ANALISIS KINERJA ZIGBEE ( 802.15.4 ) PADA GEDUNG BERTINGKAT
MENGGUNAKAN NETWORK SIMULATOR 2
Widya Ningtiyas
*), Sukiswo, Ajub Ajulian Zahra
Jurusan Teknik Elektro, Universitas Diponegoro SemarangJl. Prof. Sudharto, SH, kampus UNDIP Tembalang, Semarang 50275, Indonesia *)Email: widyaningtiyas@gmail.com
Abstrak
Zigbee adalah spesifikasi untuk jaringan protokol komunikasi tingkat tinggi, kecepatan maksimal dari zigbee adalah 250Kbps dan jarak maksimal yang dapat dijangkau adalah ±100 meter, konfigurasi sistem yang sederhana, daya baterai yang kecil dan bertahan lama, dan beroperasional pada frekuensi bebas lisensi secara internasional dan berbasis pada standar IEEE 802.15.4. Salah satu penerapan dari teknologi zigbee adalah untuk melakukan komunikasi protokol dari beberapa titik sekaligus ke satu pusat di sebuah gedung bertingkat.
Dalam tugas akhir ini, akan menganalisis pengiriman data menggunakan software NS-2. Teknologi WSN memanfaatkan jaringan zigbee sebagai komunikasi datanya, dimana setiap titik lokasi dipasang beberapa node end device untuk berhubungan ke node coordinator membentuk topologi star. Penilaian kinerja jaringan menggunakan parameter-parameter QoS, seperti throughtput, PDR, packet loss dan delay.
Hasil simulasi pada variasi jumlah node end device sebanyak 14 node mempunyai kinerja paling baik. Pada jaringan ini, throughput sebesar 76,04 Kbps, PDR sebesar 97,0747%, packet loss sebesar 2,9253% dan delay sebesar 69,6186 ms. Pada variasi nilai eksponen path loss sebesar 4,4 dan seterusnya, node end device susah dalam melakukan asosiasi atau bergabung ke node coordinator karena antara node end device dan node coordinator diibaratkan banyak penghalangnya, seperti tembok yang banyak atau benda lain yang ada didalam gedung.
Kata kunci : Zigbee, NS-2, QoS, Gedung Bertingkat.
Abstract
Zigbee is a specification for network protocol of high level communication, the maximum speed of zigbee is 250 Kbps and the maximum distance that can be reached is ± 100 meters, the system configuration is simple, the battery is small and durable, and is operational at a free license frequency internationally and based on the IEEE 802.15.4 standard. One application of zigbee technology is to make the communication protocols of several points at once to the center in a building.
In this final project will analyze the data transmission using a software NS-2. WSN technology utilizes zigbee network as data communication, where in each location point installed some nodes end devices to connect to the node coordinator to form a star topology. Assessment of network performance using the parameters of QoS, such as throughput, PDR, packet loss dan delay.
The simulation results in variations in the amount of end device nodes as many as 14 nodes has best performance. In the network, throughput amounted to 76,04 Kbps, PDR amounted to 97,0747 %, packet loss amounted to 2,9253 % and delay amounted to 69,6186 ms. In the variation of the exponent value path loss amounted to 4,4 and so on, the end device node hard in association or join a node coordinator because between end device node and coordinator node is like a lot of the barrier, such as a lot of wall or another object in the building.
Key word : Zigbee, NS-2, QoS, Building.
1. Pendahuluan
Kemajuan teknologi komunikasi data terus berkembang dengan pesat. Oleh karena itu, kemampuan teknologi komunikasi data untuk menjamin keakuratan informasi yang diakses menjadi salah satu hal yang harus diperhatikan dalam membangun sistem komunikasi yang handal. Dalam perkembangan perangkat komunikasi ada istilah wireless, yaitu penghubung dua
perangkat yang tidak menggunakan kabel. Teknologi
wireless merupakan teknologi nirkabel, dalam melakukan hubungan komunikasi tidak lagi menggunakan media kabel tetapi dengan menggunakan gelombang elektromagnetik sebagai pengganti kabel. Teknologi nirkabel ini berkembang dikarenakan dengan nirkabel dapat mengurangi biaya pemasangan kabel.
Salah satu teknologi wireless yang mulai banyak digunakan saat ini adalah Wireless Sensor Network (WSN). Wireless Sensor Network merupakan suatu jejaring nirkabel menggunakan alat berupa sensor yang bekerjasama untuk memonitor kondisi tertentu seperti temperatur, suara, cahaya, getaran, tekanan dan lain-lain.
