Implementasi Pengiriman Data Wireless dengan Metode Time Division Multiple Access dan Timing-Sync Protocol for Sensor Networks pada Kolam Ikan

Transkripsi

1 media media Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer e-issn: X Vol. 2, No. 10, Oktober 2018, hlm Implementasi Pengiriman Data Wireless dengan Metode Time Division Multiple Access dan Timing-Sync Protocol for Sensor Networks pada Kolam Ikan Adi Pratama 1, Sabriansyah Rizqika Akbar 2, Mochammad Hannats Hanafi Ichsan 3 Program Studi Teknik Informatika, 1 kingdom.pratama@gmail.com, 2 sabrian@ub.ac.id, 3 hanas.hanafi@ub.ac.id Abstrak Sistem pengiriman data akuisisi kualitas air kolam ikan pada umumnya menggunakan metode konvensional, yaitu penggunaan mikrokontroler sebagai control system dan kabel sebagai i pengiiriman data. Penggunaan satu mikrokontroler pada sistem monitoring kualitas air kolam ikan sebagai control system terdapat kekurangan dalam pengolahan data dari banyak sensor node secara bersamaan, yaitu bisa terjadi data collision saat pengiriman data dari sensor node menuju ke control system. Begitu pula penggunaan kabel sebagai i komunikasi pengiriman data dianggap kurang efisien ketika digunakan pada lingkup area yang luas, seperti pada area budidaya kolam ikan. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, pada penelitian ini diterapkan metode pengiriman data menggunakan protokol Timing-sync Protocol for Sensor Network (TPSN) dan Time Division Multiiple Access (TDMA) pada semua node untuk menghindari data collision. Kemudian, pada peneli itian ini menerapkan metode komunikasi data secara wireless dengan modul nrf24l01. Dari hasil implementasi, terbukti bahwa node client dapat mengirimkan paket-paket data akuisisi kualitas air kolam ikan sebesar 18 bytes sesuai jadwal yang telah ditentukan tanpa terjadii tabrakan data. Kata kunci: TPSN, TDMA, tabrakan data, NRF24L01, kolam ikan Abstract Distributed data acquisition system for water quality of fishpond usually using conventional method. This method used microcontroller device for control system operations, sensor as data acquisition and wire as data medium. Monitoring System of water quality of fishpond using a microcontroller as control system for data processing from a lot of node-sensor at once time has disadvantages. There are many possibilities that distributed data from node-sensor to control system could be crashed. Wire as data medium has less efficiency at wider area, such as fishpond culture. This leads to the application of wireless communication system. The reason for using wireless communication instead of wire-use connection is more practical and making the installation simpler. A new a ipproach to synchronize the time iis needed for se insor networks. In thiis paper, we discuss about Timing-sync Protocoli for Sensor Networks (TPSN) and Time Division Multiple Access (TDMA) that aims at providiing network-wide time synchronization in a sensor network to avoid crashed data. In addition, this research also present wireless communication method using nrf24l01 module. As the result, we got that node client can distributed data acquisition for fishpond water in the amount of 18 bytes with the synchronized time without being crashed. Keywords: TPSN, TDMA, data collision, NRF24L01, fishpond 1. PENDAHULUAN Kualitas air adalah parameter utama dalam keberhasiian usaha budidaya perikanan. Adapun karakteristik tersebut diantaranya yaitu tingkat keasaman (ph), suhu dan kekeruhan. Para pembudidaya ikan harus mengecek dan menjaga kuaiitas air untuk keberhasiian budidaya ikannya tersebut. Mereka melakukan pengecekan dengan cara mengukur satu persatu kualitas air pada tiap kolam ikan dengan menggunakan alat pengukur yang proses operasionalnya masih manual. Sebab hal inii berpengaruh terhadap kinerja dan efisiensi Fakultas Ilmu Komputer Universitas Brawijaya 3872

