14865082-leachindonesia

7/23/2019 14865082-LEACHindonesia

1/25

PROPOSAL TUGAS AKHIR

ANALISA ALGORITMA LEACH PADA JARINGAN SENSOR NIRKABEL

(ANALYSIS LEACH ALGORITHM ON WIRELESS SENSOR NETWORK)

Disusun untuk memenuhi persyaratan Tugas Akhir dalam rangka menempuh

pendidikan tingkat Sarjana Teknik Telekomunikasi Institut Teknologi Telkom

Disusun Oleh

Stefanus Enggar Pradipta

NIM : 111050121

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

INSTITUT TEKNOLOGI TELEKOMUNIKASI

BANDUNG

2008


2/25

LEMBAR PENGESAHAN

Proposal

Tugas Akhir dengan judul:

ANALISA ALGORITMA LEACH PADA JARINGAN SENSOR NIRKABEL

Oleh :

Stefanus Enggar Pradipta

111050121

Disusun dalam rangka memenuhi persyaratan dalam mengajukan Tugas Akhir.

Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Telekomunikasi

Proposal ini disetujui untuk menyelesaikan Tugas Akhir

Bandung, 28 November 2008

Pembimbing I Pembimbing II

Agus Virgono, Ir., MT Arief Suryadi S.,MT

NIP : 93660083 NIP : 320006626


3/25

ABSTRAKSI

Wireless sensor network ( jaringan sensor nirkabel ) adalah suatu jaringan

nirkabel yang terdiri dari kumpulan node sensor yang tersebar di suatu area tertentu

(sensor field).Tiap node sensor memiliki kemampuan untuk mengumpulkan data dan

berkomunikasi dengan node sensor lainnya.Kemajuan teknologi WSN yang pesat tak

lepas dari fakta bahwa sekitar 98% prosesor bukan berada didalam sebuah PC/laptop

,namun dalam aplikasi militer, kesehatan, remote control, chip robotik, alat

komunikasi, dan mesin-mesin industri yang telah terintegrasi dengan sensor.Dengan

adanya teknologi WSN, kita dapat memonitor dan mengontrol temperature

,kelembaban , kondisi cahaya, level derau, pergerakan suatu objek dan sebagainya.

Dari sejumlah permasalahan pada implementasinya, masalah utama dalam

WSN adalah konsumsi energi.Hal ini diakibatkan oleh catu daya pada node sensor

hanya disuplai oleh baterai untuk operasinya ,sehingga memiliki cadangan energi

yang terbatas. Jika salah satu node mati, maka akan merubah performansi jaringan

dalam hal routing dan topologi. Di sisi lain, kendala akan muncul jika harus

melakukan konservasi energi berulang-ulang atau sesering mungkin karena akan

meningkatkan biaya dan mengganggu performansi jaringan.Karena konsumsi energi

adalah faktor terpenting untuk menentukan lifetime suatu jaringan, maka energi yang

digunakan harus seefisien mungkin agar menghasilkan performansi yang maksimum.

Pada tugas akhir ini akan dianalisis efisiensi penggunaan energi dengan

menggunakan algoritma LEACH (Low-Energy Adaptive Clustering

Hierarchy).LEACH adalah protokol routing yang membentuk kluster dari beberapa

node sensor berdasarkan kekuatan sinyal yang diterima.Mekanisme ini menghemat

energi karena hanya cluster head yang melakukan transmisi data yang telah

dikompres ke Base Station ,sedangkan node sensor cukup mengirim data ke cluster-

head masing-masing.Akibatnya, konsumsi energi berkurang sehingga

mengoptimalkan lifetime jaringan sensor.Analisa performansi algoritma LEACH

meliputi delay, throughputdan lifetime terhadap energi yang dipancarkan.

Kata kunci : wireless sensor network,LEACH


4/25

BAB 1

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Wireless sensor network (WSN) memiliki peranan yang amat penting dalam

berbagai bidang kehidupan.WSN merupakan infrastruktur suatu jaringan yang terdiri

dari sekumpulan node sensor yang tersebar pada suatu area sensor.Tiap node sensor

memiliki kemampuan untuk mengumpulkan data di sekitarnya dan meroutingkan

kembali kesink node melalui transmisi radio secara intensif.Data yang dikumpulkan

bisa berupa suhu, tekanan, pergerakan suatu objek atau kelembaban dan sebagainya.

