2. TINJAUAN PUSTAKA
3.6 Model Jaringan
Gambar 3.6. Energi dengan Tingkat Keyakinan yang Lebih Baik pada Rentang Datarate 0,1 – 3,0 pkts/sec [11].
3.6. Model Jaringan
Model jaringan yang diteliti dalam tesis ini merupakan jaringan nirkabel
multihop dengan protokol IEEE 802.15.4. Model jaringan tersebut berasal dari
simulasi yang menggunakan perangkat lunak NS2.28 All In One yang digunakan oleh Vaddina Prakash Rao pada thesisnya yang berjudul “The simulative Investigation of Zigbee/IEEE 802.15.4” [11] yang dimodifikasi pada penelitian
ini sehingga sesuai dengan tujuan penelitian. Modifikasi source code menggunakan perangkat lunak gedit.
Pada penelitian ini digunakan perangkat lunak simulasi NS2.34 All In One, hal ini semata-mata karena mudah mendapatkannya di Internet [12]. Supaya
source code yang ada dapat berjalan pada perangkat lunak simulasi NS2.34 maka
dilakukan beberapa perubahan pada berkas-berkas source code [13] diantaranya adalah scen_gen.cc dan autosim.cc, serta parameters.txt dan wpan868.tcl.
Untuk mencapai tujuan penelitian ini maka dibuat model simulasi jaringan nirkabel multihop dengan protokol IEEE 802.15.4 yang mempunyai topologi pohon, sehingga perlu dilakukan modifikasi berkas-berkas source code yang sudah berjalan di NS2.34 diantaranya adalah parameters.txt; wpan.scn; wpan868.tcl dan avg_throughput.awk.
3.6.1. Konfigurasi Jaringan
Konfigurasi model jaringan yang digunakan pada simulasi jaringan nirkabel multihop dengan protokol IEEE 802.15.4 terdapat pada berkas wpan868.tcl, konfigurasi tersebut adalah sebagai berikut:
Jenis kanal : WirelessChannel atau kanal nirkabel. Model radio propagasi : TwoRayGround.
Antarmuka jaringan : WirelessPhy/802_15_4. Kontrol akses media : Mac/802_15_4.
Jenis antarmuka antrian : DropTail. Jenis layer penghubung : LL.
Model Antena : OmniAntenna. Paket maksimum dalam IFQ : 150 paket.
Protokol routing : AODV (Ad hoc On-Demand Distance
Vector).
Luas area jaringan : 50 x 50 meter. Jumlah node : 11 node.
Transmitter power : 0,0000398 W atau -14 dBm.
Carrier Sense Threshold : 1,995e-13 W atau -97dBm.
Receive Threshold : 1,995e-13 W atau -97dBm.
Capture Threshold : 10 dB.
Frekuensi operasi : 8,68e+08 Hz atau 868 MHz.
Path loss : 1,0.
Transmit Power : 0,0744 W.
Receive Power : 0,0648 W.
Superframe Order (SO) : 1-14.
Beacon Order (BO) : 1-14.
Energi Awal : 13000 Joule.
Daya Idle : 0,00000552 W.
3.6.2. Topologi Jaringan
Jaringan model yang akan digunakan pada penelitian ini merupakan jaringan nirkabel yang mempunyai topologi pohon atau tree. Jaringan ini terdiri
38
dari 11 node, salah satu node sebagai koordinator PAN, enam node yang lain sebagai koordinator dan empat node sisanya merupakan perangkat. Koordinator PAN (node 0) merupakan perangkat FFD yang terletak di pinggang kiri dengan tanda lingkaran merah kemudian di ikuti oleh node 1 sampai dengan node 6 yang merupakan node-node koordinator yang berupa perangkat-perangkat FFD, selanjutnya node 7 sampai dengan node 10 yang merupakan perangkat RFD seperti diperlihatkan pada Gambar 3.7. Topologi jaringan simulasi penelitian ini terdapat pada berkas wpan.scn.
Gambar 3.7. Skenario Jaringan Nirkabel Pohon.
