SIMULASI PENGARUH KETINGGIAN NODAL SENSOR MICAZ MOTE TERHADAP QUALITY OF SERVICES (QOS) JARINGAN SENSOR NIRKABEL DENGAN NETWORK SIMULATOR 2

ABSTRACT

SIMULATION OF THE EFFECT HEIGHT SENSOR NODE MICAZ MOTE TOQUALITY OF SERVICES (QOS) WIRELESS SENSOR NETWORK

WITH NETWORK SIMULATOR2

By

NOVIA MALINDA

Wireless Sensor Networks (WSN) consists of a large number of sensor node that can used to perform a variety of monitoring, one of it is environmental monitoring. The natural circumstances have the variation of height, so we conducted a simulation with a height sensor node randomly. The focus of this research is to measure and to analyze the effect variation of height with measure of the average of value of the Quality of Service(QoS) WSN, while is an average throughput, delay, jitter and packet loss percentage. The research was conducted based on device specifications WSN of MICaz Mote and performed simulation using Network Simulator 2 (NS-2). This research assumed that the wide area of simulation of 500 m x 500 m with a sensor node 4, 16, 25, 49, 64, 100 and 144 sensor node. The position of sensor node is constant but the variation of height sensor node are 0-5 meters and 0-10 sensor meters is randomly and the interval time delivery is 0.5, 1 and 2 seconds. Based on test results, the optimum value is 64 sensor node where average performance level of throughput (2.805 KBps) almost reached its maximum value with the average value of the minimum delay (203 ms), jitter (1 ms) and the achieving the packet loss (24.70%). Variation interval censorship affect the value of the average throughput, delay, jitterbut not affect of the packet loss. Based on the simulation of comparison with 0 meter variation of height and variation of height randomly, it obtained the optimum value for QoS results is better in 0 meter variation of height. It shows that sensor with variation of height have been effect toward QoS JSN performance.

ABSTRAK

SIMULASI PENGARUH KETINGGIAN NODAL SENSOR MICAZ MOTE TERHADAP QUALITY OF SERVICES (QOS) JARINGAN SENSOR

NIRKABEL DENGAN NETWORK SIMULATOR 2

Oleh

NOVIA MALINDA

Jaringan Sensor Nirkabel (JSN) terdiri atas sejumlah besar nodal sensor yang dapat digunakan untuk melakukan berbagai pemantauan, salah satunya adalah pemantauan lingkungan. Keadaan alam memiliki variasi ketinggian, maka dilakukanlah simulasi dengan ketinggian nodal sensor secara acak untuk mensimulasikan keadaan alam tersebut. Fokus penelitian ini adalah mengukur dan menganalisa pengaruh variasi ketinggian dengan mengukur nilai rata-rata kinerja dari Quality of Service (QoS) JSN, yaitu rata-rata throughput, delay, jitter dan persentase packet loss. Penelitian dilakukan berdasarkan spesifikasi perangkat JSN (MICaz Mote) dan melakukan simulasi menggunakan Network Simulator 2 (Ns-2). Penelitian ini mengasumsikan luas bidang simulasi 500 m x 500 m dengan jumlah nodal sensor 4, 16, 25, 49, 64, 100 dan 144 nodal sensor. Posisi nodal sensor secara teratur namun variasi ketinggian nodal sensor 0-5 meter dan 0-10 meter secara acak serta interval waktu pengiriman 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik. Berdasarkan hasil pengujian, diperoleh nilai optimal dengan jumlah 100 nodal sensor. Pengujian tersebut menghasilkan tingkat performansi rata-rata throughput (2,805 KBps) hampir mencapai nilai maksimum dengan nilai rata-rata delay (203 ms) dan jitter (1 ms) minimum serta pencapaian persentase packet loss (24,70%). Variasi interval waktu penyensoran berpengaruh terhadap nilai rata-rata throughput, delay, jitter namun tidak berpengaruh terhadap packet loss. Berdasarkan perbandingan simulasi dengan variasi ketinggian 0 meter dan variasi ketinggian acak, didapatkan nilai optimal untuk hasil QoS yang lebih baik pada variasi ketinggian 0 meter. Hal tersebut menunjukkan bahwa variasi ketinggian nodal sensor berpengaruh terhadap kinerja QoS JSN.

SIMULASI PENGARUH KETINGGIAN NODAL SENSOR MICAZ MOTE TERHADAP Quality Of Services (QoS) JARINGAN SENSOR NIRKABEL

DENGAN NETWORK SIMULATOR 2

Oleh

NOVIA MALINDA

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

.-_,"-lj:' _{1., ,-.., ,.,-.}

'.::r-i-.-.ri'

., .,, ; ;1,1 :fl:i l:,..ii.:

'i I i:''":,' ' '

:.:, , :"]i.-:irjl:i'j !'-;i..,' r,.lt i .,l ;1i.. L'iri I r iirr

: i: .,'.':t.ti...'

i"!'1':"r:'r'

-t-'.,r,r., r

ii:i'Jfldtil-st{ripqi,

.,,,

,."",,,

:

CIil

.

;':;,''.

,ti,,.,,,.i

s:ri,...,..-.,._:.rI.t

.: J ij-,:t:::;,.,..,

.ruqur

-rlrnl}lr

,

_.

r

; DrEU,f"(|tl

rDlllf,alf,Irlr

nErINQifiIAN

_i.

i.:.,.

.

.,.,'",,,

-i.:,,,,,;'-,,Ii.

t:"'iir1".,

'-.'i;m

,,wW-,a7ili*((bql,'

.'

,,*,,,;';;I.-i

,r..-:n,.' _;

,.;.,.':,''.:

,

,',., ..]:' i

iffi'

;

ue

'='ii*ffi,.-;,

rl;

i :,,,." ,:,,.'..

;.,,,'".'.:';'

....,

.

,.

,,,:',

..., I ,ir.I,i1.,: :,

..

_.,.

I

_,

,,.,

:, ....tEnHADAp _O - :' i r:.1 '..: r .,

'-l - : ii

...--.,"1=;i _{: :tf}

.,, i

"

't',.,'r.,$sfiC

_{.lt;t ,,r',} ',.i,,,:,-i'il; .";.,1,,,

.;,j,

t,o;t,,i

rniltllll

'--;"uli;'.ryIrfry

,:-,'*'",HHffifr!I

,,a"'',.,,

l'.,

,'.,,,,.t

i:r',"t.':,t;

.,.i-'i

,

ti;:J

,;.,;t' _.;

,.,-,,,r:t;tu,.

.

*Irii,'.,,..1,.;;,,^u

;

;,*,,,:Ii

,,",

n.';,;.

: :t"' .. , . . , _', i'-. ::'; ,:';' :;

l-..: ,r.. ' t _""' .,,: '..i,. ' ''''

> . *|' :: illi i i.: :i,':: I .':

- :l:: I i:, ..' '"

1- -'- .. ,, I :-:,-,:r,:,1 li -- - i. !: i_r.

:-i-::,.-... _, ,,

,,llDfi

r.,: r, _{i,.;r:::,:':,,,iri.'l.i I il, ,} ''-:'1,,.ij _rl.ii j;.j. i j., _ii,,,

.;.,i1.-.," _: :rii!.i.iffi

;riii.r.i;i1n.i,ii.:lii

.urrrnuu+ilii

iri\iiF':"

:.: . . .'.i '''r""t'--'r:oi

i'i+

'.=='-":

,

;-;',,t',,

N'i,

-:;;;;

ilr*rll

.t :tt ' _,, ... '" ;' :t _{':l;i.1i';i.r.}

Dr.

Efg.Ilelrrf

{t$ilawn,

$.T.,

!f.Sc.

Herry

Dlrn

Septama,

$.T.,fng,.

i !i; _{i i,:}

I-!IF197.i@2820tofi21,@2-

,,,

,,:'

:,''NIr1gg5og15.20gg12,:l'

,'.',,,,,,,,,, :ii'.,

, _{:j.,,: ,,,,,}

;

$.T;rfng,.

''';' 'i:,

i''-' .. ..

_-r'tl.,. :;,, lItF LUlOrJUaO4lJ,r!.L1::,L\|91 _{:...,.:...,:, '.':,r--.:,:r}

.

':ir'.::rir"'".IJ!f,.. Iy,pD( _{, ...ri}

rl!

...,.;:.;.: ,vL-';L ,. ,.r.,, , . .:.

',, ,,.j :,

. rr. .,j.,' j... _j

.. i i, .., . ... .:.

i .-::',:':: ' '.-l -r- {: i,'-'_. ,,!

. ,.11 ....j' , .. :1., -,

1 ,,. , .t : '. : '' - .,;'i.:,:. . ,':'i"i:' '':' _";' .'.:.'. ,. l" .'.,.,,

'{ .'....r,'",,t.. ." ....,',',L',.. I t',ltt:i:ti.l'l'ii'; ' '"''"i'ti::;i,i.,

f;a";,;=-,

--

a,;,

-:;'-*",1,.,.,,1r*.-

.{;:,()fl

l.t.

