Implementasi Protokol Zigbee pada Wireless Sensor Network

Full text

(1)IMPLEMENTASI PROTOKOL ZIGBEEPADA WIRELESS SENSOR NETWORK SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh gelar Sarjana Komputer. Disusun oleh: Jefri Muhrimansyah NIM:125150207111075. PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS ILMU KOMPUTER UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2018.

(2) PENGESAHAN IMPLEMENTASI PROTOKOL ZIGBEEPADA WIRELESS SENSOR NETWORK SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh gelar Sarjana Komputer Disusun Oleh : Jefri Muhrimansyah NIM:125150207111075 Skripsi ini telah diuji dan dinyatakan lulus pada 1 Agustus 2018 Telah diperiksa dan disetujui oleh:. Dosen Pembimbing I. Dosen Pembimbing II. Rakhmadhany Primananda, S.T, M.Kom NIK:2016 0986 0406 1001. Kasyful Amron, S.T, M.Sc NIP:19750803 2003121 003. Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Informatika. Tri Astoto Kurniawan, S.T, M.T, Ph.D NIP. 19710518 200312 1 001. ii.

(3) PERNYATAAN ORISINALITAS Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa sepanjang pengetahuan saya, di dalam naskah skripsi ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik di suatu perguruan tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disitasi dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila ternyata didalam naskah skripsi ini dapat dibuktikan terdapat unsurunsur plagiasi, saya bersedia skripsi ini digugurkan dan gelar akademik yang telah saya peroleh (sarjana) dibatalkan, serta diproses sesuai dengan peraturan perundang-undangan yang berlaku (UU No. 20 Tahun 2003, Pasal 25 ayat 2 dan Pasal 70). Malang, 1 Agustus 2018. Jefri Muhrimansyah NIM: 125150207111075. iii.

(4) KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas segala rahmat dan limpahan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “Implementasi Protokol Zigbee pada Wireless Sensor Network”. Dalam pelaksanaan dan penulisan tugas akhir ini penulis banyak mendapatkan dukungan dari berbagai pihak. Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Agus Wahyu Widodo, S.T, M.Cs, selaku Ketua Program Studi Teknik Informatika. 2. Bapak Rakhmadhany Primananda, S.T, M.Komselaku dosen pembimbing yang telah membimbing penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir dengan baik. 3. Bapak Kasyful Amron, S.T, M.Scselaku dosen pembimbing yang telah membimbing penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir dengan baik. 4. Ibu, Ayah, serta keluarga besar atas seluruh nasehat,doaserta dorongan semangat kepada penulis dalam pengerjaan tugas akhir. 5. Teman-teman serta rekan yang telah membantu serta memberikan masukan kepada penulis selama proses pengerjaan tugas akhir ini. 6. Seluruh civitas akademika Teknik Informatika Univeristas Brawijaya yang telah memberikan bantuan dan dukungan selama penulis menempuh studi di Universitaas Brawijaya dan selama penyelesaian tugas akhir ini. Penulis sadar bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini terdapat kekurangan dalam penulisan ataupun pada isi laporannya, saran dan kritik yang membangun dapat diberikan kepada penulis guna untuk perbaikan pada tugas akhir selanjutnya. Semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak. Malang, 1 Agustus 2018. Penulis [email protected]. iv.

(5) ABSTRAK Pada penelitian ini, WSN diimplementasikan pada daerah padat penduduk menggunakan zigbee sebagai protokol komunikasi.Pemilihan zigbee sebagai protokol komunikasi dikarenakan zigbee dapat diterapkan pada daerah dengan kondisi wilayah yang ekstrem dan terdapat banyak penghalang.Pemilihan topologi mesh dikarenakan setiap node saling terhubung sehingga dapat saling berkomunikasi dan bertukar informasi. Pemilihan protokol routing Ad-hoc OnDeman Distance Vector(AODV) dikarenakan pencarian rute pada AODV diperlukan hanya ketika ada permintaan routing. Dalam penelitian ini, pengujian dilakukan dengan tiga skenario yaitu pengujian berdasarkan kondisi ada penghalang dan tidak ada penghalang, pengujian berdasarkan jarak dan pengujian berdasarkan jumlah data.Berdasarkan hasil pengujian tersebut dilakukan analisis terhadap beberapa parameter uji seperti throughput, delay dan packet loss.Berdasarkan hasil pengujian dan analisis jarak maksimum zigbee mengirim data sensor adalah 40 meter pada kondisi ada penghalang. Dengan nilaithroughput tertinggi sebesar 72 bps, delay tertinggi 0,0028 ms dan packet loss tertinggi sebanyak 70% pada jarak 50 meter. Pada pengujian berdasarkan jumlah data, nilai throughput tertinggi sebesar 65,3 bps, delay tertinggi adalah 3,872ms dan packet loss tertinggi adalah 47% pada jumlah data sebanyak 30 data. Selanjutnya hasil pengujian berdasarkan kondisi ada penghalang dan tidak ada penghalang adalah, nilai throughput terbesar adalah 65,3 bps, delay terbesar adalah 3,136ms dan packet loss terbesar adalah 35%. Kata kunci : Wireless Sensor Network(WSN), Protokol Zigbee, Topologi Mesh, AODV, Throughput, Delay, packet loss.. v.

(6) ABSTRACK In this research, WSN was implemented in densely populated area by using zigbee as the communication protocol. It was chosen to be the communication protocol because it is applicable in the extreme area. The selection of mesh topology due to each node is connected to each other, so they can communicate and switch the information among them. The selection protocol of routing Adhoc On-Deman Distance Vector (AODV) due to the route search on AODV is only needed when the route request is exist. In this research, testing was done in three scenarios, namely, test based on the condition where the barrier is exist and is not exist, test based on distance and the amount of the data. Based on the test, the analysis of several test parameters, such as throughput, delay and packet loss. Based on the result of testing and analyzing the Zigbee maximum distance in sending the data censor was 40 meter in a barrier condition, with the highest throughput value was 72 bps, the highest delay value was 0,0028 ms and the highest packet loss value was 70% at 50 meter distance. On the amount of data based testing, the highest throughput value was 65.3 bps, the highest delay value was 3.872ms, and the highest packet loss value was 47% from 30 data. Furthermore, the condition with and without barrier based test resulted some values, such as the highest throughput value was 65.3 bps, the highest delay value was 3.136ms and the highest packet loss value was 35%. Keywords: Wireless censor network WSN), Zigbee protocol, Mesh Topology, AODV, Throughput, Delay, Packet loss.. vi.

(7) DAFTAR ISI PENGESAHAN ...................................................................................................... II PERNYATAAN ORISINALITAS................................................................................ III KATA PENGANTAR .............................................................................................. IV ABSTRAK .............................................................................................................. V ABSTRACK ........................................................................................................... VI DAFTAR ISI ......................................................................................................... VII DAFTAR TABEL ..................................................................................................... X DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... XI DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................ XII BAB 1 PENDAHULUAN.......................................................................................... 1 1.1 Latar belakang ..................................................................................... 1 1.2 Rumusan masalah ............................................................................... 2 1.3 Tujuan ................................................................................................. 2 1.4 Manfaat .............................................................................................. 2 1.5 Batasan masalah ................................................................................. 3 1.6 Sistematika Penulisan.......................................................................... 3 BAB 2 LANDASAN KEPUSTAKAAN ......................................................................... 4 2.1 Kajian Pustaka ..................................................................................... 4 2.2 Dasar Teori .......................................................................................... 4 2.2.1 Wireles Sensor Network (WSN) ....................................................... 4 2.2.2 Sensor ............................................................................................. 5 2.2.3 Zigbee .............................................................................................. 6 2.2.4 Arduino ........................................................................................... 8 2.2.5 Arduino IDE ..................................................................................... 9 2.2.6 Xbee Shield ...................................................................................... 9 2.2.7 RTC(Real Time Clock) ..................................................................... 10 2.2.8 X-CTU ............................................................................................ 10. vii.

(8) 2.2.9 Topologi Mesh ............................................................................... 10 2.2.10 Protokol Routing AODV................................................................ 10 2.2.11 Indikator Pengujian ...................................................................... 11 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ....................................................................... 13 3.1 Studi Literatur ................................................................................... 14 3.2 Analisis Kebutuhan ............................................................................ 15 3.2.1 Kebutuhan Fungsional ................................................................... 15 3.2.2 Kebutuhan Non Fungsional ............................................................ 15 3.3 Perancangan ..................................................................................... 16 3.4 Implementasi .................................................................................... 16 3.5 Pengujian .......................................................................................... 16 3.6 Pengambilan Data ............................................................................. 17 3.7 Kesimpulan dan Saran ....................................................................... 17 BAB 4 PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI....................................................... 18 4.1 Perancangan ..................................................................................... 18 4.1.1. Perancangan Node Sensor......................................................... 19. 4.1.2. Perancangan Proses Komunikasi Sistem .................................... 20. 4.2 Implementasi .................................................................................... 21 4.2.1. Implementasi Protokol Zigbee ................................................... 21. 4.2.2. Implementasi Pembacaan Sensor.............................................. 23. 4.2.3. Implementasi protokol AODV .................................................... 24. BAB 5 PENGUJIAN DAN ANALISIS ....................................................................... 26 5.1 Pengujian Berdasarkan Jarak ............................................................. 27 5.1.1 Throughput Berdasarkan Jarak ...................................................... 28 5.1.2 Delay Berdasarkan Jarak ................................................................ 28 5.1.3 Packet Loss Berdasarkan Jarak ....................................................... 29 5.2 Pengujian Berdasarkan Jumlah Data.................................................. 29. viii.