Dari sejumlah permasalahan pada implementasinya, masalah utama dalam

WSN adalah konsumsi energi.Hal ini diakibatkan oleh catu daya pada node sensor

hanya disuplai oleh baterai untuk operasinya ,sehingga memiliki cadangan energi

yang terbatas. Jika salah satu node mati, maka akan merubah performansi jaringan

dalam hal routing dan topologi. Di sisi lain, kendala akan muncul jika harus

melakukan konservasi energi berulang-ulang atau sesering mungkin, karena akan

meningkatkan biaya dan mengganggu performansi jaringan.

Penelitian tentang WSN dewasa ini difokuskan untuk mengatasi kekurangan

energi selama jaringan aktif karena energi secara langsung berpengaruh terhadap

masa aktif suatu jaringan.Metode yang digunakan adalah dengan memperkirakan

penggunaan energi selama mengirim,menerima atau saat sensing.Karena energi

adalah sesuatu yang sangat terbatas,maka algoritma routing untuk menentukan route

yang menggunakan energi yang lebih efisien menjadi prioritas utama dalam

mendesain WSN.

Berdasarkan pemakaian energi, lifetime sensor dapat ditingkatkan dengan dua

cara,yakni menambah suplai energi dan mengurangi konsumsi energi.

Metode menambah suplai energi dapat dilakukan dengan menambah kapasitas baterai

node sensor.Sedangkan metode mengurangi konsumsi energi dapat dilakukan dengan

cara modifikasi rangkaian sensor, menggunakan Operating System yang sederhana


5/25

serta mendesain protokol dan algoritma jaringan yang menggunakan energi lebih

sedikit.Salah satu solusi untuk mengatasi masalah efisiensi energi dalam merancang

WSN adalah dengan menggunakan algoritma LEACH (Low-Energy Adaptive

Clustering Hierarchy), yang ditemukan oleh Wendi Heinzelman pada tahun

2002.Algoritma LEACH bertujuan untuk mengurangi konsumsi energi pada WSN

dengan cara membagi node ke dalam kluster-kluster sehingga data yang dikirim tidak

harus menuju keBase Station,namun cukup melalui clusterheadsaja.

Tugas akhir ini bertujuan untuk mengetahui performansi algoritma LEACH

pada WSN sehingga dapat diketahui performansi WSN dari berbagai parameter

seperti throughput, lifetime dan delay terhadap energi yang dipancarkan.

2. Tujuan & Manfaat PenelitianPenelitian ini bertujuan untuk menganalisis performansi algoritma LEACH

pada WSN sehingga energi yang terbuang saat transmisi dapat dihemat dan secara

signifikan menambah lifetime jaringan.

3. Perumusan MasalahDalam Tugas Akhir ini permasalahan pada Wireless Sensor Network dapat

dirumuskan sebagai berikut:

WSN adalah suatu jaringan yang memiliki energi yang terbatas, oleh karenaitu perlu dibuat suatu komunikasi protokol agar energi yang digunakan

seefisien mungkin.

Dibutuhkan suatu model jaringan yang memiliki lifetime yang panjang agarmeningkatkan performansi jaringan WSN tersebut

Untuk dapat menganalisis performansi WSN dengan algoritma LEACH,diperlukan suatu model simulasi dengan bantuan NetworkSimulator2.


6/25

4. Pembatasan MasalahBatasanbatasan masalah yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah:

a. Percobaan dilakukan pada jaringan wireless yang statisb. Asumsi node sensor homogen dan tidak dapat mengkonversi energi

sendiri

c. Metode yang digunakan untuk meningkatkan performansi WSN adalahalgoritma LEACHsingle hop

d. Performansi yang akan dianalisa adalah throughput, delay, packet loss danlifetimejaringan.

e. Hanya membahas masalah routingyang berada di layer transport.

5. Hasil yang diharapkanDiharapkan, penelitian ini akan menghasilkan analisis yang mendalam dan hasil

simulasi yang signifikan tentang penggunaan energi pada WSN menggunakan

algoritma LEACH dilihat dari beberapa parameter yang diuji.