".,

,',,

'it.r1I'"n.,,-i

-",,..ft,.i,

r.,"r::-.,iit::., :r:;- ',, r...,',!j,J-l:,i{.:t,itll:l-rli irifrili ," i,:1 i,ri..; ::t.: ' . r.:iia:i;r.tl i.it'i'.:,. " ,i. 1;:;.:l:.:i:"r'.: '" '- ";.'.,:ii,,i

.:.,:.,::....;.:i...'..'iii1,',.',,.,l..,.,.:,i'1,,,,,,,,'..

LY-. ..,.:.,..,1,...ri:... 1:rr, ..;,...,1 '' :::r..., 'j"i". ''': 'i'

-:- :i, r 1".j:,, i.l,:.,. ,,,, .-" .., ..,r;',ij .' .. .:. .t.

in=...|;,:...:..,,.,,..1:1::...,.i.,i,ij1,'...i'l;.:...,

r''"-SURAT PER}I"YATAAN

Dengan

ini

saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang

pernah dilakukan oleh orang lain dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak

terdapat karya atau pendap at yarryditulis atau diterbitkan oieh orang lain, kecuali

tertulis diacu dalam naskah

ini

sebagaimana yang disebutkan

di

dalam daftar

pustaka. Selain

itu

saya menyatakan pula bahwa skripsi

ini

dibuat oleh saya

sendiri.

Apabila pernyataan saya tidak benar maka saya bersedia dikenai sangsi sesuai

dengan hukum yang berlaku.

Bandar Lampung, 15 Februari 2016

Novia Malinda

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Penulis dilahirkan di Bandar Lampung, Lampung, pada tanggal 24 November 1991. Penulis merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara, dari (Alm) Bapak Nawawi dan Ibu Kamsah.

Penulis pertama kali mengenyam pendidikan di TK Setia Kawan Bandar Lampung dan lulus pada tahun 1998. Lalu penulis melanjutkan pendidikan di SDN 3 Panjang Utara dan lulus pada tahun 2004. Selanjutnya di SMPN 1 Rawa laut dan lulus tahun 2007, kemudian di SMA Al-Azhar 3 Bandar Lampung dan lulus tahun 2010. Selanjutnya penulis melanjutkan pendidikan di Universitas Lampung pada tahun 2010.

Penulis terdaftar sebagai mahasisiwi di Universitas Lampung untuk Jurusan Teeknik Elektro melalui jalur Seleksi Nasional Mahasiswa Perguruan Tinggi Nasional (SNMPTN). Saat semester empat, penulis memfokuskan diri mengambil konsentrasi Sistem Isyarat Elektronik (SIE). Dimana pada konsentrasi tersebut dibagi lagi menjadi tiga konsentrasi, yakni telekomunikasi, kendali dan elektronika. Setelah menginjak semester enam, penulis memfokuskan diri pada konsentrasi telekomunikasi.

Selama masa kuliah, penulis aktif di lembaga kemahasiswaan yang berda di Jurusan Teknik Elektro, yaitu Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro (HIMATRO). Dimana penulis menjabat sebagai anggota Departemen Sosial dan Ekonomi pada tahun 2011/2012 dan anggota Divisi Ekonomi pada tahun 2012/2013.

PERSEMBAHAN

Skripsi ini kupersembahkan untuk :

1.

Ibu Kamsah

tercinta yang telah memberikan doa, dorongan moril

maupun materil, penyemangat, dan selalu memberikan dukungan semasa

perkuliahan dan juga selama tahap penyelesaian skripsi ini.

2.

(Alm) Ayah Nawawi

tercinta yang telah menjadi

semangatku untuk dapat berdiri hingga saat ini dan menyelesaikan skripsi

ini.

3.

Kakak Dewi Sartika, S.Kom

dan

Kakak

MOTTO

“Apapun yang terjadi, percayalah rencana Tuhan lebih baik dari apa yang kita inginkan. Dan saat kamu merasa beruntung, percayalah doa ibumu telah

didengar” (Novia Malinda)

“Bermimpilah, maka Tuhan akan memeluk mimpimu” (Arai-Laskar Pelangi)

“Apa yang menurutmu baik, belum tentu baik untukmu dan apa yang menurutmu tidak baik, belum tentu tidak baik untukmu”

“When is not your time is definitely not your time”

(unknown)

“Hasil tidak akan pernah mengkhianati proses”

SANWACANA

Alhamdulillahirobbil’alamin, segala puji bagi Allah SWT atas limpahan rahmat

dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul “Simulasi Pengaruh Ketinggian Nodal Sensor Micaz Mote Terhadap Quality of

Services (QoS) Jaringan Sensor Nirkabel Dengan Network Simulator 2” yang merupakan suatu syarat untuk mmemperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Tugas Akhir ini dapat terselesaikan berkat doa dan dukungan, motivasi serta bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik.

2. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T., M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro.

3. Bapak Dr. Herman Halomoan, S.T., M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro.

xi 5. Bapak Herry Dian Septama, S.T., Ing., selaku dosen pembimbing pedamping, atas segala bimbingan, arahan, masukan, serta waktu yang telah diberikan pada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

6. Ibu Herlinawati, S.T., M.T., selaku dosen penguji utama dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T., M.Sc., atas perhatian, wejangan dan dukungan yang telah diberikan.

8. Ibu Dr. Ing. Melvi, S.T., M.T, atas perhatian, wejangan, dukungan yang telah diberikan.

9. Seluruh Ibu/Bapak Dosen Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung, atas segala pembelajaran, bimbingan yang telah diberikan kepada penulis selama menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro.

10.Mbak Ning, Mas Daryono dan Mbak Dea atas semua bantuanya dalam menyelesaikan administrasi di Jurusan Teknik Elektro.

11.Kedua orang tua penulis, Ibu Kamsah dan (Alm) Bapak Nawawi tercinta, terimakasih untuk segala yang telah diberikan, doa dan usaha, motivasi, dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan hingga perkuliahan.

12.Kakak-kakakku tersayang, Dewi Sartika, S.Kom, Diana Yoy untuk kebersamaan, semangat dan dukungan yang sangat berarti bagi penulis. 13.Bapak Dr. H. M. Nasrullah Yusuf, S.E., M.B.A dan Ibu Hj. Hernaini, S.S.,

xii 14.Kak Dewi, Kak Faruk, Kak Ading, Mba Maya, Kak Anwar, Rozalia terima kasih atas segala doa, dukungan dan motivasi yang telah diberikan. 15.Teh Anah, Mba Yanti, Mba Mai, Mba Rita terima kasih atas segala doa

dan dukungan yang telah diberikan.

16.Rekan-rekan seperjuangan, Angkatan 2010 Teknik Elektro Universitas Lampung atas kebersamaan dan kekeluargaan yang luar biasa.

17.Malvinda Apik Gusumawati, Aprinda Maharani, Imelda Ayu Mustika, Septina Maulida, terima kasih atas persahabatan dan kebersamaan sebagai keluarga dalam tawa maupun air mata.

18.Okta Riyuni, Agung Martono, Eldo Firmanda, Nanda Chintya terima kasih atas persahabatan dari kecil yang tak pernah terputus.

19.Paramitha Chintya Febyanti, Huryati Agustina, Desty Widya Asih, Nova Anggraini, Suci Purnama Sari, Sandi Monika, Tri Budi Setiawan Putra, Muslim, Siti Aulia Nur Annisa, Aulia Nurmalisa Putri, terima kasih atas persahabatan yang tak kenal lelah saling membangun.

20.Ayu Sintianingrum, Devy Andini, Dian Nindariansari, Kiki Apriliya, Maria Ulfa Muthmainah, Fendi Antoni, Ahmad Surya Arifin, Derry Ferdiyansah, Budi wahyu Nugroho, Anwar Sholihin, Victor Farhan Wijaya, Imam Sholeh Maulana, Sofyan, Joelisca Saputra, terima kasih atas persahabatan dan kebersamaan dalam suka, duka maupun dalam kegalauan.

xiii 22.Semua pihak yang tidak disebut satu per satu yang telah membantu serta

mendukung dari awal kuliah sampai terselesaikannya Tugas Akhir ini. Penulis meminta maaf atas segala kesalahan dan ketidaksempurnaan dalam penulisan Tugas Akhir ini. Kritik dan saran yang membangun penulis harapkan demi kemajuan dimasa mendatang. Semoga Allah SWT membalas semua kebaikan semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

