Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
125
MEKANISME PEWARISAN SINK PADA JARINGAN ZIG-BEE
BERDASARKAN METODE MULTI-TREE
DENGAN BOBOT BERTINGKAT
Oleh:
Giva Andriana Mutiara, Andriana
Jurusan Teknik Elektro, Universitas Langlangbuana
e-mail: [email protected], [email protected]
ABSTRAK
Perkembangan teknologi wireless akhir-akhir ini semakin pesat, hal ini dibuktikan dengan
munculnya suatu teknologi wireless baru yang dikenal dengan Zig-bee (IEEE 802.15.4). Zig-bee adalah suatu protokol pada jaringan wireless yang dikhususkan untuk perangkat sensor,
sehingga hanya memerlukan power dan data rate yang rendah tetapi mempunyai jangkauan
yang luas serta tingkat keamanan yang tinggi. Pada umumnya, satu jaringan Zig-bee hanya mempunyai satu koordinator yang dinamakan sink. Sink tersebut bertugas menginisialisasi
jaringan, mengatur dan mengontrol sensor-sensor dalam berkomunikasi antara satu sensor
dengan sensor yang lainnya. Sehingga sink mempunyai peran yang sangat penting dalam suatu jaringan Zig-bee. Tetapi dimungkinkan terjadi kondisi bahwa sink tersebut tidak dapat
menjalankan fungsinya dengan baik, sehingga harus ditentukan sink baru agar fungsi
jaringan dapat dipertahankan. Algoritma Multi-tree Construction With The High-Weightfirst
Property (MT-HW) dan algoritma Multi-Tree Construction With The Edge-Overlap-First Property (MT-EO) melakukan pendekatan pewarisan sink dengan mengembangkan
algoritma untuk membangun multi-tree. Algoritma MT-HW dan MT-EO berasumsi dengan
kegagalan sink, maka tree Zig-Bee akan musnah dan perlu dikonstruksi lagi. Kedua algoritma tersebut membangun kembali tree Zig-Bee yang musnah dengan cara membangun
multi-tree. Mekanisme pewarisan sink merupakan upaya untuk memelihara jaringan Zig-bee,
terutama jika terjadi kondisi sink tidak dapat lagi menjalankan tugasnya, karena drop, fail,
atau error. Penelitian ini mengusulkan mekanisme pewarisan sink dengan metode multi-tree dengan bobot bertingkat (MTBB) sebagai algoritma penentu mekanisme pewarisan sink.
MTBB terdiri dari dua tahap proses. Tahap pertama adalah merekonstruksi tree Zig-Bee
yang musnah akibat sink gagal berfungsi dan tahap kedua adalah menentukan sink pewaris dari sekelompok kandidat sink. Tahap pertama merupakan implementasi algoritma MT-HW
dan MT-EO. Tahap kedua diimplementasikan dengan memberikat bobot pada masing-
masing kandidat sink secara bertingkat. Hasil pengujian telah membuktikan bahwa algoritma MTBB secara umum mempunyai kinerja yang lebih baik daripada algoritma MT-HW dan
MT-EO khususnya pada parameter uji waktu proses dan packet loss. Sedangkan pada
parameter delay, justru MTBB menghasilkan delay yang lebih lama daripada MT-HW
maupun MT-EO.Hal ini dimungkinkan karena pada proses pengiriman paket dengan MTBB membutuhkan 2 tahap proses yaitu tahap rekonstruksi dengan multi-tree dan tahap pewarisan
sink pada kandidat-kandidat sink berdasarkan mekanisme bobot bertingkat. Penempatan
alternatif sink secara acak, tidak berpengaruh secara signifikan pada kinerja MTBB.
Kata kunci : zig-bee, sink, MT-HW, MT-EO, MTBB.