6. Metodologi PenelitianPenelitian ini dilakukan dengan metodologi sebagai berikut:

1. Tahap Studi LiteraturPada tahap ini akan dilakukan pendalaman pemahaman tentang konsep dan

teori dari WSN dan permasalahan utama serta algoritma LEACH sebagai

solusi atas permasalahan tersebut, dan hal lain yang berkaitan dengan masalah

yang diangkat pada tugas akhir, termasuk software NS2 yang nantinya akan

digunakan sebagai simulator

2. Tahap Simulasi dan Pengumpulan Data

Pada tahap ini dilakukan perancangan jaringan dan simulasi dengan

menggunakan NS2 serta mengumpulkan data-data yang terkait dengan objek

penelitian dari hasil simulasi.


7/25

Pada tahap ini akan dilakukan simulasi sebagai alat untuk analisis,dengan

model sebagai berikut :

Set parameter

WSN

Penentuan

CH

Pembentukan

kluster

Transmisi

selesai

Aktivitas

transmisi

Semua node

masuk kluster

Selesai

Mulai

Ya

Ya

Tidak

Tidak


8/25

Simulasi dimulai dengan mensettingparameter-parameter yang ada di

dalam jaringan sensor.Parameter yang akan disetberupa jumlah node sensor ,

energi tiap node, luas area, jenis topologi jaringan dan sebagainya.Tahap

berikutnya adalah menentukan jumlah clusterhead (CH) yang diinginkan

beserta node-node yang menjadi CH kluster tersebut.Setelah CH

ditentukan,maka kluster dibentuk yang ditandai dengan konfirmasi

penggabungan diri dari node-node di sekitar CH.Setelah semua node masuk

ke dalam kluster, aktivitas transmisi dimulai.Penjelasan selengkapnya dapat

dilihat pada dasar teori bagian algoritma LEACH.

3

. Tahap AnalisaPada tahap ini akan dilakukan analisis terhadap data-data yang telah diperoleh

pada saat tahap penelitian dan pengumpulan data.

7. Sistematika PembahasanBab 1 : PENDAHULUAN

Pada bab I ini, dijelaskan mengenai latar belakang, tujuan & manfaat,

perumusan masalah, batasan masalah, hasil yang diharapkan dan

metoda pelaksanaan penelitian serta sistematika pembahasan laporan.

Bab 2 : DASAR TEORI

Bab ini merupakan tinjauan pustaka tentang wireless sensor network

dan algoritma LEACH

Bab 3 : PERANCANGAN DAN SIMULASI PERANGKAT LUNAK

Perancangan dimulai dari deskripsi masalah .Metoda simulasi dan

interpretasi algoritma dibahas di sini.

Bab 4 : PENGUJIAN DAN ANALISIS

Evaluasi dan analisis hasil dari program yang disimulasikan dibahas

disini. Beserta analisis spesifikasi yang berhasil dicapai.


9/25

Bab 5 : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari simulasi yang dilakukan serta saran

untuk pengembangan di masa mendatang.

8. Rencana KerjaKegiatan

Nov

2008

Des

2008

Jan

2009

Feb

2009

Mar

2009

Apr

2009

Mei

2009

Jun

2009

Jul

2009

Agt

2009

Pengajuan Proposal

Studi literatur

Perancangan dan realisasi

Pengujian

Analisis hasil penelitian

Penyusunan laporan


10/25

BAB 2

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Wireless Sensor NetworkWireless sensor network(WSN) adalah suatu infrastruktur jaringan nirkabel

yang terdiri dari sejumlah besar node sensor yang tersebar di suatu area.Dewasa ini,

perkembangan WSN mengalami kemajuan yang pesat.Hal ini terjadi karena adanya

suatu kebutuhan akan jaringan sensor yang memiliki kriteria yang amat baik dalam

hal efisiensi operasional dan performansi.WSN menjadi suatu fenomena baik bagi

dunia industri maupun kalangan akademis , karena aplikasi WSN yang mencakup

berbagai bidang.Hal ini didukung oleh fakta bahwa sekitar 98% prosesor bukan

berada didalam sebuah komputer PC/laptop seperti kebanyakan, namun terintegrasi

dalam aplikasi militer, kesehatan, remote control, chip robotik, alat komunikasi, dan

mesin-mesin industri yang didalamnya telah dipasang sensor.