(9) 5.2.1 Throughput Jumlah Data ............................................................... 30 5.2.2 Delay Jumlah Data ......................................................................... 31 5.2.3 Packet Loss Jumlah Data ................................................................ 31 5.3 Pengujian Berdasarkan Penghalang (Obstacles) ................................ 32 5.3.1 Throughput Ada Penghalang dan Tidak Ada Penghalang ............... 32 5.3.2 Delay Ada Penghalang dan Tidak Ada Penghalang ......................... 33 5.3.3 Packet Loss Ada Penghalang dan Tidak Ada Penghalang ................ 33 BAB 6 PENUTUP ................................................................................................. 35 6.1 Kesimpulan ....................................................................................... 35 6.2 Saran ................................................................................................. 35 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 36 LAMPIRAN A SPESIFIKASI ALAT........................................................................... 38 A.1 Spesifikasi Modul Xbee Series 2 ........................................................ 38 A.2 Spesifikasi Arduino Uno .................................................................... 39 LAMPIRAN B PENGUJIAN BERDASARKAN JARAK ................................................ 40 B.1 Pengujian Jarak 10 meter .................................................................. 40 B.2 Pengujian Jarak 20 meter .................................................................. 40 B.3 Pengujian Jarak 30 meter .................................................................. 41 B.4 Pengujian Jarak 40 meter .................................................................. 41 B.5 Pengujian Jarak 50 meter .................................................................. 42 LAMPIRAN C PENGUJIAN BERDASARKAN JUMLAH DATA ................................... 44 C.1 Pengujian 10 Data ............................................................................. 44 C.2 Pengujian 20 Data ............................................................................. 44 C.3 Pengujian 30 Data ............................................................................. 45 LAMPIRAN D PENGUJIAN KONDISI ADA DAN TIDAK ADA PENGHALANG............. 46 D.1 Pengujian Kondisi Ada Penghalang.................................................... 46 D.2 Pengujian Kondisi Tidak Ada Penghalang .......................................... 47. ix.

(10) DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Kode program pembacaan sensor....................................................... 23 Tabel 4.2 Kode program routing AODV pada end device .................................... 24 Tabel 4.3 Kode program routing AODV pada router 1 ........................................ 24 Tabel 4.4 Kode program routing AODV pada koordinator .................................. 24 Tabel 5.1Hasil Pengujian Berdasarkan Jarak ....................................................... 27 Tabel 5.2 Hasil Pengujian Berdasarkan Jumlah Data ........................................... 30 Tabel 5.3 Hasil Pengujian Berdasarkan Ada dan Tidak Adanya Penghalang ........ 32.

(11) DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Perbandingan teknologi wireless ...................................................... 6 Gambar 2.2Xbee series 2 ..................................................................................... 7 Gambar 2.3Arduino Uno ...................................................................................... 8 Gambar 2.4Xbee Shield ........................................................................................ 9 Gambar 3.1Flowchart Metode Penelitian........................................................... 13 Gambar 4.1Perancangan Sistem ........................................................................ 18 Gambar 4.2 Perancangan Node Sensor .............................................................. 19 Gambar 4.3 Proses Komunikasi Langsung .......................................................... 20 Gambar 4.4 Proses Komunikasi Tidak Langsung ................................................. 21 Gambar 4.5 Konfigurasi xbee koordinator .......................................................... 22 Gambar 4.6 Konfigurasi xbee End Device ........................................................... 22 Gambar 4.7 Konfigurasi xbee Router 1 ............................................................... 23 Gambar 5.1 Lokasi Pengujian ............................................................................. 26 Gambar 5.2 Nilai throughput berdasarkan jarak................................................. 28 Gambar 5.3 Nilai delay berdasarkan jarak .......................................................... 29 Gambar 5.4 Nilai Packet Loss Berdasarkan Jarak ................................................ 29 Gambar 5.5 Nilai throughput berdasarkan jumlah data...................................... 30 Gambar 5.6 Nilai delay berdasarkan jumlah data ............................................... 31 Gambar 5.7 Nilai packet loss berdasarkan jumlah data ...................................... 32 Gambar 5.8 Nilai throughput berdasarkan adanya penghalang .......................... 33 Gambar 5.9 NIlai delay berdasarkan adanya penghalang ................................... 33 Gambar 5.10 Nilai packet loss berdasarkan adanya penghalang......................... 34.

(12) DAFTAR LAMPIRAN. LAMPIRAN A SPESIFIKASI ALAT........................................................................... 38 A.1 Spesifikasi Modul Xbee Series 2 ........................................................ 38 A.2 Spesifikasi Arduino Uno .................................................................... 39 LAMPIRAN B PENGUJIAN BERDASARKAN JARAK ................................................ 40 B.1 Pengujian Jarak 10 meter .................................................................. 40 B.2 Pengujian Jarak 20 meter .................................................................. 40 B.3 Pengujian Jarak 30 meter .................................................................. 41 B.4 Pengujian Jarak 40 meter .................................................................. 41 B.5 Pengujian Jarak 50 meter .................................................................. 42 LAMPIRAN C PENGUJIAN BERDASARKAN JUMLAH DATA ................................... 44 C.1 Pengujian 10 Data ............................................................................. 44 C.2 Pengujian 20 Data ............................................................................. 44 C.3 Pengujian 30 Data ............................................................................. 45 LAMPIRAN D PENGUJIAN KONDISI ADA DAN TIDAK ADA PENGHALANG............. 46 D.1 Pengujian Kondisi Ada Penghalang.................................................... 46 D.2 Pengujian Kondisi Tidak Ada Penghalang .......................................... 47. xii.

(13) BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Perkembangan teknologi wireless yang semakin pesat mendorong berkembangnya perangkat-perangkat telekomunikasi berbasis nirkabel. Mulai dari perangkat komunikasi untuk rumah tangga, kesehatan hingga kemiliteran.Hal tersebut dapat terjadi karena penggunaan media dengan teknologi nirkabel untuk mengirimkan informasi dalam sistem telekomunikasi memiliki berbagai keuntungan. Keuntungan tersebut yaitu penggunaan media nirkabel untuk mengirimkan informasi mampu mengatasi masalah dengan keterbatasan jarak jangkau dan kondisi wilayah dengan keadaan geografis yang sulit (berbukit, bergunung, berdanau, dan lainlain). Pada kondisi keadaan geografis tersebut, penggunaan media komunikasi kabel akan kurang fleksibel jika digunakan untuk pengiriman informasi serta membutuhkan biaya yang besar (high cost). Oleh sebab itu pada lingkungan dengan kondisi wilayah yang ekstrem dan memiliki kesulitan yang tinggi, pemanfaatan media komunikasi nirkabel dapat lebih cepat direalisasikan dan lebih murah serta mampu menekan biaya komunikasi.Salah satu teknologi wireless yang berkembang dan banyak digunakan adalah Wireless Sensor Networ (WSN). WSN adalah teknologi yang dapatmengumpulkan data, melakukan komputasi dan komunikasi yang dapat mengukur, mengobservasi, dan memberikan reaksi terhadap kejadian pada lingkungan tertentu (Sohraby & Minoly, 2007). Dengan teknologi WSN, monitoring dapat dilakukan dengan perpaduan antara teknologi wireless dan sensor dengan datarate rendah (low data rate) dan biaya murah (low cost) (Widiasrini, 2005). WSN merupakan salah satu teknologi yang dapat digunakan pada aplikasi monitoring secara jarak jauh.Pada umumnya direalisasikan dengan menggunakan beberapa modul transmisi nirkabel seperti wirelessLAN, Bluetooth dan Xbee (Sugondo & Ratna, 2014). Implementasi WSN pada daerah padat penduduk (urban) yang terdapat banyak bangunan akan memepengaruhi proses transimisi data dalam jaringan. Dengan banyaknya penghalang berupa bangunan akan mempengaruhi kualitas data yang diperoleh. Pada teknologi WSN,kemampuan node sensor mengirim dan menerima data sensor pada lingkungan sekitar sangat penting sehingga node sensor bisa mengumpulkan data secara maksimal.Oleh karena itu, salah satu cara untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan memilih protokol komunikasi yang baik serta topologi yang tepat sesuai dengan lingkungan implementasi. Toplogi yang dapat digunakan pada teknologi WSN adalah topologi bintang (star), topologi pohon(tree) dan topologi mata jala(mesh) (Huang dkk, 2012 ). Topologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah topologi mata jala (mesh).Dengan topologi mesh, tersedia jalurpilihan/alternatif untuk membentuk jalur komunikasi antarperangkat WSN.Sehingga ketika salah satunode sensortidak dapat terhubung atau tidak dapat berkomunikasi dengan node lain yang disebabkan karena banyaknya penghalang atau jarak yang terlalu jauh, jaringan akan menyediakan jalur alternatif untuk node tersebut.Selanjutnya protokol komunikasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah protokol zigbee.Zigbee dapat direalisasikan pada daerah dengan keadaan geografis yang ekstrem seperti berbukit, bergunung, berdanauserta daerah padat penduduk dengan kecepatan transfer yang dimiliki adalah 250 Kbps (Perdana, 2013). Kecepatan transfer yang dimiliki zigbee, tidak lebih baik dibandingkan protokol nirkabel lain seperti Wi-Fi dan Bluetooth. 1.

(14) Namun pada WSN, protokol yang tepat dan baik digunakan adalah protokol zigbee (ahmed, 2009), karena zigbee dapat diimplementasikan pada daerah dengan keadaan geografis yang terdapat banyak penghalang.Salah satu modul dari protokol zigbee adalah xbee.Modul Xbee yang digunakan terbagi menjadi dua yaitu modul xbeetransmitter dan xbeereceiver. Modul xbee transmitter akan dimanfaatkan untuk mentransmisikan data yang diperoleh dari sensor, sedangkan xbee receiver berfungsi menerima data yang dipancarkan oleh xbee transmitter. Berdasarkan permasalahan tersebut dilakukan penelitian tentang “IMPLEMENTASI PROTOKOL ZIGBEEPADA WIRELESS SENSOR NETWORK” dengan topologi mesh menggunakan routing Ad-hoc On-Demand Distance Vector (AODV) untuk menemuka rute atau jalur ketika dibutuhkan proses routing. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan protokol zigbee pada WSN.Dalam penelitian ini protokol zigbee berperan sebagai protokol komunikasi dan arduino sebagai microcontroller serta sensor untuk mengumpulkan data pada lingkungan sekitar sesuai dengan karakteristik yang dibutuhkan.. 1.2 Rumusan masalah Berdasarkan uraian dari latar belakang diatas, dapat dirumuskan beberapa masalah antaralain : 1. Bagaimana protokol zigbee bisa digunakan untuk mengirim dan menerima data sensor? 2. Bagaimana unjuk kerja protokol zigbee pada WSN berdasarkan parameter uji throughput, delay danPacket Loss?. 1.3 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kemampuan protokol zigbee dalam mengirim dan menerima data sensor pada WSN berdasarkan skenario pengujian.. 1.4 Manfaat Penulis berharap penelitian ini dapat memberi manfaat yang berguna bagi penulis dan bagi pembaca. Adapun manfaat yang diharapkan adalah sebagai berikut : 1. Penulis . Untuk menambah pengetahuan bagi penulis, khususnya dibidang teknologi terkait dengan pemanfaatan teknologi WSN.. 2. Pembaca . Menambah pengetahuan terkait dengan WSN dan protokol zigbee.. . Menambah pengetahuan terkait dengan implementasi zigbee pada teknologi WSN.. 2.

