ANALISIS PENGARUH JUMLAH DEVICE TERHADAP PERFORMANSI STANDAR ZIGBEE PADA WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN) UNTUK APLIKASI SMART BUILDING

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISIS PENGARUH JUMLAH DEVICE TERHADAP PERFORMANSI STANDAR ZIGBEE PADA WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN) UNTUK APLIKASI SMART BUILDING NI MADE ERMA PRATIWI ASTITI NIM JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015

2 ANALISIS PENGARUH JUMLAH DEVICE TERHADAP PERFORMANSI STANDAR ZIGBEE PADA WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN) UNTUK APLIKASI SMART BUILDING Tugas Akhir Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Strata 1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana NI MADE ERMA PRATIWI ASTITI NIM : JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN-BALI 2015

3 LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS Tugas Akhir/Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar. Nama : Ni Made Erma Pratiwi Astiti NIM : Tanda Tangan : Tanggal : 18 Mei 2015

4 Lembar Pengesahan Tugas Akhir ini diajukan oleh : Nama : Ni Made Erma Pratiwi Astiti NIM : Jurusan : Teknik Elektro/Telekomunikasi dan Jaringan Multimedia Judul Skripsi : Analisis Pengaruh Jumlah Device Terhadap Performansi Standar ZigBee Pada Wireless Sensor Network (WSN) Untuk Aplikasi Smart Building Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana DEWAN PENGUJI Pembimbing I : I Gst A. Komang Diafari Djuni H, ST.,MT. (.) Pembimbing II : Ngurah Indra ER, ST. MSc. (.) Penguji : Ir. Linawati, M.Eng.Sc., Ph.D (.) Penguji : Dr. I Made Oka Widyantara, ST., MT. (.) Penguji : Ni Md Ary Esta Dewi W, ST.,M.Sc., Ph.D. (.) Ditetapkan di : Kampus Jurusan Teknik Elektro Universitas Udayana Fakultas Teknik, Bukit Jimbaran Tanggal : 19 Juni 2015 Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Elektro Ir. I Nyoman Setiawan, MT. NIP

5 UCAPAN TERIMAKASIH Puja dan puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, Ida Sang Hyang Widhi Wasa, karena hanya atas berkat dan rahmatnyalah, penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Analisis Pengaruh Jumlah Device Terhadap Performansi Standar ZigBee Pada Wireless Sensor Network (WSN) Untuk Aplikasi Smart Building dengan baik dan tepat waktu. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan serta bimbingan baik secara langsung, tidak langsung, baik secara moril maupun material dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. 3. Bapak Gede Sukadarmika, ST., MSc. selaku Pembimbing Akademik. 4. Bapak I Gst A. Komang Diafari Djuni H, ST., MT. sebagai pembimbing I, yang telah memberikan ide, konsep, bimbingan, motivasi dan telah meluangkan banyak waktu serta bantuan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 5. Bapak Ngurah Indra ER, ST., MSc. sebagai pembimbing II, yang telah memberikan ide, konsep, bimbingan, motivasi dan telah meluangkan banyak waktu serta bantuan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 6. Keluarga tercinta, Bapak I Gede Suta Erawan dan Ibu Ni Putu Suardi terimakasih atas dukungan dan doa yang diberikan. 7. I Gede Erwin Arya Prasetya, kakak tercinta terimakasih atas dukungan, doa, dan motivasi selama penyusunan Tugas Akhir ini. Terimakasih telah membantu untuk mengajarkan mengenai AutoCad. 8. Sahabat tercinta Dewa Ayu Lisna Ningrum, Febri Ariati dan Ari Puspita Dewi yang telah memberi dukungan dan motivasi selama penyusunan Tugas Akhir ini.

6 9. Teman-teman seperjuangan Elektro dan Telkom 2011, terima kasih atas bantuan, kerja sama dan kekompakan selama ini. 10. Semua pihak, yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, yang telah memberikan bantuan baik secara moril dan spiritual, hingga tugas akhir ini dapat diselesaikan, saya ucapkan terima kasih. Semoga Tuhan Yang Maha Esa, memberikan rahmatnya atas bimbingan, petunjuk, dan dorongan yang diberikan. Penulis menyadari sepenuhnya laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu saran dan kritik yang bersifat membangun dan bisa menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat penulis hargai. Tidak lupa juga penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya jika terdapat kesalahan baik yang di sengaja maupun yang tidak di sengaja dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini bermanfaat untuk kita semua. Bukit Jimbaran, Mei 2015 Penulis