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
126
ABSTRACT
The enhanced of wireless technology is being fast, it proved by the new wireless
technology, known Zig-bee (IEEE 802.15.4). Zig-bee is a protocol at wireless
network for sensor device only, which need low power and data rate, but has wide
range area and high security. As general, one Zig-bee network only has one
coordinator which called sink. The sink fuctionated for initial network, controlling
the sensors on communication. So that, sink is very important role at Zig-bee
network. But maybe that sink conditions could not function well, so it must be
determined a new sink for the network function. Multi-Tree Construction With The
High-Weightfirst Property (MT-HW) algorithm and Multi-Tree Construction With
The Edge-Overlap-First Property (MT-EO) algorithm do the approachment of
heritance sink by developed an algorithm to construct a multi-tree. MT-HW and MT-
EO algorithm assumed by the failure of sink, then zig bee tree will be destroyed and
need to be reconstructed. Both algoritms reconstructed the destroyed tree Zig-Bee by
building the multi-tree. Sink inheritance mechanism is an effort to maintain the
legacy of Zig-bee networks, especially in the case of sink conditions can no longer
perform their duties, because of the drop, fail, or error. This research proposes
inheritance mechanism sink with multi-tree methods by weight integrity (MTBB) as
an algorithm determining the mechanism of inheritance sink. MTBB consists of two-
stage processes. The first stage is to reconstruct the destroyed of tree Zig-Bee caused
by the malfuction sink and the second stage is to determine the heir sink of a group of
candidates sink. The first stage is the implementation of algorithm MT-HW and MT-
EO. The next step is implementation, giving a weight to each sink candidate stage by
stage (gradually). The benchmark result has proved that algorithm MTBB as general
has higher performance than algorithm MT-HW and MT-EO especially on
parameter test processing time, and packet loss. While the delay parameter, on
MTBB produce a longer delay than MT-HW also MT-EO. This is possible because
the packet delivery process by MTBB needs 2 stage processing, i.e reconstruction
stage with multi tree and inheritance stage at a group of candidate sinks base on the
mechanism of weight rise. Alternative placement sink randomly, doesn’t influence to
the performance of MTBB.
Keywords : zig-bee, sink, MT-HW, MT-EO, MTBB.
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
127
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pada umumnya, pada suatu
jaringan Zig-bee hanya terdapat satu
koordinator yang dinamakan sink. Sink
bertugas menginisialisasi jaringan,
mengatur dan mengontrol sensor-
sensor dalam berkomunikasi antara
satu dengan yang lainnya. Sehingga
sink mempunyai peran yang sangat
penting dalam suatu jaringan Zig-bee
(Buratti & Verdone, 2006). Tetapi
tidak menutup kemungkinan pada
suatu saat sink tersebut tidak dapat
menjalankan fungsinya dengan baik.
Penyebab kegagalan sink dalam
menjalankan tugasnya dapat disebab-
kan dari berbagai kondisi, antara lain
kerusakan komponen, arus pendek,
dan pergerakan sink yang tidak
seimbang dengan pergerakan node
Zig-Bee yang lain. Kegagalan sink
akan sangat berpengaruh pada
kelangsungan komunikasi dalam suatu
lingkungan komunikasi Zig-bee,
sehingga dibutuhkan mekanisme
untuk mewariskan tugas kepada sink
baru sebagai pengganti sink terdahulu.
Algoritma Multi-Tree
Construction With The High-
Weightfirst Property (MT-HW) dan
algoritma Multi-Tree Construction
With The Edge-Overlap-First
Property (MT-EO) melakukan
pendekatan pewarisan sink dengan
mengembangkan algoritma untuk
membangun multi-tree. Algoritma
MT-HW dan MT-EO berasumsi
dengan kegagalan sink, maka tree Zig-
Bee akan musnah dan perlu
dikonstruksi lagi. Kedua algoritma
tersebut membangun kembali tree Zig-
Bee yang musnah dengan cara
membangun multi-tree. Multi-tree
dibangun dari masing-masing node
daun pada Zig-Bee dengan broadcast
beacon ke semua tetangganya. Setiap
node tetangga yang merespon akan
dianggap sebagai kandidat parent dari
node daun. Mekanisme ini dilakukan
secara berulang hingga mencapai satu
node yang merupakan parent dari
semua node yang lain.