Bandar Lampung, 15 Februari 2016 Penulis,

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRACT ... i

HALAMAN JUDUL ... iii

LEMBAR PERSETUJUAN ... iv

LEMBAR PENGESAHAN ... v

RIWAYAT HIDUP ... vii

PERSEMBAHAN ... viii

SANWACANA ... x

DAFTAR ISI ... xiv

DAFTAR GAMBAR ……… xvii

DAFTAR TABEL ... xix

DAFTAR ISTILAH ... xx

DAFTAR SINGKATAN ... xxii

I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan Penelitian ... 3

1.3. Manfaat penelitian ... 4

1.4. Batasan Masalah ... 4

1.5. Perumusan Masalah ... 4

xv

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 7

2.1. Jaringan Sensor Nirkabel ... 7

2.2. Komponen-komponen Jaringan Sensor Nirkabel ... 9

2.2.1. Nodal sensor ... 9

2.2.2. Media nirkabel ... 11

2.2.3. Nodal koordinator/gateway ... 12

2.2.4. PC server/administrator ... 12

2.3. Quality of Service (QoS) Jaringan Sensor Nirkabel ... 12

2.3.1. Delay ... 13

2.3.2. Throughput ... 14

2.3.3. Packet loss ... 14

2.3.4. Jitter ………... 15

2.4. MICAz Mote……….. 16

2.4.1. Pemodelan Sistem……… 16

2.4.2. Lapisan Fisik MICAz Mote ... 19

2.5 Network Simulator (NS) ... 20

2.5.1.Sejarah Perkembangan NS-2 ... 20

2.5.2 Kelebihan NS-2 ... 21

2.5.3 Arsitektur Dasar NS-2 ... 22

2.6 Fenomena Propagasi Gelombang……….. 25

2.6.1. Model Propagasi……….. 26

2.7 Protokol Jaringan Sensor Nirkabel……… 30

2.7.1. Protokol Transport……….. 30

2.7.2. Protokol Perutean……… 31

III. METODE PENELITIAN... 34

3.1. Metode Penelitian ... 34

3.2. Alat dan Bahan ... 35

3.3. Tahap Penelitian ... 35

xvi

3.3.2. Instalasi Perangkat Lunak……… 37

3.3.3. Simulasi……… 38

3.3.4. Trace File Hasil Simulasi………. 39

3.3.5. Pemrosesan Visualisasi Simulasi………. 40

3.3.6. Grafik Metrik Performansi………... 40

3.3.7. Penganalisaan Data………... 41

3.3.8. Pembuatan Laporan……….. 41

3.4. Spesifikasi Teknis Perangkat Jaringan ... 41

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 46

4.1. Topologi Simulasi Jaringan Sensor Nirkabel ... 46

4.2. Pengukuran dan Perbandingan Parameter Quality of Service (QoS) dengan Variasi Ketinggian Nodal Sensor………. 50

A. Throughput……… 52

B. Delay………. 58

C. Jitter………... 62

D. Packet Loss………... 65

V. SIMPULAN DAN SARAN ... 73

5.1. Simpulan ... 73

5.2. Saran ... 75

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

4.1. Beberapa band frequency ISM………. 29 4.2.Hasil pengukuran parameter Quality of Service (QoS) dengan ketinggian

nodal sensor 0-5 meter... 50 4.3. Hasil pengukuran parameter Quality of Service (QoS) dengan

ketinggian nodal sensor 0-10 meter... 51 4.4. Tabel paket simulasi dengan ketinggian 0-5 meter untuk interval

penyensoran 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik... 66

DAFTAR ISTILAH

Gateway : Media perantara jaringan sensor nirkabel dengan administrator jaringan.

Nodal : Sebutan untuk transceiver gelombang radio yang digunakan untuk mengirim dan menerima data hasil pementauan dari sensor.

Nodal sensor : Komponen kesatuan dari jaringan yang dapat menghasilkan informasi, biasanya merupakan sebuah sensor atau juga dapat berupa sebuah actuator yang menghasilkan umpan balik pada keseluruhan operasi.

Unguided medium : perambatan sinyal tidak terbatas pada lokasi atau saluran yang sudah ditentukan sebagaimana ditentukan pada transmisi menggunakan kabel berpelindung tertentu.

Quality of Service : kemampuan sebuah jaringan untuk menyediakan layanan yang lebih baik lagi bagi layanan trafik yang melewatinya.

Throughput : jumlah total paket data yang berhasil sampai kepada tujuan pengiriman data dalam suatu satuan waktu. Pada umumnya pengukuran throughput dilakukan dalam satuan bits per second (bps).

Delay : waktu tunda seluruh paket yang berhasil sampai kepada tujuan pengirimannya, dimana waktu tunda tersebut merupakan selisih dari waktu sampainya paket dan waktu pengiriman paket.

xxi

Packet loss : suatu nilai yang menyatakan jumlah paket yang gagal disampaikan kepada tujuannya melalui media transmisi tertentu.

Network Simulator-2: sebuah perangkat lunak yang dapat digunakan untuk simulasi jaringan yang sesuai dengan riset.

MICAz Mote : modul mote 2,4 GHz yang digunakan pada jaringan sensor.

Protokol : Aturan dalam komunikasi untuk menunjang terjalinnya komunikasi antar berbagai perangkat.

Tabel 1. Tabel rata-rata throughput dengan ketinggian 0-5 meter untuk interval penyensoran 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik

Jumlah sensor 0,5 detik 1 detik 2 detik

Throughput(KBps) Throughput (KBps) Throughput (KBps)

4 0 0 0

16 0.124 0.065 0.037

25 0.063 0.032 0.018

49 1.794 1.122 0.625

64 2.475 1.298 0.696

100 2.805 1.864 0.850

144 1.708 1.413 0.668

Tabel 2. Tabel rata-rata delay dengan ketinggian 0-5 meter untuk interval penyensoran 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik

Jumlah sensor 0.5 detik 1 detik 2 detik

Delay (ms) Delay (ms) Delay (ms)

4 0 0 0

16 6 7 11

25 6 7 9

49 61 204 166

64 64 178 129

100 129 139 115

Tabel 3. Tabel rata-rata jitter dengan ketinggian 0-5 meter untuk interval penyensoran 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik

Jumlah sensor 0.5 detik 1 detik 2 detik

Jitter (ms) Jitter (ms) Jitter (ms)

4 0 0 0

16 1 1 1

25 1 1 1

49 1 1 1

64 1 1 1

100 0.876 0.950 1

144 1 1 1

Tabel 4. Tabel rata-rata packet loss dengan ketinggian 0-5 meter untuk interval penyensoran 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik

Jumlah sensor 0.5 detik 1 detik 2 detik

Packet loss (%) Packet loss (%) Packet loss (%)

4 100 100 100

16 81 87 87.5

25 96 95 96

49 40 27 29

64 37 36 40

100 54 40.4 52.5

Tabel 5. Tabel rata-rata throughput dengan ketinggian 0-10 meter untuk interval penyensoran 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik

Jumlah sensor

0.5 detik 1 detik 2 detik

Throughput (KBps) Throughput (KBps) Throughput (KBps)

4 0 0 0

16 0.121 0.067 0.038

25 0.062 0.034 0.019

49 1.953 1.176 0.640

64 1.931 1.410 0.800

100 2.119 1.656 1.044

144 1.583 1.204 0.394

Tabel 6. Tabel rata-rata delay dengan ketinggian 0-10 meter untuk interval penyensoran 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik

Jumlah sensor

0.5 detik 1 detik 2 detik

Delay (ms) Delay (ms) Delay (ms)

4 0 0 0

16 6 7 9

25 6 6 8

49 53 86 181

64 61 92 177

100 150 162 203

Tabel 7. Tabel rata-rata jitter dengan ketinggian 0-10 meter untuk interval penyensoran 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik

Jumlah sensor

0.5 detik 1 detik 2 detik

Jitter (ms) Jitter (ms) Jitter(ms)

4 0 0 0

16 1.003 1.003 1.003

25 1.001 1.001 1.001

49 0.856 0.856 0.856

64 0.732 0.732 0.732

100 0.041 0.041 0.041

144 0.025 0.025 0.025

Tabel 8. Tabel rata-rata packet loss dengan ketinggian 0-10 meter untuk interval penyensoran 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik

Jumlah sensor

0.5 detik 1 detik 2 detik

Packet loss (%) Packet loss (%) Packet loss (%)

4 100 99.40 100

16 87 87 87.50

25 95.70 95.70 96

49 24.70 24.70 27

64 30.50 30.50 31

100 46 47 41.75

Tabel 9. Tabel perbandingan rata-rata throughput dengan variasi ketinggian nodal sensor dan interval penyensoran 0.5 detik, 1 detik dan 2 detik

Jumlah

nodal

sensor

Rata-rata Throughput (KBps)

0 meter 0-5 meter 0-10 meter

0.5detik 1 detik 2 detik 0.5 detik 1 detik 2 detik 0.5 detik 1 detik 2 detik

4 0 0 0 0 0 0 0 0 0

16 0 0 0 0.124 0.065 0.037 0.121 0.067 0.038

25 0.065 0.019 0.032 0.063 0.032 0.018 0.062 0.034 0.019

49 1.926 0.688 1.322 1.794 1.122 0.625 1.953 1.176 0.640

64 2.626 0.946 1.578 2.475 1.298 0.696 1.931 1.410 0.800

100 2.686 1.161 2.484 2.805 1.864 0.850 2.119 1.656 1.044

144 _{- - - 1.708 1.413 0.668 1.583 1.204 0.394}

Tabel 10. Tabel perbandingan rata-rata delay dengan variasi ketinggian nodal sensor dan interval penyensoran 0.5 detik, 1 detik dan 2 detik

