Arsitektur Wireless Sensor Network (AWSN)

Posted by Rifanisa Azzahra March 25, 2021

Arsitektur Wireless Sensor Network (AWSN)

Sumber : Wireless sensor networks for agriculture: The state-of-the-art in practice and future challenges - ScienceDirect

**Definisi Wireless Sensor Network (WSN)**

Wireless Sensor Network merupakan jaringan nirkabel atau tanpa kabel dari beberapa node yang berupa sendor atau actuator yang kemudian dihubungkan dengan satu atau banyak sink dan dapat saling bertukar informasi. Menurut Hill (2000), Wireless Sensor Network atau jaringan sensor nirkabel adalah kumpulan sejumlah node yang diatur dalam sebuah jaringan kerjasama. Masing-masing node dalam jaringan sensor nirkabel biasanya dilengkapi dengan radio tranciever atau alat komunikasi wireless lainnya, mikrokontroler kecil, dan sumber energi seperti baterai. Banyak aplikasi yang bisa dilakukan menggunakan jaringan sensor nirkabel, misalnya pengumpulan data kondisi lingkungan, security monitoring, dan node tracking scenarios. (Jason, 2003).

Dengan adanya teknologi Wireless Sensor Network, informasi dapat diakses dari jarak jauh melalui gadget seperti laptop, remote device, server dan sebagainya. Untuk itu diperlukan pendekatan lain yang dapat menyelesaikan permasalahan di atas, yaitu salah satunya dengan pendekatan sistem mobile agent. Menurut Min Chen (2007), pendekatan berbasis mobile agent merupakan alternatif pendekatan arsitektur di Wireless Sensor Network. Sink node mengirimkan mobile agent ke area target untuk mengunjungi node satu per satu, lalu data-data sensor dikurangi dan dikumpulkan oleh agent, dan selanjutnya sesuai dengan instruksi mobile agent, data-data tersebut dikirim kembali ke sink.

Berikut adalah beberapa keuntungan yang bisa diperoleh dari teknologi Wireless Sensor Network, diantaranya :

a. Praktis karena tidak perlu ada instalasi kabel yang rumit dan dalam kondisi geografi tertentu sangat menguntungkan dibanding wired sensor.

b. Sensor menjadi bersifat mobile atau mudah untuk dipindahkan.

c. Meningkatkan efisiensi secara operasional.

d. Mengurangi total biaya sistem secara signifikan.

e. Dapat mengumpulkan data dalam jumlah besar.

f. Konfigurasi software lebih mudah.

g. Memungkinkan komunikasi digital 2 arah.

**Arsitektur Wireless Sensor Network (AWSN)**

Pada Wireless Sensor Network, 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 sensing node, dan sebagainya. Setiap node dalam Wireless Sensor Network dapat melakukan pemantuan lingkungan terbuka secara langsung dengan memanfaatkan beberapa macam sensor. (Mittal, 2010).

Sumber : http://telekom.ee.uii.ac.id/index.php/berita/15-Wireless Sensor Network1

Node sensor yang berukuran kecil disebar dalam di suatu area sensor. Node sensor tersebut memiliki kemampuan untuk meneruskan data yang dikumpulkan ke node lain yang berdekatan. Data dikirimkan melalui transmisi radio akan diteruskan menuju base station yang merupakan penghubung antara node sensor dan user.

**Tipe Sensor Wireless Sensor Network (WSN)**

Tipe Sensor	Contoh Sensor
Temperatur	Thermistor, Thermocouple
Tekanan	Pressure gauge, barometer, ionization gauge
Optik	Photodiodes, phototransistors, Infrared sensor
Akustik	Piezoelectric resonators
Mekanik	Strain gauges, tactile sensors
Gerakan dan Getaran	Accelerometers, gyroscope
Posisi	GPS, Ultrasound-based sensors, infrared based sensors
Kelembaban	Capacitive and resistive sendors
Radiasi	Lozation detectors

**Topologi Jaringan Wireless Sensor Network (WSN)**

Wireless Sensor Network sudah banyak diaplikasikan pada monitoring jarak jauh dan daerah yang tersebar sangat luas. Wireless Sensor Network banyak diaplikasikan pada bidang monitoring kesehatan seseorang, otomasi industri, monitoring lingkungan dan konstruksi jembatan. Kemudian, pengembangan kedepan dari Wireless Sensor Network adalah transfer data getaran dari Piezoelectric Sensor dengan jarak yang cukup jauh dari slave node ke master node.