Algoritma MT-HW adalah
algoritma yang menangani per-
masalahan penentuan parent dari suatu
node dengan menggunakan parameter
event rates sebagai bobot dalam
rangka komparasi antar node kandidat,
sedangkan algoritma MT-EO adalah
algoritma yang menangani per-
masalahan penentuan parent dari suatu
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
128
node dengan menggunakan parameter
overlap counter dari suatu node.
Sehingga baik algoritma MT-HW
maupun MT-EO merupakan algoritma
untuk menentukan parent node dari
suatu current node yang diketahui.
Oleh karena itu diperlukan suatu
mekanisme pewarisan sink dalam
rangka mempertahankan dan
merekonstruksi struktur tree Zig-Bee
yang mengalami kegagalan Sink.
Perumusan Masalah
Permasalahan yang terdapat
ketika terjadi kegagalan fungsi Sink
adalah musnahnya struktur tree Zig-
Bee. Dalam rangka merekonstruksi
struktur tree Zig-Bee, maka diperlukan
suatu mekanisme pewarisan Sink
dengan waktu respon yang sesingkat
mungkin serta berupaya sedemikian
rupa membentuk tree baru yang dapat
mencapai semua node yang
merupakan anggota pada tree Zig-Bee
sebelumnya.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk
membentuk mekanisme pewarisan
Sink sehingga dapat merekonstruksi
Tree Zig-Bee yang musnah akibat Sink
yang gagal berfungsi. Namun
demikian mekanisme yang diusulkan
pada penelitian ini perlu untuk diuji
kinerjanya berdasarkan parameter
waktu proses yaitu waktu yang
dibutuhkan untuk menentukan pewaris
sink baru, delay yang merupakan
waktu yang dibutuhkan oleh paket
untuk mencapai node tujuan, dan
packet loss yaitu persentase kegagalan
transmisi paket mencapai node
tujuannya.
STUDI PUSTAKA
Pengertian LR-WPAN (Low Rate
Wireless Personal Area Network)
Low Rate Wireless Personal
Area Network (LR-WPAN) adalah
komunikasi jaringan yang sederhana,
„harga murah‟ yang memungkinkan
sambungan wireless dengan meng-
gunakan tenaga terbatas. Tujuan
utama dari LR-WPAN adalah
kemudahan instalasi, reliable data
transfer, short-range operation, harga
yang sangat murah dan daya tahan
baterai. Dua tipe device di IEEE
802.15.4 dikelompokkan menjadi
Full-Function Device (FFD) dan
Reduce-Function Device (RFD). FFD
dapat beroperasi dalam tiga mode
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
129
layanan, sebagai koordinator personal
area network (PAN), koordinator atau
sebagai device. FFD dapat ber-
komunikasi dengan RFD atau FFD
yang lain, sedangkan RFD hanya
dapat berkomunikasi dengan FFD.
Sebuah RFD dipakai untuk aplikasi
sederhana, contoh: light switch atau
passive infrared sensor. RFD tidak
perlu mengirim data dalam jumlah
yang sangat besar dan hanya boleh
berkomunikasi dengan satu FFD
dalam waktu yang sama. Sehingga
RFD dapat diimplementasikan dengan
kapasitas memori dan sumber daya
yang sedikit.
Zig-bee
Zig-bee merupakan padanan kata
Zig dan Bee. Zig berarti gerakan zig-
zag dan Bee berarti lebah (Machalek,
2008). Zig-bee memiliki sifat
komunikasi yang mirip dengan
komunikasi diantara lebah yang
melakukan gerakan-gerakan tidak
menentu dalam menyampaikan
informasi adanya madu ke lebah yang
satu ke lebah yang lainnya. Zig-bee
merupakan teknologi yang difokuskan
pada data rate rendah, konsumsi daya
rendah, biaya rendah, target protokol
jaringan wireless untuk aplikasi
otomasi dan kendali remote. Komite
IEEE 802.15.4 bekerja pada standar
data rate rendah, kemudian Zig-bee
Alliance dan IEEE memutuskan
bergabung dan Zig-bee merupakan
nama komersial (trademark/ merk
dagang) untuk teknologi ini. IEEE
802.15.4 fokus terhadap dua layer
protokol bawah, yaitu physical dan
MAC layer. Zig-bee Alliance meng-
urusi layer protokol diatasnya (dari
Network sampai dengan Application
layer) untuk interoperabilitas jaringan
data, layanan keamanan, dan cakupan
nirkabel home and building control,
standar yang berlaku di pasar dan
pengembangan ilmiah untuk standar
evolusi.