2 . Hasil Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer 3873 waktu dari para pembudidaya iikan. Maka dari itu dibutuhkan alat yang bisa memantau kualitas air kolam ikan secara berkala dan otomatis. Salah satu bidang aplikasi wireless sensor network yang bermanfaat adalah monitoring atau pengawasan lingkungan, contohnya seperti pengawasan kualitas air dengan berbagai parameternya seperti suhu, derajat keasaman, tingkat kekeruhan (Sridharan, 2014). Mulai dari skala kecil hingga skala besar yang dapat memantau banyak titik node pada beberapa lokasi (Jiang, 2009). pemantauan dapat dimanfaatkan lebih lanjut untuk manajemen air (Zia, 2013). Sebelumnya pernah dilakukan penelitian oleh Yuwono terkait dengan akuisisi data keasaman (ph) air secara telemetri menggunakan zigbee (Yuwono, 2016). Penelitian ini memakai satu node sehingga terbatas bila penerapannya pada jumlah sampel akuisisi data lebih dari satu. Bila melakukan akuisisi data lebih dari satu, maka data hasil akuisisi sensor yang dikirimkan secara bersama-sama bisa berdampak saling menginterferensi antar node dan bisa berdampak tidak terbacanya hasil akuisisi data sensor yang dikirimkan oleh tiap sensor node. Permasalahan itu disebut tabrakan data atau data collision. Selanjutnya pemilihan kabel untuk pengiriman data dianggap kurang efisien diterapkan pada ruang lingkup area yang luas, contohnya pada area budidaya kolam ikan. Penggunaan kabel sebagai media komunikasi kini dinilai minim kemudahan bila dibandingkan dengan media komunikasi wireless yang praktis dan proses pemasangan yang mudah (Azalia Ma'aruf, 2014). Salah satu metode agar dapat menghindari tabrakan data yaitu dengan cara menggunakan sistem penjadwalan ketika proses pengiriman data. Seperti penggunaan protokol Time Divisiion Multiple Access merupakan salah satu jeniis metode penjadwalan. Protokol Time Division Multiiple Access (TDMA) bekerja membagii waktu yang ada menjadi sama rata pada tiap node (Tittel, 2002). Pembagian waktu pengiriman data ini dikenal dengan timeslot.. Proses pengiriman data bekerja sesuai dengan slot waktu yang ditentukan, sehingga dapat menghindari terjadinya node yang mengirimkan data secara bersama-sama yang mampu berdampak terjadinya data collision. Selain itu TDMA memiliki waktu yang efisien dalam proses pengiriman datanya, hal ini dikarenakan oleh slot waktu pengiriman yang bersifat statis dimana sebuah stasiun atau node hanya akan mengirimkan data pada masing-masing slot waktu sehingga tidak terjadi tabrakan data antar stasiun atau node. Dalam mengimplementasikan metode penjadwalan pengiriman data diperlukan waktu yang setara antar node dalam sebuah jaringan sensor node yang saling terkoneksi. Penyetaraan waktu disebut juga dengan Time Synchronization, digunakan supaya pengiriman data dari sensor node mampu terkirim dengan alur waktu yang tepat. Sehingga data yang terkirim dapat diterima dengan teratur juga (Darmawan, 2015). Tiime-sync Protocol for Sensor Network (TPSN) adalah metode sinkronisasi waktu antar node yang bisa digunakan. Proses sinkronisasi waktu atau penyetaraan waktu pada metode TPSN diimplementasikan pada sisi receiver dan sender (Saurabh Ganeriwal, 2003). Dalam penelitian ini node base yang berperan sebagai receiver dan node client yaing berperan sebagai sender. Node client terdiri atas sensor ph, sensor suhu, sensor kekeruhan, modul pengirim data wireless, dan mikrokontroler. Node base sebagai receiver berperan menampung data, yang terdiri dari mikrokontroler dan modul penerima data wireless. TPSN memiliki performance