Teknologi WSN dapat memonitor dan mengontrol temperature , kelembaban ,

kondisi cahaya, level derau, pergerakan suatu objek dan lain sebagainya.Dapat

disimpulkan bahwa WSN adalah sebuah penghubung antara lingkungan fisik

(physical world) dan sensor(digital world).

Perkembangan WSN dan trend kemajuan teknologi dapat direpresentasikan oleh

gambar 2.1 berikut :


11/25

Gambar 2.1

Trend perkembangan teknologi terhadap waktuDapat dilihat bahwa seiring berjalannya waktu, maka trend perkembangan

teknologi semakin mengarah kepada konektivitas dengan lingkungan

fisik.Kebanyakan observasi yang dilakukan di lapangan melibatkan banyak faktor

dan parameter- parameter untuk mendapatkan hasil yang maksimal dan akurat..Jika

peneliti hendak mengambil informasi langsung di lapangan, maka kendalanya adalah

dibutuhkan biaya yang besar dan waktu yang lama untuk mendeteksi fenomena yang

muncul sehingga menyebabkan performansi yang tidak efisien dan tidak praktis.

Dengan adanya teknologi WSN, memungkinkan peneliti untuk mendapat

informasi yang maksimal tanpa harus berada di area sensor.Informasi dapat diakses

dari jarak jauh melaluigadgetseperti laptop, remote control, server dan sebagainya.

Berikut adalah beberapa keuntungan yang bisa diperoleh dari teknologi WSN :

meningkatkan efisiensi operasional mengurangi total biaya sistem secara signifikan dapat mengumpulkan data dalam jumlah besar

dapat menambahkan embedded prosesor ke dalam nodesensor

software dapat dikonfigurasi dengan mudah memungkinkan komunikasi digital 2 arah


12/25

menyediakan konektivitas internet yang secaraglobal,kapanpun dimanapun informasi tersebut dapat

diakses melalui server,laptop,dsb.

2.2 Arsitektur WSN

Pada WSN,node sensor disebar dengan tujuan untuk menangkap adanya

gejala atau fenomena yang hendak diteliti.Jumlah node yang disebar dapat ditentukan

sesuai kebutuhan dan tergantung beberapa faktor misalnya luas area, kemampuan

sensingnode,dan sebagainya..Tiap node memiliki kemampuan untuk mengumpulkan

data dan meroutingkannya kembali keBase Station serta berkomunikasi dengan node

lainnya.Node sensor dapat mengumpulkan data dalam jumlah yang besar dari gejala

yang timbul dari lingkungan sekitar.

Dewasa ini perkembangan node sensor mengikuti trend teknologi nano,

dimana ukuran node sensor menjadi semakin kecil dari tahun ke tahun.

Node sensor dapat direpresentasikan oleh gambar 2.2 berikut :

Gambar 2.2

Perkembangan ukuran node sensor dari tahun ke tahun

Arsitektur WSN secara umum dapat direpresentasikan oleh gambar 2.3 berikut :


13/25

Gambar 2.3

Arsitektur WSN secara umum

Node sensor yang berukuran sangat kecil disebar dalam jumlah besar di suatu

area sensor .Node sensor tersebut memiliki kemampuan untuk saling berkomunikasi

dan meroutingkan data yang dikumpulkan ke node lain yang berdekatan.Data yang

akan dikirim melalui transmisi radio akan diteruskan menuju BS yang merupakan

penghubung antara node sensor dan user.Informasi tersebut dapat diakses melalui

berbagai platform seperti koneksi internet atau satelit sehingga memungkinkan user

untuk dapat mengakses secara realtime melalui remote server.

Arsitektur jaringan sensor nirkabel secara aplikatif dapat direpresentasikan oleh

gambar 2.4 berikut :


14/25

Gambar 2.4

Arsitektur WSN yang aplikatif

2.3Komponen & mode yang bekerja pada node sensor

Gambar 2.5


15/25

Komponen node sensor

Sebuah node sensor umumnya terdiri atas 4 subsistem : Subsistem Computing

Terdiri dari sebuah mikroprosesor (mikrokontroler,MCU) yang

bertanggungjawab terhadap kendali sensor & pelaksanaan protocol

komunikasi ,dan sebuah ruang memori.