Karakteristik Zig-bee
1. Memiliki dua physical layer (PHY),
yaitu 2.4GHz dan 868/915 MHz;
2. Memiliki data rates 250kbps (2.4
GHz), 40kbps (915 MHz) dan 20
kbps (868 MHz);
3. Mempunyai jangkauan 10 – 100 m;
4. Konsumsi daya rendah, baterai
tahan sampai beberapa bulan
bahkan hingga tahunan;
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
130
5. Menggunakan kanal CSMA-CA
dalam berkomunikasi;
6. Mempunyai berbagai macam
topologi, yaitu star, tree, peer-to-
peer dan mesh;
7. Pengalamatan device yang dinamis;
8. Mampu menghubungkan node
sampai 65000 node.
Topologi Jaringan Zig-bee
Teknologi Zig-bee (IEEE
802.15.4) mengakomodasikan dua
jenis topologi jaringan (Harun, 2008),
yaitu single-hop dan multi-hop
network. Umumnya single-hop
merupakan topologi star, sedangkan
multi-hop merupakan topologi peer-
to-peer seperti terlihat pada Gambar 1:
Gambar 1.
Topologi Jaringan Zig-bee, (a) Star,
(b) Tree, (c) Mesh
Pada jaringan Zig-bee/IEEE
802.15.4 harus terdapat satu
coordinator yang disebut PAN
Coordinator. PAN Coordinator ini
bertindak sebagai node pusat dan
bertanggung jawab untuk membangun
dan memelihara jaringan Zig-bee/-
IEEE 802.15.4 dengan topologi star
atau peer-to-peer.
Pada topologi star, komunikasi
antar node harus melewati PAN
Coordinator (maksimal dua-hop).
Topologi peer-to-peer, komunikasi
antar node langsung menuju node
tujuan tanpa melewati PAN
Coordinator jika node tujuan itu
masih dalam coverage area node asal.
Topologi yang tergolong peer-to-peer
adalah mesh dan tree.
Perancangan Simulasi Multi-tree
dengan Bobot Bertingkat
Metode Multi-tree dengan Bobot
Bertingkat
Penelitian ini berupaya mem-
berikan alternatif solusi pada
mekanisme pewarisan sink pada
jaringan Zig-Bee. Berdasarkan
pemahaman pada algoritma MT-HW
dan MT-EO, maka pemilihan parent
dari suatu node dapat dilakukan
dengan:
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
131
1. Perbandingan event rates pada
masing-masing kandidat parent,
dan
2. Perbandingan overlap counter
pada masing-masing kandidat
parent.
Dasar pemikiran algoritma MT-
HW dan MT-EO berpangkal pada
kebutuhan merekonstruksi tree Zig-
Bee dalam bentuk Multi-tree. Sedang-
kan pada mekanisme pewarisan sink
dibutuhkan penelusuran tree Zig-Bee
secara keseluruhan, bukan hanya
parsial seperti pada MT-HW dan MT-
EO. Pada penelitian ini, perancangan
solusi mekanisme pewarisan sink
diperkaya dengan satu parameter
tambahan, yaitu komparasi bobot
dalam menentukan sink pewaris dari
sekumpulan kandidat sink yang
ditemukan dengan algoritma MT-HW
dan MT-EO. Solusi mekanisme
pewarisan sink dapat dikelompokkan
menjadi dua proses besar yaitu:
1. Proses rekonstruksi tree Zig-Bee
setelah sink mengalami gagal
fungsi dalam bentuk Multi-tree.
Proses ini mengimplementasikan
algoritma MT-HW dan MT-EO,
dan
2. Proses pemilihan sink dari
beberapa kandidat sink yang
ditemukan langkah pertama.