(15) 1.5 Batasan masalah Untuk menghindari dari melebarnya masalah terkait dengan rumusan masalah, sehingga dibutuhkan batasan masalah diantaranya adalah : 1. Penelitian difokuskan pada bagaimana membangun sebuah jaringan WSN dengan protokol zigbee sebagai protokol komunikasi. 2. Protokol komunikasi yang digunakan adalah protokol IEEE 802.15.4 atau Zigbee. 3. Node sensor yang digunakan adalah fixed node( node tidak bergerak). 4. Hasil dari penelitian ini adalah mengetahui bagaimana kemampuan protokol zigbe setelah diimplementasikan pada teknologiWSN dengan menganalisis parameter uji throughput, delay dan Packet Loss.. 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan bertujuan untuk memberikan uraian dari penyusunan tugas akhir secara umum yang meliputi beberapa bab, antaralain : BAB 1. : Pendahuluan Menjelaskan latar belakang, rumusan masalah, tujuan, masalah, sistematika penulisan.. BAB II. manfaat, batasan. :Kajian Pustaka dan Dasar Teori Menjelaskan penelitian terdahulu dan teori terkait dengan teknologi WSN dan zigbee.. BAB III. :Metode Penelitian Menjelaskan tentang metode dan langkah-langkah dalam penulisan yang terdiri dari studi literatur, perancangan sistem,implementasi ,pengujian, kesimpulan dan saran.. BAB IV. :Perancangan dan Implementasi Menjelaskan proses perancangan berdasarkan teori yang telah dipelajari. Serta menjelaskan tentang proses implementasi dari sistem.. BAB V. :Pengujian dan Analisis Memaparkan hasil pengujian dari sistem yang telah dirancang dan diimplementasikandan melakukan analisis terhadap hasil pengujian.. BAB VI. :Penutup Memaparkan kesimpulan berdasarkan hasil pengujian dan analisis serta saran untuk pengembangan lebih lanjut.. 3.

(16) BAB 2 LANDASAN KEPUSTAKAAN Bab ini menjelaskan tentang kajian pustaka yang berisi penelitian yang telah ada sebelumnya dan dasar teori yang dibutuhkan untuk penelitian.. 2.1 Kajian Pustaka Penelitian yang pertama adalah penelitian dari Cahya Perdana dkk, pada tahun 2013 dengan judul “Pembangunan Jaringan Sensor Nirkabel Berprotokol ZigBee untuk Monitoring Suhu pada Ruangan Server”. Dalam penelitian ini dibangun sebuah perangkat untuk dapat memantau suhu ruangan server secara remote. Pembangunan perangkat ini menggunakan protokol ZigBee untuk komunikasi data secara nirkabel. Perangkat monitoring yang dibangun terdiri dari perangkat koordinator dan perangkat end device. Perangkat koordinator adalah sebagai perangkat untuk mengkoordinasikan semua data suhu dari ruang server. Sedangkan perangkat end device sebagai perangkat yang diletakkan pada ruang server untuk mendapatkan suhu ruangan. Perangkat koordinator akan meminta data suhu kepada perangkat end device setiap 5 menit. Data suhu yang berhasil ditangkap akan diperiksa oleh perangkat koordinator apakah lebih atau kurang dari 28 derajat Celsius. Apabila lebih maka sistem yang telah dibangun akan mengirimkan pesan kepada Admin bahwa ruang server dalam kondisi panas. Penelitian selanjutnya adalah penelitian dari Bambang Sugiarto pada tahun 2010, dengan judul “Perancangan Sistem Pengendalian Suhu pada Gedung bertingkat dengan Teknologi WSN”.Dalam penelitian tersebut menjelaskan perancangan pengendalian suhu dengan menggunakan teknologi WSN yang memanfaatkan jaringan nirkabel zigbee sebagai protokol komunikasi datanya.Dalam penelitian tersebut, setiap nodesaling terhubung dan membentuk jaringan star, tree, dan mesh.Hasil pemantauan suhu dari setiap sensor node kemudian dikumpulkan dalam Base Station Controler (BSC) yang merupakan pusat pengolahan data, sehingga dihasilkan sistem pengendalian suhu dari setiap ruangan pada lokasi pengujian. Hasil penelitian terakhir adalah penelitian dari Vachirapol Mayalarp,“Wireless Mesh Networking with Xbee”, (Mayalarp, 2010). Penelitian tersebut menguji kekuatan sinyal dari perangkat xbee pada jaringan mesh pada kondisiLine of Sight (LOS) dan Non LOS serta di area parkir. Penelitian tersebut juga juga mengukur delay dari router/end device ke koordinator. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kekuatan sinyal xbee semakin menurun ketika jarak semakin jauh baik secara LOS maupun Non-LOS. Komunikasi multihop menunjukkan semakin sedikit jumlah hop maka delayakan semakin cepat.. 2.2 Dasar Teori 2.2.1 Wireles Sensor Network (WSN) WSNadalah suatu sistem yang melakukan proses sensing, komputasi dan komunikasi yang memberikan kemampuan bagi administrator untuk mengukur, mengobservasi dan memberikan reaksi terhadap kejadian-kejadian dan fenomena pada lingkungan tertentu ( Sohraby& Minoly, 2007). Pada dasarnya jaringan WSN digunakan untuk industri ataupun aplikasi komersial lainnya yang memerlukan sistem nirkabel dalam pengoperasiannya. Teknologi WSN 4.

(17) pertamakali dikembangkan dalam bidang militer, namun sekarang ini banyak dimanfaatkan untuk berbagai bidang seperti sistem monitoring lingkungan, sistem monitoring tingkat polusi udara, pengendalian reaktor nuklir, sistem deteksi kebakaran hutan, traffic monitoring, ataupun kondisi lainnya (Sabrani, 2008). WSN dapat dibagi menjadi 2 bagian menurut fungsinya yaitu tracking dan monitoring. Aplikasi monitoring meliputi pemantauan lingkungan indoor ataupun outdoor, pemantauan kesehatan, pemantauan daya, pabrik, dan otomatisasi proses dan pemantauan lokasi persediaan. Dalam aplikasi tracking WSN dimanfaatkan untuk melacak suatu objek seperti manusia, hewan, ataupun kendaraan.WSN terdiri dari 5 bagian, yaitu radio frequency transceiver, mikrokontroler, power supply, memori eksternal, dan sensor.Transceiver berfungsi sebagai penerima dan pengirim data secara nirkabel.Mikrokontroler berfungsi untuk menghitung, mengontrol dan memproses device-device yang terhubung dengannya.Power supply berfungsi sebagai sumber energi bagi sistem secara keseluruhan.Memori eksternal berfungsi sebagai memori tambahan bagi sistem WSN, namun pada mikrokontrolerpada ummnya sudah memiliki memori sendiri. Sensor berfungsi untuk melakukan sensing secara fasis yang akan diukur dengan cara mengubah suatu bentuk energi ke dalam bentuk energi lain(Firdaus, 2014). Teknologi WSN merupakan penggabungan proses sensing, pengendalian, dan komunikasi menjadi satu alat yang disebut dengan nodesensor. Node sensor berfungsi untuk mengumpulkan data sensor dan mengirimkan data tersebut menuju pusat pengumpulan data(koordinator). Setiap node sensor dapat mengirimkan data secara langsung menuju koordinator dan dapat mengirimkan data secara tidak langsung(melalui router). Ketika node sensortidak dapat mengirimkan data secara langsung, maka secara otomatis jaringan akan melakukan proses routing. 2.2.2 Sensor Sensor merupakan alat yang berfungsi untuk memonitor dan mendeteksi kondisi lingkungan tertentu sesuai dengan karakteristik yang dibutuhkan masing-masing sensor. Dalam penelitian ini jenis sensor yang digunakan adalah sensor api. Sensor akan membaca atau mendeteksi kondisi lingkungan sekitar ketika ada dan tidak ada api. Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi nyala apipada gelombang antara 760 nm-1100 nm. Sensor ini menggunakan infrared untuk mendeteksi penyerapan cahaya pada panjang gelombang tersebut.Sensor ini mempunyai sudut pembacaan sebesar 60 derajat dan beropersai pada suhu 25-85 derajat celcius.Sensor inidapat mengidentifikasi atau mendeteksi adanya nyala api dengan menggunakan metode optic. Serta terdapat 2 output yaitu digital output(D0) dan analog output(A0) (Iswandi.P, 2016). Untuk mengimplementasi sensor pada penelitian ini, sensor tidak berdiri sendiri.Dibutuhkan sebuah microcontroller yaitu arduino untuk mengelola pembacaan sensor. Dengan adanya microcontroller sensor dapat membaca atau mendeteksi adanya nyalaapi pada lingkungan penelitian. Sehingga hasil pembacaan sensor dapat dikumpulkan dan dikelolah lebih lanjut untuk mencapai tujuan dalam penelitian ini.. 5.