Jumlah

nodal

sensor

Rata-rata Delay (ms)

0 meter 0-5 meter 0-10 meter

0.5detik 1 detik 2 detik 0.5 detik 1 detik 2 detik 0.5 detik 1 detik 2 detik

4 0 0 0 0 0 0 0 0 0

16 0 0 0 6 7 11 6 7 9

25 _{6 10 7} 6 7 9 6 6 8

49 88 177 126 61 204 166 53 86 181

64 63 116 119 64 178 129 61 92 177

100 149 203 96 129 139 115 150 162 203

Tabel 11. Tabel perbandingan rata-rata jitter dengan variasi ketinggian nodal sensor dan interval penyensoran 0.5 detik, 1 detik dan 2 detik

Jumlah

nodal

sensor

Rata-rata Jitter (ms)

0 meter 0-5 meter 0-10 meter

0.5detik 1 detik 2 detik 0.5 detik 1 detik 2 detik 0.5 detik 1 detik 2 detik

4 _{0 0 0} 0 0 0 0 0 0

16 _{0 0 0} 1 1 1 1.003 1.003 1.003

25 0.002 0.006 0.003 1 1 1 1.001 1.001 1.001

49 0.141 0.294 0.205 1 1 1 0.856 0.856 0.856

64 0.057 0.164 0.209 1 1 1 0.732 0.732 0.732

100 0.220 0.336 0.128 0.876 0.950 1 0.041 0.041 0.041

144 _{- - - 1 1 1 0.025 0.025 0.025}

Tabel 12. Tabel perbandingan rata-rata packet loss dengan variasi ketinggian nodal sensor dan interval penyensoran 0.5 detik, 1 detik dan 2 detik

Jumlah

nodal

sensor

Rata-rata Packet Loss (%)

0 meter 0-5 meter 0-10 meter

0.5detik 1 detik 2 detik 0.5 detik 1 detik 2 detik 0.5 detik 1 detik 2 detik

4 100 100 100 100 100 100 100 99.40 100

16 100 100 100 81 87 87.50 87 87 87.50

25 _{95.66 96.41 96.00} 96 95 96 95.70 95.70 96

49 35.47 15.49 23.98 40 27 29 24.70 24.70 27

64 33.16 21.93 18.36 37 36 40 30.50 30.50 31

100 _{56.13 20.74 35.25} 54 40.40 52.50 46 47 41.75

Instalasi NS-2 dengan Tambahan Modul Mannasim

Perangkat lunak yang digunakan untuk simulasi adalah Network Simulator versi 2 (NS-2) dengan penambahan modul Mannasim sebagai pendukung bagi NS-2 untuk melakukan

simulasi JSN. Tahapan-tahapan untuk menyiapkan penginstalan perangkat lunak simulasi ini

adalah :

1. Melakukan pengunduhan perangkat lunak NS-2 dan modul Mannasim. Perangkat lunak

NS-2 dan perangkat lunak Mannasim masing-masing dapat diunduh dari :

http://sourceforge.net/projects/nsnam/files/allinone/ns-allinone-2.34/ns-allinone-2.34.tar.gz/download,

http://www.mannasim.dcc.ufmg.br/download/mannasim-patch-ns2.34.tar.gz.

2. Setelah perangkat lunak tersebut diunduh, tahap selanjutnya adalah pembuatan direktori

instalasi NS-2. Direktori instalasi NS-2 dibuat didalam direktori home dengan nama

simulasi. Agar dapat meudahkan dalam proses instalasi perangkat lunak NS-2

cd /home/simulasi

3. Meletakkan file ns-allinone-2.34.tar.gz pada direktori simulasi yang telah dibuat

tersebut.

4. Melakukan ekstraksi dari file kompresi ns-allinone-2.34.tar.gz. ekstraksi dapat

dilakuakan dengan perintah :

cd /home/simulation/

perintah pertama merupakan perintah untuk meletakkan terminal konsole pada direktori

penyimpanan file ns-allinone-2.34.tar.gz. Perintah kedua merupakan perintah untuk

ekstraksi file ns-allinone-2.34.tar.gz. Setalah ekstraksi selesai maka akan terbentuk

folder allinone-2.34 yang berisikan kode sumber instalasi terpadu perangkat lunak

ns-2 yang akan digunakan.

5. Meletakkan file perangkat lunak mannasim-patch-ns34.tar.gz di dalam folder

ns-allinone-2.34.

6. Melakukan ekstraksi terhadap file mannasim-patch-ns229.tar.gz dengan perintah :

cd /root/simulation/ns-allinone-2.34/ tar -xzvf mannasim-patch-ns234.tar.gz

perintah pertama merupakan perintah untuk memposisikan terminal konsole pada tempat

peletakan file kompresi mannasim-patch-ns2.34.tar.gz. Perintah kedua merupakan

perintah untuk mengekstraksi file mannasim-patch-ns2.34.tar.gz. Setelah ekstraksi

dilakukan, akan terciptakan file mannasim-patch.diff pada folder yang sama.

7. Memodifikasi dan memberikan beberapa modul tambahan Mannasim dan NS-2. Modifikasi dan penambahan ini dilakukan agar NS-2 dapat melakukan simulasi jaringan

sensor nirkabel (JSN). Berikut ini cara memodifikasi pada maingg-masing modul.

a. Masuk pada direktori

/home/simulasi/ns-allinone-2.34./otcl-1.13/configure.kemudian buka file configure tersebut dan melakukan perubahan pada bagian berikut ini :

Modul awal

Linux*)

SHLIB_SUFFIX=".so" DL_LIBS="-ldl" SHLD_FLAGS=""

Kemudian diubah menjadi

Linux*) SHLIB_CFLAGS="-fpic" SHLIB_LD="ld -shared" SHLIB_SUFFIX=".so" DL_LIBS="-ldl" SHLD_FLAGS=""

b. Masuk pada direktori /home/simulasi/ns-allinone-2.34/tools/ranvar.cc. kemudian membuka file ranvar.cc tersebut dan melakukan perubahan pada baris ke 219 berikut ini:

Modul awal

return GammaRandomVariable::GammaRandomVariable(1.0 + alpha_, beta_).value() * pow (u, 1.0 / alpha_);

kemudian diubah menjadi

return GammaRandomVariable(1.0 + alpha_, beta_).value() * pow (u, 1.0 / alpha_);

c. Masuk pada direktori /home/simulasi/ns-allinone-2.34/mac/mac-802_11Ext.h. kemudian membuka file tersebut dan melakukan penambahan pada line 65 seperti berikut ini:

#include "cstddef"

d. Masuk pada direktori /home/simulasi/ns-allinone-2.34/mobile/nakagami.cc. kemudian membuka file tersebut dan melakukan pada bagian merikut ini: Modul awal

if (int_m == m) {

resultPower = ErlangRandomVariable::ErlangRandomVariable(Pr/m, int_m).value();

} else {

}

return resultPower; }

Kemudian diubah menjadi

if (int_m == m) {

resultPower = ErlangRandomVariable(Pr/m, int_m).value(); } else {

resultPower = GammaRandomVariable(m, Pr/m).value(); }

return resultPower; }

}

e. Masuk pada direktori

/home/simulasi/ns-allinone-2.34/mannasim/onDemandData.cc. kemudian membuka file tersebut dan melakukan perubahan seperti berikut ini:

OnDemandData :: OnDemandData() {

/// REAL request type is default. OnDemandData::OnDemandData(REAL); }

f. Masuk pada direktori /home/simulasi/ns-allinone-2.34/linkstate/ls.h. kemudian mebuka file tersebut dan melakukan perubahan pada line 137 seperti berikut ini:

Modul awal

void eraseAll() { erase(baseMap::begin(), baseMap::end()); }

Kemudian diubah menjadi:

g. Setelah modul-modul tersebut diubah, maka langkah selanjutnya adalah menyimpan perubahan tersebut dengan cara sudo apt-get install build-essential autoconf automake libxmu-dev pada terminal konsol.

