BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Saat ini, orang-orang ingin berkomunikasi data/informasi satu sama lain dimana saja dan kapan saja. Tentu saja hal ini tidak dapat dipenuhi oleh teknologi jaringan kabel/wired yang bersifat fixed atau tidak dapat bepindah-pindah. Perkembangan kebutuhan akan konektivitas yang fleksibel dan membutuhkan mobilitas tinggi merupakan pendorong berkembangnya teknologi wireless. Teknologi wireless sudah familiar digunakan di kalangan masyarakat. Salah satu teknologi wireless yang sedang berkembang pesat pengaplikasiannya di berbagai bidang adalah teknologi wireless sensor network[1]. Wireless Sensor Networks dapat terdiri dari ratusan atau bahkan ribuan node yang terpasang secara penuh dalam area geografis yang luas atau secara umum wireless sensor network dapat didefinisikan sebagai sekumpulan node-node sensor terorganisir yang terdapat pada jaringan secara kooperatif yang dapat merasakan dan mengendalikan lingkungan sekitarnya, berinteraksi antar orang atau computer dengan lingkungan sekitarnya [2]. Wireless Sensor Network (WSN) telah menjadi teknologi yang memiliki potensi aplikasi yang luas termasuk dalam monitoring lingkungan, pencarian objek, perkiraan dan pengamatan ilmiah, pengendalian trafik dan lainnya [3]. Kelebihan wireless network inilah yang dimanfaatkan unuk mengendalikan berbagai instrumen, terminal, jaringan lokal, regional tertentu, event tertentu, sistem dengan high- risk (pembangkit listrik, reaktor nuklir, geothermal, dsb); bahkan pengontrolan pada area dengan jarak jangkauan benda angkasa[3]. Wireless Sensor Network dibangun pada suatu jaringan komunikasi data tanpa dibatasi terhadap topologi yang digunakan, tipe data yang berjalan, dan keterbatasan area komunikasi (sepanjang dalam jarak pandang sinyal pancar/terima)[4]. Beberapa karakteristik yang identik dengan WSN adalah daya yang terbatas, kemampuan untuk bertahan pada kondisi dan lingkungan yang tidak mudah dikontrol secara terus menerus, kemampuan untuk mengatasi kesalahan node, mobilitas dari node, topologi jaringan yang dinamis, penyebaran dengan skala besar[5]. Fokus utama dalam WSN adalah bagaimana penggunaan energi seminim mungkin dengan coverage yang luas dan connnectivitas yang terjamin[6]. Dengan begitu
masalah WSN menjadi sangat kompleks apalagi jika diimplementasikan dengan skala yang besar. Terlebih lagi node yang tidak beraturan dapat mengganggu proses pengiriman data karena terdapat hidden node tanpa kita sadari[8]. Dengan adanya hidden node dapat memperbesar kemungkinan terjadinya collision[8]. Jika terjadi collision maka node akan mentransmit ulang paket yang tidak terkirim[8]. Hal tersebut berakibat pada kebutuhan konsumsi energi yang semakin meningkat[8]. Berdasarkan hal tersebut maka diperlukan suatu metode control node dengan memperhatikan pola persebaran dan jarak antar node[9]. Dengan metode ini diharapkan masalah coverage, konektivitas dan konsumsi energi yang rendah dapat teratasi[9]. Pada tugas akhir ini akan dilakukan pemodelan persebaran node random, grid, dan Regular Hexagonal dengan membandingkan parameter performansi untuk setiap topologi penyebarannya. 1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan deskripsi latar belakang dan penelitian terkait, maka dapat dirumuskan beberapa masalah di tugas akhir ini yaitu : a. Apakah penyebaran node Regular Hexagonal, Grid, dan Random dapat diterapkan di WSN? b. Bagaimana pengaruh topologi penyebaran node Regular Hexagonal, grid, dan random terhadap parameter performansi? c. Topologi penyebaran yang mana yang memperoleh parameter performansi terbaik? 1.3 Asumsi dan Batasan Masalah Untuk menghindari meluasnya materi penelitian tugas akhir ini, maka diperlukan suatu batasan masalah yang mencakup hal-hal berikut, yaitu : a. Setiap sensor memiliki maksimum range sensing yaitu Rsense. b. Rsense memiliki panjang yang sama dengan sebuah unit cell. c. Besar nilai Rsense(Rs) = Rcommunication(Rc). d. Percobaan dilakukan pada WSN statis. e. Asumsi node sensor homogen dan tidak dapat mengkonversi energi sendiri. f. Protokol routing yang digunakan adalah AODV. g. Mengacu pada standar IEEE 802.15.4.