Subsistem CommunicationTerdiri dari radio yang memiliki range frekuensi yang pendek,yang

digunakan untuk berkomunikasi dengan node sensor terdekat dan dunia

fisik (dalam hal ini gejala/fenomena yang muncul).Radio tersebut dapat

beroperasi pada mode transmit ,receive, idle ataupunsleep tergantung dari

aktivitas yang diinginkan.Saat node sensor tidak dalam kondisi

transmitting/receiving ,dianjurkan untuk mengaktifkan node dalam

kondisi shutdown secara sempurna daripada mode sleep/standby karena

kedua mode tersebut mengkonsumsi energi yang cukup besar.

Subsistem SensingTerdiri dari sebuah grup sensor yang menjadi penghubung antara node

dengan dunia sekitar.Untuk mencapai penggunaan energi yang seminimal

mungkin, komponen yang dipasang pada sensor harus memiliki daya

rendah

Subsistem Power supplyTerdiri dari sebuah baterai yang menyediakan energi untuk node sensor.

Lifetimebaterai dapat ditingkatkan dengan mengurangi kegiatan transmisi

atau men-setnode sensor dalam kondisi offsesering mungkin.

Node sensor bekerja dalam beberapa mode yang dapat direpresentasikan oleh tabel

2.1 berikut :


16/25

No. State node MCU Memory Sensor &

A/D

Radio

S0 Transmitting Aktif Aktif ON Tx

S1 Receiving Aktif Aktif ON Rx

S2 Ready Idle Sleep ON Rx

S3 Observing Sleep Sleep ON Rx

S4 Standby Sleep Sleep ON OFF

S5 Sleep Sleep Sleep OFF OFF

S6 Off OFF OFF OFF OFF

Tabel 2.1

Mode-mode yang bekerja pada node sensor

Pada table 2.1 di atas terlihat bahwa mode transmitdan receive menggunakan

energi yang paling besar.Sedangkan untuk mode ready dan observing,energi yang

dikeluarkan tidak terlalu besar.Namun jika pengamatan terhadap fenomena yang

muncul membutuhkan waktu yang lama ,maka akan menimbulkan masalah disipasi

energi selama masa observasi.Pada ketiga mode yang paling bawah,yaknistandby,sleep dan off, penggunaan energi akan turun secara signifikan karena ketiga mode

tersebut tidak terlibat dalam proses transmisi radio.

Urutan aktivasi mode-mode tersebut dapat direpresentasikan oleh gambar 2.6

berikut :


17/25

Gambar 2.6

Urutan mode pada node sensor

Pada gambar 2.6 di atas menunjukkan bahwa mode-mode tersebut dijalankandengan urutan tertentu.Tiap mode memiliki karakteristik yang berbeda tergantung

dari aktivitas yang sedang dilakukan node, apakah sedang melakukan proses

transmisi atau sedang standby dan seterusnya.Hal ini mengakibatkan energi yang

digunakan tiap mode juga berbeda-beda.Semakin ke kiri, maka mode tersebut

mengeluarkan energi yang semakin rendah,begitu juga sebaliknya.Suatu mode harus

melalui mode disampingnya jika ingin berganti mode.Misalnya mode off harus

melalui mode sleep dan standby terlebih dahulu jika akan melakukan

transmisi.Apabila tidak ada aktivitas observasi atau transmisi , sebaiknya dijalankan

mode offatau sleep.Hal ini perlu diperhatikan karena proses transmisi dan observasi

cenderung menggunakan energi yang lebih besar.Pada mode ready,node sensor dapat

melakukan kedua mode baiktransmitdan receive

2.4 Aplikasi-aplikasi WSN

2.4.1 Bidang militer

Sejak dahulu,WSN merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan dari sistem

kontrol dari peralatan canggih militer, pengawasan daerah untuk kepentingan

keamanan ,modus pengintaian dan targeting system.Di dalam medan perang, WSN

mampu mendeteksi dan menghitung banyaknya jumlah tank musuh,kendaraan robot,

kapal selam, rudal, torpedo dan pesawat yang tak berawak.Posisi dari semua objek

tersebut juga dapat diketahui dengan detail.Selain itu WSN juga berperan dalam

sensingnuklir dari jarak jauh, mendeteksi adanya senjata kimia di suatu negara dan

bahan peledak yang berbahaya, bahkan WSN bisa mendeteksi serangan-serangan

potensial teroris.Terbukti dengan jelas bahwa WSN akan mengambil peran yang lebih

penting dalam tugas-tugas militer lainnya,seperti merancang serangan militer di masa

depan maupun bertahan dengan system yang cerdas tanpa keterlibatan manusia.