(18) 2.2.3 Zigbee ZigBee adalah protokol komunikasi nirkabel yang digunakan untuk membangun sebuah jaringan personal nirkabel yang mengunakan radio digital berukuran kecil dengan konsumsi daya yang rendah.ZigBee merupakan protokol hasil pengembangan dari IEEE 802.15.4.ZigBee dikembangkan oleh ZigBee Alliance, sebuah organisasi yang berkomitmen untuk melakukan pengembangan terhadap protokol ZigBee.Protokol zigbee didefinisikan hanya pada lapisan, application,networkingdan security. Sedangkan lapisan dibawahnya yaitu MACdan physical diadopsi dari IEEE 802.15.4 yang digunakan untuk mendefinisikan pengaturan daya, pengalamatan, kesalahan, format pesan dan point to pointkomunikasi radio(Joni, Hidayat, Sumaryono, 2012). ZigBee beroperasi pada band frekuensi 868 MHz, 915 MHz dan 2,4 GHz dengan bandwidthsebesar 250 Kbps (Ahamed, 2009).. Gambar 2.1Perbandingan teknologi wireless Sumber: (Ahamed, 2009) Terlihat pada gambar2.1 perbedaan dari ketiga protokol komunikasi nirkabel.Dibandingkan dengan protokol lain, zigbee memeiliki kecepatan paling rendah. Kecepatan transfer yang dimiliki oleh ZigBee adalah sebesar 250 Kbps. Namun ZigBee memiliki kelebihan dalam hal power consumption (Perdana, 2013).Berdasarkan gambar perbandingan protokol nirkabel, zigbee sangat cocok digunakan pada teknologi WSN dan sesuai untuk digunakan pada penelitian ini karena bandwidthyang dibutuhkan cukup untuk mengirim data sensor. Dalam penelitian ini, protokol zigbee digunakan sebagai media transmisi data sensor. Ketika node sensor (end device dan router) mendeteksi keadaan di lingkungan sekitar, hasil pembacaan sensor akan langsung dikirimkan ke node tujuan (koordinator). XBee memiliki 3 fungsi yang dapat diubah atau diprogram sesuai dengan kebutuhan yaitu sebagai kordinator, router ataupun sebagai end device.Setiap fungsi tersebut memiliki kegunaan masing-masing.. 6.

(19) Gambar 2.2Xbee series 2 Sumber: (Doni, 2016) Fungsi dari masing-masing node sensor adalah sebagai berikut: Koordinator: . Dapat memberikan izin apabila ada router ataupun end device yang ingin bergabung ke dalam jaringan.. . dapat mengumpulkan data sensor yang dikirim end device dan router.. . Dapat membantu proses routing data.. . Tidak dapat mengaktifkan fungsi sleep.. Router: . Harus bergabung dengan jaringan yang dibentuk oleh koordinator melalui router ataupun koordinator.. . Dapat mengirim dan menerima data sensor.. . Melakukan proses routing data.. . Tidak dapat mengaktifkan fungsi sleep.. End Device: . Harus bergabung dengan jaringan yang dibentuk oleh koordinator melalui router ataupun koordinator.. . Dapat mengirim data sensor.. . Tidak dapat meneruskan data.. Setiap node dalam jaringan baik sebagai koordinator, routerataupun end devicedapat berkomunikasi untuk mengirim dan menerima data sensor. Selama proses komunikasi xbee melakukan metode addressing atau pengalamatan untuk mengetahui alamat dari node asal atau node yang dituju selama proses komunikasi.Untuk proses pengalamatan xbee 7.

(20) menggunakan metode yang dinamakan PAN (Personal Area Network) ID. PAN ID pada XBee berupa alamat sepanjang 16 bit namun karena keterbatasan jumlah alamat yang dapat dibentuk oleh 16 bit maka XBee juga menyediakan alamat PAN ID 64 bit yang bertujuan jika terdapat kesamaan alamat 16 bit maka dapat dikenali menggunakan alamat 64 bit yang dimiliki. Untuk memperoleh alamat 16 bit dan 64 bit terdapat 2 cara yaitu dengan melakukan konfigurasi alamat secara manual sebelum join dengan network ataupun mendapatkan alamat random secara otomatis ketika bergabung dengan sebuah network (Doni, 2016). Menurut Yoga Eka Saputra dan Jusak, tedapat dua jenis xbee yaitu : . Xbee Series 1. Xbee series 1 digunakan untuk komunikasi point to point dan topologi star dengan jangkaun transmisi 30 meter indoor dan 100 meter outdoor.. . Xbee ZB Series 2. Xbee series 2 digunakan untuk komunikasi point to multipoint, point to point, topologi star dan topologi mesh dengan jangkauan transmisi 40 meter indoor dan 120 meter outdoor.. Berdasarkan jenis xbee diatas, dalam penelitian ini, penulis memilih untuk menggunakan xbee series 2 dikarenakan sesuai dengan kebutuhan dan mampu diimplementasikan untuk topologi mesh. 2.2.4 Arduino Arduino adalah sebuah platform elektronika terbuka untuk umum dan mampu mengelola masukan dari lingkungan sekitar. Dalam penelitian ini, arduino digunakan sebagai controller dari setiap node sensor. Arduino akan mengontrol sensor dalam mendeteksi dan membaca data sensor pada lingkungan penelitian. Selain itu, arduino akan mengontrol komunikasi setiap node sensor sehingga dapat melakukan peran dan fungsinya sebagai koordinator, router dan end device. Gambar arduino uno ditunjukkan pada gambar 2.3.Arduino dapat diprogram dengan menggunakan arduino development environment.Jenis mikrokontroller yang digunakan dalam penelitian ini adalah arduino uno.Pemilihan arduino uno karena perannya sebagai mikrokontroller arduino uno dapat digunakan pada penelitian ini serta harga yang relatif murah.. Gambar 2.3Arduino Uno Sumber [https://www.arduino.cc/en/Guide/ArduinoUno, 2017] 8.

(21) 2.2.5 Arduino IDE IDE adalah software yang digunakan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memorimicrocontroller. IDE Arduino terdiri dari : 1. Editor Program, sebuah window yang memmungkinkan pengguna untuk menulis dan mengedit program dalam bahasa processing. 2. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa processing) menjadi kode biner sehingga bisa dibaca oleh microcontroller. 3. Uploader, merupakan sebuah modul untukmemasukkan kode biner dari komputer ke dalam memori pada papan arduino. 2.2.6 Xbee Shield Xbee Shield merupakan papan tambahan pada arduino yang digunakan untuk menambahkan modul zigbee. Shield ini berguna agar arduino dan modul zigbee dapat berkomunikasi secara nirkabel.Setiap node sensordalam penelitian ini terdiri dari satu buah shiled yang dapat digunakan untuk mengontrol komunikasi modul xbee. Pada shield tersebut terdapat 2 mode komunikasi yaitu xbee dan USB. Mode xbee digunakan ketika xbee mulai berkomunikasi degna xbee lainnya dalam mengirim dan menerima data sensor. Sedangkan mode usb berguna ketika memasukkan kode program ke dalam papan arduino tanpa melepas shield dari papan arduino. Berdasarkan gambar 2.4, Shield terdiri dari pin digital 2-7 serta pin analog yang pada arduino tertutup oleh shield ini. Xbee shield dapat digunakan pada semua modul xbee termasuk seri 1 dan seri 2 (serta 2,5) maupun versi standart dan Pro.. Gambar 2.4Xbee Shield. 9.

(22) 2.2.7 RTC(Real Time Clock) RTC (Real time clock) adalah jam elektronik berupa chip yang dapat menghitung waktu (mulai detik hingga tahun) dengan akurat dan menjaga/menyimpan data waktu tersebut secara real time. Karena jam tersebut bekerja real time, maka setelah proses hitung waktu dilakukan output datanya langsung disimpan atau dikirim ke device lain melalui sistem antarmuka.Jenis RTC yang digunakan pada penelitian in adalah RTC DS3231, pemilihan RTC jenis tersebut adalah karena modul RTC tersebut lebih murah dan dilengkapi dengan battery. Penggunaan RTC DS3231 pada penelitian ini adalah untuk memberikan waktu pada setiap data yang dikirim atau diterima oleh node sensor. Waktu tersebut diambil berdasarkan waktu pada device sesuai dengan waktu yang telah diatur pada sketch arduino uno dan disesuaikan dengan waktu lokal pada laptop yang digunakan. 2.2.8 X-CTU X-CTU (XCTU) merupakan sebuah aplikasi multi-platform gratis yang diciptakan untuk menghubungkan modul Radio Frequency (RF).XCTU memilikigrafis antarmuka yang sederhana dan mudah digunakan oleh user untuk melakukan konfigurasi pada modul xbee sesuai dengan kebutuhan.Aplikasi ini juga kompatibel dengan windows dan MacOS.Aplikasi ini dapat memudahkan user untuk set-up, konfigurasi serta menguji Xbee (Model RF). X-CTU digunakan untuk melakukan konfigurasi pada xbee dan menentuka peran dari masing-masing xbee yaitu sebagai koordinator, router dan end device. Pengaturan lain yang bisa dilakukan adalah dengan menentukan PAN ID, chanel serta penamaan masing-masing modul xbee. Pengaturan tersebut betujuan agar modul xbee dapat digunakan dan berfungsi dengan baik sesuai peran masing-masing modul. 2.2.9 Topologi Mesh Topologimesh terdiri dari satu buah koordinator dan satu set router dan end device. Struktur jaringan sama dengan topologi tree, tetapi antara sesama router dapat berkomunikasi satu sama lain secara langsung.Pada topologi mesh, terdapat fitur menemukan rute yang baru pada jaringan untuk menemukan rute terbaik dalam pengiriman pesan (Sugiarto, 2010). Topologi mesh merupakan topologi dimana setiap node bisa berkomunikasi dengan node lainnya. Sehingga jika salah satu node router mati, maka secara otomatis data akan dilewatkan melalui jalur yang lain (Saputra& Jusak, 2014). Dengan topologi mesh setiap node sensor dapat bekerja sama untuk mengumpulkan data sensor. Misalnya ketika salah satu node sensor tidak dapat terhubung secara langsung yang disebabkan karena keterbatasan jarak atau disebabkan karena adanya penghalang, sehingga jaringan mampu memberikan layanan berupa rute alternatif untuk meneruskan data. Proses routingakan dijelaskan pada sub bab selanjutnya. 2.2.10 Protokol Routing AODV WSN bersifat ad-hoc, pengiriman data pada WSN menggunakan berbagai teknik routing.Dalam jaringan ad-hoc, protokol routing terdiri dari dua jenis, yaitu reactive dan proactive.AODV merupakan protokol routing reactive yang digunakan pada jaringan ad-hoc 10.