Ada 4 media yang dapat digunakan untuk mendukung aplikasi WSN, yaitu Bluetooth, Wireless LAN, RF modul dan Zigbee. Dari beberapa perangkat tersebut,
Zigbee paling banyak digunakan pada WSN karena
keunggulan yang dimilikinya.
Zigbee adalah spesifikasi untuk jaringan protokol
komunikasi tingkat tinggi, kecepatan maksimal dari
zigbee adalah 250 Kbps dan jarak maksimal yang dapat
dijangkau adalah ±100 meter, konfigurasi sistem yang sederhana, daya baterai yang kecil dan bertahan lama, dan beroperasional pada frekuensi bebas lisensi secara internasional dan berbasis pada standart IEEE 802.15.4. Pada penelitian ini akan mensimulasikan pemodelan pengiriman data pada gedung bertingkat menggunakan teknologi WSN yang memanfaatkan jaringan zigbee sebagai komunikasi datanya seperti yang telah dilakukan oleh Asriyadi dan Rahmadi [7]. Dengan
berkembangnya jaringan komunikasi data pada saat ini, maka kelakuan trafik juga berubah. Untuk itu digunakan model trafik Constant Bit Rate (CBR) sebagai pembangkit trafiknya seperti yang telah dilakukan oleh Faza Ahmad F [8].
Skenario dari penelitian adalah setiap ruangan dari gedung bertingkat dipasang beberapa node sensor untuk saling berhubungan satu dengan yang lain, telah dilakukan oleh Bambang Sugiarto[5] dan perbedaan dari
penelitian yang terdahulu ialah mensimulasikan skenario tersebut dengan NS-2 (Network Simulator-2). Penilaian kinerja jaringan menggunakan parameter
Quality of Service (QoS), yaitu throughtput, packet delivery ratio (PDR), paket hilang (packet loss) dan
waktu tunda (delay). Parameter ini sama seperti yang telah digunakan oleh Hanitya Triantono Widya Putra [6].
Dalam penelitian ini menggunakan bantuan routing AOMDV yang merupakan jenis routing on-demand seperti yang telah dilakukan oleh Rizky Ananto Putri, dkk[4] dan perbedaan pada penelitian ini terdapat pada
topologi jaringannya yaitu menggunakan topologi star.
2. Metode
2.1. Simulasi Jaringan Zigbee
Pembuatan skenario dalam simulasi ini dibagi menjadi 2 skenario. Skenario I yaitu kondisi jaringan saat nilai eksponen path loss sebesar 3,7657 dengan jumlah node
end device yang divariasikan dengan cara menambah
lantai pada gedung bertingkat, yaitu 2 lantai (14 node), 3 lantai (21 node), 4 lantai (28 node), 5 lantai (35 node), 6 lantai (42 node), 7 lantai (49 node), 8 lantai (56 node), 9 lantai (63 node) dan 10 lantai (70 node). Skenario II yaitu saat kondisi jaringan gedung bertingkat 2 lantai (14 node) dengan memvariasikan nilai eksponen path
lossnya sebesar 3,7657, 4, 4,05, 4,1, 4,15, 4,2, 4,25, 4,3,
4,35, 4,4, 4,45 dan 4,5.
2.2. Perancangan Sistem
Pada tugas akhir ini dibuat suatu jaringan Zigbee dengan menggunakan Network Simulator 2. Secara keseluruhan, tahapan pembuatan simulasi ditunjukkan pada Gambar 1. Mendefinisikan Variabel Global Inisialisasi Membuat Error Model
Mulai Membuat Node
Mendefinisikan Jenis
Node
Membangkitkan Aliran Trafik Data
Mengakhiri Program
Selesai Mengatur Parameter
Node
Gambar 1. Diagram Alir Simulasi
Pada simulasi ini, terdapat parameter yang digunakan untuk menjalankan simulasi. Parameter tersebut ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Parameter Simulasi
Parameter Spesifikasi
Tipe MAC 802.15.4
Model Propagasi Shadowing
Tipe antarmuka antrian DropTail
Model antena OmniAntenna
Maksimal paket dalam
antrian 50
Jumlah node 15, 22, 29, 36, 43, 50, 57, 64 dan 71 Tipe protokol routing AOMDV
Dimensi topologi 62,7 x 65,75 x 8,4 m s/d 62,7 x 65,75 x 42 m Transport agent TCP Trafik generator CBR
Waktu simulasi 500 detik
2.3. Metode Pengambilan Data
Data hasil simulasi tersedia dalam bentuk trace file.