Pada jaringan dengan topologi pohon beberapa node diluar jangkauan koordinator PAN. Agar node bisa berkomunikasi dengan node yang diluar jangkauannya, diperlukan protokol routing yang memiliki kemampuan untuk melewati banyak titik/node (multihop) [14]. Pada penelitian ini protokol routing yang digunakan adalah AODV. AODV adalah on demand routing, dimana algoritma ini akan membangun rute antara node hanya apabila diinginkan oleh
source node. AODV memelihara rute tersebut sepanjang masih dibutuhkan oleh source node. AODV menggunakan sequence number untuk memastikan bahwa
rute yang dihasilkan adalah loop-free dan memliki informasi routing yang paling
update [15]. 0 2 7 4 10 3 6 9 8 1 5
3.6.3. Trafik Jaringan
Trafik jaringan yang digunakan pada penelitian ini adalah jenis trafik CBR (Constant Bit Rate) sebesar 70 bytes pada masing-masing aliran dan terdapat 8 aliran trafik jaringan. Aliran jaringan satu arah yaitu dari node perangkat atau koordinator ke koordinator PAN. Waktu aliran dimulai dari satu aliran ke aliran berikutnya mempunyai selisih waktu 5 detik. Trafik jaringan simulasi penelitian ini terdapat pada berkas traffic.
3.6.4. Waktu Simulasi
Waktu simulasi adalah ukuran waktu pengoperasian jaringan. Sebuah pilihan waktu simulasi yang tidak tepat dapat merefleksikan hasil yang tidak akurat. Mengingat simulasi yang dilakukan untuk variasi nilai BO dan SO maka waktu simulasi ditentukan oleh waktu CAP terlama yang dibutuhkan oleh jaringan untuk mencapai kondisi mantap. Waktu CAP terlama pada nilai BO dan SO terbesar yaitu 14. Pada kondisi BO = SO maka BI sama dengan SD. Untuk mendapatkan waktu CAP terbesar dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: (3.1) (3.2) (3.3) (3.4) (3.5) Tabel 3. Kondisi Operasi IEEE 802.15.4 [11]
Frequency Band Num of Channels Datarate (kbps) Applicability Restrictions
2.4Ghz 16 250 WorldWide Unlicensed
915Mhz 10 40 USA Licensed
868Mhz 1 20 Europe Licensed
Mengingat kondisi operasi seperti yang diperlihatkan pada Tabel 3. maka waktu SD dapat ditentukan sebagai berikut:
40
(3.7)
(3.8)
Dengan asusmsi pada awal pengoperasian seluruh waktu SD digunakan node untuk sinkronisasi dengan node koordinatornya maka total waktu untuk melakukan sinkronisasi seluruh node:
(3.9)
(3.10)
(3.11) Berdasarkan total waktu yang dibutuhkan untuk melakukan sinkronisasi seluruh node maka dipilih waktu simulasi 9000 detik.
3.6.5. Energi Awal
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya [11], bahwa teknologi dirancang untuk bekerja dengan konsumsi daya sangat rendah. Perangkat diasumsikan untuk dapat bekerja dengan baterai AA tunggal untuk digunakan antara 6 bulan sampai 2 tahun. Berikut ini akan dibahas cara untuk menghitung energi dari baterai AA dalam joule yang digunakan sebagai energi awal node untuk simulasi. Sebagai catatan bahwa kinerja baterai bervariasi berdasarkan kondisi operasi. Dengan menggunakan grafik Gambar 3.8 sebagai referensi, dapat dilihat bahwa dengan keluarnya arus konstan sekitar 10-18mA, waktu operasi untuk baterai adalah sekitar 170 Jam. Dengan informasi ini, jumlah energi yang tersedia dalam joule dapat dihitung sebagai berikut [11]:
Daya (dalam W) = Tegangan (dalam V) X Arus (dalam A) (3.12) ==> Daya = 1,5 V X 15 mA = 22,5 mW = 0,0225 W (3.13) Energi yang tersedia untuk pengoperasian 250 jam dari discharge arus konstan:
Energi (dalam J) = Daya (dalam W) X Waktu (dalam detik) (3.14)
Energi (dalam J) = 0,0225 W X (170 X 60 X 60) detik (3.15)
Berdasarkan perhitungan di atas maka pada penelitian ini juga diasumsikan energi awal 13000 Joule.
Gambar 3.8. Constant Current Discharge [11].
3.6.6. Keluaran Simulasi Jaringan
Keluaran simulasi terdiri dari dua berkas yaitu berkas jejak NAM (NAM
trace) dan berkas jejak (trace file). Berkas jejak NAM yang dihasilkan akan di
jalankan oleh aplikasi NAM sehingga tampil visual simulasi seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.9. Berkas jejak NAM pada penelitian ini adalah wpan.nam. Berkas jejak merupakan berkas yang berisi hal-hal yang terjadi pada jaringan pada setiap kejadian (event). Berkas jejak pada penelitian ini adalah wpan.tr.
42
Gambar 3.9. Tampilan Simulasi Aplikasi NAM.