7 ABSTRAK Perkembangan teknologi tanpa kabel (wireless) yang semakin pesat beberapa tahun belakangan ini menyebabkan mendorong berkembangnya perangkat-perangkat telekomunikasi yang berbasis nirkabel. Salah satu teknologi nirkabel yang sedang dikembangkan dengan berbagai macam aplikasi yaitu Wireless Sensor Network (WSN). Dalam upaya mengembangkan penerapan ZigBee untuk aplikasi Smart Building, maka diperlukan analisis karakteristik yang akan diimplementasikan melalui skenario dalam simulator OPNET Modeler. Pada Tugas Akhir ini dilakukan simulasi untuk mengetahui performansi topologi pada ZigBee (IEEE ) network dari penggunaan jumlah device yang kecil hingga jumlah device yang besar dalam bentuk analisis perbedaan topologi dan analisis pengaruh dari jumlah device tersebut untuk kedua topologi yang digunakan (tree dan mesh). Parameter simulasi yang diamati adalah traffic received (bit/sec), throughput (bit/sec), MAC delay (sec) dan end-to-end delay (sec). Simulasi dilakukan berdasarkan skenario untuk mengetahui perbandingan QoS pada topologi tree dan mesh pada ZigBee network. Kemudian skenario untuk mengetahui pengaruh jumlah device pada ZigBee network pada topologi tree dan mesh. Dari hasil penelitian dapat diperoleh jarak jangkauan coverage terjauh antar device ZigBee adalah 40 meter secara teoritis berdasarkan perhitungan Free Space Loss (FSL) dengan menggunakan power transmit (Ptx) sebesar 0,00005 watt (-13 dbm), power receiver (Prx) sebesar -85 dbm dan besar packet data 128 bps. Hasil yang diperoleh yaitu traffic received untuk kedua topologi berbanding lurus dengan banyaknya jumlah destination pada suatu network ZigBee. MAC delay menunjukkan nilai rata-rata yang sama yaitu 0,009 second dilihat dari masing-masing destination dan perbedaan jumlah destination juga menunjukkan nilai rata-rata MAC delay yang sama yaitu 0,01 second. Throughput dipengaruhi oleh adanya collision saat pengiriman data dan dipengaruhi juga oleh jumlah hop. Pada topologi tree dan mesh semakin banyak jumlah destination, maka semakin tinggi nilai end-to-end delay. Nilai konsumsi daya pada sisi receiver (Rx) dipengaruhi oleh jarak antar device. Pada simulasi pengaruh jumlah device untuk kedua topologi (tree dan mesh), MAC delay menunjukkan semakin bertambah jumlah device maka nilai MAC delay akan semakin tinggi, begitu juga dengan throughput dan end-to-end delay. Maka jumlah device berpengaruh pada QoS ZigBee network. Kata kunci: WSN (Wireless Sensor Network), Destinasi, Device, Topologi, traffic received, MAC delay, throughput, end-to-end delay, konsumsi daya receicer (Rx)

8 ABSTRACT The development of wireless technologies rapidly increasing in recent years has led to encouraging the development of software-based wireless telecommunication devices. One of the wireless technologies being developed with a wide range of applications is Wireless Sensor Network (WSN). Developing ZigBee for Smart Building application would require in depth analysis of its characteristics. In this final project several analysis were conducted by using OPNET Modeler. In this final project, a simulation was conducted to determine the performance of topology on ZigBee (IEEE ) network on the use of small number of devices to a large number of devices in the form of analysis of difference topology and analysis of the influence of the number of devices used for both topology (tree and mesh). Simulation parameters observed are traffic received (bit/sec), throughput (sec), MAC delay (sec) and end-to-end delay (sec). Simulation conducted based on scenarios to determine in the difference in QoS between tree and mesh ZigBee network. Thereafter, the scenario to be able to know the effect of devices amount through ZigBee network in topology tree and mesh. Result has showed that maximum coverage distance of a Zigbee device 40m theoretically based on the Free Space Loss (FSL) calculations by using the transmit power (Ptx) of 0,00005 watts (-13 dbm), the power receiver (Prx) of -85 dbm and a large data packet 128 bps. The result of the traffic received for all two topologies is proportional to the number of destination on a Zigbee network. MAC delay shows the same average value for all two topologies that is equal to 0,009 second views of each destination and destination also shows the difference in the amount of the average value of the same MAC delay 0,01 second. Throughput in IEEE Zigbee is influenced by the collision and numbers of hop. In the tree and mesh topology, the more the number of destination, the higher the value of end-to-end delay. The value of the power consumption at the receiver side is influenced by the distance between devices. In the simulation of the effect of the number of devices for both topologies, MAC delay shows the increasing number of devices, the MAC delay value will be higher, as well as throughput and end-toend delay. Then the number of devices affects the QoS Zigbee network. Keywords: Wireless Sensor Network (WSN), Destination, Device, Topology, Traffic Received, MAC Delay, Throughput, End-to-end Delay, Power Consumption (Rx)