus [2]. Kecepatan performa dari sisi waktu pemben- tukan jaringan merupakan salah satu indika- tor penting dari setiap algoritma pembentukan jaringan tersebut. Pengukuran waktu performa pun membutuhkan keadaan lingkungan yang sesuai dan hal ini cukup sulit untuk diterapkan pada dunia nyata. Hal ini dikarenakan terkendala dengan pe- modelan situasi bencana, jumlah robot untuk mem- bentuk suatu koloni, dan biaya penelitian yang be- sar. Untuk itu, penulis mencoba membandingkan

Transcript of PERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... · PDF filePERBANDINGAN ALGORITMA...

Page 1: PERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... · PDF filePERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... dan perluasan jaringan. Dalam papernya, Takahashi,

PERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASIDENGAN MOBILE ROBOT DI DAERAH BENCANA MENGGUNAKAN OPEN

DYNAMIC ENGINE

Abdullah Hafidh, Eka Suryana, Muhammad Fajar, Wisnu Jatmiko

Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Indonesia

[email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

Abstrak

Putusnya jaringan komunikasi sebagai akibat dampak suatu bencana merupakan permasalahanyang perlu cepat diatasi agar tidak menimbulkan kerugian yang lebih besar. Komunikasi antaralokasi bencana dengan dunia luar menjadi sangat penting dalam menentukan tindakan yang tepatuntuk meminimalisasi kerugian akibat bencana. Kajian penggunaan mobile robot otonom untukmenghubungkan menara-menara komunikasi yang terputus dapat menjadi solusi alternatif untukmengatasi masalah ini. Dalam penelitian ini, penulis mengkaji beberapa algoritma perluasan jaringandalam bentuk simulasi menggunakan library Open Dynamic Engine. Library Open Dynamic Enginemerupakan library yang telah menggunakan perhitungan fisika secara efisien dan teruji sehinggadapat mendekati keadaan dunia sebenarnya. Simulasi ini bertujuan untuk mendemontrasikan sertamembandingkan bahwa algoritma ini dapat dikembangkan untuk menghubungkan menara komunikasi.

Kata kunci : Daerah Bencana, Mobile Robot, Perbandingan, Perluasan Jaringan, Simulasi,Open Dynamic Engine, Otonom

1 Pendahuluan

Komunikasi pasca bencana merupakan hal pent-ing sehingga dunia luar dapat mengakses lokasibencana dan dapat memperkirakan seberapa be-sar dampak kerusakan maupun korban jiwa dilokasi tersebut. Namun, suatu bencana terkadangmerusak beberapa bangunan fisik komunikasi se-hingga menimbulkan terputusnya komunikasi an-tara lokasi bencana dan lokasi di luar bencana.Terputusnya komunikasi antara lokasi bencana dandunia luar dapat menimbulkan beberapa dampaknegatif bagi lokasi bencana. Dampak negatif terse-but dapat berupa tidak ada informasi mengenaikondisi korban jiwa, penanganan korban jiwa, to-tal kerusakan bangunan, dan lain sebagainya. Ak-ibatnya, hal ini dapat menciptakan ketidakpastianmengenai kebutuhkan penting bagi korban jiwa se-hingga dapat menghambat penanganan yang tepatterhadap korban bencana seperti tertundanya ba-han bantuan.

Kondisi ini menjadi pemicu peneliti-penelitidalam mengembangkan robot sehingga dapatmenanggulangi permasalahan putusnya komunikasi

akibat suatu bencana. Bidang penelitian terkaitpermasalahan ini dapat berupa antara lain pemil-ihan jenis robot, penentuan posisi persebaranrobot, dan algoritma-algoritma terkait seperti pe-nentuan lokasi robot, pencegahan benturan, danperluasan jaringan. Dalam papernya, Takahashi,Sekiyama, dan Fukuda mencoba mensimulasikan al-goritma pergerakan koloni robot berdasarkan pri-oritas keterhubungan robot dengan menara komu-nikasi [5]. Penelitian lainnya dikembangkan olehNulad, dkk yaitu menggunakan algoritma PositionBy Lineuntuk menghubungkan 2 menara komu-nikasi yang terputus [2].