Trace file berisi semua kejadian yang terjadi pada saat
simulasi berlangsung. Dari trace file dapat diambil data yang diinginkan. Data dapat diambil dengan menggunakan file awk. File awk digunakan untuk menghitung parameter kinerja jaringan, yaitu
1. Throughput
Throughput adalah jumlah bit yang diterima per
detik. Throughput bisa disebut sebagai
bandwidth dalam kondisi yang sebenarnya. bandwidth lebih bersifat tetap, sementara throughput sifatnya dinamis, tergantung trafik
yang sedang terjadi. Throughput mempunyai satuan bps (bit per second).
1;
0
t t T i T iT
t
Pi
Throughput
(1) Keterangan :Pi = Ukuran paket yang diterima (bit)
Tt = Waktu pengambilan sample (detik)
T = Waktu pengamatan (detik) 2. PDR
Packet Delivery Ratio (PDR) merupakan
perbandingan banyaknya jumlah paket yang diterima oleh node penerima dengan total paket yang dikirimkan dalam suatu periode waktu tertentu.
T
t
S
R
PDR
t t t t T i T i i T i T i i
0
;
100
1 1 (2) Keterangan :Ri = Jumlah paket yang diterima (paket)
Tt = Waktu pengambilan sample (detik)
T = Waktu pengamatan (detik) 3. Packet Loss
Packet loss adalah banyaknya paket yang hilang
selama proses transmisi dari transmitter ke
receiver. Paket hilang terjadi ketika satu atau
lebih paket data yang melewati suatu jaringan gagal mencapai tujuannya.
Packetloss =(∑ 𝑫𝒊 𝒊= 𝑻𝒕+𝟏 𝒊=𝑻𝒕 ∑𝒊= 𝑻𝒕+𝟏𝒊=𝑻𝒕 𝑺𝒊 )x100; 0≤ t ≤T (3) Keterangan :
Di = Jumlah paket yang mengalami drop (paket)
Si = Jumlah paket yang dikirim (paket)
Tt = Waktu pengambilan sample (detik)
T = Waktu pengamatan (detik) 4. Waktu Tunda ( Delay )
Waktu tunda (delay) merupakan interval waktu yang dibutuhkan oleh suatu paket data mulai dari data dikirim di titik sumber awal (source node) hingga keluar dari proses antrian mencapai titik tujuan (destination node). Untuk menghitung waktu tunda digunakan Persamaan 4 :
Delay = (∑ 𝐑𝐓𝐢−∑ 𝐒𝐓𝐢 𝐢=𝐓𝐭+𝟏 𝐢=𝐓𝐭 𝐢=𝐓𝐭+𝟏 𝐢=𝐓𝐭 ∑𝐢=𝐓𝐭+𝟏𝐢=𝐓𝐭 𝐑𝐏𝐢 ); 0 ≤ t ≤ T (4) Keterangan :
RTi = Jumlah waktu paket yang diterima (detik) STi = Jumlah waktu pengiriman paket (detik)
RPi = Jumlah paket yang diterima (paket) Tt = Waktu pengambilan sample (detik)
T = Waktu pengamatan (detik)
Waktu tunda dalam jaringan dapat berupa delay transmisi, delay propagasi dan delay proses. Pada
delay proses menerapkan teorema little yang
ditunjukkan pada Persamaan 2 :
T
N
(5) Keterangan :N = Jumlah paket rata-rata dalam sistem 𝜆 = Laju kedatangan
T = Waktu rata-rata dalam sistem
3. Hasil dan Analisis 3.1. Statistika Simulasi
3.1.1. Kondisi Jaringan Variasi Jumlah Node End Device
Kondisi jaringan ini adalah kondisi dimana node end
device divariasikan sesuai jumlah lantai pada gedung
bertingkat, setiap lantai dipasang 7 node end device dan jumlah nodenya berlipat sesuai tingkatan lantainya. Pada kondisi jaringan ini, didapatkan statistika keadaan jaringan saat simulasi dijalankan yang ditunjukkan pada Tabel 2 :
Tabel 2. Statistika Jaringan Variasi Jumlah Node End Device Jumlah Node End Device Paket informasi yang dikirim (Paket) Paket informasi yang diterima (Paket) Paket yang hilang (Paket) Paket yang diterus-kan (Paket) 2 lantai (14 node) 95923 93117 2806 1314 3 lantai (21 node) 4925 4613 312 315 4 lantai (28 node) 26267 24872 1395 741 5 lantai (35 node) 10240 9479 761 384 6 lantai (42 node) 12129 11280 849 245 7 lantai (49 node) 6265 5999 266 51 8 lantai (56 node) 13099 11927 1172 480 9 lantai (63 node) 396 373 23 2 10 lantai (70 node) 0 0 0 0
Tabel 2 menunjukkan bahwa pada kondisi node end
device sebanyak 70 node saat gedung bertingkat 10
lantai, semua node yang dipasang di lantai 10 sudah tidak bisa melakukan asosiasi atau bergabung ke PAN
Coordinator yang berada di lantai 2. Hal ini dikarenakan
jarak antara lantai 2 dengan lantai 10 banyak penghalangnya, seperti banyaknya lantai yang dilewati, tembok dan benda lain yang ada di setiap lantai. Paket yang hilang pada jaringan ini disebabkan karena semua paket dikirim ke coordinator pada waktu yang sama, sehingga ada paket yang terlayani oleh
coordinator dan ada juga paket yang hilang karena buffernya sudah penuh. Pada topologi star hanya terdiri
dari node coordinator dan node end device, dimana dalam proses pengiriman paket pada jaringan ini, end
device langsung mengirim paket ke coordinator.