8. Setelah semua modifikasi dilakukan, langkah selanjutnya adalah melakukan instalasi

perangkat lunak ns-2. instalasi dapat dilakukan dengan menggunakan perintah :

cd /home/simulation/ns-allinone-2.34/ ./install

9. Jika proses instalasi berhasil, maka akan muncul beberapa parameter pada terminal

konsole sebagai berikut :

# LD_LIBRARY_PATH

OTCL_LIB=/home/novia/simulasi/ns-allinone-2.34/otcl-1.13 NS2_LIB=/home/novia/simulasi/ns-allinone-2.34/lib

X11_LIB=/usr/X11R6/lib

USR_LOCAL_LIB=/usr/local/lib export

LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$OTCL_LIB:$NS2_LIB:$X11_LI B:$USR_LOCAL_LIB

# TCL_LIBRARY

TCL_LIB=/home/novia/simulasi/ns-allinone-2.34/tcl8.4.18/library

USR_LIB=/usr/lib

export TCL_LIBRARY=$TCL_LIB:$USR_LIB

# PATH

2.34/bin:/home/novia/simulasi/ns-allinone- 2.34/tcl8.4.18/unix:/home/novia/simulasi//ns-allinone-2.34/tk8.4.18/unix

NS=/home/novia/simulasi//ns-allinone-2.34/ns-2.34/ NAM=/home/novia/simulasi/ns-allinone-2.34/nam-1.14/ PATH=$PATH:$XGRAPH:$NS:$NAM

10. Setelah proses instalasi berhasil dilakukan, langkas selanjutnya adalah melakukan

pengaturan pada environment variable untuk NS-2. hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan perintah :

cd

kwrite ~/.bashrc

perintah pertama merupakan perintah untuk meletakkan posisi terminal konsole pada

home directory. Perintah kedua merupakan perintah untuk membuka file .bashrc

11. setelah file .bashrc terbuka maka masukkan parameter berikut pada file tersebut ini:

# LD_LIBRARY_PATH

OTCL_LIB=/home/novia/simulasi/ns-allinone-2.34/otcl-1.13 NS2_LIB=/home/novia/simulasi/ns-allinone-2.34/lib

X11_LIB=/usr/X11R6/lib

USR_LOCAL_LIB=/usr/local/lib export

LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$OTCL_LIB:$NS2_LIB:$X11_LI B:$USR_LOCAL_LIB

TCL_LIB=/home/novia/simulasi/ns-allinone-2.34/tcl8.4.18/library

USR_LIB=/usr/lib

export TCL_LIBRARY=$TCL_LIB:$USR_LIB

# PATH

XGRAPH=/home/novia/simulasi/ns-allinone-

2.34/bin:/home/novia/simulasi/ns-allinone- 2.34/tcl8.4.18/unix:/home/novia/simulasi//ns-allinone-2.34/tk8.4.18/unix

NS=/home/novia/simulasi//ns-allinone-2.34/ns-2.34/ NAM=/home/novia/simulasi/ns-allinone-2.34/nam-1.14/ PATH=$PATH:$XGRAPH:$NS:$NAM

parameter-paramter tersebut hanya berfungsi tepat jika lokasi instalasi ns-2 adalah

/homet/simulasi/ dan versi ns-2 yang digunakan adalah ns-allinone-2.34. Jika instalasi

dilakukan pada direktori yang berbeda maka lokasi /home/simulasi/ pada

parameter-parameter diatas diganti dengan lokasi penginstalan ns-2.

12. Melakukan implementasi isi dari file .bashrc (posisi terminal konsole harus berada pada

home directory), hal ini dapat dilakukan dengan perintah :

source ~/.bashrc

13. Setelah seluruh langkah diatas berhasil dilakukan, maka proses instalasi telah berhasil

dilakukan. Untuk menjalankan simulator NS-2 dapat dilakuakan dengan mengetikkan

perintah berikut pada terminal konsole:

perintah tersebut dapat dimasukkan dimana saja posisi terminal konsole berada. Jika

keluaran dari perintah tersebut adalah tanda “%” (tanpa tanda kutip), maka proses

instalasi ns-2 berhasil dan ns-2 siap untuk digunakan. gunakan perintah exit untuk keluar dari mode tersebut. Jika timbul pesan kesalahan sebgai keluaran dari perintah

diatas, maka dapat dilakukan restart pada komputer untuk memperoleh efek perubahan setelah instalsi ns-2. Setelah sistem operasi siap digunakan, dapat dituliskan ulang

perintah ns untuk menjalankan NS-2. Jika tetap tidak muncul keluaran “%” dimungkinkan terjadi kesalahan pada proses instalasi ns-2 dan harus dilakukan

peninjauan kembali.

14. Untuk menjalankan simulasi dengan ns-2 dapat dilakukan dengan menjalankan perintah

berikut melalui terminal console :

Format trace file simulasi menggunakan NS-2 pada Jaringan Sensor Nirkabel.

s -t 0.039634818 -Hs 14 -Hd -2 -Ni 14 -Nx 339.63 -Ny 306.80 -Nz 0.00 –Ne 100.000000 -Nl AGT -Nw --- -Ma 0 -Md e000000 -Ms 0 -Mt 0 -Is 14.0 -Id -1.0 -It tcp -Il 1 -If 0 -Ii 0 -Iv 32 -Pn tcp -Ps 0 -Pa 0 -Pf 0 -Po 0.

Keterangan :

1.Event Type

s : send r : receive d : drop f : forward 2. General Tag

-t : time

3. Node Property Tags

-Ni : node id

-Nx : coordinate node X

-Ny : coordinate node Y

-Nz : coordinate node Z

-Ne : node energy level

-Nl : trace file. AGT, RTR, MAC

-Nw : reason for the node

4. Packet information in level IP

-ld : destination port number

-lt : packet type

-il : packet size

-lf : flow id

-li : iniqui id

-lv : ttl value

5. Next hop info

-Hs : Id for this node

-Hd : Id next hope forward node

6. Packet info pada level MAC

-Ma : Duration

-Md : destination Ethernet address

-Ms : source Ethernet address

-Mt : Ethernet Type

7. Packet info pada level aplikasi

-P arp

-Pm : src mac address

-Ps : src address

-Pa : destination mac address

-Pd : destination address

-P cbr

-Pi : sequence number

-Pf : how many times this packet forwarded

-Po : optimal number of forward

-p tcp

-Ps : sequency number

-Pa : ack number

-Pf : how many times this packet forwarded

DAFTAR SINGKATAN

IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers adalah

organisasi nirlaba internasional yang merupakan asosiasi

profesional utama untuk peningkatan teknologi elektro.

JSN : Jaringan Sensor Nirkabel yaitu jaringan sensor yang

menggunakan komunikasi nirkabel sebagai media

transmisi datanya.

LOS : Line of Sight adalah suatu keadaan dimana antena

pemancar dan penerima dapat saling berhadapan dan

bebas dari penghalang pada batas-batas tertentu.

NLOS : Non Line of Sight adalah kondisi dimana terdapat

penghalang antara antena pemancar dan penerima.

MAC : Medium Acces Control adalah suatu lapisan protokol

pertama yang berada diatas physical layer (lapisan fisik).

Tugas pokok dari protokol ini adalah mengatur akses

dari sejumlah nodal ke suatu media yang dapat dibagi

cara sedemikian rupa tergantung aplikasi sehingga suatu

xxiii QOS : Quality of Service yang dapat diterjemahkan secara

bebas adalah sebuah bentuk jaminan kualitas atas sebuah

layanan.

NS-2 : Network Simulator 2, yakni sebuah perangkat lunak yang

dikembangkan dengan lisensi open-source.

Tcl : Tool Command Language, yaitu komponen bahasa

pemrograman yang dilengkapi dengan perangkat Tk,

sebagai ekstensi bagi Tcl dalam menyediakan pustaka

antarmuka grafis pengguna.

Otcl : Object-oriented Tool Command Language, yaitu untuk

menangani interaksi langsung antara pengguna dengan

simulator serta menangani interaksi antara objek-objek

OTcl lainnya.

ISM : Alokasi frekuensi unlicense untuk bidang Industrial, Scientific, and Medical. ISM terdiri dari tiga band

frekuensi yaitu 2,4 GHz, 868 MHz dan 915 MHz.

UDP : User Datagram Protocol merupakan protokol transport

sederhana dengan model layanan yang minimalis.

AODV : Ad-hoc On Demand Distance Vector Routing merupakan

sebuah algoritma yang dapat mendukung pengoperasian

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Jaringan sensor nirkabel (wireless sensor network) terdiri atas sejumlah besar nodal sensor yang bebas dan dapat melakukan komunikasi tanpa kabel. Setiap nodal memiliki kemampuan untuk mengirim, menerima dan mendeteksi. Selain itu nodal sensor juga dilengkapi dengan peralatan pemrosesan data, penyimpanan data sementara atau memory, peralatan komunikasi dan power supply atau baterai. Pada jaringan sensor nirkabel, beberapa sensor diposisikan pada koordinat-koordinat tertentu. Sensor-sensor tersebut mempermudah kita untuk melakukan berbagai pemantauan atau monitoring terhadap berbagai hal, salah satunya adalah pemantauan lingkungan (environment monitoring). Hasil dari pendeteksian tersebut akan dianalisa dan dilakukan pemantauan objek [1].

2

Sebelumnya ada dua penelitian yang berhubungan dengan simulasi ini, yaitu mengamati perubahan yang terjadi pada throughput, delay, jitter dan packet loss pada jaringan sensor nirkabel dengan pengaturan beberapa parameter. Penelitian pertama dengan parameter luas bidang 500 m x 500 m, posisi nodal secara acak, ketinggian nodal secara teratur, dan penambahan jumlah nodal sensor. Sedangkan penelitian kedua dengan parameter luas bidang 500 m x 500 m, posisi nodal secara teratur, ketinggian nodal 0 meter, penambahan jumlah nodal sensor dan interval waktu penyensoran yang berubah.