Kecepatan performa dari sisi waktu pemben-tukan jaringan merupakan salah satu indika-tor penting dari setiap algoritma pembentukanjaringan tersebut. Pengukuran waktu performa punmembutuhkan keadaan lingkungan yang sesuai danhal ini cukup sulit untuk diterapkan pada dunianyata. Hal ini dikarenakan terkendala dengan pe-modelan situasi bencana, jumlah robot untuk mem-bentuk suatu koloni, dan biaya penelitian yang be-sar. Untuk itu, penulis mencoba membandingkan

Page 2: PERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... · PDF filePERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... dan perluasan jaringan. Dalam papernya, Takahashi,

beberapa algoritma pembentukan jaringan secaraotonom menggunakan perangkat lunak Open Dy-namic Engine. Alasan pemilihan perangkat lu-nak ini karena telah mengimplementasikan rumus-rumus fisika seperti gravitasi, momentum, dangaya gesek. Pemodelan dengan perangkat lunakini diharapkan dapat meminimalisasi gap dengankeadaan dunia nyata.

2 Landasan Teori

2.1 Autonomous

Autonomous Robot adalah robot yang dapatmelakukan pekerjaan dalam lingkungan yang tidakterstruktur tanpa bantuan petunjuk dari manusia[6]. Automous robot dapat dikategorisasikan men-jadi 2 bentuk, yaitu fully-autonomous robot dansemi-autonomous robot [4]. Sebuah robot dapatdikatakan sepenuhnya otonom jika memiliki ke-mampuan [6]:

• mendapatkan informasi mengenai lingkungan,

• bekerja dalam periode waktu tertentu tanpa in-terfensi dari luar,

• dapat bergerak tanpa interfensi manusia, dan

• menghindari situasi yang berbahaya bagimanusia, properti atau dirinya sendiri.

Sedangkan, sebuah robot dikatakan semi-autonomous karena ketika robot melakukanpengambilan keputusan terdapat interfensi dariluar dalam menentukan keputusan tersebut [4].

2.2 Artificial Intelligence

Artificial Intelligence memiliki 4 pengertianutama AI yaitu sistem yang berpikir seperti manu-sia, sistem yang berpikir secara rasional, sistemyang bertindak seperti manusia, dan sistem yangbertindak secara rasional [3]. Pengertian sistem inikemudian secara umumnya dikenal sebagai agent.Dalam dunia AI, suatu agent, baik itu intelli-gent agent atau rational agent, merupakan as-pek terpenting dan diperlukan untuk menjalankansuatu task tertentu. Dalam hubungannya den-gan lingkungan, agent menerima masukan darilingkungan, kemudian memproses masukan terse-but melalui sensor. Hasil masukan tersebut kemu-dian diolah sehingga menjadi suatu pengetahuan.Pengetahuan ini diasosiasikan dengan respon yang

Gambar 1: Ilustrasi Interaksi antara Agent danEnvironment [3]

Gambar 2: Control Scheme untuk mobile robot [4]

masuk akal melalui actuators. Respon ini dina-makan actions. Gambar 1 dapat memberikan ilus-trasi mengenai hal ini.

Konsep lainnya di AI yang sangat pentingadalah mendefinisikan PAGE (Performance, Ac-tions, Goal, dan Environment). Kaitan antaraPAGE dan agent diperlukan untuk menggambarkanketerkaitan antara tipe suatu agent dengan lingkun-gan dalam mencapai target dan prilaku agent terse-but.

2.3 Mobile Robot

Mobile robot merupakan mesin otomatis yang da-pat bergerak dalam suatu lingkungan [7]. Referensiskema kontrol dari mobile robot yang akan digu-nakan oleh penulis digambarkan pada gambar 2.