Berdasarkan rancangan solusi
yang bertingkat tersebut maka
mekanisme pewarisan sink ini
dinamakan sebagai metode Multi-tree
dengan Bobot Bertingkat (MTBB).
Mengingat MTBB dapat dilakukan
dengan MT-HW atau MT-EO, maka
MTBB dapat dibagi menjadi dua yaitu
MTBB dengan MT-HW (MTBB-HW)
dan MTBB dengan MT-EO (MTBB-
EO).
Pemilihan Sink dari Sekumpulan
Kandidat Sink
Diketahui graph Gr = (Vr ,Er)
dengan tujuan menemukan tree T =
(VT ,ET) dari Gr yang sesuai dengan
definisi tree pada Zig-bee. Algoritma
menentukan sink alternatif berdasar-
kan bobot. Penentuan bobot ber-
dasarkan pohon Best First Search
(BFS) dari Gr. Aturan penentuan
pemilihan sink berdasarkan bobot
adalah sebagai berikut:
1. Alternatif sink x mempunyai
bobot yang lebih tinggi daripada
alternatif sink y jika mempunyai
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
132
jarak lebih dekat (jumlah hop
lebih kecil) ke sink utama.
2. Jika x dan y mempunyai yang
sama, maka alternatif sink x
mempunyai bobot yang lebih
tinggi daripada alternatif sink y
jika cabang pohon BFS yang
menginduk pada x mempunyai
simpul lebih banyak daripada
cabang pohon yang menginduk
pada y;
3. Jika cabang pohon yang
menginduk pada x dan y
mempunyai jumlah simpul yang
sama, maka alternatif sink yang
mempunyai potensial sink yang
lebih banyak akan diberikan bobot
yang lebih tinggi. Suatu simpul
menentukan simpul tetangganya
sebagai potensial sink jika simpul
tetangganya tersebut mempunyai
jumlah hop yang lebih sedikit
menuju current sink daripada
jumlah hop simpul itu sendiri.
Mengingat terdapat tiga pem-
bobotan pada pemilihan sink, maka
mekanisme ini disebut dengan
pemilihan sink dengan bobot ber-
tingkat.
Algoritma lengkap pemilihan
sink dengan bobot bertingkat adalah
sebagai berikut:
1. Langkah pertama, antrian Q
hanya terdiri dari simpul t dan
kedalaman t adalah nol, sehingga
T = {{t},};
2. Fase Ekspan: Jika Q kosong maka
algoritma dihentikan dan T
merupakan pohon Zig-bee yang
utuh, namun jika Q tidak kosong
maka ambil x=dequeue(Q) dan
bangun spanning tree T0 dari x.
Dengan asumsi kedalaman x pada
T adalah depth(s), maka bangun
pohon dengan tinggi, tidak lebih
dari Lm - depth(x) pada Gr dengan
penelusuran secara breadth-first
dengan mengikutsertakan
sebanyak mungkin simpul pada
himpunan Vr – VT {x}. Hasilnya
adalah pohon yang dinamakan T’.
3. Fase Trim: Gabungkan T’ dan T
dengan simpul x sebagai titik
sentuh. Namakan pohon hasilnya
dengan T. Namun beberapa
simpul pada T’ mungkin tidak
sesuai dengan parameter Rm.
Langkah yang dilakukan adalah
melakukan traverse simpul-
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
133
simpul pada T’ dari x sebagai
simpul akar untuk meramping-
kan T.
a. Ketika singgah pada suatu
simpul, misalnya y, kemudian
simpul tersebut ditelusuri dan
dihitung jumlah anak dari y.
Jika jumlah anak lebih besar
dari Rm, maka hitung bobotnya
berdasarkan T’ (lihat kembali
penentuan bobot simpul pada
pohon). Anak dengan bobot
tertinggi akan dipertahankan,
lainnya dapat direduksi dari
pohon T.
b. Ketika suatu simpul, misal y
direduksi, maka semua simpul
yang berada di anak cabang
dari y akan direduksi juga.
