BAB II LANDASAN TEORI

9 BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Jaringan Sensor Nirkabel (JSN)

Jaringan Sensor Nirkabel adalah teknologi nirkabel yang terdiri dari kumpulan node sensor yang tersebar di suatu area tertentu. Tiap node sensor memiliki kemampuan untuk mengumpulkan datadan dapat berkomunikasi dengan node sensor lainya[4]. Dengan adanya JSN, dapat dibuat sistem untuk melakukan pengukuran suhu, kelembaban, tekanan, kecepatan aliran, ketinggian cairan dan sebagainya. Pengambilan data dilakukan oleh node sensor kemudian node sensor mengirimkan informasi ke base-station untuk diolah kembali. JSN memiliki prinsip kerja yaitu Data Acquisition Network dan Data Distribution Network.

Data Acquisition Network atau Jaringan Akuisisi Data memiliki fungsi yang sangat berpengaruh dalam pengakuisisian data pada jaringan sensor nirkabel, dalam hal ini bisa kitalihat padaGambar 2.1.

Akuisisi data dapat digunakan dalam berbagai bidang yang dibutuhkan dengan kondisi geografis dan jarak yang sulit diakses manusia.

Gambar 2.1 Jaringan Sensor Nirkabel[4]

10 Sensor akan mendeteksi data informasi pada lokasi yang diperlukan, lalu ditransmisikan melalui jaringan sensor nirkabel berbasis wireless. Hasil dari akuisisi data yang didapat kemudian didistribusikan melalui Wireless, Bluetooth, dan Celluler Network (CDMA, GSM).

Jaringan Sensor Nirkabel merupakan suatu kemudahan dalam setiap aktivitas manusia dalam hal akuisisi data dengan sistem jaringan sebagai media pengiriman yang tidak menggunakan wire. JSN terbagi atas lima bagian, yaitu radio frequency transceiver, mikrokontroler, suplai power, memori eksternal, dan sensor[11]. Transceiver berfungsi untuk menerima dan mengirim data secara nirkabel. Mikro kontroler berfungsi untuk menghitung, mengontrol dan memproses devices yang terhubung dengannya. Power Source berfungsi sebagai sumber energi bagi sistem secara keseluruhan. External Memory berfungsi sebagai tambahan memori bagi sistem jaringan sensor, biasanya unit mikrokontroler memiliki unit memori sendiri. Sensor berfungsi untuk men–

sensing besaran–besaran fisis yang hendak diukur dengan mengubah suatu bentuk energi kebentuk energi lain, dalam hal ini adalah mengubah dari energi besaran yang diukur menjadi energi listrik yang kemudian diubah oleh ADC menjadi deretan pulsa terkuantisasi yang kemudian bisa dibaca oleh mikrokontroler.

2.2 Algoritma Penjadwalan

Penjadwalan berkaitan dengan permasalahan memutuskan proses mana yang akan dilaksanakan dalam suatu sistem. Proses yang belum mendapat jatah alokasi dari server akan mengantri di ready queue. Algoritma penjadwalan berfungsi untuk menentukan proses manakah yang ada di ready queue yang akan dieksekusi oleh server. Bagian berikut ini akan memberikan ilustrasi beberapa algoritma penjadwalan.

2.2.1 First Come First Served (FCFS)

Algoritma ini merupakan algoritma penjadwalan yang paling sederhana yang digunakan server. Dengan menggunakan algoritma ini setiap proses yang berada pada status ready dimasukkan kedalam FIFO queue atau antrian dengan prinsip first in first out, sesuai dengan waktu kedatangannya. Proses yang tiba

11 terlebih dahulu yang akan dieksekusi[12].

2.2.2 Shortest Job First (SJF)

Pada algoritma ini setiap proses yang ada di ready queue akan dieksekusi berdasarkan burst time terkecil. Hal ini mengakibatkan waiting time yang pendek untuk setiap proses dan karena hal tersebut makA waiting time rata-ratanya juga menjadi pendek, sehingga dapat dikatakan bahwa algoritma ini adalah algoritma yang optimal[13].

