Implementasi Protokol Optimized Link State Routing (OLSR) pada Sistem Wireless Sensor Network (WSN) untuk Pengukuran Temperatur Udara

Transkripsi

1 Jurnal Elektronika Industri Vol. 5, Desember 2012, ISSN Implementasi Protokol Optimized Link State Routing (OLSR) pada Sistem Wireless Sensor Network (WSN) untuk Pengukuran Temperatur Udara Hamid Azwar 1 dan Noptin Harpawi 2 1,2 Program Studi Teknik Elektronika Telekomunikasi Politeknik Caltex Riau 1 hamid@pcr.ac.id 2 noptin@pcr.ac.id Abstrak Salah satu teknologi wireless yang berkembang saat ini adalah Wireless Sensor Network (WSN). Namun hal ini membutuhkan sebuah protokol routing untuk melewatkan informasi sensor node dari satu perangkat wireless ke perangkat wireless pada node lainnya. Saat ini routing pada WSN masih menggunakan Static Routing. Sehingga ketika terjadi penambahan sensor node, maka user harus menambahkan routing untuk menuju sensor node tersebut. Protokol Optimized Link State Routing (OLSR) merupakan salah satu protokol dynamic routing yang digunakan untuk jaringan Wireless Mesh. Pada penelitian ini dilakukan implementasi protokol OLSR untuk Wireless Sensor Network untuk mengukur temperatur udara menggunakan semikonduktor LM35. Jumlah node yang diimplementasikan sebanyak 2 node. Proses monitoring temperatur udara tersebut dilakukan melalui PC monitoring. Hasil dari penelitian ini menunjukkan protokol OLSR dapat digunakan untuk membentuk sistem WSN dengan troughput dari node 1 dan node 2 bernilai 68,24 bytes dan 66,78 bytes. Sedangkan protokol OLSR dalam melakukan proses routing update menghasilkan troughput 154,06 bytes. Kata kunci: OLSR, WSN, Temperatur Udara, Wireless Mesh Abstract One of the wireless technologies are currently developing the Wireless Sensor Network (WSN). But this requires a routing protocol to pass information from one sensor node wireless device to wireless device on the other node. Currently routing in WSN are still using the Static Routing. So when the addition of sensor nodes, the user must add routing to get to the sensor nodes. Optimized Link State Routing Protocol (OLSR) is a dynamic routing protocol used for Wireless Mesh network. In this research, the implementation of OLSR protocol for Wireless Sensor Network to measure temperature using a semiconductor LM35. The number of nodes that is implemented by 2 nodes. The process temperature monitoring is done through a PC monitor. The results of this study indicate OLSR protocol can be used to form a WSN system with a throughput of node 1 and node 2 is worth and bytes bytes. While the OLSR protocol routing update process produces throughput bytes. Keywords: OLSR, WSN, Temperature, Wireless Mesh