Kemudian simpul y ditelusuri
dan jika mempunyai tetangga n
pada T’ yang memenuhi
kondisi 1) n bukan simpul
parent dari y, 2) n bukan
simpul hasil traverse, dan 3)
depth(n)+1 ditambah dengan
ketinggian anak cabang v tidak
melebihi Lm, maka hubungkan
anak cabang dari simpul n. Jika
terdapat lebih dari satu
kandidat, maka kandidat
dengan nilai kedalaman yang
lebih rendah akan dihubungkan
lebih dahulu. Jika y tidak
mempunyai tetangga seperti
kriteria tersebut, maka semua
anak y akan direduksi, dan y
akan dihapus dari T’.
4. Setelah melakukan fase Trim,
maka hasilnya adalah pohon T.
Semua simpul yang ditambahkan
selama iterasi di atas akan
disisipkan pada antrian Q dengan
simpul yang mempunyai nilai
kedalaman terendah akan disisip-
kan lebih dahulu. Kemudian
kembali ke langkah 2.
PENGUJIAN
Hasil Skenario 1
Waktu Proses
Hasil skenario 1 dapat dilihat pada
Tabel 4.1 dan grafiknya pada Grafik 4.1.
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
134
Dapat disimpulkan bahwa MT-
HW lebih cepat menentukan pewaris
sink baru dibandingkan MT-EO.
Pembentukan multi-tree dengan bobot
bertingkat terbukti dapat mempercepat
waktu proses dibandingkan MT-HW
dan MT-EO. Kecenderungan yang
muncul pada uji MT-HW dan MT-EO
memberikan pengaruh linier pada hasil
uji MTBB baik untuk MTBB-HW
maupun MTBB-EO, sehingga dapat
disimpulkan bahwa mekanisme
pewarisan sink dengan metode multi
tree dengan bobot bertingkat terbukti
dapat mempercepat waktu proses. Hal
ini dimungkinkan karena proses
pemilihan kandidat sink pada multi
tree yang telah terbentuk dengan MT-
HW atau MT-EO hanya membutuhkan
komparasi berdasarkan bobot secara
bertingkat.
D e l a y
Hasil pengujian delay pada
skenario 1 dapat dilihat pada Tabel 4.2
dan grafiknya pada Grafik 4.2.
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
135
Dapat disimpulkan bahwa secara
umum pengiriman paket dengan MT-
HW lebih cepat dibandingkan MT-
EO. Pembentukan multi-tree dengan
bobot bertingkat terbukti membutuh-
kan delay yang lebih lama
dibandingkan MT-HW dan MT-EO.
Kecenderungan yang muncul pada uji
MT-HW dan MT-EO memberikan
pengaruh linier pada hasil uji MTBB
baik untuk MTBB-HW maupun
MTBB-EO, sehingga dapat disimpul-
kan bahwa mekanisme pewarisan sink
dengan metode multi tree dengan
bobot bertingkat terbukti ber-
pengaruh negatif pada delay. Hal ini
dimungkinkan karena pada proses
pengiriman paket dengan MTBB
membutuhkan 2 tahap proses yaitu
tahap rekonstruksi dengan multi tree
dan tahap pewarisan sink pada
kandidat-kandidat sink berdasarkan
mekanisme bobot bertingkat. Secara
umum hasil terbaik delay diberikan
pada metode MT-HW.
Packet Loss
Packet loss merupakan
persentase kegagalan transmisi paket
mencapai node tujuannya. Hasil
Pengujian packet loss dapat dilihat
pada Tabel 4.3 dan grafiknya pada
Grafik 4.3.
Dapat disimpulkan bahwa secara
MT-HW menghasilkan jumlah packet
loss yang lebih sedikit dibandingkan
MT-EO. Pembentukan multi-tree
dengan bobot bertingkat terbukti dapat
mereduksi packet loss dibandingkan
MT-HW dan MT-EO. Kecenderungan
yang muncul pada uji MT-HW dan
MT-EO memberikan pengaruh linier
pada hasil uji MTBB baik untuk
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
136
MTBB-HW maupun MTBB-EO,
sehingga dapat disimpulkan bahwa
mekanisme pewarisan sink dengan
metode multi tree dengan bobot
bertingkat terbukti dapat mereduksi
jumlah packet loss. Hal ini
dimungkinkan karena Kombinasi
metode rekonstruksi dengan multi tree
dengan metode pemilihan pewaris sink
dengan bobot bertingkat dapat lebih
mengefisiensi komunikasi data antar
node pada Zig-Bee. Kombinasi ini
menghasilkan pemilahan tugas yang
jelas antara tugas rekonstruksi dan
tugas pemilian pewaris sink. Secara
umum hasil terbaik delay diberikan
pada metode MTBB-HW.