Algoritma ini dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu:

1) Preemptive

Jika ada proses yang sedang dieksekusi oleh server dan terdapat proses di ready queue dengan burst time yang lebih kecil daripada proses yang sedang dieksekusi tersebut, maka proses yang sedang dieksekusi oleh server akan digantikan oleh proses yang berada di ready queue tersebut. Preemptive SJF sering disebut juga Shortest-Remaining- Time-First scheduling.

2) Non-preemptive

Server tidak memperbolehkan proses yang ada di ready queue untuk menggeser proses yang sedang dieksekusi oleh server meskipun proses yang baru tersebut mempunyai burst time yang lebih kecil.

2.2.3 Priority Scheduling

Priority Scheduling merupakan algoritma penjadwalan yang mendahulukan proses yang memiliki prioritas tertinggi. Setiap proses memiliki prioritasnya masing-masing[13].

Prioritas suatu proses dapat ditentukan melalui beberapa karakteristik antara lain:

1. Time limit.

2. Memory requirement.

3. Akses file.

Priority scheduling juga dapat dijalankan secara preemptive maupun non- preemptive. Pada preemptive, jika ada suatu proses yang baru datang memiliki prioritas yang lebih tinggi daripada proses yang sedang dijalankan, maka proses yang sedang berjalan tersebut dihentikan, lalu server dialihkan untuk proses yang

12 baru datang tersebut. Sementara itu, pada non-preemptive, proses yang baru datang tidak dapat menganggu proses yang sedang berjalan, tetapi hanya diletakkan di depan queue.

Kelemahan pada priority scheduling adalah dapat terjadinya indefinite blocking (starvation). Suatu proses dengan prioritas yang rendah memiliki kemungkinan untuk tidak dieksekusi jika terdapat proses lain yang memiliki prioritas lebih tinggi darinya.

Solusi dari permasalahan ini adalah aging, yaitu meningkatkan prioritas dari setiap proses yang menunggu dalam queue secara bertahap. Contoh: Setiap 10 menit, prioritas dari masing-masing proses yang menunggu dalam queue dinaikkan satu tingkat. Maka, suatu proses yang memiliki prioritas 127 dalam 21 jam 20 menit proses tersebut memiliki prioritas 0, yaitu prioritas yang tertinggi (semakin kecil angka menunjukkan bahwa prioritasnya semakin tinggi).

2.2.4 Round Robin

Algoritma ini menggilir proses yang ada di antrian. Proses mendapat jatah sebesar time quantum. Jika time quantum-nya habis atau proses telah selesai, server dialokasikan ke proses berikutnya. Tentu proses ini cukup adil karena tak ada proses yang diprioritaskan, semua proses mendapat jatah waktu yang sama dari server yaitu (1/n), dan tak akan menunggu lebih lama dari (n-1)q dengan q adalah lama 1 quantum[14].

Algoritma ini sepenuhnya bergantung besarnya time quantum. Jika terlalu besar algoritma ini tidak berbeda dengan algoritma first come first served. Jika terlalu kecil, semakin banyak peralihan proses sehingga banyak waktu terbuang.

Permasalahan utama pada Round Robin adalah menentukan besarnya time quantum. Jika time quantum yang ditentukan terlalu kecil, maka sebagian besar proses tidak selesai dalam 1 quantum. Hal ini tidak baik karena terjadi banyak switch, padahal server memerlukan waktu untuk beralih dari suatu proses ke proses lain (disebut dengan context switches time). Sebaliknya, jika time quantum terlalu besar, algoritma Round Robin berjalan seperti algoritma first come first served. Time quantum yang ideal adalah jika 80% dari total proses memiliki server burst time yang lebih kecil dari 1 time quantum.

13 2.3 Process Monitoring

JSN dapat digunakan sebagai pengganti sistem kabel untuk memantau (dan berpotensi mengendalikan) parameter dalam proses perolehan data sensor[15].