h. Parameter performansi yang dianalisa adalah packet delivery ratio, packet loss ratio, throughput, delay, dan energy consumption. i. Parameter jumlah node yang digunakan untuk membandingkan performance metrics dalam jaringan adalah 49 node. j. Parameter jarak jangkauan yang digunakan dalam jaringan adalah 100 meter. k. Tidak membahas masalah sistem keamanan jaringan. l. Tidak membahas masalah addresing node dalam jaringan. m. Aspek-aspek transmisi dan propagasi dianggap ideal. n. Simulator yang digunakan adalah Network Simulator 2.35. o. Tidak membahas lebih dalam mengenai perutingan dalam pengiriman paket. p. Tidak membahas besarnya coverage. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah: a. Memodelkan persebaran node random, grid, dan Regular Hexagonal pada Wireless Sensor Network dengan menggunakan software Network Simulator 2.35 b. Mengukur parameter performansi (packet delivery ratio, packet loss ratio, throughput, delay, dan energy consumption) dari WSN berdasarkan jenis persebaran nodenya seperti grid, random, dan Regular Hexagonal. c. Mengetahui topologi penyebaran yang menghasilkan performansi terbaik. 1.5 Hipotesis Penelitian Pada penelitian sebelumnya telah di lakukan penelitian mengenai pengaruh persebaran node terhadap performansi metrics. Persebaran node yang diuji adalah persebaran random, grid, dan Tri hexagonal tiling dengan parameter performansi energy consumption, delay, dan coverage. Pada penelitian sebelumnya menghasilkan kesimpulan bahwa performansi Tri hexagonal tiling lebih sedikit mengkonsumsi energy dibandingkan tipe persebaran random dan grid. Besar konsumsi energy setiap node adalah 138 mj dengan kondisi jumlah node dan jumlah sink berurutan adalah 100 dan 2. Selain tipe persebaran node Tri hexagonal tiling terdapat tipe
persebaran lainnya yaitu regular hexagonal dimana bentuk topologinya lebih renggang. Penggunaan topologi dengan struktur lebih renggang akan menghasilkan packet delivery ratio yang lebih besar namun mengkonsumsi energy semakin sedikit. Hipotesa penelitian saya untuk tipe persebaan regular hexagonal akan menghasilkan packet delivery ratio yang semakin besar serta penggunaan konsumsi energy yang semakin sedikit. 1.6. Metodologi Penelitian Penelitian ini akan dilakukan dengan metodologi sebagai berikut : a. Study Literatur Pada tahap ini akan dilakukan pendalaman tentang konsep dan teori dari WSN sesuai standar IEEE 802.15.4 dan permasalahan tentang WSN. Selain itu didalami pula konsep mengenai control node dengan titik fokus pada jenis-jenis persebaran node yaitu Regular Hexagonal, grid, dan random. b. Pemodelan Pada tahap ini dilakukan pemodelan WSN berdasarkan topologi penyebarannya: Regular Hexagonal, grid, random yang kemudian disimulasikan dengan software Network Simulator 2.35. Untuk melihat pola coverage nya disimulasikan dengan software NSG2.1. Setelah dibuat beberapa skenario dengan topologi penyebaran sensor node tersebut dan interval waktu transmisi dan kepadatan trafik sebagai parameter ujinya. c. Simulasi dan Pengambilan Data Pada tahap ini akan disimulasikan menggunakan protocol routing AODV dengan tipe persebaran node grid, random, dan regular hexagonal pada WSN sesuai dengan skenario-skenario yang telah dimodelkan pada tahap sebelumnya. Setelah itu dilakukan pengambilan data untuk mengetahui performance metrics nya. d. Analisa dan Kesimpulan Pada tahap ini akan dianalisa hasil pengukuran atau pengambilan data dari tiap skenario yang telah didapat dari simulasi. Terakhir dibuat kesimpulannya dari serangkaian hasil yang didapatkan dalam pengerjaan tugas akhir ini.
1.7 Sistematika Penulisan BAB I : PENDAHULUAN Pendahuluan berisikan hal umum seperti latar belakang, tujuan penulisan, perumusan masalah, batasan masalah, metodologi dan sistematika penulisan itu sendiri. BAB II : DASAR TEORI Berisikan dasar-dasar teori mengenai teknologi Wireless Sensor Network. Dalam bab ini akan dibahas mekanisme kerja Wireless Sensor Network serta parameter performansinya dan teori dari jenis-jenis persebaran nodenya serta teori-teori lain yang dipakai untuk mendukung tugas akhir ini. BAB III : SIMULASI DAN PERANCANGAN MODEL Pada bab ini dibahas mengenai flowchart pengerjaan, pemodelan jaringan Wireless Sensor Network menggunakan Network Simulator 2.35 serta penjelasan parameter simulasi yang digunakan. BAB IV : HASIL DAN ANALISIS Berisikan tentang analisa hasil simulasi yang telah dijelaskan pada bab tiga dan analisa berdasarkan hasil simulasi pada NS 2.35 yang telah dijalankan untuk melihat hasil parameter-parameter yang telah disebutkan. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Penulis akan memberikan kesimpulan dari seluruh proses yang telah dilakukan. Setelah itu penulis akan mencoba memberikan masukan dari apa yang telah dipelajari dan diamati oleh penulis untuk pengembangan lebih lanjut.