18/25

2.4.2 Deteksi dan MonitoringLingkungan

WSN turut ambil bagian dalam memonitor suatu ekosistem yang kompleks

seperti pencemaran udara,air,mendeteksi populasi dan perilaku hewan serta

tumbuhan.Misalnya,untuk meneliti perilaku dari suatu spesies , sensor disebar pada

periode tertentu sebagai sampel sebelum dimulainya musim reproduksi.Sedangkan

contoh untuk beberapa aplikasi lainnya adalah untuk mengontrol suhu dalam suatu

bangunan dan gedung perkantoran yang besar sehingga perubahan suhu di dalam

ruangan dapat dikontrol sesuai yang diinginkan.Menurut data statistik dari sebuah

perkantoran di Amerika , sekitar 90% total biaya untuk instalasi pengatur suhu

ruangan kantor tersebut dikeluarkan hanya untuk masalah kabel.Jika masalah kabel

dapat diatasi dengan teknologi WSN, maka biaya instalasi dapat ditekan secara

signifikan yakni hanya sebesar 10% saja.

2.4.3 Pencegahan dan Bantuan Bencana

WSN memiliki kemampuan untuk menangkap fenomena yang ada di

sekitarnya.Hal ini digunakan untuk mendeteksi adanya kebakaran hutan dengan

adanya fitur temperature sensing.Selain itu,node sensor juga efektif jika disebar di

daerah rawan bencana.Lokasi bencana yang terjadi dapat diketahui dengan pasti

melalui mikrosensor yang tersebar dan terintegrasi dengan bangunan yang ada di

lokasi bencana tersebut.

2.4.4 Bidang kesehatan

Kemajuan di bidang medis yang amat pesat tak dapat dilepaskan dari peran

WSN untuk menangani berbagai aplikasi.Contohnya monitoring virus dari jarak jauh

.Metode yang digunakan adalah dengan cara sensor menangkap gejala-gejala yang

mirip dengan populasi yang telah terinfeksi virus tersebut.Atau bisa juga digunakan

untuk memprediksi sejak dini beberapa infeksi penyakit seperti malaria dan SARS

dengan menganalisis informasi epidemiologicaldari korban.Kemempuan WSN lebih


19/25

jauh adalah mampu membawa perubahan pada metode deteksi penyakit kanker

disamping itu juga digunakan untuk memonitor transplantasi organ dalam manusia.

2.4.5 Home Intellegence

WSN juga efektif untuk merekayasa kecerdasan alat-alat rumah tangga

sehingga memungkinkan untuk dapat mengontrol pengggunaan listrik, air, gas serta

pengaturan suhu di dapur melalui koneksi nirkabel jarak jauh.Disamping itu dapat

juga diaplikasikan untuk pengaturan contentTV,DVD,atau CD player sesuai dengan

kebutuhan keluarga.Salah satu contoh aplikasi yang menarik adalah sensor dapat

mengetahui isi yang terdapat dalam kulkas dan dapat mengirimkan produk yang

kehabisan stok atau tinggal sedikit ke dalam sebuah perangkat personal digital

assistant(PDA) secara nirkabel ketika berbelanja.

2.4.6 Bidang ilmiah

Bidang ilmiah memberikan sumber yang tidak terbatas untuk

bereksplorasi.Aplikasi di dalam WSN turut memberikan andil yang penting didalam

pengukuran kedalaman lautan beserta deteksi biota nya,serta berperan penting dalam

proyek penelitian luar angkasa ke planet Mars, dimana sensor-sensor tersebut

ditempatkan untuk mendeteksi suhu, seismic,kandungan dan komposisi tanah dari

planet tersebut.