Perolehan data yang dipantau secara jarak jauh dapat mengurangi beban daya.

Pantauan dapat meliputi berbagai data, contohnya suhu dan cahaya.

2.4 Topologi Jaringan

Topologi jaringan mempunyai pengaruh penting untuk setiap sistem yang dapat berkomunikasi dengan server melalui BTS, sehingga data yang dikumpulkan dapat disusun dan dilakukan pengolahan. Kemampuan pemrosesan yang dipengaruhi oleh ketersediaan daya yang terbatas dan jarak dapat berubah- ubah memungkinkan pemroresan data mengalami gangguan. Berdasarkan pendekatan jaringan yang digunakan, beberapa topologi jaringan umum yang diizinkan. Dalam beberapa kasus, komunikasi jaringan nirkabel dan pusat pengontrol bisa dengan jaringan berbasis kabel normal, mis. Ethernet[4].

Sebuah jaringan bintang adalah topologi komunikasi dimana single BTS dapat mengirim dan/atau menerima pesan kesejumlah node. Node hanya dapat mengirim atau menerima pesan dari single BTS. Keuntungan dari jenis jaringan untuk jaringan sensor nirkabel ini memiliki kesederhanaan dan kemampuan untuk menjaga node dengan konsumsi daya minimum. Hal ini juga memungkinkan untuk komunikasi suatu keadaan yang sulit dijangkau antara node dan base- station. Kerugian dari jaringan ini adalah BTS harus berada dalam jangkauan transmisi radio dan bukan sebagai penguat jaringan lain karena ketergantungannya pada node tunggal untuk mengelola jaringan[4].

Setiap data yang diperoleh terutama data sensor dikirimkan pada sebuah server yang berfungsi sebagai induk atau tempat berkumpul semua data yang diperoleh sensor, dapat dilihat pada Gambar 2.2.

14 Gambar 2.2 Topologi jaringan bintang[16]

2.5 Akuisisi Data Multitasking

Pada sebuah sistem multitasking, reliabilitas komunikasi antara berbagai task dalam sistem tersebut jugadiperlukan. Komunikasi yang gagal antara task- task dalam sistem multitasking membuat sistem berjalan tidak simultan.

Komunikasi tersebut diantaranya terjadi pada task yang sedang dieksekusi dengan task yang menunggu perintah melanjutkan eksekusi. Ketepatan pengiriman informasi brekpoint dari task yang sedang dieksekusi dengan informasi untuk melanjutkan eksekusi bagi task selanjutnya harus diatur dengan tepat.

Kebutuhan dasar lainnya pada sistem multitasking adalah pengaturan prioritas. Pengatur prioritas bekerja dengan persetujuan context switcher, dan menentukan task mana yang harus dieksekusi selanjutnya. Pengaturan prioritas tersebut bisa dilakukan oleh task scheduler maupun oleh interupsi pada sistem yang sedang berjalan, skema multitasking dapat dilihat pada Gambar 2.3.

15 Gambar 2.3 Multitasking

Sistem multitasking dibutuhkan sebuah pengontrol untuk mengatur task yang diproses secara simultan, pada Gambar 2.3 dapat dilihat proses sebuah task yang datang secara simultan. Pengatur menentukan task mana yang dieksekusi, maka timing control bertanggungjawab kapan dan berapa lama task selanjutnya dieksekusi. Akuisisi data secara bersamaan menimbulkan hambatan karena banyaknya data yang masuk, seperti halnya dalam antrian pada bank, sehingga sebuah antrian memiliki aturan antrian.

Aturan antrian merupakan sistem untuk mengatur bagaimana data informasi masuk secara bersamaan dapat diurutkan tanpa mengakibatkan masalah pada hasil perolehan data informasi[17]. Berbagai macam aturan antrian merupakan struktur data yang mendasar untuk digunakan dalam banyak aplikasi dengan kapasitas banyak dan bersamaan, algoritma dan sistem operasi tersebut untuk sistem multiprosesor dalam melindungi integritas data antrian bersama.