Hasil Skenario 2
Waktu Proses
Waktu proses merupakan waktu
yang dibutuhkan untuk menentukan
pewaris sink baru. Hasil pengujian
dengan skenario 2 dapat dilihat pada
Tabel 4.4 dan grafiknya pada Grafik
4.4.
Tabel 4.4. Hasil pengujian waktu
proses pada skenario 2 (detik)
Grafik 4.4. Hasil pengujian waktu
proses pada skenario 2
Dapat disimpulkan bahwa MT-
HW lebih cepat menentukan pewaris
sink baru dibandingkan MT-EO jika
jumlah alternatif sink antara 5 hingga
20. Sedangkan untuk jumlah alternatif
sink yang lain, MT-EO lebih baik
daripada MT-HW. Pembentukan
multi-tree dengan bobot bertingkat
terbukti dapat mempercepat waktu
proses dibandingkan MT-HW dan
MT-EO. Kecenderungan yang muncul
pada uji MT-HW dan MT-EO
memberikan pengaruh linier pada hasil
uji MTBB baik untuk MTBB-HW
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
137
maupun MTBB-EO, sehingga dapat
disimpulkan bahwa mekanisme
pewarisan sink dengan metode multi
tree dengan bobot bertingkat terbukti
dapat mempercepat waktu proses. Hal
ini dimungkinkan karena proses
pemilihan kandidat sink pada multi
tree yang telah terbentuk dengan MT-
HW atau MT-EO hanya membutuhkan
komparasi berdasarkan bobot secara
bertingkat. Pemilihan kandidat sink
dengan bobot bertingkat terbukti lebih
cepat dibandingkan pemilihan sink
hanya dengan MT-HW saja atau MT-
EO saja.
D e l a y
Delay merupakan waktu yang
dibutuhkan oleh paket untuk mencapai
node tujuan. Hasil pengujian delay
pada skenario 2 dapat dilihat pada
Tabel 4.5 dan grafiknya pada Grafik
4.5.
Dapat disimpulkan bahwa secara
umum pengiriman paket dengan MT-
HW lebih cepat dibandingkan MT-
EO. Pembentukan multi-tree dengan
bobot bertingkat terbukti membutuh-
kan delay yang lebih lama
dibandingkan MT-HW dan MT-EO.
Kecenderungan yang muncul pada uji
MT-HW dan MT-EO memberikan
pengaruh linier pada hasil uji MTBB
baik untuk MTBB-HW maupun
MTBB-EO, sehingga dapat disimpul-
kan bahwa mekanisme pewarisan sink
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
138
dengan metode multi tree dengan
bobot bertingkat terbukti ber-
pengaruh negatif pada delay. Hal ini
di- mungkinkan karena pada proses
pengiriman paket dengan MTBB
membutuhkan 2 tahap proses yaitu
tahap rekonstruksi dengan multi tree
dan tahap pewarisan sink pada
kandidat-kandidat sink berdasarkan
mekanisme bobot bertingkat. Secara
umum hasil terbaik delay diberikan
pada metode MT-HW.
Packet Loss
Packet loss merupakan
persentase kegagalan transmisi paket
mencapai node tujuannya. Hasil
pengujian packet loss pada skenario 2
dapat dilihat pada Tabel 4.5 dan
grafiknya pada Grafik 4.6.