dengan akurasi penyetaraan waktu yang lebih tinggi dibandingkan metode sinkronisasi waktu Reference Broadcast Synchronization (Saurabh Ganeriwal, 2003). Selain itu, metode TPSN ini menggunakan topologi tree sehingga dapat diterapkan dalam skala yang lebih besar (Erwanda, 2016). Keunggulan tersebut menjadi latar belakang kenapa TPSN dipilih sebagai metode penyataraan waktu dalam penelitian ini. Penelitian tentang pengiriman akuisisi data secara wireless pernah dilakukan oleh Umar, dalam penelitiannya memanfaatkan wireless sensor network untuk komunikasi data ke server. Rancangan sistem monitoring kualitas air oleh Umar hanya menggunakan satu node dan menggunakan topologi point to point (Umar, 2015). Hal itu menyebabkan masalah baru jika sampel air yang digunakan lebih dari satu. Selanjutnya dikembangkan penelitian oleh Lintang, dirancang sistem monitoring kualitas air kolam dengan dua buah node dengan masing-masing parameter ph, suhu dan kekeruhan air yang dikirimkan secara wireless (Lintang, 2017). Dalam penelitian tersebut tiap node klien mengirimkan data akuisisi sensor secara acak. Penelitian sebelumnya yang

3 Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer 3874 dilakukan oleh Lintang tersebut menghasilkan akurasi pengiriman akuisisi data sebesar 90%. Berdasarkan penelitian terdahulu, rancangan sistem pengiriman waktu akuisisi data kualitas air kolam ikan hanya dikirimkan secara acak. Hal itu menimbulkan masalah baru dalam pengiriman data sampel akuisisi kualitas air kolam ikan. Maka dari itu, pada penelitian ini dirancang sistem pengiriman akuisisi data kualitas air kolam ikan dengan menggunakan dua metode yaitu sinkronisasi antar node dengan Timing-Sync Protocol for Sensor Networks dan penjadwalan pengiriiman data dengan Time Divisiion Multiple Access.. Berlandaskan dari latar belakang di atas, maka penulis mencoba meneliti implementasi TPSN dan TDMA sebagai metode pengiriman data akuisisi air kolam ikan untuk tugas akhir dengan judul lmplementasi Pengiriman Data Wireless dengan Metode Time Division Multiple Access dan Timing-Sync Protocol For Sensor Networks pada Kolam lkan. 2. METODE USULAN 2.1 Tiime-Sync Protocol for Sensor Networks (TPSN) Tiime-Sync Protocol for Sensor Networks (TPSN) merupakan protokol sinkronisasi waktu dalam jaringan sensor nirkabel.. TPSN menggunakan topologi hierarki tree yang memerlukan satu node yang berperan sebagai root. Root atau node base mengirimkan paketpaket data menuju hierarki yang dibawahnya dan menyetarakan waktu dengan timestamp. Proses sinkronisasi waktu TPSN dibagi menjadi dua tahap. Tahap pertama yaitu Discovery Phase lalu dilanjutkan tahap kedua yaitu Synchronization Phase. Ketika Discovery Phase, root node yang merupakan node base berperan untuk mem-broadcast paket discovery yang berisi data alamat dan level node root menuju node client terdekat. Dari node root diteruskan hingga ke level terendah atau paling ujung. Paket discovery berperan untuk membangun suatu level hierarki dalam bentuk tree. Setelah paket discovery di-broadcast ke semua node, maka semua node mampu mengetahui dan mengingat levelnya.. Tahap kedua merupakan Synchronization Phase. Berawal dari node level terendah terlebih dulu. Node level 1 mengirim permintaan sinkronisasi waktu ke node root (level 0) dengan waktu T1. Lalu node root mendapatkan permintaan waktu ketika waktu T2. Root membalas permintaan sinkronisasi waktu dengan paket Acknowledgement ketika waktu T3. Setelah T3, node level 1 melakukan perhitungan sesuai alur skenario dengan membandingkan waktu. Hal itu juga akan dijalankan oleh node level 2 terhadap node level 1 dan berulang seterusnya hingga node dengan level terendah atau paling ujung seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1. Gambar 1. Ilustrasi TPSN Ada 2 buah node, terdapat node A dan node B. T1 dan T4 adalah waktu lokal dari node A, sedangkan T2 dan T3 adalah waktu local dari node B. Node A mengirim synchronization pulse atau paket sinkronisasi menuju node B ketika waktu T1. Synchronization pulse adalah paket yang didalamnya terdapat nomor level node A dan nilai T1. Node B mendapatkan paket tersebut ketika waktu T2, yang mana T2 berisi nilai T1 + + d ; adalah nilai clock drift antara kedua node A dan node B, di sisi lain d adalah nilai delay propagasi antar node. Lalu node B mengirim acknowledgment packet menuju node A dengan membawa nilai dari T1, T2, dan T3. Node A menerima paket tersebut pada waktu T4 yang kemudian melakukan perhitungan berdasarkan rumus yang ditunjukkan pada persamaan (1) dan (2). (1) (2) Persamaan (1) merupakan persamaan untuk menghitung clock drift, sedangkan persamaan (2) merupakan persamaan untuk mengalkulasi delay propagation. 2.2 Time Divisiion Multiple Access (TDMA) Suatu jenis protokol Multiple Access yang mengalokasikan slot waktu pada masingmasing saluran atau node (Tittel, 2002). TDMA menentukan penjadwalan waktu yang digunakan ketika proses pengiriman data

4 Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer 3875 berasal dari tiap node.. Dalam proses pengiriman data, TDMA mengatur masingmasing node menunggu secara bergiliran berdasarkan slot waktu yang telah diberikan. 3.2 Perancangan Node Client akuisisi data air kolam ikan Gambar 2. IIustrasi TDMA (Sumber: Kurose and Ross) Dengan diterapkannya slot waktu pengiriman, maka setiap node pengirim (client) akan memiliki jadwal pengiriman data yang berbeda dengan node lainnya. Misalnya pada Gambar 2, ada 6 slot waktu pengiriman, yang mana slot waktu yang digunakan adalah slot 1, slot 3, dan slot 4.. Sedangkan sl iot 2, slot 5, dan slot 6 berada pada status idle. 3. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASIi 3.1 Perancangan Node Base Gambar 3. Diagram Sistem Node Base Penjelasan diagram sistem pada node base: 1. Power Supply adalah daya yang diperlukan suatu node untuk aktif.. Pada penelitian ini, power supply yaitu tegangan 5 volt dari port USB laptop yang digunakan. 2. Mikrokontroler di node base memanfaatkan Arduino Nano sebagai pengelola data. 3. nrf24l01 adalah modul wireless yang digunakan dalam penelitian ini berfungsi menjadi media komunikasi pengiriman data. Gambar 4. Diagram sistem node client 1. Power Supply adalah daya yang dibutuhkan node untuk menjalankan fungsinya. Dalam penelitian ini, power supply dengan besar tegangan listrik 5 volt DC diterima dari port USB laptop yang digunakan. 2. Mikrokontroler pada node client menggunakan Arduino Nano yang bertindak sebagai pengolah data hasil sensing sensor ph, sensor suhu air dan kekeruhan air serta sebagai kontrol komunikasi dengan receiver node base. 3. Sensor ph bertindak sebagai komponen pemantau objek dengan hasil sensing berupa data nilai ph air kolam. Dalam peneliitian ini, sensor ph diperlukan sebagai modul input. 4. Sensor suhu air bertindak sebagai komponen pemantau objek dengan hasil sensing berupa data nilai suhu air kolam. Dalam penelitian ini, sensor suhu air diperlukan sebagai modul input. 5. Sensor kekeruhan air bertindak sebagai komponen pemantau objek dengan hasil sensing berupa data nilai kekeruhan air kolam. Dalam peneliitian ini, sensor kekeruhan air berfungsi sebagai modul input. 3.3 Perancangan TPSN dan TDMA pada Sistem Pengiriman Akuisisi Data Air Kolam Ikan Perancangan penyetaraan waktu pada node client dibagi menjadi dua level, yaitu level 1 dan level 2. Dimana level tersebut akan diberi