2.6 Graphical User Interface (GUI)

GUI merupakan sistem yang menampilkan interface jarak jauh dengan realistic output/real-time sehingga dapat memberikan user data langsung tanpa ada jeda lama[18]. Selain itu, GUI dapat dengan mudah digunakan dan

Data1 Data2 Data3

16 memungkinkan pengguna melakukan eksperimen dengan nyaman dan efisien.

Desain dan penciptaan control yang hidup dan komponen dapat disesuaikan dengan parameter seperti tombol, tombol, dan kabel sangat penting dalam akuisisi data berbasis GUI manapun. Biasanya, komponen bergerak ini diposisikan di atas instrument panel atau pemasangan atau latar belakang GUI yang sesuai.

GUI adalah "lingkungan komputer" yang memungkinkan penggun untuk berinteraksi dengan komputer melalui elemen-elemen visual seperti ikon, menu pull-down, pointer, menunjuk perangkat, tombol, scrollbar, jendela, animasi transisi, dan kotak dialog[9]. Dengan memilih salah satu elemen grafis, baik melalui penggunaan mouse atau pilihan dari menu, penggunadapat melakukan berbagai kegiatan, seperti memulai program atau mencetak dokumen. Beberapa contoh GUI termasuk operasi sistem misalnya (Microsoft Windows, 3 Apple Mac OSX Lion4). Pada Smartphone layar misalnya (Apple IOS 6.5, Windows Phone 8.6, dan Android 4.27), Program komputer misalnya (Microsoft Word, Adobe Photoshop), Aplikasi Mobile misalnya (iBooks untuk iPhone, Facebook untuk Android), dan televisi menu misalnya (Direc TV pilihan saluran guide).

2.7 Gateway

Gateway adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk menghubungkan satu jaringan komputer dengan satu atau lebih jaringan komputer yang menggunakan kaidah komunikasi yang berbeda sehingga informasi dari satu jaringan komputer dapat dialirhantarkan ke jaringan komputer yang lain dengan kaidah jaringan berbeda. Pengartian tersebut adalah arti utama istilah gerbang jaringan[19].

2.8 Sensor Suhu

DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya[19]. Sensor ini sangat mudah digunakan bersama dengan Arduino. Memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP program memori, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka module ini menyertakan koefisien

17 tersebut dalam kalkulasinya.

DHT1 termasuk sensor yang memiliki kualitas terbaik, dinilai dari respon, pembacaan data yang cepat, dan kemampuan anti- interference. Ukurannya yang kecil, dan dengan transmisi sinyal hingga 20 meter, membuat produk ini cocok digunakan untuk banyak aplikasi-aplikasi pengukuran suhu dan kelembaban.

Sensor DHT11 dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Depan Belakang

Gambar 2.4 Sensor suhu DHT11 Spesifikasi:

 Supply Voltage: +5 V

 Rentang Suhu: 0-50°C error of ± 2 °C

 Kelembaban: 20-90% RH ± 5% RH eror

 Interface: Digital

2.9 ESP8266 NodeMcu

ESP8266 adalah sebuah modul WiFi yang akhir-akhir ini semakin digemari para hardware developer. Selain karena harganya yang sangat terjangkau, modul WiFi serbaguna ini sudah bersifat SoC (System on Chip), sehingga kita bisa melakukan programming langsung ke ESP8266 tanpa memerlukan mikrokontroller tambahan. Kelebihan lainnya, ESP8266 ini dapat menjalankan peran sebagai adhoc akses poin maupun klien sekaligus[20]. ESP8266 NodeMcu dapat dilihat pada Gambar 2.5.