3.1.2. Kondisi Jaringan Variasi Nilai Eksponen Path Loss
Kondisi jaringan ini adalah kondisi dimana nilai eksponen path loss akan divariasikan sesuai keadaan lingkungannya. Pada kondisi jaringan ini, dengan variasi nilai eksponen path loss didapatkan statistika keadaan jaringan saat simulasi dijalankan. Statistika ini ditunjukkan pada Tabel 3 :
Tabel 3. Statistika Jaringan Variasi Nilai Eksponen Path Loss Nilai Ekspo-nen Path Loss Paket informasi yang dikirim (Paket) Paket informasi yang diterima (Paket) Paket yang hilang (Paket) Paket yang diterus-kan (Paket) 3,7657 95923 93117 2806 1314 4 22326 21794 532 260 4,05 55288 54412 876 336 4,1 29764 29190 574 44 4,15 1649 1600 49 31 4,2 1355 1324 31 6 4,25 1676 1622 54 81 4,3 3937 3879 58 8 4,35 493 465 28 0 4,4 0 0 0 0 4,45 0 0 0 0 4,5 0 0 0 0
Tabel 3 menunjukkan bahwa pada kondisi nilai eksponen path loss sebesar 4,4, node end device susah dalam melakukan asosiasi atau bergabung ke PAN
Coordinator karena antara node end device dan node coordinator diibaratkan banyak penghalangnya, seperti
tembok yang banyak atau benda lain yang ada didalam gedung. Pada jaringan ini, node end device tidak menemukan posisi node coordinator yang menyebabkan tidak dapat dilakukannya komunikasi data antar kedua node. Begitu pula pada kondisi jaringan untuk variasi nilai eksponen path loss sebesar 4,45 dan 4,5.
Paket yang hilang pada jaringan ini disebabkan karena semua paket dikirim ke coordinator pada waktu yang sama, sehingga ada paket yang terlayani oleh
coordinator dan ada juga paket yang hilang karena buffer sudah penuh. Pada topologi star hanya terdiri dari
node coordinator dan node end device, dimana dalam
proses pengiriman paket pada jaringan ini, end device langsung mengirim paket ke coordinator.
3.2. Analisis Throughput
Pada simulasi didapatkan nilai throughput yang ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Nilai Throughput Pada Jaringan Zigbee
Variasi Jumlah Node yang Tidak Aktif Lama Waktu Pengiri man Paket (s) Through-put (Kbps) Jumlah Node End Device 2 lantai (14 node) 2 470 76,04 3 lantai (21 node) 6 28,01 63,24 4 lantai (28 node) 4 131,92 72,36 5 lantai (35 node) 14 55,56 65,44 6 lantai (42 node) 18 64,84 66,76 7 lantai (49 node) 25 33,24 69,35 8 lantai (56 node) 22 72,18 63,44 9 lantai (63 node) 37 4,32 33,17 10 lantai (70 node) 50 - - Nilai Ekspo-nen Path Loss 3,7657 2 470 76,04 4 6 102,11 81,91 4,05 3 251,82 82,94 4,1 5 136,98 81,81 4,15 10 10,48 58,51 4,2 9 8,8 57,73 4,25 9 10,18 61,12 4,3 10 20,19 73,75 4,35 13 5,01 35,38 4,4 12 - - 4,45 12 - - 4,5 12 - -
Tabel 4 menunjukkan bahwa pada variasi jumlah node
end device, nilai throughput tertinggi sebesar 76,04Kbps
terjadi saat jumlah node end device sebanyak 14 node atau saat gedung bertingkat 2 lantai. Nilai throughput terendah sebesar 33,17 Kbps terjadi saat jumlah node
end device sebanyak 63 node atau saat gedung
bertingkat 9 lantai.
Pada variasi nilai eksponen path loss, nilai throughput tertinggi sebesar 82,94 Kbps terjadi saat nilai eksponen
path loss sebesar 4,05. Nilai throughput terendah
sebesar 35,38 Kbps terjadi saat nilai eksponen path loss sebesar 4,35.