2 2 Hamid Azwar, Noptin Harpawi 1 Pendahuluan Salah satu teknologi wireless yang berkembang saat ini adalah Wireless Sensor Network (WSN). Wireless Sensor Network merupakan suatu jaringan nirkabel yang terdiri dari beberapa sensor (sensor node) yang diletakkan di tempat yang berbeda-beda untuk memonitoring kondisi suatu plan. Untuk membuat Wireless Sensor Network tersebut dibutuhkan perangkat wireless yang mampu mengirimkan informasi dari suatu plan yang diamati melalui perangkat wireless lainnya. Hal ini membutuhkan sebuah protokol routing untuk melewatkan informasi sensor node dari satu perangkat wireless suatu node ke perangkat wireless pada node lainnya. Saat ini routing yang digunakan pada perangkat Wireless Sensor Network masih menggunakan Static Routing. Sehingga ketika terjadi penambahan sensor node, maka user harus menambahkan routing untuk menuju sensor node tersebut. Protokol Optimized Link State Rouitng (OLSR) merupakan salah satu protokol dynamic routing yang digunakan untuk jaringan Wireless Mesh. Oleh karena itu, protokol OLSR dinilai dapat diterapkan pada Wireless Sensor Network. Pada penelitian ini akan dilakukan implementasi protokol OLSR untuk Wireless Sensor Network dimana plan yang digunakan pada setiap sensor node berupa temperatur udara. Proses monitoring temperatur udara tersebut dilakukan melalui web server sehingga client dapat mengaksesnya menggunakan jaringan intranet. 2 Dasar Teori 2.1 Protokol Routing Protokol adalah seperangkat aturan yang mengatur setiap komputer untuk saling bertukar informasi melalui media jaringan, sedangkan routing adalah proses memindahkan informasi dari pengirim ke penerima melalui sebuah jaringan [1]. Pada umumnya protokol untuk jaringan ad hoc dibagi menjadi 2 tipe yaitu proaktif dan reaktif. Gambar 1 Karakteristik protokol routing dalam MANET Protokol reaktif melakukan pencarian rute ke tujuan ketika dibutuhkan atau ada permintaan dari pengirim. Di lain pihak protokol proaktif bertujuan untuk menjaga konsistensi dan informasi perutean setiap pasangan node dalam jaringan MANET. Propagasi rute diperbaharui setiap interval waktu yang tetap. 2.2 Routing OLSR Perubahan topologi jaringan dapat menyebabkan luapan informasi topologi yang berujung overhead pada semua node yang berada dalam jaringan. Upaya untuk mengurangi jumlah overhead dalam jaringan yaitu, dengan menggunakan teknik Multi Point Relays (MPR). Tujuan utama dari MPR yaitu mengurangi luapan dengan cara memilih beberapa node untuk bertindak sebagai MPR, sehingga hanya node-node MPR saja yang dapat meneruskan paket

3 Jurnal Elektronika Industri Vol. 5, Desember 2012, ISSN kontrol yang diterima [8]. Upaya ini juga dapat digunakan protokol untuk menyediakan rute terpendek. Gambar 2 Routing OLSR (a) flooding biasa (b) flooding MPR OLSR menggunakan 2 jenis pesan kontrol, yaitu pesan hello dan Topology Control (TC). Pesan hello digunakan untuk menemukan informasi tentang kondisi link dan node tetangga. Selain itu pesan hello juga digunakan untuk memilih multi point relay (MPR) Selector Set. Tugas dari MPR selector set yaitu memilih node tetangga untuk bertindak sebagai node MPR. Melalui pesan hello ini, node pengirim dapat menentukan node MPR-nya. Pesan hello hanya dikirim sejauh 1 hop, tetapi pesan TC dikirim secara broadcast ke seluruh jaringan. Kegunaan pesan TC yaitu untuk menyebarkan informasi tentang node tetangga yang telah ditetapkan sebagai MPR tak terkecuali MPR selector. Pesan TC disebarkan secara periodik dan hanya node MPR yang dapat meneruskan pesan TC [2][3][4]. 2.3 Wireless Sensor Network (WSN) Wireless Sensor Network (WSN) adalah suatu sistem yang terdiri atas satu atau beberapa sensor otonom (sensor node) yang ditempatkan secara terdistribusi dalam jarak tertentu guna memantau suatu kondisi fisis/kimia seperti temperatur, tekanan, getaran, gerak, konsentrasi suatu zat dan sebagainya, kemudian setiap data yang diperoleh dikirimkan melalui jaringan secara wireless ke server (Main Location). Setiap sensor node pada WSN adalah independent terhadap sensor node lainnya. Namun mereka dapat dibuat untuk saling berkomunikasi dan saling bekerjasama dalam mengumpulkan data-data yang kemudian dikirim ke server. Suatu sensor node dilengkapi dengan beberapa perangkat antara lain: peralatan sistem komunikasi (Radio Tranceiver), Microcontroller, Rangkaian Elektronik yang terhubung ke sensor, serta sumber energi (Power Source). Dalam penerapannya, sensor node dibuat dengan dimensi sekecil mungkin sehingga memiliki keterbatasan memory, processor, dan daya jangkau. Berikut adalah arsitektur jaringan WSN Sensor Node Sensor Nodes Gateway Server/Main Gambar 3 Arsitektur WSN