5 Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer 3876 secara urut berdasarkan urutan client yang aktif. Sinkronisasi waktu dengan TPSN dibagi menjadi dua fase atau tahap. Fase pertama adalah Discovery Phase dimana pada fase ini akan membentuk topologi hierarki tree dan level-level pada node client.. Node base berperan selayaknya root yang menentukan struktur topologi tree dan menentukan node yang mengisi masing-masing level topologi. Dilanjutkan fase kedua adalah Synchronization phase yang merupakan fase penyetaraan waktu antar node base dan node client. Perancangan penjadwalan sebagai metode anti-collision pengiriman data dengan protokol TDMA adalah membuat slot-slot waktu. Pengiriman data sensor dilakukan ketika tiap node client telah menerima slot waktu pengiriman. Slot waktu didapatkan oleh node client secara random berdasarkan ketentuan konfigurasi. Pada penelitian ini slot waktu disediakan 5 buah slot waktu dengan tiap slot diberikan waktu 2 detik untuk mengirim data. 3.4 Implementasi Sistem Gambar 5. Implementasi sistem Implementasi pada node base dilakukan dengan menghubungkan nrf24l01 terhadap Arduino Nano. Implementasi perangkat keras pada tiap node client dilakukan dengan menghubungkan semua sensor dan nrf24l01 dengan tiap mikrokontroler, yaitu Arduino Nano. Pada peneliitian ini diimplementiasikan metode penyetaraan waktu TPSN. Sinkronisasi waktu dilakukan untuk membantu pemberian jadwal pengiriman data pada masing-masing node client yang saling terkoneksi. Penyetaraan waktu TPSN dibagi menjadi 2 fase, fase pertama yaitu Discovery Phase dan fase kedua ialah Synchronization Phase.. Ketika Discovery Phase, root node atau node base memiliki tugas mem-broadcast paket discovery yang terdiri dari data alamat identitas dan level node root menuju node terdekat atau node cliient. Tahap Discovery Phase akan membentuk hierarki yang dimulai dari node base sebagai node root yang menjadi Level 0 dan berlanjut ke node Level 1 dan Level 2. Pada tahap ini seluruh node akan mengenali posisi dan levelnya serta mengenali parent-nya. Tahap kedua ialah Synchronization Phase, ketika fase ini semua node akan mulai menyetarakan waktu. Diawali dari node dengan level paling kecil, node Level 1 akan mengirimkan paket permintaan sinkronisasi waktu atau request synchronization ketika T1 ke node root (Node base). Selanjutnya root mendapatkan paket permintaan tersebut pada waktu T2 dan membalas paket tersebut dengan Acknowledgement Packet pada waktu T3. T3 akan berisikan nomor atau alamat hierarki T1, T2, dan T3. Selanjutnya, node Level 1 akan melakukan perhitungan dari aliran skenario yang telah terbentuk dengan melakukan pencocokan waktu. Skenario serupa akan dilakukan oleh node pada Level 2 ke node Level 1 sebagai parent, dan berulang hingga node pada Level n. Berdasarkan penjelasan sebelumnya, bahwa proses sinkronisasi waktu pada TPSN dibagi menjadi dua tahap, diantaranya adalah tahap Discovery Phase dan Synchronization Phase. Tahap Discovery Phase terbagi menjadi 2 method, yaitu method discovery() dan method discovered(). Method discovery() berfungsi melakukan pengiriman atau broadcast paket discovery dari root ke semua node client. Sedangkan method discovered() berfungsi untuk menerima paket discovery dari root. Setelah client mendapatkan paket discovered, selanjutnya client merubah alamatnya. Perubahan alamat client dimaksudkan supaya root bisa membedakan masing-masing client dari alamat baru yang dimiliki. Tahap kedua adalah Synchronization-time yang terbagi menjadi 2 yaitu fungsi synchronize() dan fungsi synchronized(). synchronize() berperan melakukan permintaan penyetaraan waktu terhadap node base. Sedangkan synchronized() berfungsi untuk menerima permintaan sinkronisasi waktu dari root.