2.4.7 Layanan interaktif

WSN memiliki prospek yang menjanjikan dalam hal penggalian informasi

dari lingkungan fisik dan memberikan timbal balik yang variatif.Dengan adanya

teknologi WSN, saat ini muncul layanan hiburan yang bersifat interaktif Contohnya

adalah smart kindergarten, yakni suatu taman belajar kanak-kanak yang

memungkinkan anak-anak dan mainannya untuk berkomunikasi dua arah.Dalam

dunia nyata.Contoh lainnya adalah museum Exploratorium yang interaktif di San

Francsisco.Di tempat ini pengunjung dapat berpartisipasi secara aktif dalam

eksperimen.Pengunjung juga mendapat feedback berupa percakapan (speech) dan

sentuhan (touch) dari objek-objek yang dilengkapi sensor.


20/25

2.4.8 Aplikasi lainnya

WSN juga digunakan di dalam banyak keperluan lainnya,misalnya instrumentasi

pabrik,kontrol robot,memonitor trafik dan sebagainya.

2.5LEACH2.5.1 Definisi LEACH

Dari sejumlah permasalahan pada implementasi WSN, konsumsi energi

merupakan masalah yang sangat penting.Hal ini dikarenakan node sensor hanya

disuplai oleh baterai yang memiliki cadangan energi yang terbatas untuk

operasinya.Jika salah satu node mati,maka akan merubah performansi jaringan dalam

hal routing dan topologi. Di sisi lain,kendala akan muncul jika harus melakukan

konservasi energi berulang-ulang atau sesering mungkin,karena akan meningkatkan

biaya dan waktu serta mengganggu performansi jaringan.Konservasi energi tersebutdapat berupa pengisian baterai,penggantian baterai,maupun pengisian otomatis dari

konversi energi yang dihasilkan node.

Penelitian tentang WSN dewasa ini difokuskan untuk mengatasi kekurangan

energi selama jaringan aktif karena energi secara langsung berpengaruh terhadap

masa aktif suatu jaringan.Metode yang digunakan adalah dengan memperkirakan

penggunaan energi selama mengirim,menerima atau saat sensing.Karena energi

adalah sesuatu yang sangat terbatas,maka algoritma routing untuk menentukan route

yang menggunakan energi yang lebih efisien menjadi prioritas utama dalam

mendesain WSN.Salah satu solusi yang ditawarkan untuk meningkatkan efisiensi

energi dalam WSN adalah dengan menggunakan algoritma LEACH (Low-Energy

Adaptive Clustering Hierarchy).


21/25

LEACH ditemukan oleh Wendi Heinzelman pada tahun 2002.LEACH

merupakan protokol routing yang membentuk kluster dari kumpulan node sensor

berdasarkan kekuatan sinyal yang diterima.Algoritma dimulai dengan pemilihan

suatu node sebagai cluster-head (CH) lalu dengan algoritma clusteringmemilih node

non-CH sebagai angggota sehingga membentuk kluster.Mekanisme ini menghemat

energi karena hanya CH yang melakukan transmisi data ke Base Station,sedangkan

tiap node sensor cukup mengirim data ke CH masing-masing. Akibatnya, konsumsi

energi berkurang.sehingga lifetime jaringan sensor menjadi maksimal.

Karakteristik dari LEACH dapat dijelaskan sebagai berikut:

Memiliki kanal propagasi yg simetris Base Station (BS) diletakan jauh dari node sensor dan bersifat statis Semua node sensor dapat mengirim data ke BS CH mampu mengkompresi data Node sensor memiliki sifat homogen satu sama lain , baik dari jumlah

energi, bentuk, ukuran dan sebagainya.

2.5.2 Arsitektur LEACH

Arsitektur LEACH secara sederhana dapat direpresentasikan oleh gambar 2.7

sebagai berikut :

Node sensor


22/25

Gambar 2.7

Arsitektur LEACH

Pada awalnya node-node tersebar dalam jumlah besar pada suatu area dan

proses pengiriman data masih terpusat pada Base Station.Namun dengan adanya

algoritma LEACH , node-node tersebut dikelompokkan dalam beberapa kluster pada

satu jaringan WSN.Masing-masing kluster memiliki sebuah clusterhead yang

bertugas untuk mengkoordinasi pengiriman data dari node sensor ke BS.