Pada penelitian ini, akan dilakukan juga simulasi untuk mengamati perubahan yang terjadi pada throughput, delay, jitter dan packet loss pada jaringan sensor nirkabel dengan parameter luas bidang 500 m x 500 m, posisi nodal secara teratur, ketinggian nodal secara acak, penambahan jumlah nodal sensor dan interval waktu penyensoran yang berubah. Hal yang membedakan penelitian ini dengan penelitian sebelumnya adalah variasi ketinggian nodal sensor.

3

Penelitian kedua, yaitu Fadil Hamdani dengan parameter luas bidang 500 m x 500 m, posisi nodal secara teratur, ketinggian nodal 0 meter, penambahan jumlah nodal sensor ; 4 sensor, 16 sensor, 25 sensor, 49 sensor, 64 sensor, 100, dan interval waktu penyensoran ; 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik didapatkan hasil rata-rata throughput yang diperoleh pada simulasi dengan 64 nodal sensor hampir mencapai nilai maksimum rata-rata throughput dengan nilai rata-rata delay dan jitter yang minimum serta pencapaian persentase packet loss yang paling rendah dibandingkan dengan simulasi menggunakan jumlah nodal sensor lainnya dengan interval penyensoran 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik [3].

Sehingga dapat diketahui hasil terbaik dari kedua simulasi ini. Selanjutnya saat peletakan sensor di keadaan nyata sudah dapat diantisipasi dengan pembuatan simulasi ini.

1.2. Tujuan Penelitian

4

1.3. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Dengan menganalisa data hasil pengukuran dapat diketahui pengaruh ketinggian nodal sensor terhadap nilai rata-rata delay, rata-rata throughput, jitter dan persentase packet loss.

2. Dengan menganalisa data hasil pengukuran dapat diketahui hasil perbandingan pada simulasi antara variasi ketinggian nodal sensor acak dan ketinggian nodal sensor 0 meter.

1.4. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Fokus pembahasan dalam penelitian ini adalah pengukuran nilai rata-rata delay, rata-rata throughput, jitter dan persentase packet loss dengan ketinggian nodal sensor secara acak.

2. Perbandingan antara nilai rata-rata delay, rata-rata throughput, jitter dan persentase packet loss dengan ketinggian nodal sensor secara acak dan ketinggian nodal sensor 0 meter.

1.5. Perumusan Masalah

5

Perbandingan nilai hasil dari simulasi untuk parameter Quality of Services (QoS) berupa rata-rata delay, rata-rata throughput, jitter dan persentase packet loss didapatkan karena perbedaan ketinggian nodal sensor.

Dari hasil penelitian ini dapat dilihat hasil perbandingan untuk parameter Quality of Services (QoS) antara ketinggian nodal sensor acak dan ketinggian nodal sensor 0 meter yang sudah didapatkan dari penelitian sebelumnya.

Dilakukannya simulasi dengan ketinggian nodal secara acak dikarenakan bidang simulasi yang tidak datar. Sehingga dapat diketahui hasil terbaik dari kedua simulasi ini.

1.6. Sistematika Penulisan

Penulisan tugas akhir ini disusun secara sistematis dengan urutan sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan latar belakang, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, perumusan masalah dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menjelaskan secara garis besar tentang jaringan sensor nirkabel, Network Simulator 2, Quality of Services (QoS) jaringan sensor nirkabel, dan hasil dari penelitian sebelumnya.

BAB III METODE PENELITIAN

6

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini memaparkan hasil pengukuran kinerja jaringan sensor nirkabel dan pembahasan data yang diperoleh.

BAB V SIMPULAN DAN SARAN

Bab ini memberikan simpulan berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dan saran untuk penelitian selanjutnya.

DAFTAR PUSTAKA

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1Jaringan Sensor Nirkabel

Jaringan Sensor Nirkabel (JSN) merupakan sebuah jaringan yang disusun oleh sensor–sensor yang terdistribusi dalam suatu cakupan area tertentu yang

dihubungkan melalui kanal komunikasi nirkabel untuk saling bekarja sama melakukan pengukuran dan pemantauan fenomena fisik seperti temperatur, suara, getaran, tekanan, tekanan atau kodisi – kondisi fisik tertentu [4]. Secara umum JSN terdiri dari target atau fenomena fisik yang akan di sensor, nodal sensor yang melakukan sensing fenomena fisik dan nodal koordinator/gateway yang bertanggung jawab mengatur jaringan dan mengumpulkan data dari nodal sensor [4,5]. Nodal sebuah JSN bersifat individu untuk melakukan sensing, controlling dan communication terhadap parameter–parameter fisik. Nodal sensor dikomposisikan dari beberapa modul seperti embeded processor, memori, sensor dan perangkat Radio Frequency (RF) transceiver dengan konsumsi energi yang minimum[4].

8

JSN digunakan untuk melakukan pemantauan keadaan infrastruktur, pada rumah tinggal JSN digunakan untuk menciptakan sebuah rumah cerdas (smart home) serta pada tubuh manusia JSN digunakan dalam melakukan pemantauan tubuh pasien. Pemantauan suatu area merupakan salah satu aplikasi JSN. Pada aplikasi ini, sensor-sensor disebarkan pada suatu area untuk memantau suatu fenomena fisik tertentu. Sebagai contoh, sejumlah nodal sensor disebarkan pada medan perang untuk mendeteksi posisi musuh. Ketika sensor-sensor tersebut mendeteksi timbulnya gejala fisik yang menjadi objek pantau (panas, tekanan, suara, cahaya, medan elektromagnetik, getaran, dan sebagainya), hasil deteksi ini dilaporkan ke sebuah gateway yang menjadi titik pengumpulan data dari JSN. Selanjutnya, data pemantauan pada gateway akan digunakan oleh administrator jaringan.

9

Wireless Sensor Network

throughput, delay, jitter dan packet loss pada jaringan sensor nirkabel. Serta akan membandingkan hasilnya dengan penelitian sebelumnya.

Pada penelitian sebelumnya, parameter yang digunakan untuk luas bidang adalah sama, yaitu 500 m x 500 m dengan pertambahan nodal sensor, posisi nodal sensor dan interval waktu yang sama. Hal yang membedakan penelitian ini dengan penelitian sebelumnya adalah variasi ketinggian nodal sensor.

2.2Komponen – komponen Jaringan Sensor Nirkabel

[image:50.595.118.499.429.596.2]

JSN terdiri dari empat komponen yaitu nodal sensor, media nirkabel, nodal koordinator/gateway dan PC server/administrator seperti pada Gambar 2.1. di bawah ini.

Gambar 2.1. Komponen dasar JSN [4]

2.2.1 Nodal sensor

Nodal sensor merupakan seperangkat device pada JSN yang bertugas melakukan pemantauan atau penyensoran terhadap suatu fenomena fisik tertentu, melakukan

Gateway Nodal

Internet Remote Users

10

pemrosesan terhadap data yang diperoleh dari fenomena fisik tersebut, dan mengirimkan data yang diperoleh tersebut kepada koordinator/gateway. Sebuah nodal sensor harus memenuhi kebutuhan minimum agar dapat berfungsi dengan baik pada JSN. Kebutuhan yang harus dipenuhi setiap nodal sensor ini berdasarkan kebutuhan masing-masing dari tiap aplikasi JSN dimana nodal tersebut diimplementasikan. Secara umum nodal sensor harus berukuran kecil, murah, efisien dalam mengkomsumsi energi, dilengkapi dengan perangkat sensor yang tepat untuk suatu pemantauan, mampu melakukan komputasi yang dibutuhkan dan memiliki sumber daya penyimpanan (memori), serta memiliki fasilitas komunikasi yang memadai.

Sebuah nodal sonsor tersusun dari lima komponen sebagai berikut [4] :

a. Controller

Controller meruapkan sebuah pengendali untuk memproses seluruh data. b. Memory

Memori merupakan media penyimpanan program-program dan data hasil pemrosesan. Pada umumnya tipe memori yang berbeda digunakan untuk menyimpan program dan data.

c. Sensor atau aktuator

Sensor merupakan antarmuka antara nodal sensor dengan lingkungan fisik, perangkat ini dapat mengamati parameter fisik dari lingkungan.

d. Communication Device

11

e. Power Supply

Komponen ini merupakan perangkat yang menyediakan sumber daya untuk kebutuhan elektrifikasi nodal sensor, sebagian besar nodal sensor menngunakan baterai sebagai sumber daya.