2

Page 3: PERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... · PDF filePERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... dan perluasan jaringan. Dalam papernya, Takahashi,

Sensing berupa interpretasi terhadap masukandari sensor yang terhubung dengan mobilerobot. Information Extraction and Interpretar-ion merupakan tahapan pengolahan data mentahberdasarkan keluaran dari sensing. Kedua taha-pan ini dapat digeneralisasi sebagai tahapan per-ception. Tahapan ini merupakan tahapan pent-ing karena suatu mobile robot harus dapat men-genali lingkungannya agar dapat menyelesaikanpekerjaannya dengan tepat. Berdasarkan percep-tion dari lingkungan, mobile robot memperbaharuipengetahuannya antara lain adalah posisi mobilerobot baik posisi global maupun posisi lokal ter-hadap target. Informasi yang sudah diolah men-jadi suatu pengetahuan ini kemudian menjadi ma-sukan untuk menentukan rencana pergerakan mo-bile robot dalam mencapai targetnya. Penentuanini dilakukan pada tahapan Cognition Path Plan-ning. Setelah terbentuk keputusan mengenai jaluryang akan diambil maka mobile robot akan bergeraksesuai jalur tersebut. Pergerakan ini dilakukan olehbagian Motion Control. Proses ini berulang hinggatarget dari mobile robot telah tercapai.

3 Rancangan Penelitian

Perancangan penelitian yang dibangun diawalidengan memodelkan obyek-obyek pada Open Dy-namic Engine. Setelah melakukan pemodelanobyek, maka penulis akan mengimplementasikan al-goritma perluasan jaringan yaitu algoritma Posi-tion By Line dan Self Deployment. Kemudian,tahapan selanjutnya adalah membandingkan al-goritma tersebut dalam sisi waktu pembentukanjaringan komunikasi.

3.1 Pemodelan Obyek pada Open DynamicEngine

Pada tahap ini penulis akan memodelkan obyek-obyek yang akan disimulasikan seperti robot danlingkungan. Pemodelan robot terdiri atas pemod-elan chassis, 4 buah roda, wireless transmitter/de-vice, dan 4 buah distance sensor. Sedangkan, pe-modelan lingkungan terdiri atas pemodelan rintan-gan, lantai, dan pemodelan dinding. Setelah pe-modelan diselesaikan, maka akan dibangun engsel-engsel yang bersesuaian antara bagian-bagian robotdan juga antara rintangan/dinding dengan lantai.Hasil pada tahapan ini berupa bentuk 3D robot Al-Fath dalam dunia Open Dynamic Engine.

Gambar 3: Robot Al-Fath

3.2 Implementasi Algoritma PerluasanJaringan

Pada tahap ini akan diimplementasikan algo-ritma pergerakan robot menuju suatu titik tertentu.Pergerakan robot akan disesuaikan dengan perger-akan robot Al-Fath pada dunia sebenarnya. Selainitu, penulis juga akan mengimplementasikan prosespembentukan koloni untuk menghubungkan antarmenara komunikasi. Hasil pada tahapan ini berupapergerakan robot Al-Fath menuju suatu titik ter-tentu dan pergerakan koloni robot Al-Fath dalammenghubungkan antar menara komunikasi.

4 Implementasi

4.1 Implementasi Pemodelan Obyek PadaOpen Dynamic Engine

Pemodelan Obyek pada Open Dynamic Enginedibagi menjadi 2 bagian utama, yaitu pemodelanrobot dan pemodelan lingkungan. Robot yangdipergunakan dalam perbandingan algoritma per-luasan jaringan ini adalah robot Al-Fath. RobotAl-Fath merupakan robot yang dirakit oleh Univer-sitas Indonesia dengan visualisasi yang dapat dili-hat pada gambar 3 [1].

. Sedangkan, lingkungan yang dimodelkanberupa dinding dan rintangan berupa kubus den-gan lokasi sesuai informasi dari file .txt.

Untuk keperluan simulasi, penulis membagi robotAl-Fath menjadi beberapa komponen, yaitu chassis,roda, distance sensor device, dan wireless sensordevice. Sedangkan, pemodelan lingkungan adalahpemodelan lantai, rintangan, dan dinding. Pemod-elan lantai pada simulasi diasumsikan datar. Ke-mudian, pemodelan rintangan dan dinding denganposisi mengikuti format file .txt berukuran nxn.

3

Page 4: PERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... · PDF filePERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... dan perluasan jaringan. Dalam papernya, Takahashi,

Gambar 4: Hasil Pemodelan Obyek Pada OpenDynamic Engine

Gambar 5: Skema Pergerakan Robot Menuju Su-atu Target

Hasil implementasi pemodelan obyek pada OpenDynamic Engine dapat dilihat pada gambar 4.

