Wireless Sensor Network atau disingkat dengan WSN
adalah suatu peralatan system embedded yang didalamnya terdapat satu atau lebih sensor dan dilengkapi dengan peralatan
system komunikasi[1]. Sensor disini digunakan untuk menangkap informasi sesuai
dengan karakteristik informasi yang diinginkan[1]. Beberapa contoh tipe sensor
pada WSN adalah :
Tipe
Sensor
|
Contoh
Sensor
|
Temperatur
|
Thermistor, Thermocouple
|
Tekanan
|
Pressure gauge, barometer, ionization gauge
|
Optik
|
Photodiodes, phototransistors, infrared
sensors, CCD sensors
|
Akustik
|
Piezoelectric resonators, microphones
|
Mekanik
|
Strain gauges, tactile sensors, capacitive
diaphragms, piezoresistive cells
|
Gerakan dan Getaran
|
Accelerometers, gyroscopes, photo sensors
|
Posisi
|
GPS, ultrasound-based sensors, infrared-based
sensors, inclinometers
|
Kelembaban
|
Capacitive and resistive sensors, hygrometers,
MEMS-based humidity sensors
|
Radiasi
|
Ionization detectors, Geiger-Mueller counters
|
Sensor-sensor tersebut akan mengubah data analog
ke data digital. Selanjutnya data dikirim ke suatu node melalui media
komunikasi yang digunakannya, seperti bluetooth, infrared, dan Wifi[1].
LATAR
BELAKANG WSN
Wireless
sensor network (Jaringan Sensor Nirkabel) pada awalnya dikembangkan sebagai
aplikasi militer untuk digunakan dalam survei medan perang. Namun, sekarang WSN
digunakan dalam banyak aplikasi industri dan komersial lainnya untuk memantau
kondisi lingkungan, aplikasi kesehatan dan kontrol lalu lintas. Pada saat ini
ada berbagai jenis jaringan sensor nirkabel, dan semua jenis WSN saat ini
dilengkapi dengan transceiver radio atau perangkat komunikasi nirkabel dan
sumber energy (biasanya baterai)[2].
Ada
banyak aplikasi untuk teknologi ini dan biasanya berfungsi dalam kegiatan pemantauan,
pelacakan dan pengendalian. Fungsi pemantauan adalah salah satu fungsi yang
sangat umum digunakan saat ini, yaitu untuk dapat melacak setiap jenis gerakan
apakah itu panas, tekanan, suara, cahaya atau getaran di daerah tertentu.
Saat ini,
teknologi WSN sudah digunakan hampir di setiap bidang industri, termasuk
industri yang berhubungan dengan lingkungan hidup karena WSN adalah teknologi
yang memungkinkan pembacaan berbagai macam perubahan di atmosfer dan bagaimana
teknologi WSN ini dapat membantu untuk menentukan faktor-faktor sederhana
seperti suhu air atau aspek yang lebih kompleks dari lingkungan seperti
kemungkinan gempa bumi di daerah tertentu.
Kendaraan
juga dapat dilacak melalui teknologi ini, oleh karena itu teknologi WSN juga
digunakan dalam bidang industri keamanan. Ilmu kedokteran juga menggunakan
teknologi WSN untuk dapat melacak perubahan pada beberapa monitor kesehatan dan
memberitahu staf medis melalui perubahan dalam perangkat pemantauan[2].
Arsitektur Wireless Sensor Network
Setiap node WSN umumnya berisi
sistem sensing, processing, communication dan power yang dapat diilustrasikan
seperti pada gambar di bawah.
Bagaimana menggabungkan
sistem-sistem tersebut adalah hal yang harus diperhatikan ketika kita melakukan
perancangan[1]. Sistem processor merupakan bagian sistem yang terpenting pada
WSN yang dapat mempengaruhi performance ataupun konsumsi energi. Beberapa
pilihan untuk processor dapat memilih antara lain:
- Microcontroller
- Digital signal processor
- Application-specific IC
- Field programmable gate array
Arsitektur
WSN terdiri dari data acquisition network dan data distribution network.
Monitoring dan sistem kontrol dilakukan oleh management center[3].
Hardware pada Wireless Sensor Network
Komponen
hardware dalam Wireless Sensor Network terdiri dari :
}
Sensorboard
: contoh tipe MTS240
}
Mode
Processor : contoh Mote (MPR 2400)
}
Gateway
: contoh tipe MIB 600 untuk komunikasi jaringan sensor dan interface ethernet
programming board (EPRB) untuk komunikasi server.
}
Server :
contoh processor Intel pentium dual core CPU T2390 @ 1,86 GHz, memory DDR2 1GB.
}
Kontroler
: contoh DT-51, switch panel, dimmer, motor stepper DC 12V.
Software pada Wireless Sensor
Network
}
Sensor
node membutuhkan sistem operasi untuk mengatur hardware dari sensor agar dapat
berinteraksi dengan software aplikasinya. Contoh sistem operasi yang digunakan
adalah TinyOS dengan bahasa pemrograman NesC.