[image:52.595.188.455.224.358.2]

Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Komponen perangkat keras nodal sensor [4]

2.2.2 Media nirkabel

Media nirkabel merupakan unguided medium yang berarti bahwa perambatan sinyal tidak terbatas pada lokasi atau saluran yang sudah ditentukan sebagaimana ditentukan pada transmisi menggunakan kabel berpelindung tertentu. Pada media nirkabel gelombang elektromagnetik merambat dalam ruang bebas antara pemancar dan penerima, dimana sinyal merambat bukan pada medium terbatas sebagaimana pada media transmisi kabel. Jaringan nirkabel menggunakan radio sebagai media transmisi informasinya. Radio adalah teknologi untuk pengiriman sinyal dengan cara modulasi dan radiasi elektromagnetik (gelombang elektromagnetik). Media nirkabel memiliki tingkat atenuasi sinyal yang lebih tinggi dibandingkan dengan media kabel. Kualitas kanal aktual tergantung pada beberapa faktor termasuk frekuensi, jarak antara pengirim dan penerima,

Memory

Controller Sensor/

Actuator Communication

device

12

kecepatan relatifnya, lingkungan propagasi (jumlah saluran atau path yang dilewati dan pelemahannya), dan lain-lain [6,7].

2.2.3 Nodal koordinator/gateway

Pada implentasinya JSN tidak cukup jika hanya dapat berinteraksi dengan dirinya sendiri. JSN harus mampu berinteraksi dengan perangkat informasi lainnya seperti PDA maupun perangkat komputer pengguna yang memberikan permintaan data dari JSN. Selain dapat melakukan pertukaran data pada perangkat tersebut, JSN juga harus mampu melakukan pertukaran data dengan perangkat internet.

2.2.4 PC server/administrator

PC server/administrator merupakan perangkat pengguna yang melakukan permintaan terhadap data hasil pemantauan oleh JSN, perangkat ini dapat berupa komputer yang terhubung secara langsung dengan koordinator/gateway.

2.3 Quality of Service (QoS) Jaringan Sensor Nirkabel (JSN)

13

hasil pemantauannya menentukan tingkat performansi JSN, tingkat performansi JSN bergantung pada bidang implementasinya. Mayoritas pengembangan JSN ditujukan untuk melakukan pemantauan terhadap fenomena fisik seperti temperatur, tekanan, kelambaban, atau lokasi dari suatu objek. Untuk aplikasi tersebut, mayoritas JSN didesain hanya untuk mendapatkan hasil berupa data (nilai hasil perhitungan dari pemantauan) dengan delay yang dapat ditoleransi dan menggunakan ukuran bandwidth minimal atau kecil. Tingkat performansi JSN pada implementasinya tersebut akan berbeda dengan tingkat performansi yang dibutuhkan untuk aplikasi JSN pada implementasi teknologi yang digunakan untuk mendapatkan tipe data yang berbeda. Untuk mengetahui Quality of Services (QoS) suatu JSN, perlu dilakukan kuantifikasi terhadap beberapa metrik parameter yang dapat mewakili QoS JSN. Beberapa parameter tersebut yaitu throughput, delay, jitter dan packet loss [1,3].

2.3.1 Delay [3]

Delay adalah waktu tunda seluruh paket yang berhasil sampai kepada tujuan pengirimannya, dimana waktu tunda tersebut merupakan selisih dari waktu sampainya paket dan waktu pengiriman paket. Rata-rata delay diperoleh dengan Persamaan 2.1 :

14

2.3.2 Throughput [3]

Throughput adalah jumlah total paket data yang berhasil sampai kepada tujuan pengiriman data dalam suatu satuan waktu. Pada umumnya pengukuran throughput dilakukan dalam satuan bits per second (bps). Perhitungan throughput tidak mengikutsertakan frame header namun hanya memperhitungkan payload yang dikirimkan. Hal ini dikarenakan throughput merupakan nilai dari data aktual (payload) yang sampai pada penerima tanpa mengikutsertakan nilai besarnya paket header yang disisipkan selama pengiriman data. Hal ini dapat dirumuskan dengan Persamaan 2.2 :

�� � − � ��ℎ �ℎ = � ℎ_���� � �� �_{� �} �� � � (2.2)

2.3.3 Packet Loss [3]

Packet loss merupakan suatu nilai yang menyatakan jumlah paket yang gagal disampaikan kepada tujuannya melalui media transmisi tertentu. Packet loss dapat disebabkan oleh berbagai faktor termasuk degradasi sinyal pada kanal jaringan, paket yang rusak (corrupt) menyebabkan ditolaknya paket pada transit, kegagalan pada perangkat jaringan, kegagalan dalam routing jaringan. Persentase Packet loss diperoleh dari Persamaan 2.3.

% 100    et dikirim Jumlah pak et sampai Jumlah pak et dikirim Jumlah pak s Packet Los

15

2.3.4.Jitter [2]

Jitter adalah variasi dari delay yang terjadi pada suatu pengiriman paket terhadap delay yang terjadi untuk paket yang sebelumnya dari keseluruhan paket yang diterima pada penerima. Perhitungan terhadap jitter diperoleh dari selisih waktu tempuh suatu paket dengan paket sebelumnya dari sumber ke tujuan pengiriman paket tersebut.

Waktu tempuh suatu paket dari sumber ke tujuan pengiriman paket tersebut disebut juga dengan latency.

1





 _{n n}

n Latency Latency

Jitter (2.4)

Di mana n adalah paket pada suatu waktu tertentu. Jika latency diekspresikan dalam,

n n

n Arrival Departure

Latency   (2.5)

Di mana Arrivaln menunjukkan waktu kedatangan paket (paket sampai ke tujuan)

dan Departuren menunjukkan waktu keberangkatan paket (paket dikirim dari

sumber), maka jitter dapat ditulis sebagai,





 

 1 1



 n n n n

n Arrival Departure Arrival Departure

Jitter

(2.6) Persamaan tersebut dapat disusun kembali sehingga diperoleh,



 1

 

  1



 _{n n n n}

n Arrival Arrival Departure Departure

Jitter (2.7)

Jitter rata-rata dari sejumlah i paket yang dikirimkan dapat diperoleh dengan

i Jitter ter AverageJit i n n



16

2.4 MICAz Mote 2.4.1 Pemodelan Sistem

[image:57.595.138.471.249.564.2]

Simulasi adalah proses perancangan model dari sistem sesungguhnya dan melakukan beberapa eksperimen terhadap model tersebut untuk tujuan mengetahui kebiasaan sistem dan atau mengevaluasi operasi dari sistem tersebut [9].

Gambar 2.3. Arsitektur JSN MICAz Mote [9]

Gambar 2.3. diatas menunjukkan arsitektur JSN MICAz Mote, dimana beberapa nodal sensor tersebut membentuk suatu jaringan sensor nirkabel dan gateway sebagai pusat pengumpulan informasi. Jaringan sensor nirkabel tersebut terhubung oleh software pemantau untuk melihat hasil dari simulasi yang dilakukan.

17

Adapun nodal sensor yang digunakan terdiri dari MTS240CC + MPR2400CB. Sedangkan nodal gateway terdiri dari MIB520CA + MPR2400CB.

Berikut merupakan penjelasan dari beberapa sensor diatas.

[image:58.595.233.389.229.405.2]

Processing Board (MPR2400CA)

Gambar 2.4. MPR2400CA [9]

18

[image:59.595.224.408.113.254.2]

Papan Sensor MTS420CC

Gambar 2.5. MTS420CC [10]

Gambar 2.5. merupakan papan sensor yang memiliki kapabilitas untuk melakukan pemantauan temperatur lingkungan. Jangkauan operasional dalam pemantauan

temperatur ini berkisar dari -10oC hingga 60oC. Papan sensor MTS420CC dihubungkan dengan papan pemrosesan MPR2400CA melalui konektor 51-pin [10].

[image:59.595.209.407.526.665.2]

Mote Interface Board/MIB (MIB520CA)

19

Gambar 2.6. merupakan sebuah komponen MICAz Mote yang berfungsi sebagai gateway pada jaringan sensor. MIB520CA dihubungkan dengan papan pemrosesan MPR2400CA melalui konektor 51-pin [11].

2.4.2 Lapisan Fisik MICAz Mote

Lapisan fisik yang digunakan pada JSN yang dirancang dalam tugas akhir ini meliputi lapisan fisik nodal sensor dan lapisan fisik nodal gateway. Lapisan fisik untuk kedua komponen JSN tersebut berdasarkan pada lapisan fisik MICAz Mote. MICAz Mote merupakan modul mote 2,4 GHz yang digunakan pada jaringan sensor. Beberapa fitur yang dimiliki MICAz Mote yaitu :

a. Memiliki RF Transceiver yang berdasarkan standar IEEE 802.15.4

b. Beroperasi pada pita frekuens 2,4 GHz sampai 2,48 GHz yang termasuk ke dalam kelompok pita frekuensi ISM.

c. Mengimplementasikan teknik radio Direct Sequence Spread Spectrum yang memilik ketahanan terhadap interferens RF.

d. Memiliki data rate hingga 250 kbps.

e. Mampu melakukan komunikasi melalui medium nirkabel dan setiap nodal berkemampuan berfungsi sebagai router.