4.2 Implementasi Algoritma PerluasanJaringan

Implementasi algoritma perluasan jaringan padaOpen Dynamic Engine mengikuti alur seperti padagambar 5. Penentuan target pada masing-masingrobot otonom mengikuti algoritma-algoritma per-luasan jaringan berikut ini.

4.2.1 Algoritma Position By Line

Pada algoritma Position By Line terdapat 2(dua) fase utama yaitu fase inisialisasi dan fase it-erasi. Fase inisialisasi merupakan fase pemberianinformasi awal kepada masing-masing robot. In-formasi tersebut adalah posisi menara komunikasi,posisi robot, arah robot, dan peta dari lokasi.Peta dari lokasi merupakan informasi pilihan karenaimplementasi beberapa algoritma berbeda dengantanpa adanya informasi ini. Namun, implementasialgoritma tersebut tidak mengurangi konsep algo-ritma utama pada Position By Line ini. Sedangkan,

pada fase iterasi adalah fase jalannya simulasi den-gan serangkaian proses sesuai skema kontrol robotatau skema pergerakan robot.

Penerapan algoritma Position By Line dibedakanberdasarkan ada atau tidaknya informasi peta darilokasi. Ada atau tidaknya peta lokasi dan informasiposisi menara komunikasi menentukan jalur antarmenara komunikasi. Pada skenario tidak dike-tahuinya keadaan lingkungan melalui peta, pem-bentukan jalur dilakukan dengan menarik garis lu-rus antar menara komunikasi. Sedangkan ketikainformasi peta diketahui, maka jalur yang diben-tuk disesuaikan dengan peta dengan melihat apakahada rintangan atau tidak di suatu titik tertentu.Jalur yang dibentuk pun merupakan jalur terpen-dek antar menara komunikasi yang hendak di-hubungkan.

Setelah ditentukan jalur antar menara komu-nikasi, hal yang dilakukan selanjutnya adalah pe-nentuan lokasi tujuan robot. Penerapan pe-nentuan lokasi tujuan tanpa adanya informasipeta lokasi dapat diilustrasikan pada gambar 6.Pada mulanya, Al-Fath akan mengolah infor-masi letak 2 buah menara komunikasi yang hen-dak dihubungkan menjadi titik-titik posisi target(p1, p2, ....pn). Masing-masing titik posisi targetakan diurutkan berdasarkan jarak posisi tersebutdengan robot. Posisi target terdekatlah yang akanmenjadi target utama robot. persamaan perhitun-gan titik posisi target ini berdasarkan gambar 6adalah sebagai berikut :

d =√

(y2 − y1)2 + (x2 − x1)2 (1)

x(pn) =(((x2 − x1) ∗ r ∗ n))

d+ x1 (2)

y(pn) =(((y2 − y1) ∗ r ∗ n))

d+ y1 (3)

minrobot = ddre − 1 (4)

dimana :(x1, y1) merupakan posisi menara komunikasi

sink.(x2, y2) merupakan posisi menara komunikasi tar-

get.d merupakan jarak antara sink dan target.r merupakan wireless range dari suatu robot.n merupakan posisi ke-n.minrobot merupakan jumlah robot minimal yang

dibutuhkan.Sedangkan untuk perhitungan target dengan

diketahui peta dalam bentuk grid, maka perhitun-gan dari target tujuan untuk setiap robot akan men-jadi sedikit berbeda. Gambar 7 dapat memberikan

4

Page 5: PERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... · PDF filePERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... dan perluasan jaringan. Dalam papernya, Takahashi,

Gambar 6: Ilustrasi Target Robot Tanpa Infor-masi Peta Lokasi

ilustrasi mengenai posisi menara komunikasi danposisi target berdasarkan jalur yang dibentuk. Per-samaan perhitungan dari target tersebut adalah se-bagai berikut :

• Sistem persamaan lingkaran

(x− a)2 + (y − b)2 = r2 (5)

dimana :(a, b) merupakan titik pusat lingkaran

(titik pusat wireless device)r merupakan jari-jari lingkaran (wire-

less range)

• Sistem persamaan garis dengan gradien m

y = mx+ c (6)

• Sistem persamaan garis dengan gradien ∞

x = c (7)

• Perhitungan titik-titik target yang diturunkandari persamaan lingkaran dan garis (per-samaan garis dibentuk dari pasangan titikpusat tile)