Pada kedua variasi, rincian node end device yang tidak aktif berbeda-beda antara jaringan satu dengan jaringan
lainnya. Pada variasi jumlah node end devide paling banyak node tidak aktif pada saat gedung bertingkat 10 lantai, karena node coordinator sudah tidak dapat menjangkau node-node end device mulai dari lantai 9. Pada variasi nilai eksponen path loss paling banyak
node tidak aktif pada saat nilai eksponen path loss
sebesar 4,35. Pada variasi nilai eksponen path loss sebesar 4,4 4,45 dan 4,5, node yang bisa aktif adalah
node end device yang letaknya paling dekat dengan node coordinator.
Lama waktu pengiriman paket mempengaruhi banyaknya paket yang diterima dengan benar oleh node
coordinator. Dimana semakin lama waktu pengiriman
paket maka paket yang diterima akan semakin banyak.
3.3. Analisis PDR
Pada simulasi didapatkan nilai PDR yang ditunjukkan pada Tabel 5.
Tabel 5. Nilai PDR Pada Jaringan Zigbee
Variasi PDR (%) Jumlah Node End Device 2 lantai (14 node) 97,0747 3 lantai (21 node) 93,6650 4 lantai (28 node) 94,6892 5 lantai (35 node) 92,5684 6 lantai (42 node) 93,0002 7 lantai (49 node) 95,7542 8 lantai (56 node) 91,0528 9 lantai (63 node) 94,1919 10 lantai (70 node) - Nilai Eksponen Path Loss 3,7657 97,0747 4 97,6171 4,05 98,4156 4,1 98,0715 4,15 97,0285 4,2 97,7122 4,25 96,7780 4,3 98,5268 4,35 94,3205 4,4 - 4,45 - 4,5 -
Pada variasi jumlah node end device, paket yang dikirim dan paket yang diterima jumlahnya tidak signifikan, sehingga ratio paket yang diterima dengan paket yang dikirim pun menjadi naik-turun. Pada jaringan ini, seharusnya semakin banyak node end device yang mengirimkan paket maka peluang paket yang diterima semakin kecil.
Pada variasi jumlah node end device, nilai PDR tertinggi sebesar 97,0747 % terjadi saat jumlah node end device sebanyak 14 node atau saat gedung bertingkat 2 lantai. Nilai PDR terendah sebesar 91,0528 % terjadi saat jumlah node end device sebanyak 56 node atau saat gedung bertingkat 8 lantai.
Pada variasi nilai eksponen path loss, paket yang dikirim dan paket yang diterima jumlahnya tidak signifikan, sehingga ratio paket yang diterima dengan paket yang dikirim pun menjadi naik-turun. Pada jaringan ini, seharusnya semakin besar nilai eksponen path loss maka peluang paket yang diterima semakin besar. Dimana
node end device akan lebih jarang dalam mengirimkan
paket ke node coordinator, sehingga paket yang diterima dengan benar oleh node coordinator pun juga akan lebih banyak.
Pada variasi nilai eksponen path loss, nilai PDR tertinggi sebesar 98,5268 % terjadi saat nilai eksponen
path loss sebesar 4,3. Nilai PDR terendah sebesar
94,3205 % terjadi saat nilai eksponen path loss sebesar 4,35.
3.4. Analisis Packet Loss
Pada simulasi didapatkan nilai packet loss yang ditunjukkan pada Tabel 6.
Tabel 6. Nilai Packet Loss Pada Jaringan Zigbee
Variasi Paket informa-si yang dikirim (Paket) Paket yang hilang (Paket) Packet Loss (%) Jumlah Node End Device 2 lantai (14 node) 95923 2806 2,9253 3 lantai (21 node) 4925 312 6,3350 4 lantai (28 node) 26267 1395 5,3109 5 lantai (35 node) 10240 761 7,4316 6 lantai (42 node) 12129 849 6,9998 7 lantai (49 node) 6265 266 4,2458 8 lantai (56 node) 13099 1172 8,9473 9 lantai (63 node) 396 23 5,8081 10 lantai (70 node) 0 0 - Nilai Ekspo-nen Path Loss 3,7657 95923 2806 2,9253 4 22326 532 2,3829 4,05 55288 876 1,5844 4,1 29764 574 1,9285 4,15 1649 49 2,9715 4,2 1355 31 2,2878 4,25 1676 54 3,2220 4,3 3937 58 1,4732 4,35 493 28 5,6795 4,4 0 0 - 4,45 0 0 - 4,5 0 0 -
Pada variasi jumlah node end device, jumlah paket informasi yang dikirim maupun paket yang drop tidak signifikan naik atau turun sesuai dengan keadaan lingkungan yang membatasi komunikasi antara node
end device dengan node coordinator. Pada jaringan ini,
seharusnya semakin banyak node end device yang mengirimkan paket maka peluang untuk paket yang
drop juga semakin besar. Hal ini dikarenakan setiap node penerima mempunyai kapasitas buffer yang sama,
apabila paket yang dikirimkan lebih banyak yang melebihi kapasitas buffer maka paket akan di drop. Pada simulasi NS-2, kapasitas buffer ditunjukkan dengan kode IFQ. Penyebab lain paket yang drop pada jaringan ini yaitu jaringan yang bekerja pada mode non beacon sehingga apapun kondisi dari node penerima, paket informasi akan langsung dikirim.