}
TinyOS
mengorganisir komponen perangkat lunaknya dalam beberapa lapisan. Lapisan
terbawah terkait perangkat keras, dan lapisan tertinggi adalah aplikasi yang
digunakan.
Prinsip Kerja Wireless Sensor
Network
}
Sensorboard mengumpulkan data berupa intensitas cahaya,
temperatur, kelembaban, ataupun pergerakan objek dalam ruangan.
}
Mote
kemudian mengirimkan data sensing ke gateway.
}
Gateway
mengolah data sensing dan mengirimkannya ke server.
}
Server
memproses data dari gateway untuk ditampilkan. Bila sensor melaporkan parameter
yang melewati batasan yang ditentukan, server memberi perintah pada kontroler.
}
Kontroler
mengendalikan switch untuk menaikkan atau menurunkan kinerja peralatan listrik.
Topologi
yang dapat digunakan dalam penerapan Wireless Sensor Network adalah topologi
Star, Ring, Bus, Tree, Mesh, dan, Fully connected.
Model protokol pada Wireless Sensor Network adalah model protocol
generik yang dapat digunakan untuk mendeskripsikan jalur komunikasi (routing)
di dalam jaringan sensor nirkabel. Protokol ini bersifat energy awareness.
CONTOH IMPLEMENTASI
Implementasi Wireless Sensor Network dalam
bidang pertanian
Dalam lingkungan pertanian dilakukan monitoring
melalui WSN, dimana sistem kerjanya pada dasarnya hampir sama dengan sistem
kerja jaringan WSN secara umum. Data dapat diakses melalui internet baik
browser maupun mobile device.
Penerapan
Wireless Sensor Network untuk Pengaturan Penggunaan Energi
Pemilik rumah dapat mengatur penggunaan energi
listrik. Saat penggunaaan energi listrik mencapai titik maksimal dari yang
ditentukan, secara otomatis jaringan sensor akan mengirim data ke gateway untuk
diproses dan kontroler akan menurunkan nilai cahaya, temperatur, dan kelembaban
ruangan.
TEKNOLOGI ZIGBEE
Perkembangan penerapan teknologi Wireless Sensor
Network dengan menggunakan jaringan nirkabel ZigBee :
ZigBee
Umumnya Wireless Personal Area Network (WPAN)
memiliki jarak komunikasi maksimal 10m saja. Lebih pendek dibandingkan dengan
Wireless Local Area Network(WLAN). ZigBee termasuk dalam kategori WPAN bersama
Bluetooth dan UWB (Ultra Wide Band). Ketiga tekologi inilah yang sekarang
sedang menjadi perhatian dunia dalam bidang teknologi WPAN, khususnya ZigBee
yang masih tergolong baru[3].
ZigBee adalah teknologi yang dikembangkan sebagai
standar global untuk memenuhi kebutuhan jaringan nirkabel dengan biaya yang
relatif murah dan tidak membutuhkan daya yang begitu besar. Teknologi ini telah
dirancang dengan beberapa fitur yang dapat memberikan kemudahan dalam
menggunakan solusi nirkabel yang menciptakan jaringan yang aman dan handal.
Beberapa fitur dari Zigbee mencakup kemampuan untuk mendukung fungsi beberapa
jaringan seperti point to point atau multipoint to point dan juga jaringan mesh. Karena berfungsi pada siklus kerja
rendah, teknologi ini juga dianggap sangat baik dalam hal daya tahan baterai.
Teknologi ini juga memiliki kemampuan untuk digunakan selama bertahun-tahun
tanpa membutuhkan pemeliharaan yang rumit[3].
ZigBee hanya memiliki kecepatan komunikasi
250kbps, sementara Bluetooth sanggup melakukan komunikasi dengan kecepatan
maksimal sampai 3Mbps dan terlebih UWB yang memiliki kecepatan komunkasi
480Mbps. Memang betul, ZigBee tidak mungkin digunakan untuk
komunikasi-komunikasi yang membutuhkan kecepatan tinggi seperti untuk transmisi
multimedia suara, video atau data-data yang besar. Tetapi pada sisi kehidupan
kita sehari-hari yang lain, kita justru lebih sering bersentuhan pada hal-hal
yang sifatnya pengontrolan informasi-informasi sensor yang tidak membutuhkan
kecepatan pengiriman data yang tinggi. Seperti aplikasi sensor-sensor yang
umumnya kita gunakan saat ini. Misalnya sensor suhu, kelembaban, cahaya,
tekanan dan lain-lain. Komunikasi antar sensor-sensor (network sensor) inilah
yang sebenarnya lebih banyak dibutuhkan pada rumah dan pabrik-pabrik[3].
Keunggulan ZigBee :
Di sinilah ZigBee memegang peranan yang tidak
dapat dilakukan oleh WPAN lainnya. ZigBee dapat melakukan komunikasi dengan
65000 node ZigBee dalam waktu yang bersamaan dengan metode komunikasi multihop
ad-hoc tanpa harus melakukan pengaturan apa pun padanya. Jenis komunikasi dalam
bentuk bintang (star) maupun pohon (tree) dapat dilakukan sesama ZigBee tanpa
memerlukan base station atau access point, sehingga dapat melakukan komunikasi
secara acak[3].