LEACH memiliki fitur-fitur sebagai berikut :

Data fusion : penggabungan data sehingga mengurangi disipasi energi danmenambah lifetime jaringan

Adaptive : mudah untuk menyesuaikan diri saat pembentukan formasikluster

Local compression : mengkompresi data agar ukuran data yang dikirim keBS lebih kecil

Randomization rotation : perputaran kedudukan CH secara acak Self-Organizing: tiap node sensor memiliki sikap pengambilan keputusan

sendiri untuk menjadi CH

2.5.3 Algoritma LEACH

Base Station

Cluster-head


23/25

Operasi LEACH terbagi ke dalam beberapa sesi, tergantung dari jumlah CH

yang diinginkan dan masa observasi. LEACH memastikan tiap node akan menjadi

CH untuk satu sesi.Akibatnya,kedudukan CH menjadi tidak tetap atau bergantian

sehingga suatu kluster memiliki formasi yang dinamis atau berubah-ubah setiap sesi.

Algoritma LEACH dibagi menjadi 2 fase yaitu fase setup dan fasesteady state.

Proses algoritma LEACH dapat dijelaskan sebagai berikut :

A. Fase setupPada fase setup terjadi penentuan CH dan proses pembentukan kluster

atau sering disebut juga dengan algoritma clustering.Berikut adalah proses yang

terjadi :

I ) Penentuan CH

Penentuan CH dilakukan dengan alur sebagai berikut :

Algoritma dimulai dengan memutuskan terlebih dahulu persentase CH yang

diinginkan dan masa aktif node tersebut selama menjadi CH.Setelah itu, tiap node

memutuskan apakah menjadi CH atau tidak selama sesi tersebut berdasarkan level

energi yg tersisa .

Pengambilan keputusan dilakukan oleh node n yang memilih angka acak

di antara 0 dan 1.Jika angka tersebut kurang dari batas threshold,maka node tersebut

menjadi CH untuk sesi tersebut.Batas threshold dirumuskan sbb:

Dimana P = persentase clusterhead yang diinginkan

r = sesi saat ini

G = jumlah node yang belum pernah menjadi CHselama 1/P sesi terakhir

Dengan menggunakan batas threshold ini,maka tiap node sensor akan menjadi CH

dari sekumpulan node dalam 1/P sesi.

II ) Pembentukan kluster


24/25

Setelah node bertindak menjadi CH,berikutnya dia akan mengumumkan

pesan kepada node non-CH lain yg tersisa. Node non-CH menerima pesan dan akan

memberitahu kepada CH untuk menggabungkan diri sebagai anggota dalam kluster

tersebut. Kriteria pemilihan anggota kluster dapat berdasarkan kekuatan sinyal yang

diterima node non-CH maupun banyak faktor lainnya.Setelah menerima informasi

penggabungan diri ,maka CH mencreate TDMA schedule dan menyebarkan ke

seluruh node.TDMA schedule membagi waktu ke dalam beberapa slot,dimana jumlah

slot sama dengan jumlah node dalam kluster.

2.3.2 Fase steady state

Pada fase steady state terjadi proses transfer data antar node yang melibatkan

aktivitas transmisi dan observasi.Prosessteady state memakan waktu yang lebih lama

dibandingkan dengan prosessetup,karena transfer data terjadi melalui transmisi radio

secara intensif.Sedangkan prosessetup hanya menentukan CH dan pembentukan

kluster.

Pembagian fase terhadap waktu pada LEACH dapat direpresentasikan oleh gambar

2.8 berikut :

Gambar 2.8

Fase dalam algoritma LEACH

DAFTAR PUSTAKA


25/25

[1] Bharathidasan, Sai Ponduru ,Sensor Networks: An Overview[2] Quanhong Wang, Hassanein dan Kenan Xu,A PracticalPerspective

on Wireless SensorNetworks

[3] I. F. Akyildiz,W. Su, Y. Sankasubramaniam, and E. Cayirci. Wireless SensorNetworks: A Survey.Computer Networks, 38:393422, 2002.

[4] http://www.xbow.com[5] Dali Wei, Shaun Kaplan and H Anthony Chan,Energy Efficient Clustering

Algorithms for Wireless Sensor Networks.2008

[6] Juhana Yrjola,Summary of Energy-Efficient CommunicationProtocol for Wireless Microsensor Network.2005

14865082-leachindonesia

Documents