Pada variasi jumlah node end device, nilai packet loss tertinggi sebesar 8,9473 % terjadi saat jumlah node end
device sebanyak 56 node atau saat gedung bertingkat 8
lantai. Nilai packet loss terendah sebesar 2,9253% terjadi saat jumlah node end device sebanyak 14 node atau saat gedung bertingkat 2 lantai.
Pada variasi nilai eksponen path loss, nilai packet loss mengalami kenaikan dan penurunan karena jumlah paket informasi yang dikirim maupun paket yang drop tidak signifikan sesuai dengan usaha dari node end
device mencoba mengirimkan paket ke node coordinator. Node end device akan melakukan beberapa
kali pengiriman paket ke node coordinator, sampai node
coordinator berhasil menerima paket tersebut dengan
benar. Apabila dalam beberapa kali pengiriman paket tersebut tidak berhasil diterima oleh node coordinator maka paket akan didrop. Pada jaringan ini, seharusnya semakin besar nilai eksponen path loss maka paket yang dikirim akan semakin kecil sehingga peluang jumlah paket yang drop juga semakin kecil.
Pada variasi nilai eksponen path loss, nilai packet loss tertinggi sebesar 5,6795 % terjadi saat nilai eksponen
path loss sebesar 4,35. Nilai packet loss terendah
sebesar 1,4732 % terjadi saat nilai eksponen path loss sebesar 4,3.
3.5. Analisis Delay
Pada simulasi didapatkan nilai delay yang dianalisis pada masing-masing kondisi jaringan. Nilai delay ditunjukkan pada Tabel 7 :
Tabel 7. Nilai Rata-Rata Paket Dalam Sistem Berdasarkan Simulasi dan Perhitungan
Variasi Laju Keda-tangan (paket/ s) Delay Total (s) Trace File Rata-rata Paket dalam Sistem (paket) Perhi- tungan Rata-rata Paket dalam Sistem (paket) Jumlah Node End Device 2 lantai (14 node) 518,37 0,0696 36 36 3 lantai (21 node) 283,38 0,0602 17 17 4 lantai (28 node) 472,87 0,0662 31 31 5 lantai (35 node) 397,08 0,0649 26 26 6 lantai (42 node) 434,99 0,0686 30 30 7 lantai (49 node) 357,38 0,0784 28 28 8 lantai (56 node) 478,23 0,0736 35 35 9 lantai (63 node) 141,98 0,0685 10 10 10 lantai (70 node) - - - - Nilai Ekspo-nen Path Loss 3,7657 518,37 0,0696 36 36 4 447,41 0,0755 34 34 4,05 493,41 0,0757 37 37 4,1 461,82 0,0692 32 32 4,15 131,8 0,0894 12 12 4,2 110,71 0,0794 9 9 4,25 137,52 0,0857 12 12 4,3 218,85 0,0839 18 18 4,35 63,56 0,0781 5 5 4,4 - - - - 4,45 - - - - 4,5 - - - -
Pada variasi jumlah node end device, nilai delay mengalami kenaikan dan penurunan karena pengaruh jumlah paket yang diterima berbeda-beda. Seharusnya pada kondisi node end device sedikit, coordinator akan lebih cepat dalam melayani pelanggan dalam antrian, sehingga waktu yang dibutuhkan juga akan semakin cepat.
Pada variasi nilai eksponen path loss, nilai delay mengalami kenaikan dan penurunan karena pengaruh jumlah paket yang diterima berbeda-beda pada tiap variasi nilai eksponen path loss tergantung dari berhentinya waktu simulasi. Seharusnya pada kondisi nilai eksponen path loss kecil, node end device akan semakin cepat dalam menemukan node coordinator sehingga proses komunikasi data yang dilakukan juga akan semakin cepat.