18

Depan Belakang

Gambar 2.5 ESP8266

Spesifikasi umum ESP8266, antara lain:

1. 802.11 b/g/n

2. Integrated low power 32-bit MCU 3. Integrated 10-bit ADC

4. Integrated TCP/IP protocol stack

5. Integrated TR switch, balun, LNA, power amplifier dan matching network 6. Integrated PLL, regulators, dan power management units

7. Supportsa ntenna diversity

8. WiFi 2.4 GHz, support WPA/WPA2

9. Support STA/AP/STA+AP operation modes

10. Support Smart Link Function for both Android and iOS devices 11. SDIO 2.0, (H) SPI, UART, I2C, I2S, IR Remote Control, PWM, GPIO 12. STBC, 1×1 MIMO, 2×1 MIMO

13. A-MPDU & A-MSDU aggregation & 0.4s guard interval 14. Deep sleep power <10uA, Power down leakage current <5uA 15. Wake up and transmit packets in <2ms

16. Standby power consumption of <1.0mW (DTIM3) 17. +20 dBm output power in 802.11b mode

18. Operating temperature range -40C ~ 125C

19. FCC, CE, TELEC, WiFi Alliance, and SRRC certified.

2.10 Access Point

Access Point tadalah perangkat seperti router nirkabel atau wireless yang

19 memungkinkan perangkat nirkabel untuk terhubung ke jaringan. Acces Point dibagi menjadi dua macam. Access Point Indoor yang dalam penggunaan jaringan Wifi yang ada di Rumah Sakit, Restaurant, Café dan lain lain Kebanyakan menggunakan Access Point ini. Dan Access Point Outdoor yang biasanya digunakkan untuk menembakan sinyal dalam jangkauan jarak jauh[21].

Access point memiliki fungsi sebagai berikut:

1. Mengatur supaya AP dapat berfungsi sebagai DHCP server

2. Mencoba fitur Wired Equivalent Privacy (WEP) dan Wi-Fi Protected Access (WPA)

3. Mengatur akses berdasarkan MAC Address device pengakses

4. Sebagai Hub/Switch yang bertindak untuk menghubungkan jaringan lokal dengan jaringan wireless/nirkabel.

2.11 Arduino IDE

IDE merupakan kependekan dari Integrated Development Environment ,atau secara bahasa mudahnya merupakan lingkungan terintegrasi yang digunakan untuk melakukan pengembangan. Disebut sebagai lingkungan karena melalui software inilah Arduino dilakukan pemrograman untuk melakukan fungsi-fungsi yang dibenamkan melalui sintaks pemrograman[22]. Arduino menggunakan bahasa pemrograman sendiri yang menyerupai bahasa C. Bahasa pemrograman Arduino (Sketch) sudah dilakukan deviasi untuk memudahkan pemuladalam melakukan pemrograman dari bahasa aslinya. Sebelum dijual kepasaran, IC mikrokontroler Arduino telah ditanamkan suatu program bernama Bootlader yang berfungsi sebagai penengah antara compiler Arduino dengan mikrokontroler.

Arduino IDE dapat dilihat pada Gambar 2.6.

20 Gambar 2.6 Arduino IDE

Arduino IDE dibuat dari bahasa pemrograman JAVA. Arduino IDE jugA dilengkapi dengan library C/C++ yang biasa disebut wiring membuat operasi input dan output menjadi lebih mudah. Arduino IDE ini dikembangkan dari software Processing yang dirombak menjadi Arduino IDE khusus untuk pemrograman dengan Arduino.

Program yang ditulis dengan menggunaan Arduin Software (IDE) disebut sebagai sketch. Sketch ditulis dalam suatu editor teks dan disimpan dalam file dengan ekstensi .ino. Teks editor pada Arduino Software memiliki fitur-fitur seperti cutting/paste dan searching/replacing sehingga memudahkan dalam menulis kode program.

Pada Software Arduino IDE, terdapat semacam message box berwarna hitam yang berfungsi menampilkan status, seperti pesan error, compile, dan upload program. Di bagian bawah paling kanan Sotware Arduino IDE, menunjukan board yang terkonfigurasi beserta COM Ports yang digunakan.