6 1i 2i 3i 4i 5i 6i 7i 8i 9i 1i i1111 2i i7739 1i i1111 2i i7698 1i i1111 2i i7672 1i i1111 2i i7644 1i i 7642i 1i 1111i 2i 7590i 1i 1111i 2i 7592i 1i 1111i 2i 7652i 1i i 7654 Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer 3877 Setelah mendapatkan paket Synchronized, client lalu merubah waktunya. Perubahan waktu ini supaya masing-masing node memiliki waktu yang setara. Setelah waktu masing-masing client sudah tersinkronisasi, selanjutnya adalah dilakukan pengiriman data berdasarkan dengan jadwal yang diterima dengan menerapkan potokol TDMA. Pada penelitian ini waktu pengiriman yang tersedia adalah 10 detik dengan slot waktu sebanyak 5 slot. Dalam 5 slot waktu yang telah ditentukan, pada masing-masing slotnya ditentukan 2 detik waktu yang dapat digunakan untuk mengirimkan data. Slot waktu ini akan disebar ke node client secara random.. Setelah waktu pengiriman ditentukan, tahap selanjutnya adalah membagi waktu pengiriman tersebut menjadi slot-slot waktu. 4. PENGUJIAN DAN ANALISIS 4.1 Pengujian Discovery Phase Pada tahapan ini setiap node client akan mendapatkan alamat baru secara acak yang terdiri dari 4 karakter angka (bilangain bulat). Prosedur pengujian Discovery Phase dapat dilihat pada Gambar 6. Gambar 7. Tampilan Discoveriy Phase Node Client 1 ke Node Client 2 Gambiar 7 di atas, adalah tampilan discovery phase dari node client 1 (kanan) kepada node client 2 (kiri). Node client 1 yang awalnya telah mendapatkan level node dan alamat dari node base menjadi node parent agar node client 2 sehingga membentuk sebuah level node hierarki dengan didapatkannya level node dan alamat berbeda. Pengujian tahapan discovery phase dilakukan sebanyak 10 kali dan hasilnya bisa dilihat pada Tabel 1 berikut. Tabel 1. Hasil Penguijian Discovery Phase Kedua Node Client Penguijian Kei- Level Nodie Alamat Alamat Parient Noide i7654 i7642 i7656 i7590 i7697 i7592 i7613 i Gambar 6. Tampilan Discovery Phase Node Base Ke Node Client 1 10i i 7684i i 7587i Gambar 6 di atas, merupakan tampilan serial monitor node client 1 (kiri) dan node base (kanan), dimana node base melakukan broadcast paket discovery dan berhasil diterima oleh salah satu node client. Node client tersebut berhasil mendapatkan level node dan alamat berupa 4 digit karakter angka.. Alamat ini difungsikan sebagai pembeda untuk tiap node client yang aktif. Dari hasil 10 kali pengujian bisa disimpulkan bahwa tahapan Discovery Phase pada node client bisa berjalan dengan baik. Node client bisa mendapatkan paket discovery dari node base dan mendapat level serta alamat.. Proses aktivasi node client dilakukan secara bergantian, agar didapatkan level yang membentuk topologi hierarki berdasarkan konsep metode penyetaraan waktu TPSN. 4.2 Pengujian Synchronization Phase Tahapan ipengujian iniabertuiuan untuk mengamati keberhasilan masing-masing node