A︷ ︸︸ ︷(1 +m2)x2 +

B︷ ︸︸ ︷(−2a+ 2mc− 2mb)x+

C︷ ︸︸ ︷(a2 + c2 − 2cb+ b2 − r2) = 0

(8)

Karena persamaan di atas adalah persamaankuadrat sehingga dapat dicari solusinya den-gan mensubsitusikan nilai A,B, dan C ke per-samaan :

x1,2 =(−B ±

√(B2 − 4AC))

2A(9)

Gambar 7: Ilustrasi Target Robot dengan Infor-masi Peta Lokasi

Oleh karena persamaan (4.15) akan memberikan2 (dua) buah nilai x, maka diperlukan pengecekanterhadap nilai x yang terletak diantara pasangantitik pusat tile yang dipilih. Setelah nilai x telahditemukan, maka nilai y dapat diperoleh hanya den-gan dengan mensubstitusi nilai x ke persamaangaris awal atau persamaan lingkaran.

Setelah melakukan perhitungan jalur serta posisitarget pada masing-masing robot, maka robot akanbergerak menuju posisi target berdasarkan jalur ter-pendek ke posisi terdekat. Pada skenario peta yangtidak diketahui, robot akan bergerak berdasarkangaris lurus menuju target posisi. Sedangkan padaskenario peta yang diketahui berupa grid, robotakan menghitung jalur terpendek menuju posisiyang terdekat. Posisi terdekat dihitung berdasarkanalgoritma flood fill dan backtracking ke semua titiktarget yang diperoleh.

Setelah menempati posisi stabil, terdapat kemu-ngkinan bahwa robot lainnya menuju posisi yangsama dengan robot ini. Oleh karena itu, antar robotdiperlukan komunikasi untuk menentukan apakahposisi target dari suatu robot telah ditempati olehrobot lain atau tidak. Prinsip komunikasi an-tar robot pada Open Dynamic Engine telah dije-laskan pada bagian collision detection. Ketika suaturobot menemukan bahwa lokasi yang ditujunya su-dah ditempati robot lain, maka robot akan menujutarget lainnya yang terdekat dengan posisi robotsaat itu. Penentuan posisi terdekat ditentukan darijarak robot dengan posisi target berikutnya, tetapipada kondisi peta grid yang diketahui, jarak ter-dekat ditentukan dari algoritma flood fill.

4.2.2 Algoritma Self Deployment

Penerapan algoritma Self Deployment berbedadengan algoritma Position By Line dalam halstrategi pembentukan jaringan. Pada algoritma

5

Page 6: PERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... · PDF filePERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... dan perluasan jaringan. Dalam papernya, Takahashi,

Position By Line, target posisi robot telah diten-tukan ketika inisialisasi atau awal proses simulasi.Sedangkan, penentuan target pada algoritma SelfDeployment ditentukan sepanjang simulasi terjadi.Pseudocode penerapan algoritma ini pada Open Dy-namic Engine adalah sebagai berikut :

1. Pada mulanya, robot akan menuju prioritasutama yaitu node yang terdekat dengan sink.Jika tidak terdapat node yang terdekat dengansink, maka robot akan menuju sink.

2. Setelah robot mencapai sink dalam jarak ter-tentu, maka robot akan mengubah target keprioritas utama berikutnya yaitu node yangterdekat dengan target. Jika tidak ditemukannode yang terdekat dengan target, maka robotakan menuju menara komunikasi target

3. Setelah mencapai jarak threshold untuk ko-munikasi wireless, maka robot akan berhentidan menyebarkan kepada tetangganya bahwaia merupakan node dengan prioritas tertinggiyang dekat dengan target

4. Sepanjang simulasi, terdapat kemungkinanbahwa robot bertemu dengan robot lainnyayang telah berada dalam posisi stabil. Ketikahal ini terjadi, maka robot akan berkomunikasidengan robot tersebut mengenai sink, targetdan node terdekat dengan target. Jika ternyatainformasi ini sesuai dengan keadaan robot yangbertanya (sink dan target), maka robot terse-but akan langsung bergerak menuju prioritasutama berikutnya yaitu node terdekat dengantarget.