Delay total terdiri dari Delay Transmisi, Delay Propagasi dan Delay Proses (Delay Antrian dan Delay Layanan), sebagai berikut :
Tabel 8. Nilai Delay Rata-rata Jaringan Zigbee
Variasi Delay Total (ms) Delay Trans misi (ms) Delay Propa gasi (µs) Delay Proses (ms) Jumlah Node End Device 2 lantai (14 node) 69,6186 1,92 0,138 67,6985 3 lantai (21 node) 60,1695 1,92 0,138 58,2494 4 lantai (28 node) 66,2002 1,92 0,138 64,2801 5 lantai (35 node) 64,8644 1,92 0,138 62,9443 6 lantai (42 node) 68,6031 1,92 0,138 66,6830 7 lantai (49 node) 78,4366 1,92 0,138 76,5165 8 lantai (56 node) 73,5615 1,92 0,138 71,6414 9 lantai (63 node) 68,5484 1,92 0,138 66,6283 10 lantai (70 node) - - - - Nilai Ekspo-nen Path Loss 3,7657 69,6186 1,92 0,138 67,6985 4 75,517 1,92 0,138 73,5969 4,05 75,6798 1,92 0,138 73,7597 4,1 69,1563 1,92 0,138 67,2362 4,15 89,3675 1,92 0,138 87,4474 4,2 79,3564 1,92 0,138 77,4363 4,25 85,6984 1,92 0,138 83,7783 4,3 83,8803 1,92 0,138 81,9602 4,35 78,0989 1,92 0,138 76,1788 4,4 - - - - 4,45 - - - - 4,5 - - - -
Nilai delay dapat divalidasi menggunakan teorema little pada Persamaan 5. Persamaan 5 digunakan untuk menghitung jumlah rata-rata total paket yang berada dalam sistem pada waktu pengamatan. Nilai tersebut kemudian akan dibandingkan dengan nilai yang ada pada trace file. Waktu pengamatan yang dimaksud adalah nilai delay rata-rata. Contoh perhitungan menggunakan Persamaan 5 dengan data kondisi jaringan variasi jumlah node end device gedung 2 lantai dapat dilihat sebagai berikut :
𝑁 = 𝜆𝑇
𝑁 = 518,37 x 0,0696
N ≈ 36 paket
Jumlah paket rata-rata dalam waktu pengamatan pada
trace file adalah 36 paket. Nilai paket dalam jaringan
lain dapat dilihat pada Tabel 7.
Nilai rata-rata paket dalam sistem yang didapatkan saat perhitungan bernilai sama dengan jumlah rata-rata paket
dalam sistem yang didapatkan dari trace file. Hal ini membuktikan bahwa hasil simulasi yang dilakukan telah sesuai dengan teorema little.
4. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah pada variasi jumlah node end device, nilai
throughput tertinggi sebesar 76,04 Kbps terjadi saat
jumlah node end device sebanyak 14 node. Nilai
throughput terendah sebesar 33,17 Kbps terjadi saat
jumlah node end device sebanyak 63 node.
Pada variasi nilai eksponen path loss, nilai throughput tertinggi sebesar 82,94 Kbps terjadi saat nilai eksponen
path loss sebesar 4,05. Nilai throughput terendah
sebesar 35,38 Kbps terjadi saat nilai eksponen path loss sebesar 4,35.
Pada variasi jumlah node end device, nilai PDR tertinggi sebesar 97,0747% terjadi saat jumlah node end device sebanyak 14 node. Nilai PDR terendah sebesar 91,0528% terjadi saat jumlah node end device sebanyak 56 node.
Pada variasi nilai eksponen pathloss, nilai PDR tertinggi sebesar 98,5268% terjadi saat nilai eksponen path loss sebesar 4,3. Nilai PDR terendah sebesar 94,3205% terjadi saat nilai eksponen path loss sebesar 4,35. Pada variasi jumlah node end device, nilai packet loss tertinggi sebesar 8,9473% terjadi saat jumlah node end
device sebanyak 56 node. Nilai packet loss terendah
sebesar 2,9253% terjadi saat jumlah node end device sebanyak 14 node.
Pada variasi nilai eksponen path loss, nilai packet loss tertinggi sebesar 5,6795% terjadi saat nilai eksponen
path loss sebesar 4,35. Nilai packet loss terendah
sebesar 1,4732% terjadi saat nilai eksponen path loss sebesar 4,3.
Pada variasi jumlah node end device, nilai delay tertinggi sebesar 78,4366 ms terjadi pada saat jumlah
node end device sebanyak 49 node. Nilai delay terendah
sebesar 60,1695 ms terjadi saat jumlah node end device sebanyak 21 node.
Pada variasi nilai eksponen path loss, nilai delay tertinggi sebesar 89,3675 ms terjadi pada saat nilai eksponen path loss sebesar 4,15. Nilai delay terendah sebesar 69,1563 ms terjadi pada saat nilai eksponen path
loss sebesar 4,1.