7 Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer 3878 client dalam melakukan proses sinkronisasi waktu terhadap node base. Awalnya satu node client akan mengirim permintaan penyetaraan waktu terlebih dulu ke node base sebagai parent.. Kemudian node base menerima permintaan itu dan membalas permintaan penyetaraan waktu tersebut dengan mengirim waktu node base yang sedang berjalan. Prosedur pengujian Synchronization Phase dilihat di Gambar 8 dan hasil pengujian dijelaskan di Tabel 4.2. Gambar 8. Tampilan Synchronization Phase Node Client 1 Setelah node client 1 (kiri) berhasil mendapatkan level node serta alamat dari node base, node client 1 lalu melakukan permintaan sinkronisasi waktu kepada node base sebagai parent atau root dari node client 1.. Gambar 8 menunjukkan node client 1 telah berhasil memiliki waktu yang sama dengan node base. Hasil pengujian tahapan synchronization phase bisa dilihat di Tabel 4.2. Tabel 4.2 Hasil Pengujian Synchronization Phase Pengujiian Ke Level Node Wakt iu Awal (j:m:d:md) Waktu Setara (j:m:d:md) 1 0:0:20:13 0:0:20:52 2 0:0:20:18 0:0:43:33 1 0:0:20:14 0:0:22:13 2 0:0:20:18 0:0:45:93 1 0:0:20:14 0:0:20:59 2 0:0:20:28 0:0:43:00 1 0:0:20:13 0:0:21:15 2 0:0:20:19 0:0:43:56 1 0:0:20:13 0:0:21:26 2 0:0:20:19 0:0:44:29 1 0:0:40:12 0:0:40:84 2 0:0:20:18 0:1:03:16 1 0:0:20:13 0:0:20:77 2 0:0:20:18 0:0:43:62 1 0:0:20:13 0:0:21:20 2 0:0:20:18 0:0:44:19 1 0:0:20:14 0:0:21:35 2 0:0:20:18 0:0:45:10 1 0:0:20:13 0:0:21:30 2 0:0:20:18 0:0:43:29 Gambar 9. Tampilan Synchroinization Pihase Node iclient 2 Setelah node client 1 (kanan) berhasil sinkronisasi waiktu dengan node base, lalu node client 2 (kiri) akan melakukan permintaan sinkronisasi waktu kepada node client 1 sebagai parent-nya.. Gambar 9 menunjukkan bahwa node client 2 telah berhasil mempunyai waktu yang setara dengan node client 1. Dari hasil 10 kali penguijian Synchronization Phase dapat disimpulkan bahwa kedua node client telah berhasil mendapatkan waktu yang setara dengan ratarata waktu yang dibutuhkan untuk proses penyetaraan waktu pada kedua client dibawah 50 detik. 4.3 Pengujian Protokol TDMA Pada penelitian ini protokol TDMA berfungsi uintuk melakukan pengiriman data menurut slot waktu yang telah ditentukan secara random. Pada penelitian ini, node client menerima slot waktu pengiriman ketika proses Synchronization Phase. Slot waktu pengiriman bisa dilihat pada Gambar 10.