5. Sepanjang simulasi, terdapat kemungkinanbahwa robot mendapatkan informasi dari dis-tance sensor mengenai rintangan. Untuk itu,robot akan menjadikan algoritma pencegahanbenturan sebagai prioritas utama.

Penentuan sink dan target dari suatu robotdiperoleh dengan memperhatikan jarak terpendekyang dibentuk antar robot dengan target dan robotdengan sink ketika proses inisialisasi. Menara ko-munikasi dengan jarak terpendek ke robot akanmenjadi sink dan menara komunikasi lainnya akanmenjadi target. Sedangkan jika dilihat dari sisipergerakannya, algoritma self deployment ini jugamemiliki perbedaan dalam penerapannya bergan-tung dari ada atau tidaknya informasi peta lokasi.Dengan tidak adanya informasi peta lokasi, perger-akan robot akan menuju target dalam bentuk garislurus. Namun, jika informasi peta grid diketahui,

(a) Tanpa InformasiPeta

(b) Dengan InformasiPeta

Gambar 8: Implementasi Algoritma Takahashi,Sekiyama, dan Fukuda pada Open Dynamic Engine

Gambar 9: Proses Pemberitahuan Posisi Robot

robot akan bergerak menuju suatu target denganjalur terpendek. Kedua hal ini serupa pada pen-erapan algoritma Position By Line. Hasil simulasipergerakan ini dapat dilihat pada gambar 8.

Pemberitahuan oleh robot ketika telah menem-pati posisi stabil dilakukan secara rekursif terhadapseluruh node yang berada dalam posisi stabil. Ilus-trasi ini dapat dilihat pada gambar 9.

Terdapat 2 (dua) buah skenario pada algoritmasehingga suatu menara komunikasi dapat dikatakanterhubung satu sama lain. Pada skenario pertama,robot berusaha menghubungkan antara menara ko-munikasi sink menuju menara komunikasi target,tanpa ada robot lain yang menghubungkan darimenara komunikasi sebaliknya. Pada skenarioini, suatu menara dianggap telah terkoneksi ketikarobot terakhir pada prioritas telah terhubung den-gan menara komunikasi target. Ilustrasi gambar da-pat dilihat pada gambar 10.

Gambar 10: Skenario Pertama Terkait Keter-hubungan Antara Menara Komunikasi Pada Algo-ritma Self Deployment

6

Page 7: PERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... · PDF filePERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... dan perluasan jaringan. Dalam papernya, Takahashi,

Gambar 11: Skenario Kedua Terkait Keterhubun-gan Antara Menara Komunikasi Pada AlgoritmaSelf Deployment

Sedangkan skenario berikutnya adalah ketikaterdapat beberapa robot yang menghubungkanmenara komunikasi antara sink dan target serta be-berapa robot lainnya yang menghubungkan menarakomunikasi antara target dan sink. Akibatnya,terdapat kemungkinan bahwa robot-robot tersebutbertemu pada suatu titik diantara menara komu-nikasi sink dan target. Dalam skenario ini, an-tar robot akan berkomunikasi untuk menyatakanbahwa menara komunikasi telah terhubung dan siapmelakukan pertukaran informasi antar menara ko-munikasi. Ilustrasi gambar dari skenario ini dapatdilihat pada gambar 11.

5 Hasil dan Analisis

Pada bab ini, penulis melakukan uji cobadan pembahasan hasil uji coba terhadap masing-masing algoritma pergerakan robot dalam mem-bentuk keterhubungan antar menara komunikasi.Algoritma-algoritma tersebut adalah Position ByLine dan Self Deployment.

5.1 Desain dan Skenario Uji Coba

Proses uji coba yang dilakukan terdiri dari beber-apa skenario yang merupakan kombinasi dari perse-baran robot (tersebar atau terpusat dekat menarakomunikasi), ada atau tidaknya rintangan, danpemberian informasi peta. Oleh karena skenariodibentuk dari kombinasi ketiga hal tersebut, makatotal skenario adalah 8 buah skenario. Masing-masing skenario dilakukan iterasi sebanyak 10 kalidan dihitung nilai rata-rata dari setiap iterasi terse-but.