(23) (Pranata A.K. dkk, 2014).AODV membentuk komunikasi dan rute dengan mengirim route request (RREQ) dan route reply (RREP). Ketika node asal membutuhkan rute menuju nodetujuan,tapi tidak mempunyai rute yang benar, nodeasal akan menginisialisasi proses route discovery untuk menemukan rute menujunode tujuan. Nodeasal akan melakukan broadcast paket RREQ menuju node tetangganya. RREQ paket berisi source address, destination address, hop counter, source and destination sequence number, dan broadcast ID.Setelah node yang menerima RREQ mempunyai informasi tentang node tujuan, maka node tersebut akan mengirimkan RREP menuju node asal (fauzi Dwi dkk,2013). Fitur utama yang membedakan AODV adalah kemampuannya dalam memberikan komunikasi unicast, multicast dan broadcast. AODV menggunakan komunikasi unicast untuk route replay dan broadcast untuk route request. 2.2.11 Indikator Pengujian Indikator pengujian merupakan beberapa parameter yang digunakan dalam penelitian ini untuk mengetahui kualitas layanan yang diberikan dalam jaringan. Indikator pengujian akan dihitung setelah melakukan proses pengujian dan mengumpulkan data hasil pengujian. Dari hasil perhitungan nilai indikator pengujian dapat diketahuibagaimana kemampuan dan layanan yang diberikannode sensor dalam jaringan. Adapun beberapa indikator pengujian yang digunakan dalam penelitian ini akan dijelaskan pada sub bab 2.2.10.1, 2.2.10.2 dan 2.2.10.3 di bawah ini. 2.2.11.1 Throughput Throughput yaitu kecepatan (rate) transfer data efektif,yang diukur dalam bps (bit persecond).Throughputadalah jumlah total kedatangan paket yang sukses yangdiamati padatujuan selama interval waktu tertentu dibagioleh durasi interval waktu tersebut.(Rika Wulandari, 2016). Nilai Throughput dapat diukur berdasarkan rumus berikut :. ℎ. ℎ. =. (2.1). 2.2.11.2 Delay Delaymerupakan waktu yang dibutuhkandata untuk menempuh jarak dari asal ke tujuan. Delaydapat dipengaruhi oleh jarak, media fisik, congestiatau juga waktu proses yang lama.(Rika Wulandari, 2016). Nilai delaydapat diukur berdasarkan rumus berikut:. =. (2.2). 11.

(24) 2.2.11.3 Packet Loss Packet Lossadalah merupakan suatu parameter yangmenggambarkan suatu kondisi yang menunjukkanjumlah total paket yang hilang dapat terjadi karenacollision dan congestion pada jaringan(Rika Wulandari, 2016). Nilai Packet Lossdapat diukur dengan rumus berikut:. =. 12. x 100%. (2.3).

(25) BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN Bab ini menjelaskan tentang bagaimana proses membangun sistem secara keseluruhan untuk mengimplementasikan protokol zigbee pada WSN. Dalam bab ini penulis akan menejelaskan langkah-langkah yang akan dilakukan selama proses penelitian.Yaitu studi literatur, analisis kebutuhan, perancangan, implementasi, pengujian, pengambilan data, kesimpulan dan saran.. Gambar 3.1Flowchart Metode Penelitian. 13.

(26) 3.1 Studi Literatur Studi literatur dilakukan untuk mempelajari dan memahami konsep dari sistem agar tidak mengalami kendala ketika melakukan perancangan.Jenis dari literatur yang digunakan adalah artikel, jurnal dan dokumentasi proyek.Berikut beberapa dasar teori yang digunakan dalam penelitian ini sebagai bahan studi: 1. Wireless Sensor Network WSN terdiri dari 5 bagian, yaitu radio frequency transceiver, mikrokontroler, power supply, memori eksternal, dan sensor.Transceiver berfungsi sebagai penerima dan pengirim data secara nirkabel.Mikrokontroler berfungsi untuk menghitung, mengontrol dan memproses device-device yang terhubung dengannya.Power supply berfungsi sebagai sumber energi bagi sistem secara keseluruhan.Memori eksternal berfungsi sebagai memori tambahan bagi sistem wireless. Sensor berfungsi untuk melakukan sensing secara fasis yang akan diukur dengan cara mengubah suatu bentuk energi ke dalam bentuk energi lain. 2. Protokol Zigbee ZigBee adalah protokol hasil pengembangan dari IEEE 802.15.4yang dikembangkan oleh ZigBee Alliance dan merupakan protokol komunikasi nirkabel yang digunakan untuk membangun jaringan personal. ZigBee beroperasi pada band frekuensi 868 MHz, 915 MHz dan 2,4 GHz. Bandwidth maksimal yang dimiliki oleh protokol ZigBee adalah 250 Kbps. Modul zigbee yang digunakan dalam penelitian ini adalah xbee series 2. 3. Arduino Arduino adalah sebuah platform elektronika yang terbuka untuk umum dan mampu mengelola masukan dari lingkungan sekitar, misalnya mengontrol lampu, motor dan aktuator.Jenis arduino yang digunakan dalam penelitian ini adalah arduino uno. 4. Sensor Dalam penelitian ini jenis sensor yang digunakan adalah sensor api. Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi nyala api menggunakan infrared dengan panjang gelombang antara 760 nm-1100 nm. Sensor ini mempunyai sudut pembacaan sebesar 60 derajat dan beropersai pada suhu 25-85 derajat celcius.Sensor ini bekerja dengan mengidentifikasi atau mendeteksi adanya nyala api menggunakan metode optic. 5. Topologi Mesh Topologi mesh merupakan topologi dimana setiap node bisa berkomunikasi dengan node lainnya. Jika salah satu node mati, maka data akan dilewatkan melalui jalur yang lain. 6. Protokol Routing AODV. 14.

(27) AODV adalah jenis protokol routing reactive yang digunakan pada jaringan adhoc.AODV membentuk komunikasi danmencari rute dengan mengirimroute request (RREQ) dan route reply (RREP). 7. Throughput Throughput merupakan jumlah bit yang berhasil dikirim pada suatu jaringan dalam jangka waktu tertentu. 8. Delay Delay adalah waktu tunda suatu paket selama proses transmisi dari satu titik ke titik lain yang menjadi tujuannya. 9. Packet Loss Pacaket lossmerupakan perbandingan antara jumlah paket yang diterima dengan jumlah paket yang dikirim.. 3.2 Analisis Kebutuhan Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap apa yang dibutuhkanan oleh sistem pada penelitian, sehingga proses penelitian berjalan dengan baik dan sesuai dengan harapan penulis. Berikut adalah kebutuhan yang diperlukan dalam penelitian ini: 3.2.1 Kebutuhan Fungsional Berikut adalah beberapa kebutuhan fungsional yang digunakan: 1. node sensor(end device dan router) mampu mengirimkan data yang dibaca oleh sensor menuju ke koordinator. 2. Koordinator mampu menerima data sensor yang dikirimkan oleh node sensor. 3. Router mampu meneruskan data ketika dibutuhkan. 4. Setiap node sensor mampu bekerja samamenjalankan proses routing ketika dibutuhkan. 3.2.2 Kebutuhan Non Fungsional Berikut adalah beberapa kebutuhan non fungsional yang digunakan: 1. 3 buah laptop/PC yang terhubung dengan node koordinator, router serta end device yang digunakan untuk mengumpulkan data hasil pengujian. 2. 3Arduino uno digunakan untuk memproses dan mengelolah data yang diperoleh dari sensor. 3. 3Xbee Shield digunakan untuk menghubungkan modul xbee dengan arduino uno. 4. 3Xbee series 2 digunakan untuk mengirimkan data sensor ke setiap node sensor. 5. 2 Sensor api digunakan untuk mendeteksi titik api pada lingkungan penelitian.. 15.

(28) 6. 1 buah RTCuntung memberikan waktu pada setiap data yang dikirim atau diterimanode sensor.. 3.3 Perancangan Perancangan dilakukan setelah menganalisis kebutuhan dari sistem.Perancangan sistem menjelaskan tentang gambaran umum sistem secara keseluruhan. Dalam melakukan perancangan, perlu dipahami apa saja yang dibutuhkan perangkat dalam WSN sehingga bisa berfungsi sebagai node sensor. WSN terdiri dari 5 bagian, yaitu radio frequency transceiver, mikrokontroler, power supply, memori eksternal, dan sensor.Transceiver berfungsi sebagai penerima dan pengirim data secara nirkabel.Mikrokontroler berfungsi untuk menghitung, mengontrol dan memproses device-device yang terhubung dengannya.Power supply berfungsi sebagai sumber energi bagi sistem secara keseluruhan.memorieksternal berfungsi sebagai memori tambahan bagi sistem WSN. Sensor berfungsi untuk melakukan sensing secara fasis (firdaus, 2014).Perancangan sistem ini meliputi penggunaan 3 buah nodesensor.1 node sebagai koordinator, 1node sebagai routerdan 1 node sebagai end device. Masing-masing nodesensor dirancang dengan menggunakan arduino uno sebagai mikrokontroller, xbee shield dan xbee series 2sebagai media komunikasi, sensor api, dan 3 laptop untuk menghubungkan setiap node sensor dan sebagai sumber tenaga bagi masing-masing node. Ketiga node tersebutmembentuk sebuah jaringan dengan menggunkan topologi mesh dan menjaga komunikasi antar node dengan menggunakan protokol routing AODV.. 3.4 Implementasi Dalam tahap ini akan dilakukan implementasi berdasarkan perancangan yang telah dibangun pada bagian sebelumnya. Implementasi merupakan penerapan bagaimana sistem bekerja sehingga dapat menghasilkan data tertentu.Terdapat beberapa implementasi yang akan diterapkan yaitu implementasi xbee, implementasi node sesnsor dan implementasi AODV.. 3.5 Pengujian Tahap selanjutnya adalah melakukan pengujian terhadap sistem yang sudah diimplementasikan.Pengujian dilakukan secara langsung di lingkungan atau daerah padat penduduk (urban).Dalam penelitinan ini terdapat tiga skenario pengujian, yaitu pengujian berdasarkan jarak.Pengujian ini dilakukan dengan menempatkan dua buah node, satu node sebagai transmiter dan satu node sebagai receiver pada kondisi ada penghalang.Kemudian node transmitter ditempatkan pada jarak tertentu secara bertahap sampai node transmitter tidak bisa melakukan proses pengiriman ke node receiver. pengujian menggunakan skenario ini bertujuan untuk mengetahui jarak maksimum zigbee dalam mengirim data dan membandingkannya dengan datasheet dari modul xbee yang digunakan. Selanjutnya pengujian berdasarkan jumlah data.Pengujian ini dilakukan dengan menambahkan jumlah data selama pengiriman dalam beberapa tahap pengujian.Yaitu pengujian dengan 10 data, 20 data dan 30 data.Pemilihan jumlah data tersebut bertujuan untuk memudahkan penulis dalam melakukan analisis terhadap parameter uji yang digunakan dalam penelitian ini.Kemudian skenario yang terakhir adalah keadaan ada penghalang dan tidak ada penghalang. Pengujian dengan skenario ini dilakukan dengan menempatkan node sensor pada kondisi ada penghalang dan tidak ada 16.

(29) penghalang.Hal ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan kemampuan zigbee dalam mengirim data pada kedua kondisi tersebut.. 3.6 Pengambilan Data Setelah proses pengujian dilakukan, selanjutnya adalah mengumpulkan data hasil pengujian untuk dikelola lebih lanjut dan dilakukan analisis.. 3.7 Kesimpulan dan Saran Dalam tahap ini penulis akan memberikan kesimpulan berdasarkan hasil pengujian. Serta saran untuk mengembangkan teknologi yang telah dibangun.. 17.

(30) BAB 4 PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI Pada bab ini akan dijelaskan tentang perancangan sistem, cara kerja sistem serta implementasi protokol zigbee pada WSN.. 4.1 Perancangan Bagian iniakandijelaskan lebih detail tentang perancangan sistem yang akan dibangun. Penulis akan menjelaskan perancangan dari topologi yang digunakan yaitu topologi mesh. Berikut adalah gambar perancangan.. Gambar 4.1Perancangan Sistem Dalam perancangan tedapat 3 buah node sensor yang terdiri dari end device, routerdan koordinator. Setiap node sensor tediri dari 1 buah microcontorller yaitu arduino uno dan 1 buah xbee shield sebagai penghubung antara arduino uno dengan modul xbee, 1 buah modul xbee series 2, serta 1 buah modul RTC untuk memberikan waktu pada setiap data dari masingmasing node sensor. Jenis sensor yang digunakan adalah sensor api untuk mendeteksi adanya titk api pada lingkungan penelitian. Sensor akan terhubung dengan pin analog pada arduino uno sehingga output dari sensor tersebut berupa data analog. Kemudian xbee shield akan terhubung dengan arduino uno untuk menghubungkan xbee dengan arduino uno. Selanjutnya xbee akan dipasang pada xbee shield sehingga xbee dan arduino uno dapat berkomunikasi secara serial melalui pin Tx dan Rx. Sehingga data sensor yang ingin dikirim oleh arduino uno dapat diterima dan dikirim melalui sinyal radio oleh xbee.Berdasarkan gambar 4.1 perancangan sistem, perancangan tersebut membentuk topologi mesh dimana setiap node sensor saling terhubung dan berkomunikasi satu dengan yang lainnya. Protokol routing yang digunakan adalah Ad-Hoc On-Demand Distance Vector (AODV).Penggunaan AODV bertujuan untuk menemukan jalur pengiriman data dalam jaringan.Sehingga dapat menjamin data untuk sampai pada tujuan. Penempatan node sensor disesuaikan dengan proses pengujian yaitu 18.

(31) menempatkan router diantara koordinator dan end device sebagai perantara. Hal ini dilakukan untuk mengantisipasi ketika end device tidak bisa dijangkau oleh koordinator. Sehingga router bisa meneruskan request data dari koordinator ke end device dan meneruskan data dari end device menuju koordinator. Proses komunikasi secara umum berdasarkan gambar topologi tersebut yaitu, end device dan router akan mengirim request secarabroadcast kepada koordinator. Kemudian koordinatorakan mengirim respon kepada end device dan router. Setelahend device dan router menerima balasan dari koordinator, end device dan routerakan mengirim data sensor ke koordinator. Semua data sensor dari node sensor end device dan routerakan dikumpulkan pada satu node sensor yaitu koordinator yang secara langsung terhubung dengan laptop/PC dan kemudian ditampilkan pada monitor. Penggunaan laptop/PC ialah sebagai sumber power untuk node sensor dan berguna untuk memudahkan penulis untuk mengelolah dan melakukan analisis terhadapa data hasil pengujian. 4.1.1. Perancangan Node Sensor berhubungan dengan gambar 4.1 perancangan sisitem, terdapat tiga bua node sensor. Selanjutnya penulis menyediakan gambar dari node sensorsehingga pembaca bisa mengerti bagaimana tampilan daripada node sensor.Gambar tersebut akan disajikan pada gambar 4.2 dibawah ini.. Gambar 4.2Perancangan Node Sensor. 19.

(32) 4.1.2. Perancangan Proses Komunikasi Sistem. Terdapat dua proses komunikasi dalam sistem, yaitu komunikasi secara langsung dan komunikasi secara tidak langsung (melalui router). Komunikasi langsung merupakan proses komunikasi setiap node sensor dapat terhubung dan berkomunikasi secara langsung. Sedangkan komunikasi tidak langsung merupakan proses komunikasi ketika salah satu node berada diluar jangkauan nodelain sehingga tidak memungkinkan node tersebut untuk berkomunikasi. Oleh karena itu, pada komunikasi ini dibutuhkan perantara untuk meneruskan request dan data dari kedua node yang tidak dapat berkomunikasi tersebut. Untuk penjelasan lebih detail tentang proses komunikasi dari masing-masing node end device, router dan koordinator, penulis akan menjelaskannya pada gambar sequence diagram dibawah ini.. Gambar 4.3Proses Komunikasi Langsung Berdasarkan Gambar 4.3, proses komunikasi secara langsung dimulai dengan node end devicedan routermengirimkan cek koneksi ke koordinator. Hal ini untuk mengetahui apakah mereka dapat terhubung secara langsung atau tidak. Jika terhubung langsung, koordinator akan membalas permintaan dari node end devicedan router. Setelah menerima balasan dari koordinator, node end devicedan routerakan langsung mengirimkan data sensor ke koordinator. Kemudian koordinator akan menampilkan data yang diterima pada serial monitor. Tapi jika ternyata node end devicedan routertidak menerima balasan dari koordinator, maka proses komunikasi secara tidak langsung akan dijalankan. Proses komunikasi tersebut dijelaskan pada gambar 4.4. Berdasarkan gambar 4.4, proses pertama pada komunikasi tidak langsung adalah node end devicemengirim route request (RREQ) kepada router, kemudian router meneruska RREQ tersebut ke koordinator. Proses ini bertujuan untuk menemukan jalur komunikasi anatara node end devicedan koordinator.. 20.

(33) Gambar 4.4Proses Komunikasi Tidak Langsung Setelah koordinator menerima RREQ dari router, koordinator akan memberikan balasan berupa route reply (RREP) ke end device melalu router. RREP berisi informasi rute yang harus dilewati end device untuk mengirim data sensor. Setelah end device menerima RREP dari koordinator, end device akan langsung mengirimkan data sesnsor menuju koordinator sesuai dengan informasi jalur pada proses RREP. Setelah koordinator menerima data, selanjutnya data tersebut ditampilkan pada serial monitor. Dalam satu paket data terdapat enam buah data yang telah di parsing terlebih dahulu, hal ini untuk membedakan masing-masing data dengan data yang lain. Setiap paket data berisi informasi tentang source node, destination node, packet sequence, rute pengiriman, broadcast-ID dan nilai pembacaan sensor.. 4.2 Implementasi Implementasi dilakukan ketika proses perancangan telah selesai. Proses implementasi merupakan penerapan protokol zigbee pada sistem serta melakukan pengaturan terhadap modul xbee sebagai koordinator, router dan end device pada aplikasi X-CTU. Pada implementasi penulis akan menjelaskan tentang implementasi protokol zigbee, sensor dan AODV. 4.2.1. Implementasi Protokol Zigbee. Proses implementasi merupakan penerapan protokol zigbee pada sistem serta melakukan pengaturan terhadap modul xbee sebagai koordinator, router dan end device pada aplikasi X-CTU. X-CTU merupakan aplikasi yang digunakan untuk melakukan set-up modul xbee serta melakukan pengujian komunikasi modul xbee.Hal ini bertujuan untuk memaksimalkan kemampuan setiap nodesensordalam mengumpulkan data dan bekerja sesuai dengan peran. 21.

(34) masing-masingnode sensor.Berikut adalah gambar dari implementasi protokol zigbee dengan mengatur setiap modul xbee sesuai dengan peran dan fungsi masing-masing node.. Gambar 4.5Konfigurasi xbee koordinator. Gambar 4.6Konfigurasi xbee End Device. 22.

(35) Gambar 4.7Konfigurasi xbee Router 1 Berdasarkan gambar 4.5, 4.6 dan 4.7, dalam proses pengaturan setiap modul diatur dengan memasukkan PAN ID yang sama sehingga dapat saling berkomunikas. Selain itu hal yang harus diperhatikan ketika melakukan pengaturan modul xbee ketika lebih dari 2 atau 3 node, pastikan node tersebut memiliki chanel yang sama. Karena hal ini akan mempengaruhi proses komunikasi dari modul xbee ketika mengirim atau mnerima data. Selanjutnya modul xbee di atur untuk berkomunikasi secara broadcast. Komunikasi secara broadcast berdasarkan gambar 4.5, 4.6 dan 4.7 yaitu ditandai dengan nilai DH=0 dan DL=FFFF (Doni, 2016). Sehingga setiap node akan menerima data dari node lain. Terutama pada node koordinator, koordinator melakukan broadcastuntuk mengirim respon ke router dan end device. Sedangkan router melakukan broadcast ketika ada route request danroute reply dari end devicedan koordinator. Dalam proses menemukan jalur untuk menerusakan request atau meneruskan data inilah proses routing AODV bekerja. Protokol routing AODV akan mencari jalur untuk meneruskan data dari setiap node, sehingga data akan sampai pada tujuan. 4.2.2. Implementasi Pembacaan Sensor. Pembacaan data sensor akan dijelaskan berdasarkan potongan programdibawah ini.. kode. Tabel 4.1 Kode program pembacaan sensor 1 2 3. #define pin_sensor A0 pinMode(pin_sensor,INPUT); sensor=analogRead(pin_sensor);. Potongan kode program diatas merupakan pembacaan data sensor yang menggunakan pin analog A0 pada node sensor end device(ED)dan router 1(R1).. 23.

(36) 4.2.3. Implementasi protokol AODV. AODV adalah jenis protokol routing reactive yang digunakan pada jaringan adhoc.AODV membentuk komunikasi danmencari rute dengan mengirimroute request (RREQ) dan route reply (RREP). Berikut adalah implementasi AODV yang dijelaskan dalam bentuk kode program pada masing-masing node sensor. Tabel 4.2 Kode program routing AODV pada end device 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10. if(tanda==1){ Serial.print("route request R1 "); tujuan=1; kirim(); } if(id_alat_==1){ Serial.print("kirim data via R1#"); tujuan=1; kirim(); }. Kode program diatas merupakan kode program implementasi AODV pada node ED. Berdasarkan kode program diatas, terdapat dua fungsi, yaitu mengirim route request (RREQ) yang terletak pada baris 1-5 dan mengirim data yang terletak pada baris 6-10 . Proses RREQ dilakukan ketika ED tidak dapat mengirim data secara langsung menuju koordinator. Sehingga RREQ dan data akan dikirim melalui R1. Tabel 4.3 Kode program routing AODV pada router 1 1 2 3. if(tujuan_==1 && id_alat_!=1){ if(id_alat_==3){tujuan=0; Serial.println("dari end ke coordinator");} if(id_alat_==0){tujuan=3; Serial.println("dari coordinator ke end");}. Kode program diatas merupakan kode program implementasi AODV pada node R1. Berdasarkan kode program diatas, terdapat dua fungsi, yaitu meneruskan route request (RREQ) pada barisdan route relply (RREP). Sedangkan baris 1 merupakan baris yang mendefinisikan tujuan dari RREQ dan RREP.Jika diperhatikan pada kode program diatas, terdapat id_alat dari masing-masing node sensor.Misalnya, 0=koordinator, 1=R1 dan 3ED. Tabel 4.4 Kode program routing AODV pada koordinator 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16. if(tujuan_==0 && jenis_==0 && dari_==3){ if(id_alat_==1){ Serial.print("balas via R1#"); id_alat=0; dari=0; tujuan=1; } if(tujuan_==0 && jenis_==1){ if(dari_==3 && id_alat_==3){ Serial.print("data dari end langsung#"); } if(dari_==3 && id_alat_==1){ Serial.print("data dari end via R1#"); } if(dari_==1 && id_alat_==1){ Serial.print("data dari R1 langsung# ");}. 24.

(37) Kode program diatas merupakan kode program implementasi AODV pada node koordinator. Berdasarkan kode program diatas, terdapat dua fungsi, yaitu meneruskan route relply (RREP) melalui R1 yang dijelaskan pada baris 1-7 dan menampilkan data sensor yang dikirim oleh ED melalui R1 dijelaskan pada baris 8-16. Baris 1 mendefinisikan tujuan, jenis data dan pengirim. Jenis=0 artinya adalah data tersebut berupa request, sedangkan jenis=1artinya adalah data berupa hasil pembacaan sensor. Baris 8-16 merupakan kode program yang berfungsi untuk menampilkan data dari ED dan R1 pada serial monitor.. 25.

(38) BAB 5 PENGUJIAN DAN ANALISIS Dalam bab ini berisi tentang pengujian dan pengambilan data yang kemudian akan dilakukan analisis terhadap data yang telah diambil sehingga hasil dari pembahasan pada bab ini dapat dijadikan sebagai pengambilan kesimpulan untuk bab selanjutnya. Dalam penelitian ini terdapat 3 skenario pengujian, yaitu pengujian berdasarkan jarak, pengujian berdasarkan jumlah data dan pengujian bedasarkan adanya penghalang (obstacles). Adapun parameter pengujian yang digunakan untuk mengetahui kemampuan protokol zigbee dalam penelitian ini diantaranya adalah Throughput, Delay danPacket Loss.Proses pengujian dilakukan pada daerah padat penduduk dengan kondisi ada penghalang (obstacles). Untuk lokasi pengujian dapat dilihat pada gambar 5.1.. Gambar 5.1Lokasi Pengujian. 26.

(39) 5.1 Pengujian Berdasarkan Jarak Pengujian dilakukan pada daerah padat penduduk dalam kondisi ada penghalang (obstacles) dan dimulai dengan menempatkan node router pada jarak tertentu dimulai dari jarak 10 meter sampai denganrouter tidak bisa melakukan pengiriman, kemudian memasukkan end device pada jarak maksimum tersebutke dalam jaringan. Sedangkan router 1 berada diantara koordinator dan end device. Selanjutnya dilakukan proses komunikasi antara ketiga node tersebut data dariend deviceakan diteruskan oleh node router 1(R1)menuju ke koordinator.Berdasarkan gambar 5.1, untuk lokasi pengujian berdasarkan jarak ditandai dengan adanya jarak 10-50 m dan dimulai dari titik merah sebagai koordinator, kemudian jarak adalah posisi dari node end device.Pada jarak 50 m. node R1 ditempatkan pada jarak 25 m. Hasil pengujian berdasarkan jarak dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 5.1Hasil Pengujian Berdasarkan Jarak Jarak (m). Status Jumla Pengiriman h Data. Through put(bps). Delay (ms). 10. langsung. 10. 72. Paket loss (%) 0,0028 0. 20. langsung. 10. 65,4. 0,0028 0. 30. langsung. 10. 60. 0,0028 0. 40. langsung. 10. 49. 0,0028 0. 50. melalui R1. 10. 5,3. 0,0008 30. Dari hasil pengujian, jarak maksimumnoderouter1(R1)dapat melakukanpengiriman data sampai ke koordinator adalah pada jarak 40m. Oleh karena itu pada jarak 50m, diaktifkan node end device(ED). Proses komunikasi akan terjadi dimana R1 berperan sebagai perantarauntuk meneruskan request dari koordinator menuju end device dan meneruskan data dari end device menuju koordinator. Nilai dari setiap parameter uji pada tabel 5.1, diperoleh dari perhitungan dengan menggunakan rumus 2.1, 2.2, 2.3.Sebagai contoh dari perhitungan masing-masing indikator pengujian, penulis mengambil data perhitungan pada jarak 10 meter.Berikut adalah perhitungan pada jarak 10 meter. ℎ. ℎ. =. 720 = 72 bps 10. =. 720 = 0,0028ms 250000. 27.

(40) 10 − 10 x 100% = 0% 10 Nilai dari rumus tersebut diperoleh dari data hasi pengujian yang disajikan pada bagian lampiran, yaitu hasil pengujian pada jarak 10 meter.. =. Berdasarkan tabel 5.1 hasil pengujian, selanjutnya perbandingan dari masing-masing indikator pengujian terhadap jarak, penulis akan menjelaskan lebih detail dalam bentuk grafik pada bagian 5.1.1 , 5.1.2 dan 5.1.3. 5.1.1 Throughput Berdasarkan Jarak Pengaruh jarak terhadap nilai throughput dapat dilihat pada gambar grafik 5.2.Berdasarkan gambar grafik 5.2 dari nilai throughput tebesar ada pada jarak 10 meter, yaitu sebesar 72 bps dan nilai throughput terkecil adalah 5,3 bps pada jarak 50 meter.. Throughput (bps) throughput. 80 60 40 20. Throughput (bps). 0 10m. 20m. 30m. 40m. 50m. jarak. Gambar 5.2Nilai throughput berdasarkan jarak Berdasarkan gambar grafik 5.2, dapat dilihat bahwa semakin bertambahnya jarak, menyebabkan nilai throughputsemakin menurun.Hal ini terjadi ketika Semakin jauh jarak pengiriman, semakin bertambah jumlah penghalang yang akan memepengaruhi waktu serta kualitas data selama proses pengiriman, dan ini menyebabkan nilai throughput semakin menurun. Namun pada jarak 50 meter xbee tidak mampu mengirim data, sehingga membutuhkan router untuk meneruskan data. 5.1.2 Delay Berdasarkan Jarak Pengaruh jarak terhadap nilai delay dapat dilihat pada gambar grafik 5.3. Berdasarkan gambar grafik 5.3, nilai delay terbesar ada pada jarak 10-40 meter yaitu 0,0028 ms dan nilai delay terkecil ada pada jarak 50 meter yaitu 0,0008 ms. Pada jarak 10-40 meter nilai delaycenderung stabil. Hal tersebut dikarenakan selama node sensordapat mengirim data secara langsung, tidak akan memepengaruhi perubahan delay. Khususnya pada jarak 50 meter, penurunan nilai delay disebabkan karena router 1(R1) dalam keadaan aktif, sehingga mempercepat proses pengiriman data route request(RREQ) dari end device untuk diteruskan menuju koordinator. Sehingga menyebabkan waktu tunda selama proses pengiriman data tidak terlalu besar dibandingkan pada jarak 10-40 meter. 28.

(41) Delay (ms) delay. 0.003 0.002 0.001. Delay (ms). 0 10m. 20m. 30m. 40m. 50m. jarak. Gambar 5.3Nilai delay berdasarkan jarak 5.1.3 Packet Loss Berdasarkan Jarak Pengaruh jarak terhadap nilai packet lossdapat dilihat pada gambar grafik 5.4.. packet loss (%) packet loss. 80% 60% 40% 20%. packet loss (%). 0% 10m. 20m. 30m. 40m. 50m. jarak. Gambar 5.4Nilai Packet Loss Berdasarkan Jarak Gambar 5.4 merupakan gambar jumlah data yang hilang selama proses pengiriman). Dari gambar tersebut dapat dilihat nilai packet lossmulai dari jarak 10 meter hingga jarak 40 meter terlihat stabil dengan nilai sebesar 0%.Hal ini menjelaskan bahwa data berhasil terkirim dengan baik.Nilai packet lossterlihat menurun sebesar 70% dari jarak sebelumnya yaitu pada jarak 50 meter.Yang berarti data yang berhasil terkirim pada jarak 50 meter adalah sebesar 30%. Sehingga ketika jarak jangkau xbee semakin jauh, akan menyebabkan nilai packet lossmeningkat. Selain dipengaruhi oleh jarak, menurunnya nilai packet lossdisebabkan oleh adanya penghalang pada lokasi pengujian, sehingga menyebabkan kemampuan xbee dalam mengirim dan menerima data menjadi kurang baik.. 5.2 Pengujian Berdasarkan Jumlah Data Pengujian selanjutnya adalah pengujian berdasarkan jumlah data yang dilakukan di daerah padat penduduk pada kondisi ada penghalang dengan jarak masing-masing node adalah 10 29.

(42) meter dari koordinator. Pada gambar 5.1 lokasi pengujian ditandai dengan titikberwarna merah beserta label dari masing-masing node. Hasil dari pengujian berdasarkan jumlah data dapat dilihat pada tabel 5.2.Berdasarkan tabel5.2, terdapat tiga tahap pengujian. Yaitu pengujian dengan jumlah data 10, 20 dan 30 data. Dilihat dari jumlah data yang dikirimkan, yaitu jumlah data akan ditambahkan 5 data pada masing-masing node sensor di setiap tahapan. Pemilihan jumlah data tersebut adalah untuk mengetahui perbandingan dari masing-masing indikator pengujian.Sehingga memudahkan penulis untuk melakukan analisis terhadap data hasil pengujian. Tabel 5.2 Hasil Pengujian Berdasarkan Jumlah Data Jumlah data. Throughput(bps). Delay(ms). Paket Loss(%). 10. 49,6. 1,984. 20. 20. 65,3. 3,136. 35. 30. 48,4. 3,872. 47. Berdasarkan tabel 5.2 hasil pengujian, dapat dilihat bahwa semakin bertambah jumlah data yang dikirimkan, menyebabkan kemampuan xbee akan semakin menurun. Untuk perbandingan dari masing-masing indikator pengujian terhadap jarak, penulis akan menjelaskan lebih detail dalam bentuk grafik pada bagian 5.2.1, 5.2.2 dan 5.2.3. 5.2.1 Throughput Jumlah Data Pengaruh jumlah data terhadap nilai throughput dapat dilihat pada gambar grafik 5.5.. Throughput (bps) throughput. 80 60 40 20. Throughput (bps). 0 10 data. 20 data. 30 data. jumlah data. Gambar 5.5Nilai throughput berdasarkan jumlah data Berdasarkan gambar 5.5, dapat dilihat bahwa nilai throughputtidak stabil. Nilai throughput terbesar ada pada pengujian dengan jumlah data sebanyak 20 data, yaitu sebesar 65,3 bps dan throughput terkecil ada pada pengujian dengan jumlah data sebanyak 30 data dengan nilai throughput sebesar 48,4 bps. Meningkatnya nilai throughput pada pengujian 20 data disebabkan karena terjadi penumpukan data pada arduino sehingga menyebabkan 30.

(43) kemampuannode sensor berfungsi tidak stabil atau kurang baik. Hal ini terjadi ketika buffer atau tempat penyimpanan node dibanjiri dengan data, sehingga data tersebut menumpuk kemudian ketika data terus mengalir tiba-tiba data yang menumpuk akan keluar secara bersamaan dengan data yang baru masuk, dan hal ini mempengaruhi jumlah data yang berhasil diterima serta waktu pengiriman dimana waktu akan mempengaruhi nilai throughput. 5.2.2 Delay Jumlah Data Pengaruh jumlah data terhadap nilai delay dapat dilihat pada gambar grafik 5.6.. Delay (ms) 4 delay. 3 2 1. Delay (ms). 0 10 data. 20 data. 30 data. jumlah data. Gambar 5.6Nilai delay berdasarkan jumlah data Begitu juga dengan delay, jika diperhatikan pada gambar 5.6, nilai delay terbesar ada pada pengujian dengan jumlah data sebanyak 30 data dengan nilai delay yaitu 3,872ms dan nilai delay terkecil ada pada pengujian dengan jumlah data sebanyak 10 data dengan nilai delay yaitu 1,984ms . Berdasarkan gambar tersebut nilai delay semakin meningkat ketika jumlah data yang dikrim semakin banyak. Hal ini disebabkan karena selama proses pengiriman, setiap node sensor mengirim secara bersamaan, sehingga menyebabkan terjadinya tabrakan data selama proses pengiriman yang mengakibatkan kemacetan (congestion) atau pelambatan data sehingga memepengaruhi waktu selama proses pengiriman data. 5.2.3 Packet Loss Jumlah Data Pengaruh jumlah data terhadap nilai packet lossdapat dilihat pada gambar grafik 5.7. Berdasarkan gambar grafik 5.7, nilai packet lossterbesar ada pada pengujian dengan jumlah data sebanyak 30 dengan presentasee sebesar 47%, dan nilai packet lossterkecil ada pada pengujian dengan jumlah data sebanyak 10 data dengan persentase sebesar 20%. Bertambahnya jumlah data dapat mempengaruhi tingkat keberhasilan proses pengiriman suatu paket. Hal ini disebabkan karena bertambahnya jumlah data selama pengiriman akan menambah beban dalam jaringan. Bertambahnya beban dalam jaringan tersebut akan menyebabkan menurunnya kemampuan jaringan. Sehingga mempengaruhi jumlah data yang akan terkirim selama proses pengiriman.. 31.

(44) packet loss. Packet Loss (%) 50% 40% 30% 20% 10% 0%. Packet Loss (%) 10 data 20 data 30 data jumlah data. Gambar 5.7Nilai packet loss berdasarkan jumlah data. 5.3 Pengujian Berdasarkan Penghalang (Obstacles) Hasil pengujian selanjutnya adalah perbandingan pengujian berdasarkan kondisi ada penghalang dan tidak ada penghalang.Data pengujian dengan kondisiada penghalang didapat dari pengujian berdasarkan jumlah data padi bagian 5.2.Sedangkan pengujian dengan kondisi tidak ada penghalang dilakukan pada lokasi pengujian yang ditandai dengan titik warna hitam pada gambar 5.1 lokasi pengujian.Pada pengujian ini, jarak masing-masing node sensor adalah 10 meter dari koordinator. Hasil pengujian dari skenario ini dapat dilihat pada table 5.3 di bawah. Tabel 5.3Hasil Pengujian Berdasarkan Ada dan Tidak Adanya Penghalang Kondisi Tidak Ada penghalang ada penghalang. Jumlah Data. Throughput(bps) Delay(s) Paket Loss(%). 20. 40,6. 0,004. 25. 20. 65,3. 3,136. 35. Tabel 5.3merupakan perbandingan kemampuan dari xbee berdasarkan kondisi ada penghalang dan tidak ada penghalang. Dimana kemampuan xbee pada kondisi tidak ada penghalang lebih baik dibandingkan dengan kondisi ada penghalang. Untuk lebih jelas tentang perbandingan kedua kondisi tersebut, penulis akan menyajikan data berdasarkan tabel 5.3 ke dalam bentuk gambar grafik pada bagian 5.3.1,5.3.2 dan 5.3.3. 5.3.1 Throughput Ada Penghalang dan Tidak Ada Penghalang Pengaruh kondisi adanya penghalang dan tidak ada penghalang terhadap nilai throughput dapat dilihat pada gambar grafik 5.8.. 32.

(45) throughput (bps) 80 60 40 20 0 tidak ada penghalang. ada penghalang. throughput (bps). Gambar 5.8Nilai throughput berdasarkan adanya penghalang Berdasarkan gambar grafik 5.8, nilai troughput pada kondisi ada penghalang yaitu 65,3 bps lebih banyak dibandingkan nilai throughput pada kondisi tidak ada penghalang yaitu 40,6 bps. Dalam hal ini dapat diartikan bahwa kecepatan transfer pada kondisi ada penghalang lebih baik daripada kondisi tidak ada penghalang. Adanya penghalagn mengakibatkan kecepata transfer semakin menurun. 5.3.2 Delay Ada Penghalang dan Tidak Ada Penghalang Pengaruh kondisi adanya penghalang dan tidak ada penghalang terhadap nilai delay dapat dilihat pada gambar grafik 5.9.. delay(ms) 4 3 2 1 0 tidak ada penghalang. ada penghalang delay(ms). Gambar 5.9NIlai delay berdasarkan adanya penghalang Berdasarkan gambar grafik 5.9, pada kondisi tidak adapenghalang nilai delay adalah 0,004ms, sedangkan pada kondisi ada penghalang nilai delay sebesar 3,136ms. Sehingga delay yang terjadi pada kondisi ada penghalang lebih besar dibandingkan kondisi tidak ada penghalang. Adanya penghalang menyebabkan proses mengirim data semakin melambat sehingga kemungkinan delay akan semakin besar. 5.3.3 Packet Loss Ada Penghalang dan Tidak Ada Penghalang 33.

(46) Pengaruh kondisi adanya penghalang dan tidak ada penghalang terhadap nilaipacket loss dapat dilihat pada gambar grafik 5.10.. packet loss(%) 40 30 20 10 0 tidak ada penghalang. ada penghalang. packet loss(%). Gambar 5.10Nilai packet loss berdasarkan adanya penghalang Indikator pengujian selanjutnya adalah Packet Loss.Nilai packet losspada kondisi tidak ada penghalang adalah 25% sedangkan kondisi ada penghalang sebanyak 35%.Berdasarkan nilai tersebut, dapat dilihat bahwa tingkat keberhasilan pengiriman paket data pada kondisi tidak ada penghalang lebih besar daripada kondisi ada penghalang. Hal ini disebabkan karena adanya penghalang, sehingga menyebabkan jumlah data yang berhasil diterima berkurang dikarenakan terjadinya hilang data selama proses pengiriman.. 34.

No results found