8 Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer 3879 Gambar 10. Slot Waktu Pengiriman Data Node Client Pengiriman data dalam penelitian ini dilakukan berdasarkan slot waktu yang diberikan pada node client secara acak. Ada 5 slot waktu yang ditentukan, yang mana masingmasing slot memiliki dua detik waktu pengiriman. Dua detik waktu pengiriman pada tiap slot waiktu ditetapkan supaya data yang dikirimkan oleh node client tidak terlalu lama. Dalam 10 kali pengujian, masing-masing node client pada kolam ikan berhasil mendapatkan slot waktu pengiriman. Selanjutnya pengiriman data sensor dikirimkan berdasarkan slot waktu yang sudah ditentukan Pengujian Pengiriman Paket-Paket Data Pengujian pengiriman paket-paket data oleh node client dilakukan berdasarkan batasan penelitian yang sudah ditentukan, yaitu output pada serial monitor node base yang ditampilkan isi paket data yang dikirimkan dan ukuran paket data tiap node client.. Gambar 11. Pengujian pengirimkan paketdata data Pada Gambar 11 paket data raw T dari hasil akuisi data sensor pada air kolam ikan dikirimkan dengan ukuran paket data total sebesar 18 bytes. 5. KESIMPULAN 1) Perancangan sistem pengiriman data wireless dengan TDMA dan TPSN pada kolam ikan menggunakan 1 node sebagai node base yang terdiri dari 1 mikrokontroler dan 1 alat komunikasi, begitu pula dengan node client yang ditambahkan 3 sensor; sensor ph, suhu dan kekeruhan air. Hasil akuisisi data dikirimkan oleh kedua node client di dekat kolam ikan menuju node base. 2) Sensor node diimplementasikan dengan merakit komponen-komponen seperti Arduino Nano sebagai mikrokontroler, nrf24l01 sebagai alat komunikasi serta sensor ph, sensor suhu air dan sensor kekeruhan air sebagai alat sensing. TPSN sebagai metode penyetaraan waktu antar node berhasil diimplementasikan. Protokol TDMA sebagai metode penjadwalan pengiriman data berhasil diimplementasikan. 3) Dari 10 kali pengujian sistem, semua sensor berhasil memiliki waktu yang setara. Kedua node client berhasil melakukan pengiriman data sesuai urutan dan slot waktu yang telah ditentukan. Kedua node client mampu mengirimkan data sesuai slot waktu yang didapatkan dengan besar tiap paket data pengiriman sebesar 18 bytes. Hal ini membuktikan bahwa penerapan protokol penyetaraan waktu TPSN dan protokol penjadwalan TDMA bisa diimiplementasikan sebagai metode anti-collision pada sistem pengiriman akuisisi data kualitas air kolam ikan berbasis wireless. 6. DAFTAR PUSTAKA Azalia Ma'aruf, Penampil Data Pada Komputer Melalui Nirkabel. Darmawan, A. A., Implementasi Metode Reference Broadcast Time Synchronization Dan Time Division Multiple. Malang: Universitas Brawijaya. Erwanda, A. N., Implementasi Time Synchronization Pada WSN Untuk Metode TDMA Menggunakan Algoritma TPSN.. Jiang, P., Xia, H., He, Z. & Wang, Z Design of a Water Environment Monitoring System Based on Wireless Sensor Networks, Sensors, 9(8), Lintang, Elba Sistem Monitoring Kualitias Air Pada KoIam Ikan Berbasis WireIess Sensor Network Menggunakan Komunikasi Zigbee. Prosiding SNATIF 4.

9 .. Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer 3880 Nordic nrf24l01+single Chip 2.4GHz Transceiver Product Specification v1.0.. Saurabh Ganeriwal, Timing-Sync Protocol for Sensor Network. Tiiming- Sync Protocol for Sensor Network.. Sridharan, S Water Qualiity Monitoring System Using Wirel iess Sensor Network, International Journal of Advanced Research in Electronics and Communication Engineering (IJARECE) Volume 3, Issue 4. Tittel, E., Schaum's Out Line of Computer Networking. Dalam: S. M. Wibi Hardani, penyunt. s.l.:erlangga, p Umar Rancang Bangun Telemetri ph dan Konduktivitas Air Berbasis SMS Gateway dan Website, Skripsi, Fakultas Teknik Industri, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.. Yuwono, T., Hakim, L., Ardi, I., & Umar The Application of Internet of Things System for Water Quality Monitoring, Internetworking Indonesia Journal, Vol.8, No.1.. Zia, H., Harriis, N.R., Merrett, G.V., Riivers,M., Coles, N The impact of agriicultural activities on water qual iity: A case for collaborative catchmentscale management using iintegrated wireless sensor networks, Computers and Electroniics in Agri iculture, Volume 96.