Keunikan lain yang dimiliki oleh ZigBee adalah
dapat dioperasikan dengan sebuah baterai (tipe kancing) selama satu tahun lebih
non stop pada peralatan-peralatan sensor ZigBee. Karena ZigBee memiliki
protocol stackyang sangat sederhana, ZigBee dapat mengirimkan data sepanjang
127 huruf (127 byte) saja. Data sekecil ini sangat bisa dikirim oleh ZigBee yang
memiliki kecepatan pengiriman 250kbps, dan dapat mengurangi beban host CPU.
Bila pada Bluetooth minimal dibutuhkan komputer mikro 32 bit, maka dengan
ZigBee hanya membutuhkan komputer mikro 4 atau 8 bit saja. Selain itu,
Bluetooth membutuhkan waktu inisialisasi sistem puluhan detik, sementara ZigBee
hanya membutuhkan 30ms (sedangkan dari kondisi tidur/sleep sampai bangunya
hanya perlu 15ms) saja. Ini sangat cocok untuk peralatan-peralatan sensor yang
membutuhkan operasi kecepatan waktu ON/OFF nya tinggi[4].
Contoh
Penggunaan ZigBee
Pada suatu gedung bertingkat, misalnya gedung
perkantoran, hotel-hotel atau apartemen,
diperlukan suatu sistem pengendalian suhu. Hal ini dikarenakan banyaknya
ruangan sehingga sangat sulit untuk
memantau pemakaian Air Conditioning (AC) setiap
ruangan. Sistem pengendalian ini
digunakan untuk memantau besarnya suhu setiap ruangan sehingga dapat mengendalikan pemakaian AC.
Teknologi Wireless Sensor Network memanfaatkan jaringan nirkabel Zigbee sebagai komunikasi datanya,
dimana setiap ruangan dipasang sebuah sensor suhu (sensor node). Sensor node
yang dipasang di setiap ruangan tersebut saling berhubungan satu sama lain
membetuk jaringan bintang, pohon (tree) atau mesh. Hasil pemantauan suhu dari
setiap sensor node kemudian dikumpulkan dalam
sebuah Base Stasion Controller (BSC) yang menjadi pusat pengendali dan
pengolahan datanya, sehingga
terbentuklah suatu sistem pengendalian suhu setiap ruangan pada gedung
bertingkat tersebut.
terima kasih gan, artikelnya sangat membantu :)
BalasHapusdapatkah zigbee disimulasikan menggunakan simulator ns2?
BalasHapusmenurut saya bisa. tergantung integrasi antara device terapan dengan simulator-2 (ns2) nya
Hapusmas
BalasHapussaya mau bertanya
contoh pengaplikasian WSN dengn menggunakan Sensor Suhu dan Kelembapan apa saja?
kebetulan saya memakai judul WSN ini untuk bahan skripsi saya , dan WSN yg saya gunakan tidak menggunakan ATMEGA , tetapi Raspberry PI dan Sensor Suhu DHT-11..
terima kasih
mohon Bantuannya
contoh yg menggunakan sensor suhu dan kelembapan antara lain kontrol perangkat rumah tangga dan bangunan lainnya seperti AC, kompor, alarm kebakaran, dll. sederhana nya semua perangkat trsebut dapat dikontrol menggunakan sebuah controller dengan teknologi WSN.
Hapussemoga sukses dengan skripsi nya :)
sama sama gan, semoga bermanfaat :)
BalasHapusmas ingin sharing ni. kl pengaplikasian wsn dengan gps gt kira kira pengerjaannya di bagian jaringan menggunakan protocol apa yg pas?
BalasHapusWSN bisa digunakan untuk monitoring rumah kaca ga?
BalasHapuspermisi pak, ingin tanya pak, saya pernah menyinggung zigbee ditulisan saya berikut: http://datacomlink.blogspot.co.id/2015/11/implementasi-server-websocket-rfc-6455.html
BalasHapussaya mendapatkan rujukan tentang zigbee dari jurnal berikut http://hdl.handle.net/10.1109/ISORC.2008.59 , nah yang ingin saya tanyakan, bagaimana ya pak cara kerja Atmel Atmega128L, TI cc2420, bisa terhubung dengan sensor humidity & temperature, lalu bisa memberi data lewat protokol zigbee? kira-kira saya perlu belajar dari mana? terima kasih pak
Sangat membantu sekali. Barakallah bang :)
BalasHapusnice info, can we use tiny os for simulating WSN and IOT?
BalasHapushttp://telcoconsultant.net/
http://sinauonline.50webs.com/
mantaps jiwa...informatif banget
BalasHapusSeo Online
BalasHapusBandar Bola live – Dunia Olahraga memang tidak bisa lepas dari rutinitas kita sehari-hari termasuk bidang Olahraga Sepak bola tentunya
http://167.114.18.199/
http://167.114.18.208/
http://167.114.18.209/
https://pasangbola828.com/
https://www.maju88bet.com/
https://www.betasik.com/
http://172.93.101.13/