Dapat disimpulkan bahwa secara
MT-HW menghasilkan jumlah packet
loss yang lebih sedikit dibandingkan
MT-EO. Pembentukan multi-tree
dengan bobot bertingkat terbukti dapat
mereduksi packet loss dibandingkan
MT-HW dan MT-EO. Kecenderungan
yang muncul pada uji MT-HW dan
MT-EO memberikan pengaruh linier
pada hasil uji MTBB baik untuk
MTBB-HW maupun MTBB-EO,
sehingga dapat disimpulkan bahwa
mekanisme pewarisan sink dengan
metode multi tree dengan bobot
bertingkat terbukti dapat mereduksi
jumlah packet loss. Hal ini
dimungkinkan karena kombinasi
metode rekonstruksi dengan multi tree
dengan metode pemilihan pewaris sink
dengan bobot bertingkat dapat lebih
memberikan efisiensi komunikasi data
antar node pada Zig-Bee. Kombinasi
ini menghasilkan pemilahan tugas
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
139
yang jelas antara tugas rekonstruksi
dan tugas pemilian pewaris sink.
Secara umum hasil terbaik delay
diberikan pada metode MTBB-HW.
KESIMPULAN
Penelitian ini mengusulkan
meka- nisme pewarisan sink dengan
metode multi tree dengan bobot
bertingkat (MTBB) sebagai algoritma
penentu mekanisme pewarisan sink.
MTBB terdiri dari dua tahap proses.
Tahap pertama adalah merekonstruksi
tree Zig-Bee yang musnah akibat sink
gagal berfungsi dan tahap kedua
adalah menentukan sink pewaris dari
sekelompok kandidat sink. Tahap
pertama merupakan implementasi
algoritma Algoritma Multi-tree
Construction With The High-
Weightfirst Property (MT-HW) dan
algoritma Multi-tree Construction
With The Edge-Overlap-First
Property (MT-EO). Tahap kedua
diimplementasikan dengan memberi-
kan bobot pada masing-masing
kandidat sink secara bertingkat.
Pengujian dilakukan pada
serangkaian percobaan dengan dua
skenario dalam bentuk simulasi,
dengan mengacu pada rangkaian
parameter jumlah hop, wilayah
cakupan, dan konektifitas. Setiap
skenario dilakukan analisis waktu
penentuan sink baru, delay, dan
persentase terjadinya packet loss.
Hasil kedua skenario telah membukti-
kan bahwa algoritma MTBB secara
umum mempunyai kinerja yang lebih
baik daripada algoritma MT-HW dan
MT-EO khususnya pada parameter uji
waktu proses dan packet loss.
Sedangkan pada parameter delay,
justru MTBB menghasilkan delay
yang lebih lama daripada MT-HW
maupun MT-EO. Hal ini dimungkin-
kan karena pada proses pengiriman
paket dengan MTBB membutuhkan 2
tahap proses yaitu tahap rekonstruksi
dengan multi tree dan tahap pewarisan
sink pada kandidat-kandidat sink
berdasarkan mekanisme bobot
bertingkat. Penempatan alternatif sink
secara acak yang dilakukan pada
skenario pengujian kedua, tidak
berpengaruh secara signifikan pada
kinerja MTBB. Karakteristik kinerja
MT-HW yang lebih baik daripada
MT-EO, berpengaruh linier pada
MTBB. Sehingga kombinasi MTBB-
HW menghasilkan kombinasi terbaik
selain pada parameter delay. Hasil
Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)
SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011
140
penelitian ini, diharapkan menjadi
solusi mekanisme pewarisan sink pada
kondisi sink jaringan Zig-bee
mengalami gagal fungsi.
DAFTAR PUSTAKA
Buratti, C. dan Verdone, R. , 2006,
“On The Design Of Tree-Based
Topologies For Multi-Sink
Wireless Sensor Networks”,
Proceedings of
NEWCOM/ACORN Workshop,
Vienna, Sept 20-22
Harun, U., 2008, “Topology Cluster-
Tree Characterization”. http://-
alkautsarpens.wordpress.com/20
08/10/27/topology-cluster-tree-
characterization, 2008, Artikel
didownload pada tanggal 06
Februari 2009.
Machalek, A., 2008, “Zig-bee
Technology In Sensor
Network”. Artikel didownload
pada tanggal 06 Februari 2009,
http://wiki.uni.lu/secan-lab/Zig-
bee+technology+in+sensor+net
work.html,
Recommended