4 4 Hamid Azwar, Noptin Harpawi Komunikasi yang terjadi pada setiap sensor node terjadi secara wireless. Berikut elemen-elemen yang terdapat pada suatu sensor node: Sensing Subsystem Processing Subsystem Communication Subsystem Power Subsystem Gambar 4 Elemen-elemen pada setiap sensor node Berkembangnya teknologi sensor dalam mendeteksi fenomena-fenomena yang ada, membuat penggunaan WSN secara luas tidak dapat lagi dibendung. WSN dapat diterapkan untuk segala bidang. Beberapa contoh penerapannya adalah: monitoring lingkungan, monitoring dan kontrol pada proses yang terjadi di industri, pipeline tracking, monitoring pertanian, traffic management, dan masih banyak bidang lainnya. 2.4 Sensor Temperatur Berbasis Semikonduktor Sensor temperatur berbasis semikonduktor ini dibangun dengan memanfaatkan karakteristik temperatur pn-juction. Salah satu jenis sensor yang umum digunakan adalah LM35. Diantara keunggulan LM35 adalah: Karakteristik tegangan terhadap temperatur adalah linier (10 mv/ 0 C) Range temperatur yang cukup luas yaitu C C Low self-heating Tingkat akurasi yang tinggi Tidak memerlukan kalibrasi 3 Perancangan Sistem 3.1 Flowchart pembacaan sensor suhu LM35 Adapun flowchart program untuk diagram alur kerja sensor dapat dilihat pada gambar 6 berikut ini. Mulai Pembacaan hasil ADC dari masukan sensor suhu Konversi nilai ADC menjadi suhu Kirim data suhu melalui port serial Selesai Gambar 5 Flowchart pembacaan sensor suhu

5 Jurnal Elektronika Industri Vol. 5, Desember 2012, ISSN Topologi Wireless Mesh Network Adapun topologi yang digunakan untuk sistem WSN ini ditunjukkan pada gambar 6 berikut ini. Sensor Node1 Sensor Node2 Gambar 6 Topologi WSN Untuk merealisasikan topologi WSN tersebut dibutuhkan beberapa peralatan sebaga berikut: Wireless Router WRT54GL(3 buah) Perangkat ini dibutuhkan sebagai penghubung masing-masing node untuk memberikan informasi suhu kepada PC Monitoring. Wireless router ini harus dipasang protokol OLSR untuk membentuk jaringan mesh. Sensor suhu LM35 Sensor suhu ini memiliki faktor skala linier antara tegangan dan suhu mvolt/ºc Modul TCP/IP Wiz110sr Modul ini berfungsi melewatkan informasi suhu yg sudah diolah oleh mikrokontroler untuk diberikan pada wireless router DT-AVR Low Cost Microsystem Modul ini sebagai mikrokontroler yang menggunakan Atmega8535 untuk mengolah data suhu dari LM35 melalui proses ADC PC Monitoring Dengan bantuan pemrograman menggunakan Visual Basic, informasi suhu dapat ditampilkan pada PC monitoring ini. 3.3 Desain Tampilan Informasi Suhu Dalam penelitian ini digunakan Visual Basic untuk menampilkan informasi suhu pada setiap node. Adapun flowchart untuk menampilkan informasi suhu tersebut ditunjukkan pada gambar 7 dibawah ini.