20

2.5Network Simulator (NS)

Network Simulator versi kedua atau disebut juga NS-2 adalah sebuah open-source event-driven simulator. NS-2 merupakan sebuah perangkat lunak yang dikembangkan dengan lisensi open-source. Lisensi open-source tersebut mengizinkan setiap pengguna dapat mengakses kode sumber kompilasi NS-2. Dengan akses terhadap kode sumber ini, dapat dilakukan pengembangan, perbaikan, maupun modifikasi terhadap NS-2 oleh siapapun [6]. Dengan kontribusi terhadap pengembangan NS-2 dari berbagai pihak ini, membuat NS-2 menjadi perangkat lunak simulasi dengan kehandalan yang baik. Hal ini berlawanan dengan perangkat lunak yang berlisensi terbatas, di mana hanya hasil kompilasi dari kode sumber yang dipublikasikan kepada pengguna dan hanya kalangan terbatas yang dapat melakukan pengembangan dan perbaikan terhadap perangkat lunak tersebut.

2.5.1 Sejarah Perkembangan NS-2 [1]

21

Defence Advance Research Project Agency (DARPA) mendukung pengembangan dari Network Simulator (NS) melalui proyek Virtual InterNetwork Testbed (VINT). Proyek VINT yang didanai oleh DARPA tersebut bertujuan untuk menciptakan sebuah simulator jaringan untuk mempelajari berbagai protokol yang berbeda untuk jaringan komunikasi. Saat ini, National Science Foundation (NSF) telah bergabung dalam usaha pengembangan perangkat lunak NS-2 ini. Selain itu, para peneliti dan pengembang tetap bekerja untuk menjaga dan meningkatkan kehandalan serta versatilitas perangkat lunak NS-2 ini.

2.5.2 Kelebihan NS-2

Kelebihan NS-2 adalah sebagai perangkat lunak simulasi pembantu analisis dalam riset atau penelitian. NS-2 dilengkapi dengan tool validasi. Tool validasi digunakan untuk menguji validitas pemodelan yang ada pada NS-2. Penggunaan simulasi pada NS-2 jauh lebih mudah, karena pada software ini user hanya membuat topologi dan skenario simulasi yang sesuai dengan riset.

22

2.5.3 Arsitektur Dasar NS-2

[image:63.595.127.426.411.561.2]

NS-2 menyediakan sebuah perintah ns, yang merupakan sebuah perintah yang dapat dieksekusi (executable) oleh penggunanya. Dalam menjalankan simulasi pada NS-2, perintah ns tersebut membutuhkan argumen masukan. Argumen masukan yang dibutuhkan tersebut berupa nama dari skrip simulasi Tcl yang telah dipersiapkan untuk simulasi terlebih dahulu. NS-2 akan menjalankan simulasi berdasarkan skenario yang terdapat pada file skrip simulasi Tcl tersebut. Simulasi tersebut akan menghasilkan sebuah trace file yang berisikan data hasil simulasi. File tersebut akan digunakan sebagai dasar dalam menampilkan grafik hasil simulasi dan/atau menampilkan animasi simulasi. Gambar 2.7. menunjukkan arsitektur dari NS.

Gambar 2.7. Arsitektur dasar dari NS [10]

NS-2 dapat diperoleh dari situs resmi pendistribusian perangkat lunak simulator jaringan [10]. Perangkat lunak NS-2 dijalankan dengan dukungan dari komponen-komponen utama pendukung NS-2, yaitu Tcl/Tk, OTcl, dan TclCL. Tcl/Tk merupakan komponen bahasa pemrograman Tcl (Tool Command Language) yang

Objek Simulas

Objek Simulas TclCL

C++ OTcl

23

dilengkapi dengan perangkat Tk, sebagai ekstensi bagi Tcl dalam menyediakan pustaka antarmuka grafis pengguna (graphical user interface) untuk berbagai sistem operasi. OTcl merupakan komponen utama untuk NS-2 untuk bahasa pemrograman OTcl (Object-oriented Tool Command Language).

24

Selain komponen-komponen utama di atas, terdapat pula komponen-komponen pendukung yang bersifat opsional. Komponen-komponen opsional ini di antaranya adalah NAM (Network Animator), Zlib, dan Xgraph. NAM merupakan komponen untuk memvisualisasikan simulasi jaringan dan perjalanan paket pada simulasi. Zlib adalah file pustaka (library) yang dibutuhkan oleh NAM. Xgraph adalah komponen untuk memvisualisasikan data yang diperoleh dari simulasi ke dalam bentuk grafik. Kode sumber (source code) NS-2 terdistribusi dalam dua bentuk, yaitu bentuk terpadu (all-in-one) dan bentuk tidak terpadu. Pada bentuk terpadu, komponen-komponen utama pendukung NS-2 telah dipaketkan dalam sebuah sebuah file. Pada bentuk tidak terpadu, komponen-kompoen NS-2 tidak dipaketkan dalam sebuah file sebagaimana pada bentuk terpadu, sehingga pengguna harus mengunduh atau memperoleh masing-masing komponen dari pengembang penyedia masing-masing komponen tersebut.

25

2.6 Fenomena Propagasi Gelombang

Gelombang yang dipropagasikan melalui media nirkabel akan mengalami beberapa fenomena fisik yang mendistorsi bentuk gelombang asli yang diperoleh penerima. Distorsi menimbulkan ketidakpastian pada data asli yang dimodulasi dan dikodekan yang menyebabkan bit error pada penerima. Gambar 2.8. menunjukkan fenomena propagasi gelombang dasar.

[image:66.595.162.465.277.396.2]

(a) (b) (c)

Gambar 2.8. Ilustrasi fenomena propagasi gelombang pada media nirkabel [4].

26

segala arah sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2.8.(c). Ketika pemancar dan penerima masing-masing bergerak terhadap yang lainnya, bentuk gelombang akan mengalami perubahan pada frekuensinya, berdasarkan efek Doppler. Terlalu banyak perubahan dapat menyebabkan penerima melakukan proses sampling sinyal pada frekuensi yang salah. Fenomena ini disebut dengan doppler fading [3,4,6].

2.6.1Model Propagasi

Model propagasi dilakukan untuk memprediksikan besarnya nilai daya sinyal yang diterima pada jarak tertentu dari pemancar. Pada lapisan fisik dari setiap nodal terdapat nilai ambang batas daya minimal penerimaan sinyal. Ketika suatu paket diterima dengan daya penerimaan sinyal di bawah nilai ambang batas tersebut, paket tersebut dianggap sebagai paket yang rusak dan dibuang pada lapisan MAC.

Berikut merupakan berbagai model propagasi.

1. Free Space Propagation Model

27

antena penerima yang terpisah pada jarak d dimodelkan dengan persamaan ruang bebas Friss sebagai berikut,

 

 

d L G G P d

P_r t t r

2 2 2 4   (2.9)

Di mana Pr(d) adalah daya yang diterima sebagai fungsi jarak pemisahan

pemancar dan penerima, Pt adalah daya yang dipancarkan, Gt adalah gain antena

pemancar, Gr adalah gain antena penerima, d adalah jarak pemisahan antena

pemancar dan antena penerima dalam meter,  adalah panjang gelombang dalam meter dan L adalah faktor rugi-rugi sistem. Nilai L di mana L ≥ 1 merupakan faktor rugi-rugi sistem yang dikarenakan oleh pelemahan sinyal pada saluran transmisi, rugi-rugi filter, dan rugi-rugi antena pada sistem komunikasi. Jika nilai L = 1 mengindikasikan tidak terdapat rugi-rugi pada perangkat keras sistem. Model Propagasi free space merepresentasikan jangkauan komunikasi dari perangkat komunikasi sebagai suatu lingkaran yang melingkupi pemancar. Jika penerima berada pada cakupan lingkaran tersebut, maka penerima akan menerima seluruh paket-paket. Jika posisi penerima berada di luar cakupan lingkaran tersebut maka penerima akan kehilangan seluruh paket-paket yang dipancarkan.

2. Ground Reflection Propagation (2-ray) Model

28

[image:69.595.132.492.146.314.2]

sinyal antara pemancar dan penerima. Model propagasi ini digambarkan sebagai berikut.

Gambar 2.9. Model propagasi Ground Reflection (2-ray) [4]

Pada Gambar 2.9. di atas, ht adalah tinggi antena pemancar, hr adalah tinggi

antena penerima dan d adalah jarak pemisah yang memisahkan antena pemancar dan antena penerima. Pada model propagasi ini permukaan bumi dianggap sebagai permukaan yang datar sehingga sinyal yang diterima pada penerima merupakan hasil penjumlahan antara komponen sinyal yang merambat pada saluran langsung dan komponen sinyal yang merambat pada saluran terpantulkan (ground reflected). Sinyal yang diterima pada penerima untuk model propagasi ini diperhitungkan dengan persamaan

 

L d

h h G G P d

P t t r t r

r 4

2 2

 (2.10)

29

kecil, maka model propagai free space lebih cocok untuk digunakan. Oleh karena itu, sebuah jarak cross-over, dc perlu diperhitungkan pada model ini. Ketika d < dc

maka persamaan model propagasi free space digunakan. Ketika d > dc maka persamaan model propagasi two-ray ground reflection digunakan. Jika jarak sama dengan jarak cross-over maka penggunaan persamaan untuk model propagasi free space mau