1.
Judul Penelitian
Analisis Quality of
Service dan Efisiensi Energi Protokol Zigbee Pada Jaringan Sensor Nirkabel.
2.
Latar Belakang Masalah
Zigbee merupakan salah satu
protokol jaringan yang membutuhkan daya rendah dibandingkan protokol jaringan
lainnya seperti WiFi ataupun
bluetooth, yang dapat dimanfaatkan untuk komunikasi data dengan kapasitas
kecil. Protokol zigbee sangat cocok digunakan dalam jaringan sensor nirkabel,
karena perangkat sensor menggunakan catu daya batere yang memiliki energi
terbatas, dan zigbee mampu mengatasinya dengan kelebihannya akan keefisienan
dayanya. Namun dalam suatu sistem untuk mendeteksi adanya bencana kebakaran
seperti itu diperlukan komunikasi jaringan secara berkala dan realtime agar sistem tersebut dapat
berfungsi maksimal. Sedangkan konsumsi energi semakin lama akan semakin
bertambah dengan berjalannya waktu, maka efisiensi energi dapat dilakukan agar
sumber daya dapat bertahan dalam waktu yang jauh lebih lama, karena dalam
komunikasi nirkabel penghematan daya merupakan sesuatu yang sangat penting.
Di lain sisi, kinerja jaringan
area personal (WPAN) akan lebih optimal jika parameter-parameter jaringan WPAN
sesuai dengan kondisi lingkungan dan peralatan. Dalam penelitian ini juga akan
menganalisa tentang beberapa parameter jaringan seperti throughput, packet loss dan
delay untuk meningkatkan kinerja
jaringan zigbee untuk sistem deteksi kebakaran, yang nantinya akan
disimulasikan dalam beberapa metode.
3.
Studi Literatur
Berdasarkan tema tugas akhir sebelumnya,
yang menganalisis jarak jangkauan zigbee dari node koordinator ke node sensor dengan
kondisi tanpa penghalang / loss, didapatkan
jarak maksimum yaitu 80 meter. Di mana jauh lebih rendah dibandingkan data yang
tertera pada datasheet yaitu 120
meter, hal tersebut terjadi karena adanya fading
yang disebabkan oleh keadaan lingkungan di sekitar. Sedangkan apabila diberi
satu penghalang tembok setebal 15 cm maka jarak jangkau maksimum menjadi
berkurang yaitu 50 meter. Dan bila penghalang semakin tebal dan dalam jumlah
yang lebih banyak maka RSSI akan semakin melemah, dan jarak jangkau zigbee akan
semakin sempit (Sujaya Aga, 2013)
Dalam tugas akhir lainnya pun membahas kinerja jaringan
zigbee berdasarkan analisa penghematan energinya. Dalam protokol 802.15.4
(Zigbee) terdapat beberapa mode dalam proses transmisi datanya, yaitu mode beacon, mode beacon dengan inactive slot, dan mode non-beacon. Dengan adanya mode
beacon, node device dapat
mematikan sistem radionya (idle) selama
mungkin dan hanya aktif jika ada proses pengiriman paket pesan. Dari hasil
simulasi menggunakan sofware NS-2 dapat
dijelaskan bahwa pada saat interval pengiriman pesan 1 detik pada topologi 2
node dengan 1 gateway, mode beacon memiliki nilai throughput 6,51 % lebih besar dari pada
mode non-beacon dan nilai throughput pada
mode inactive slot lebih kecil 43,28 % dari pada mode non-beacon. sedangkan pada interval pengiriman pesan 10
detik nilai delay pada mode beacon 1,85 %
lebih lama dari pada mode non-beacon dan nilai delay pada inactive slot lebih
besar 90,06 % lebih lama dari pada mode non-beacon. Pada interval pengiriman
pesan 1 detik, nilai konsumsi energi pada mode beacon lebih besar 55,86 % dari
pada mode non-beacon dan nilai konsumsi energi pada mode inactive slot lebih
besar 24,57 % dari pada mode non-beacon. Pada topologi star 3, 5, 10 dan 15
node device, nilai throughput akan terus menurun, nilai delay yang akan semakin
bertambah lama, dan konsumsi energi yang akan terus meningkat sesuai dengan
bertambahnya node device. Pada mode inactive slot akan memiliki drop paket yang
banyak pada saat trafik dalam keadaan padat, sedangkan mode non-beacon memiliki
banyak paket drop pada saat trafik dalam keadaan tidak terlalu padat (Septyantono dan Arizal, 2013).
4.
Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang, maka
dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:
a.
Bagaimana mendesain sebuah sistem monitoring
suhu berbasis jaringan sensor nirkabel?
b.
Apa saja parameter yang mempengaruhi
penghematan energi pada jaringan zigbee?
c.
Bagaimana delay dan packet loss dapat
diminimalisir agar kinerja jaringan lebih optimal?
d.
Bagaimana nilai throughput pada jaringan dapat
ditingkatkan?
4.
Kerangka Pemikiran
Sebuah sistem yang berbasis
jaringan sensor nirkabel selalu mempunyai keterbatasan energi, maka dibutuhkan
kemampuan low consumption power dari
protokol zigbee dalam pengiriman datanya yang sekaligus dapat menutupi masalah
tersebut. Sumber daya menjadi faktor terpenting agar sistem berfungsi maksimal.
Dengan adanya sumber energi berupa batere dengan spesifikasi tertentu yang
mampu mencatu daya yang akan digunakan oleh sebuah node pengirim dan node
penerima. Semakin besar jarak antara node pengirim dan penerima (dalam hal ini
komunikasi point-to-point) maka
semakin besar pula daya yang diperlukan pengirim untuk memancarkan sinyal
berisi informasi menuju node penerima. Selain itu, besar data atau payload dan besarnya data rate juga berbanding terbalik
dengan besar konsumsi daya. Apabila payload
dan data rate diperbesar maka
jumlah daya yang dibutuhkan pada node pengirim akan bertambah.
5.
Hipotesis
a.
Sumber daya berupa batere dapat
digunakan lebih efisien dengan mengoptimalkan:
·
Jarak antar node
·
Besar data yang dikirim
·
Data rate
·
Interval pengiriman data
b. Parameter kualitas kinerja
jaringan nirkabel seperti throughput,
delay dan packet lost didapat dengan hasil optimal dengan cara mengatur:
·
Besar data yang dikirim
·
Data rate
·
Mode pengiriman paket
6.
Pengujian Hipotesis
Pada
pengujian penghematan energi, dapat dilakukan dengan menentukan jarak, besar
data yang dikirim, data rate, dan interval
pengiriman data, yang dapat diubah-ubah (sesuai skenario) untuk mendapatkan
nilai besaran energi yang seminimal mungkin. Besarnya energi (batere) sendiri
dapat dihitung dengan rumus :
Nilai
energi dihitung setelah sistem bekerja (melakukan komunikasi) dalam jangka
waktu tertentu, misalnya saya ambil enam jam.
Sedangkan
pada pengujian kualitas kinerja jaringan zigbee yang dianalisa berdasarkan
QoS-nya (dalam hal ini menentukan besar delay,
throughput, dan packet loss), dapat dilakukan dengan menghitung besaran
parameter-parameter tersebut dengan rumus berikut ini:
