0502b6d8e053b137b1d74b4d7563587c

7/23/2019 0502b6d8e053b137b1d74b4d7563587c

http://slidepdf.com/reader/full/0502b6d8e053b137b1d74b4d7563587c 1/9

PEMODELAN SISTEM KOMUNIKASI WIRELESS SENSOR NETWORK

UNTUK DETEKSI DINI BENCANA LONGSOR

COMMUNICATION SYSTEMS MODELING WIRELESS SENSOR

NETWORK FOR LANDSLIDE DISASTER EARLY DETECTION

Zaryanti Zainuddin,1 Salama Manjang,2 Andani Achmad 2

1 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Fajar, Makassar2 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Makassar

Alamat Korespondensi:

Zaryanti Zainuddin, ST

Program Studi Teknik Elektro

Universitas Fajar

Jl. Racing Centre no.101MakassarHP : 08124189955

Email : [email protected]

7/23/2019 0502b6d8e053b137b1d74b4d7563587c


Abstrak

Pada Wireless Sensor Network, node sensor disebar di lokasi deteksi longsor untuk menangkap gejala ataufenomena yang terjadi, merutekan data dan kemudian akan meneruskan data tersebut ke sink sebagai

penghubung node sensor dan user . Dengan pemodelan jalur komunikasi dari node sensor yang tepat dan optimal

maka informasi akan semakin cepat sampai kepada user . Penelitian ini bertujuan untuk membuat beberapasimulasi pemodelan jalur komunikasi WSN dengan menggunakan NS-2 ( Network Simulator 2). Analisa

performansi pemodelan meliputi delay, throughput dan packet loss. Pemodelan dibuat dengan dua skenario jalurkomunikasi dengan kondisi variasi jumlah cluster node dan node sensor yang berbeda. Pada skenario 1, setiapcluster head yang didalamnya terdapat beberapa node sensor akan mengirimkan langsung informasi ke pusatmonitor. Pada skenario 2, cluster head mengirimkan informasi ke cluster head berikutnya kemudian setelahdata dikumpul pada stasiun pengumpul data lalu akan dikirimkan ke pusat monitor. Berdasarkan analisa pemodelan didapatkan nilai throughput yang dihasilkan skenario 1 lebih tinggi dibandingkan skenario 2. Nilai

throughput tertinggi untuk skenario 1yaitu 9,82 kbps dan skenario 2 yaitu 6,53 kbps. Berdasarkan nilai average delay yang dihasilkan, maka nilai delay untuk skenario 2 lebih kecil nilainya dibandingkan skenario 1. Nilai packet loss yang terjadi pada skenario 2 lebih rendah terhadap skenario 1. Hal ini terjadi karena terjadinya

antrian yang berlebihan pada skenario 1 dimana setiap cluster node langsung mengirim data ke pusat monitorsehingga terjadi penumpukan data di pusat monitor. Disimpulkan bahwa skenario 1 lebih baik dilihat dari nilai

throughput -nya tetapi dari nilai delay dan packet loss didapatkan bahwa skenario 2 lebih baik dibandingkanskenario 1.

Kata kunci : Wireless Sensor Network, Network Simulator-2, throughput, delay, packet loss.

Abstract

In Wireless sensor Network, sensor nodes deployed at the site of landslide detection to capture symptoms or

phenomena that occur and to route data then forward the data to the sink as a sensor node and a user interface.By modeling the communication path from the appropriate node and the optimal sensor then the information will be faster to the user. This research aims to create several simulation modeling WSN communication lines by

using NS-2 ( Network Simulator 2). The analysis includes performance modeling delay, throughput and packetloss. Modeling scenarios created by two lines of communication with cluster node conditions and variations inthe number of different sensor nodes. In scenario 1, each cluster head node in which there are multiple sensors

will send the information directly to the center of the monitor. In scenario 2, the cluster head sends theinformation to the next cluster head then after the data is collected on the data collection station and will be sentto the center monitor. Based on modeling analysis found that the resulting throughput values higher than

scenario 1 scenario 2. Highest throughput value to 9.82 kbps 1yaitu scenarios and scenario 2 is 6.53 kbps. Basedon the average value of the resulting delay, the delay values for scenario 2 smaller value than scenario 1. Forscenario 2, the average values with the more stable delay of data packets sent. The value of the packet loss that

occurs in scenario 2 lower for scenario 1. This occurs due to the excessive queues in Scenario 1 where eachcluster node sends data directly to the center of the monitor so there is many accumulation of data at the center ofthe monitor. We conclude that scenario1 is better based on throughput value but based on the delay and packet

loss value so scenario 2 is better than scenario 1.

Kata kunci : Wireless Sensor Network, Network Simulator-2, throughput, delay, packet loss.

7/23/2019 0502b6d8e053b137b1d74b4d7563587c


PENDAHULUAN

Tanah longsor di berbagai daerah telah merupakan suatu kejadian yang berbahaya

secara substansial bagi jiwa manusia dan kerugian material. Peristiwa bencana alam tidak

mungkin dihindari, tetapi yang dapat dilakukan adalah memperkecil terjadinya korban jiwa,

harta dan lingkungan yaitu dengan melakukan deteksi dini terjadinya peristiwa bencana alam

dengan menggunakan teknologi sensor. Salah satu cara untuk mengatasi hal tersebut yaitu

tersedianya sistem monitoring pendeteksian dan peringatan dini bencana ( Early Warning

System) longsor yang akurat. Teknologi Wireless Sensor Network (WSN) atau Jaringan

Sensor Nirkabel (JSN) digunakan sebagai salah satu alternatif dalam pendeteksi dini

terjadinya tanah longsor tersebut (Abdul dkk., 2009;Zheng Jun dkk.,2009;Herry

dkk.,2011;Hafsah.,2011)

Dalam WSN, node sensor disebar di lokasi deteksi longsor untuk menangkap gejala

atau fenomena yang terjadi dan merutekan data dari sebuah node ke node yang lain.

Kemudian akan meneruskan data tersebut ke sink sebagai penghubung node sensor dan

user .(Eni dkk., 2008;Abdul dkk., 2009) Dengan pemodelan jalur komunikasi dari node sensor

yang tepat dan optimal maka informasi akan semakin cepat sampai kepada user .

Penelitian ini bertujuan untuk merancang beberapa alternatif pemodelan jalur

komunikasi Wireless Sensor Network kemudian dilakukan analisa performansi yang meliputi

throughput , delay dan packet loss sehingga menghasilkan bentuk pemodelan yang optimal.

METODE PENELITIAN

Jenis penelitian ini adalah simulasi pemodelan jalur komunikasi Wireless Sensor

Network dan analisa performansi kinerja dari pemodelan. Penelitian dilakukan pada

Laboratorium Sistem Berbasis Komputer, Jurusan Teknik Elektro Universitas Hasanuddin

dan lokasi ditempatkan node-node sensor berdasarkan map dari Google Earth dengan posisi

yang berada di Jalan Poros Malino, Gowa, Sulawesi Selatan.

Simulasi pemodelan skenario WSN dijalankan dengan menggunakan software

Network Simulator-2 (NS-2) yang merupakan suatu media simulasi yang pada dasarnya

bekerja pada system Unix /Linux. Agar dapat menjalankan NS bisa menggunakan OS Linux

ataupun Windows. Akan tetapi agar dapat dijalankan pada system Windows harus

menggunakan Cygwin sebagai linux environment -nya (Altmen dkk.,2003; Andi dkk., 2004)

Simulasi dibedakan menjadi 2 skenario yaitu skenario 1, dimana setiap cluster node

akan mengirimkan langsung informasi ke pusat monitor (direct ). Sedangkan skenario 2,dimana cluster node mengirimkan informasi ke cluster node berikutnya kemudian setelah

7/23/2019 0502b6d8e053b137b1d74b4d7563587c


data dikumpul pada stasiun pengumpul data lalu akan dikirimkan ke pusat monitor ( indirect ).

Dalam simulasi dibedakan menjadi 2 kondisi dengan jumlah node untuk kondisi I yaitu 25

node sensor dan kondisi 2 yiatu 14 node sensor . Program simulasi pemodelan skenario jalur

komunikasi WSN terbagi menjadi beberapa tahapan utama yaitu pengaturan paramater untuk

simulasi, inisialisasi, pembuatan node, dan pengaturan parameter node, pembuatan aliran

trafik data dan akhir program. Simulasi pemodelan skenario jalur komunikasi WSN dapat

dilihat pada gambar 1.

Setelah dilakukan simulasi pada NS-2 didapatkan keluaran hasil simulasi yaitu data

berbentuk file trace. File trace digunakan untuk proses analisis numerik (Dwi dkk., 2011)

Dari data trace file dapat dianalisa paramet-paramet yang menunjukkan kinerja dari

pemodelan jalur komunikasi WSN . Parameter tersebut adalah throughput , delay, dan packet

loss. Berdasarkan parameter tersebut dapat dilakukan analisa dan perbandingan terhadap

beberapa alternatif pemodelan skenario jalur komunikasi WSN.

HASIL

Throughput

Tabel 1 memperlihatkan nilai throughput minimum dan maximum skenario 1 dan

skenario 2 dengan 25 node sensor dan 14 node sensor. Untuk 25 node sensor didapatkan

throughput minimum 1,03 untuk skenario 1 dan 0,86 kbps untuk skenario 2. Sedangkan

throughput maximum untuk skenario 1 yaitu 8,40 kbps dan skenario 2 sbesar 8,35 kbps.

Untuk 14 node sensor didapatkan throughput minimum 1,41 kbps untuk skenario 1 dan 0,06

kbps untuk skenario 2. Sedangkan throughput maximum untuk skenario 1 yaitu 9,82 kbps dan

skenario 2 sbesar 6,55 kbps. Nilai rata-rata throughput untuk 25 node sensor pada skenario 1

yaitu 4,715 kbps, skenario 2 yaitu 4,605 kbps. Nilai rata-rata throughput untuk 14 node sensor

pada skenario 1 yaitu 5,615 kbps, skenario 2 yaitu 3,305 kbps.

Delay

Tabel 2 memperlihatkan nilai delay minimum dan maximum skenario 1 dan skenario

2 dengan 25 node sensor dan 14 node sensor. Untuk 25 node sensor didapatkan delay

minimum 0,019892 detik untuk skenario 1 dan 0,020212 detik untuk skenario 2. Sedangkan

delay maximum untuk skenario 1 yaitu 1,996682 detik dan skenario 2 sebesar 1,504416 detik.

Untuk 14 node sensor didapatkan delay minimum 0,022349 detik untuk skenario 1 dan

0,540940 detik untuk skenario 2. Sedangkan delay maximum untuk skenario 1 yaitu 2,941332

detik dan skenario 2 sebesar 9,763722 detik. Nilai rata-rata delay untuk 25 node sensor padaskenario 1 yaitu 1,008287 detik, skenario 2 yaitu 0,762314 detik. Nilai rata-rata delay untuk

7/23/2019 0502b6d8e053b137b1d74b4d7563587c


14 node sensor pada skenario 1 yaitu 1,4818405 detik, skenario 2 yaitu 5,152331 detik.

Terlihat bahwa terdapat perbedaan nilai delay dari setiap skenario. Pada kondisi 1 dengan

jumlah node sebanyak 25, delay skenario 2 lebih cepat dibandingkan skenario 1. Sedangkan

untuk kondisi II dengan jumlah node 14, skenario 1 masih memiliki nilai delay lebih kecil

dibandingkan skenario 2.

Packet loss

Tabel 3 memperlihatkan persentase nilai packet loss minimum dan maximum skenario

1 dan skenario 2 dengan 25 node sensor dan 14 node sensor. Untuk 25 node sensor

didapatkan nilai packet loss minimum 3% untuk skenario 1 dan 0% untuk skenario 2.

Sedangkan delay maximum untuk skenario 1 yaitu 36% dan skenario 2 sebesar 27%. Untuk

14 node sensor didapatkan delay minimum 0% untuk skenario 1 dan 0% untuk skenario 2.

Sedangkan delay maximum untuk skenario 1 yaitu 49% dan skenario 2 sebesar 31%. Nilai

rata-rata packet loss untuk 25 node sensor pada skenario 1 yaitu 19,5%, skenario 2 yaitu

13,5%. Nilai rata-rata packet loss untuk 14 node sensor pada skenario 1 yaitu 24,5%, skenario

2 yaitu 15,5%.

PEMBAHASAN

Penelitian ini menghasilkan beberapa pemodelan jalur komunikasi WSN dengan

menggunakan NS-2 ( Network Simulator 2) dan mendapatkan analisa performansi pemodelan

yang meliputi delay, throughput dan packet loss. Dengan pemodelan jalur komunikasi dari

node sensor yang tepat dan optimal maka informasi akan semakin cepat sampai kepada user .

Throughput merupakan laju rata-rata dari paket data yang berhasil dikirim melalui kanal

komunikasi atau dengan kata lain throughput adalah jumlah paket data yang diterima setiap

detik(Dwi dkk,.2011; Hafsah,2011) Semakin tinggi nilai throughput maka semakin banyak

paket data yang sukses diterima. Dari simulasi didapatkan bahwa nilai throughput skenario 1

lebih besar dari skenario 2. Sedangkan nilai throughput skenario 3 lebih besar dibandingkan

skenario 2. Nilai throughput pada skenario 1 lebih besar karena paket data langsung

dikirimkan ke central monitoring sehingga keberhasilan dalam penerimaan paket lebih tinggi

sedangkan pada skenario 2 yang harus melalui central cluster yang menyebabkan terjadinya

penumpukan data pada central cluster akibat antrian data dari cluster head sehingga

throughput -nya menjadi berkurang.

Delay merupakan selang waktu yang dibutuhkan oleh suatu paket data saat data mulai

dikirim sampai mencapai titik tujuan dan dinyatakan dalam satuan detik. (Dwi dkk,.2011;Hafsah,2011) Semakin kecil waktu tunda yang dihasilkan maka semakin cepat paket data

7/23/2019 0502b6d8e053b137b1d74b4d7563587c


dapat sampai di tujuan. Pada kondisi 1 dengan jumlah node sebanyak 25, delay skenario 2

lebih cepat dibandingkan skenario 1. Sedangkan untuk kondisi II dengan jumlah node 14,

delay tercepat pada skenario 3 dan dibandingkan skenario 2 maka skenario 1 masih memiliki

nilai delay lebih kecil dibandingkan skenario 2. Hal ini disebabkan karena pada skenario 3,

pemodelan berjalan dengan 2 skenario, ada paket data yang langsung dikirim ke central

monitoring dan ada paket data yang dikirimkan terlebih dahulu ke central cluster kemudian

dikirimkan ke central monitoring sehingga waktu tunda menjadi lebih cepat. Selain itu juga

dipengaruhi oleh banyaknya node sensor sehingga semakin sedikit jumlah node sensor maka

waktu tunda menjadi lebih kecil karena tidak terjadinya antrian data.

Packet loss adalah banyaknya jumlah paket yang hilang selama komunikasi

berlangsung. Paket hilang terjadi ketika satu atau lebih paket data yang melewati suatu

jaringan gagal mencapai tujuan (Dwi dkk,.2011; Hafsah,2011) Dalam simulasi terlihat

perbedaan nilai packet loss yang terjadi pada setiap skenario dari kedua kondisi jumlah node.

Paket hilang skenario 2 lebih kecil dari skenario 1 karena pengiriman paket data pada

skenario 1 yang terjadi lebih sering dan setiap cluster node yang langsung mengirimkan paket

data ke central monitoring menyebabkan terjadinya penumpukan paket data sehingga

kemungkinan gagal sampai di tujuan lebih tinggi.

KESIMPULAN DAN SARAN

Berdasarkan simulasi yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa Throughput skenario

1 selalu lebih besar dibandingkan throughput skenario 2 dan skenario 3, dengan selisih rata-

rata 0,11 kbps untuk simulasi 25 node, 2,31 kbps utnuk simulasi 14 node dan selisih rata-rata

throughput skenario 1 dibandingkan skenario 3 yaitu 0,045 kbps untuk simulasi 14 node.

Delay skenario 2 lebih kecil dibandingkan skenario1 pada simulasi 25 node dengan selisih

0,245973 detik. Sedangkan pada simulasi 14 node, delay skenario 1 lebih kecil dibandingkan

skenario 2 yaitu selisih 3,6704905 detik. Packet loss skenario 2 lebih kecil dibandingkan

skenario 1 dengan selisih rata-rata 6 % untuk simulasi 25 node dan 9 % untuk simulasi 14

node.

Untuk penelitian selanjutnya diharapkan untuk melakukan simulasi pemodelan dengan

variasi jumlah node sensor sehingga didapatkan analisa perfomnasi yang lebih optimal.

7/23/2019 0502b6d8e053b137b1d74b4d7563587c


DAFTAR PUSTAKA

Altman, E., Tania Jiménez,.(2003). ” NS Simulator for begginers” , Lecturer Note, Univ De

Los Andes Merida, Venezuela and ESSI Sophia Antipolis, France.

Dwikora, Eni. & Wirawan. (2008). Analisa Kinerja System Deteksi Terdistribusi Pada Jaringan Sensor Nirkabel , Pasca Sarjana ITS Surabaya.

Haris, Abdul JO. & Wirawan. (2009). Jaringan Sensor Nirkabel Arsitektut Titik Tunggal sebagai Wahana Penerapan Sistem Kendali Tersebar , Institut Sepuluh November,

Surabaya.Jun Zheng & Jamalipour Abbas. (2009). Wireless Sensor Network “Networking Perspective”,

IEEE.

Kotta, Herry Z., Kalvein Rantelobo, Silvester Tena, Gregorius Klau. (2011). Wireless Sensor

Network for Landslide Monitoring in Nusa Tenggara Timur , Faculty of Science and

Engineering, Universitas Nusa Cendana, Penfui, Kupang, NTT.

Nirwana Hafsah. (2011).Sistem Monitoring Bencana Longsor Menggunakan Teknologi

Telemetri Jaringan Sensor Nirkabel Multinode Sebagai Upaya Peningkatan Kualitas Peringatan Dini Bencana Alam, Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin, Makassar.

Nofianti, Dwi., Sukiswo,S.T.,M.T. , Adian Fatchur Rochim, S.T.(2011). Simulasi Kinerja

Wpan 802.15.4 (Zigbee) Dengan Algoritma Routing Aodv Dan Dsr. UniversitasDiponegoro, Semarang.

R. Sumiharto & Arief Permana. (2010). Implementasi sistem Pemantauan Suhu

Menggunakan Jaringan Sensor Nirkabel Multi-Hop,Universitas Gadjah Mada,

Yogyakarta.

Wirawan, Andi Bayu. & Eka Indarto. (2004). Mudah membangun simulasi dengan Network

simulator-2, Penerbit Andi, Yogyakarta.

Wirawan, Rachman S., Pratomo I, Mita N.(2008). Design of Low Cost Wireless Sensor

Networks –Based Environmental Monitoring System for Developing Country. Proc. Int.Conference APCC 14th Asia- Pacific. Tokyo, Japan.

7/23/2019 0502b6d8e053b137b1d74b4d7563587c


Tabel 1. Nilai throughput

Kondisi Skenario Throughput

Minimum

(kbps)

Throughput

Maximum

(kbps)

Throughput

rata-rata

(kbps)

I 1 1,03 8,40 4,715

2 0,86 8,35 4,605

II 1 1,41 9,82 5,615

2 0,06 6,55 3,305

Tabel 2. Nilai delay

Kondisi Skenario Delay Minimum

(s)

Delay Maximum

(s)

Delay

rata-rata(s)

I 1 0,019892 1,996682 1,0082872 0,020212 1,504416 0,762314

II 1 0,022349 2,941332 1,4818405

2 0,540940 9,763722 5,152331

Tabel 3 Nilai packet loss

Kondisi Skenario Packet loss

Minimum

(%)

Packet loss

Maximum

(%)

Packet loss

rata-rata

(%)

I 1 3 36 19,5

2 0 27 13,5

II 1 0 49 24,5

2 0 31 15,5

7/23/2019 0502b6d8e053b137b1d74b4d7563587c


Gambar 1. Flowchart Pemodelan Skenario Jalur Komunikasi WSN

Documents

0502b6d8e053b137b1d74b4d7563587c