6 6 Hamid Azwar, Noptin Harpawi Mulai Masukkan port address dari node tujuan Request data senor suhu tiap node melalui modul TCP/IP Tampilkan nilai suhu setiap node Selesai Gambar 7 Flowchart menampilkan informasi suhu pada tiap node Sedangkan desain tampilan informasi suhu pada tiap node menggunakan Visual Basic dapat dilihat pada gambar 8 dibawah ini. Gambar 8 Desain Tampilan informasi suhu tiap node 4 Hasil Pengujian Adapun hasil pengujian sistem pada penilitian ini diuraikan pada bagian dibwah ini. 4.1 Tampilan Informasi Suhu Ketika sistem ini dijalankan, pada PC monitoring akan tampilan informasi suhu yang dapat dilihat pada gambar 9 dibawah ini. Gambar 9 Tampilan informasi suhu tiap node

7 Jurnal Elektronika Industri Vol. 5, Desember 2012, ISSN Informasi suhu ini akan terus ditampilkan karena pada pemrogramannya diperintahkan untuk mengambil data suhu secara terus menerus. 4.2 Konektifitas Konektifitas antara node 1 dan node 2 dapat diperlihatkan pada gambar 10. Pengujian konektifitas ini dilakukan dengan perintah Ping menuju IP Address pada modul TCP/IP yang terhubung dengan node 1 dan node 2. (a) (b) Gambar 10 Uji konektifitas dengan perintah ping, (a) node1, (b) node 2 Dari hasil uji konektifitas terhadap node 1 dan node 2 terlihat bahwa rata-rata waktu yang diperlukan untuk perintah ping menuju node 1 dan node 2 diperoleh hasil 126 ms untuk kedua node tersebut. Uji konektifitas berjalan dengan baik yang ditandai dengan Replay dari hasil perintah ping tersebut. 4.3 Troughput node 1 dan node 2 Data troughput yang dihasilkan oleh node 1 dan node dapat dilihat pada gambar 11 dibawah ini. Gambar 11 Data troughput dari node 1 dan node 2 Dari gambar 11 dapat ditunjukkan bahwa rata-rata troughput yang dihasilkan dari node 1 dan node 2 bernilai 68,24 bytes dan 66,78 bytes. Troughput bernilai kecil karena data yang dikrim oleh node 1 dan node 2 hanya berupa informasi suhu saja.

8 8 Hamid Azwar, Noptin Harpawi 4.4 Troughput OLSR Setiap wireless router akan melakukan proses routing update untuk menetukan rute mana yang paling baik dalam melewatkan trafik ke alamat tujuan. Proses routing update ini dilakukan oleh masing-masing wireless router dengan mengirimkan informasi routing update pada broadcat address sehingga semua wireless router akan memproleh informasi routing update tersebut. Proses routing update ini menghasilkan troughput seperti yang ditunjukkan pada gambar 12 berikut ini. Gambar 12 Data troughput OLSR Dari data troughput OLSR tersebut menunjukkan rata-rata troughput OLSR bernilai 154,06 bytes. 5 Kesimpulan Dalam penelitian ini menunjukkan implementasi Protokol OLSR dapat digunakan untuk membuat sistem Wireless Mesh Network pada pengukuran temperatur udara. Pada sistem ini masing-masing node mengirimkan informasi melalui jalur yang sudah ditentukan oleh protokol OLSR. Troughput yang dihasilkan oleh node 1 dan node 2 bernilai 68,24 bytes dan 66,78 bytes. Sedangkan protokol OLSR dalam melakukan proses Routing update menghasilkan troughput 154,06 bytes. Daftar Pustaka [1]. Cisco., Internetworking Technology Handbook 4th Edition, Cisco system. Inc, Cisco Press, [2]. T. Clausen, and P. Jacquet., Optimized Link State Routing Protocol (OLSR), RFC 3626, IETF Network Working Group, October 2003 [3]. Roy Radhika R., Handbook of Mobile Ad Hoc Networks for Mobility Models, Springer, New York, [4]. P. Jacquet., A. Laouiti., P. Minet., dan L. Viennot., Performance of Multipoint Relaying in Ad Hoc Mobile Protocol, Networking 2002, Pise, Italy, [5]. V. Boonsawat, J. Ekchamanonta, K. Bumrungkhet, and S. Kit-tipiyakul, Xbee wireless sensor networks for temperature mon-itoring, in 2nd ECTI-Conference on Application Research and Development (ECTI-CARD 2010), zattaya, Chonburi, Thailand, May 2010