Hasil dari sebuah uji coba suatu skenario adalahjumlah robot yang dibutuhkan serta waktu pem-bentukan jaringan komunikasi stabil antar menarakomunikasi. Uji coba seluruh skenario dari setiap

Tabel 1: Hasil Uji Coba Skenario pada AlgoritmaPosition By Line

Skenarioke-

JumlahRobotpadaSimu-lasi

JumlahRobotyangDibu-tuhkan

WaktuRata-Rata

StandarDevi-asi

1 9 4 42,0722 0,6872 9 4 126,9623 5,4583 9 4 111,385 1,0714 9 4 258,575 2,5425 9 4 131,8877 8,2426 9 4 208,1863 1,3217 9 4 253,1318 3,1078 9 4 377,8814 2,700

algoritma akan dilakukan pada komputer denganspesifikasi sebagai berikut :

• Processor : Intel(R) Core(TM) i5-2400 CPU @3.10Ghz.

• Installed memory (RAM) : 2,99 GB.

• Operating System : Windows 7 Professional.

5.2 Hasil Uji Coba

5.2.1 Algoritma Position By Line

Tabel hasil uji coba algoritma Position By Linepada Open Dynamic Engine dapat dilihat padatabel 1. Sedangkan, salah satu contoh screenshotuji coba dapat dilihat pada gambar 12.

5.2.2 Algoritma Self Deployment

Tabel hasil uji coba algoritma Self Deploymentpada Open Dynamic Engine dapat dilihat padatabel 2. Sedangkan, salah satu contoh screenshotuji coba dapat dilihat pada gambar 13.

5.3 Analisis Algoritma

Hasil perbandingan algoritma Position By Linedan Self Deployment dapat diperlihatkan padagambar 14. Hasil tersebut memperlihatkan dari ke-8 skenario yang dibentuk, algoritma Position ByLine hampir unggul disetiap skenario. Hipotesa

7

Page 8: PERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... · PDF filePERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... dan perluasan jaringan. Dalam papernya, Takahashi,

Gambar 12: Algoritma Position By Line PadaSkenario Keempat

Tabel 2: Hasil Uji Coba Skenario pada AlgoritmaSelf Deployment

Skenarioke-

JumlahRobotpadaSimu-lasi

JumlahRobotyangDibu-tuhkan

WaktuRata-Rata

StandarDevi-asi

1 9 4 88,420 0,2872 9 4 127,673 0,7873 9 4 281,598 3,5684 9 6 534,60 4,8215 9 4 118,547 1,2446 9 4 310,149 0,9377 9 4 299,530 3,6978 9 4 457,490 3,290

Gambar 13: Algoritma Position By Line PadaSkenario Kedua

Gambar 14: Perbandingan Waktu Rata-rata Se-tiap Skenario Antara Algoritma Position By Linedan Self Deployment

(a) Algoritma PositionBy Line

(b) Algoritma SelfDeployment

Gambar 15: Hasil Uji Kolmogorov-Smirnov

yang sama juga diperlihatkan dengan data stan-dar deviasinya. Namun, untuk lebih memastikan,penulis melakukan uji statistik dengan uji Mann-Whitney U dari keseluruhan data untuk mengujihipotesa ini. Pengujian dengan tipe statistik inidipilih karena data tersebar dengan tidak terdis-tribusi normal. Pengujian data terdistribusi nor-mal atau tidaknya menggunakan uji Kolmogorov-Smirnov.

5.3.1 Uji Kolmogorov-Smirnov

Uji Kolmogorov merupakan jenis uji kenormalanyang berfungsi untuk menguji apakah hipotesis nolmerupakan suatu distribusi tertentu atau tidak.Distribusi yang hendak diuji adalah distribusi nor-mal agar kemudian dapat ditentukan uji statis-tik yang tepat berdasarkan distribusinya. Penulismenentukan hipotesis sebagai berikut :

• Ho : Data terdistribusi normal.

• H1 : Data tidak terdistribusi normal.

Sedangkan, nilai signifikansi (α) yang dipilih adalahα = 0.05. Hasil uji coba ini dapat dilihat padagambar 15 (a) dan (b).