Untuk penelitian selanjutnya dapat menggunakan perancangan topologi maupun parameter zigbee lainnya yang dapat menghasilkan kinerja lebih baik.
Referensi
[1] Fahmi, Alfian. 2013. Performansi Beacon-Enabled IEEE 802.15.4 Wireless Sensor Networks: Topologi Star Vs Cluster. Proyek Akhir, Surabaya.
[2] A, Ridla Rizalani. Desain Dan Implementasi Jejaring Sensor Nirkabel Infra Merah Untuk Sistem Informasi Parkir Gedung Bertingkat. PENS ITS, Surabaya.
[3] Nofianti, Dwi. 2011. Simulasi Kinerja WPAN
802.15.4 (ZIGBEE) Dengan Algoritma Routing AODV dan DSR. Laporan Tugas Akhir S1
Teknik Elektro Universitas Diponegoro, Semarang.
[4] Putri, Rizky A., Jusak, Sukmaji, Anjik. 2013. Analisis Perbandingan Kinerja On-Demand Routing Pada Jaringan Sensor Nirkabel Ad Hoc. Laporan Tugas Akhir Jurusan Sistem Komputer STMIK STIKOM, Surabaya.
[5] Sugiarto, Bambang. 2010. Perancangan Sistem Pengendalian Suhu pada Gedung Bertingkat dengan Teknologi Wireless Sensor Network. LIPI.
[6] Putra, Hanitya Triantoro W. 2013. Kinerja Routing AODV dan AOMDV pada Jaringan WPAN 802.15.4 ZigBee dengan Topologi Mesh. Laporan Tugas Akhir S1 Teknik Elektro Universitas Diponegoro, Semarang.
[7] Asriyadi, Kurnia, Rahmadi. Unjuk Kerja Protokol ZigBee Pada Jaringan WSN. Jurnal Teknik Elektro ITP, Volume. 3, No. 1, Januari 2014.
[8] Farouq, Faza Ahmad. 2006. Performance Analysis of Dynamic Source Routing (DSR) with CBR, Pareto and Exponential Traffic Sources. Laporan Skripsi Telkom University. Bandung.
[9] Jadhavar, B. R. Sontakke, T. R. 2.4 GHz Propagation Prediction Models for Indoor Wireless Communications Within Building. International Journal of Soft Computing and Engineering (IJSCE) ISSN: 2278-3075, Volume-2, Issue-3, July 2012.
[10] Firdaus. 2014. Wireless Sensor Network Teori dan Aplikasi. Graha Ilmu, Jakarta.
[11] Thamrin. Analisis Kinerja Jaringan WPAN Zegbee Dengan Topologi Cluster Tree. Jurnal Teknik Eletro ITP, Volume 3, No. 1, Januari 2014.
[12] Gunawan, Ardi Fajar. 2011. Analisis Performansi Model Unbeacon Pada Wireless Sensor Networks Protokol IEEE 802.15.4 / Zigbee. Laporan Skripsi Sistem Komputer dan Jaringan Komputer Telkom University, Bandung.
[13] Fall, Kevin. 2011. The NS Manual. The VINT Project. UC Berkeley, LBL, USC/ISI, and Xerox PARC.
[14] Permatasari, Grace Karlina. 2014. Analisis Kinerja TCP Westwood untuk Pencegahan Kongesti pada Jaringan LTE dengan Menggunakan Network Simulator 2.33 (NS2.33). Laporan Tugas Akhir S1 Teknik Elektro Universitas Diponegoro. Semarang.
[15] Manurung, Chrisman H. 2011. Perbandingan Tipe MAC Pada Jaringan VSAT Mesh Dengan NS-2. Laporan Tugas Akhir S1 Teknik Elektro Universitas Diponegoro. Semarang.
[16] ITU-T. G.114 (05/2003). (https://www.itu.int/rec/T-REC-G.114/en). 23 September 2015.
[17] Gu, Qianping. Delay Analysis. CMPT765/408 08-1. Biodata Penulis Widya Ningtiyas (21060111120024), lahir di Grobogan, 30 Januari 1995. Menempuh pendidikan di SD Negeri 1 Ngombak, SMP Negeri 1 Kedungjati, SMK Telkom Sandhy Putra Purwokerto, dan saat ini sedang menempuh S1 di Teknik Elektro Universitas Diponegoro Konsentrasi Telekomunikasi.
Menyetujui dan Mengesahkan, Pembimbing I
Sukiswo, ST. MT.
NIP. 196907141997021001 Tanggal ... Pembimbing II
Ajub Ajulian Zahra, ST. MT. NIP. 197107191998022001 Tanggal ...