8

Page 9: PERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... · PDF filePERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... dan perluasan jaringan. Dalam papernya, Takahashi,

Gambar 16: Hasil Uji Mann-Whitney terhadapAlgoritma Position By Line dan Self Deployment

Karena nilai sig pada kedua hasil pada gambar 15kurang dari 0.05 sehingga kesimpulan yang diper-oleh adalah Ho ditolak. Kesimpulan bahwa nilaiHo ditolak menunjukan bahwa distribusi dari datapercobaan tidak normal sehingga uji statistik yangtepat digunakan adalah uji nonparametrik yaitu UjiMann-Whitney U.

5.3.2 Uji Mann-Whitney U

Uji ini dipilih karena sebelumnya diperoleh hasilpengujian terhadap data yang tidak terdistribusinormal. Selanjutnya, penulis menentukan hipote-sis awal adalah sebagai berikut :

• Ho : Tidak terdapat perbedaan rata-rata an-tara Algoritma Position By Line dan Self De-ployment.

• H1 : Terdapat perbedaan rata-rata antara Al-goritma Position By Line dan Self Deploy-ment.

Selanjutnya, nilai α yang dipilih yaitu 0.05. Hasiluji Mann-Whitney U diperlihatkan dengan gambar16.

Hasil pada gambar 16 memperlihatkan bahwa Zbernilai −3.778 < 0.05(α) sehingga dapat diper-oleh kesimpulan bahwa Ho ditolak dan H1 diter-ima. Kesimpulan dari hasil uji statistik ini adalahterdapat perbedaan rata-rata antara kedua algo-ritma. Penentuan algoritma yang lebih ungguldapat diperlihatkan dengan membandingkan datamean rank. Seperti yang diperlihatkan gambar 16,nilai mean rank dari algoritma Position By Linelebih kecil daripada Self Deployment sehingga da-pat diperoleh kesimpulan bahwa algoritma PositionBy Line lebih baik dibandingkan dengan algoritmaSelf Deployment.

6 Kesimpulan

Kesimpulan dari penelitian ini adalah sebagaiberikut :

1. Algoritma Position By Line lebih baik hampirdalam setiap skenario dibandingkan dengan al-goritma Self Deployment dilihat dari sisi wakturobot mencapai posisi stabil.

2. Penggunaan Autonomous Mobile Robotdapat menjadi solusi alternatif dalammenghubungkan menara komunikasi yangterputus berdasarkan simulasi bencana.

3. Proses pertukaran komunikasi antar robot se-bagai bentuk koordinasi dalam mencapai for-masi yang sesuai diperlukan oleh setiap algo-ritma yang diujicobakan (Position By Line danSelf Deployment).

4. Persebaran posisi robot, posisi rintangan, sertapenggunaan informasi peta bagi setiap robotmempengaruhi waktu pembentukan jaringanantar menara komunikasi.

Referensi

[1] M. Sakti Alvissalim and Ferdian Jovan. Hard-ware Prototype untuk Pengembangan SwarmRobot untuk Mendeteksi Kebocoran Gas danMendeteksi Bom di Gedung/Pabrik di Indone-sia. Fakultas Ilmu Komputer, Depok, Universi-tas Indonesia, 2009.

[2] Nulad Wisnu Prambudi. Laporan kemajuanpenelitian Position By Line dan Extended ByLine. Technical report, Fakultas Ilmu Kom-puter, Universitas Indonesia, 2009.

[3] Stuart Russell and Peter Norvig. Artificial In-telligence, A Modern Approach Second Edition.Pearson Education, Inc., 2003.

[4] Roland Siegwart and Illah R Nourbakhsh. In-troduction to Autonomous Mobile Robots. Mas-sachusetts Institute of Technology, 2004.

[5] J. Takahashi, K. Sekiyama, and T. Fukuda. Self-deployment algorithm for mobile sensor networkbased on connection priority criteria with obsta-cle avoidance. IEEE International Conference,pages 1434–1439, 15-18 Dec 2007.

[6] Wikipedia. Autonomous Robot. Retrieved May19, 2011, from ”http://en.wikipedia.org/wiki/Autonomous_robot”, May 2011.

9

Page 10: PERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... · PDF filePERBANDINGAN ALGORITMA PERLUASAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI ... dan perluasan jaringan. Dalam papernya, Takahashi,

[7] Wikipedia. Mobile Robot. Retrieved May 20,2011, from ”http://en.wikipedia.org/wiki/Mobile_robot”, May 2011.

10