Sumber : https://repository.polibatam.ac.id/upload/download-gan?link=7lDr7Yzu4P

Ada beberapa topologi jaringan yang umum digunakan dalam membangun sebuah sistem Wireless Sensor Network, diantaranya :

a. Topologi Star

Topologi ini merupakan topologi paling dasar dimana setiap node mempertahankan satu jalur komunikasi langsung dengan gateway. Topologi ini sederhana namun membatasi jarak keseluruhan yang dapat dicapai.

b. Topologi Cluster atau Tree

Arsitektur topologi cluster lebih komplek dibandingkan dengan topologi star. Setiap node masih mempertahankan satu jalur komunikasi untuk gateway. Perbedaannya menggunakan node-node lain dalam mengirimkan data, namun masih dalam satu jalur tersebut.

c. Topologi Mesh

Topologi ini merupakan solusi dari topologi-topologi sebelumnya, dengan menggunakan jalur komunikasi yang lebih banyak untuk meningkatkan kehandalan sistem. Dalam sebuah jaringan mesh, node mempertahankan jalur komunikasi untuk kembali ke gateway.

**Komponen Penyusun Wireless Sensor Network (WSN)**

Sebuah Wireless Sensor Network umumnya terdiri atas bagian-bagian, diantaranya :

a. Transceiver ataupun Communication device, berfungsi untuk menerima atau mengirim data dengan menggunakan protokol IEEE 802.15.4 kepada device lain seperti concentrator, modem Wifi, dan modem RF.

b. Mikrokontroler, berfungsi untuk melakukan fungsi perhitungan, mengontrol dan memproses device-device yang terhubung dengan mikrokontroler.

c. Power Supply, Berfungsi sebagai sumber energi bagi sistem WSN secara keseluruhan.

d. External Memory, berfungsi sebagai tambahan memory bagi sistem WSN, pada dasarnya sebuah unit mikrokontroler memiliki unit memory sendiri.

e. Sensor, berfungsi untuk men-sensing besaran-besaran fisis yang hendak diukur. Sensor adalah suatu alat yang mampu untuk mengubah suatu bentuk energi ke bentuk 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. (Sugiarto, 2009).

Sumber : https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwi5nLrFx8vvAhWfIbcAHaHaCIAQFjAAegQIAhAD&url=http%3A%2F%2Feprints.polsri.ac.id%2F4497%2F3%2FFile%2520III.pdf&usg=AOvVaw1mbAs2N_pKA9xwjXHL97-a

**Prinsip Kerja Wireless Sensor Network (WSN)**

Adapun berikut prinsip kerja Wireless Sensor Network, diantaranya :

1. Sensor board mengumpulkan data (cahaya, temperature, kelembapan,dsb)

2. Mote mengirimkan data sensing ke gateaway

3. Gateway mengolah data sensing lalu mengirimkannya ke server

4. Server memproses data untuk ditampilkan

5. Kontroler mengendalikan switch untuk meningkatkan atau menurunkan kinerja peralatan listrik

**Aplikasi Wireless Sensor Network (WSN)**

Wireless Sensor Network dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya :

a. Wireless Sensor Network untuk monitoring ruang kelas sebagai bagian dari Internet of Things

Sensor yang digunakan pada penelitian ini meliputi sensor suhu, sensor kelembaban, sensor O₂/CO₂ dan sensor cahaya. Sensor-sensor ini nantinya dipasang pada groove Xbee Carrier melalui port I2C. Jumlah port I2C pada groove Xbee Carrier hanya satu sehingga diperlukan mulipleksing agar seluruh sensor dapat dipasang dan dapat berfungsi dengan baik. Sensor suhu dan sensor kelembaban menjadi satu modul (groove) yang kompatibel dengan groove Xbee Carrier.Modul sensor untuk O₂/CO₂ dan modul sensor cahaya serta perangkat multipleksing dirancang dan dikembangkan dengan menggunakan mikrontroler sebagai komponen pengendalinya.

b. Wireless Sensor Network untuk mendukung Sistem Pertanian.

Wireless Sensor Network dapat menggunakan energi alternatif seperti matahari dan angin, dengan demikian daya yang dimiliki baterai akan selalu tersedia. Node sensor dapat terdiri dari berbagai macam sensor seperti suhu, kelembaban, radiasi matahari, kelembaban tanah dan dapat dikustomisasi sesuai kebutuhan. Wireless Sensor Network bekerja dengan mengirimkan informasi keadaan lingkungan yang didapat dari sensor dan kemudian mengirimkannya ke base-station melalui jaringan internet melalui koneksi GSM/GPRS. Hasil pengukuran Wireless Sensor Network yang dikirimkan ke base-station secara periodik, kemudian dapat diolah dan dimanfaatkan lebih lanjut untuk membuat keputusan selanjutnya.

c. Wireless Sensor Network untuk Mendeteksi Bencana

Untuk mendapatkan hasil ukur yang teliti, Sensor Network umumnya diletakkan di lokasi yang dekat dengan fenomena yang diukur. Wireless Sensor Network diletakkan dalam tanah (underground), media komunikasi yang dipilih adalah gelombang radio dengan frekuensi tertentu yang mempunyai karakteristik mampu merambat dalam tanah. Sementara itu, Wireless Sensor Network yang terletak di bawah permukaan air (underwater) menggunakan gelombang suara sebagaimana yang digunakan oleh ikan paus dan lumba-lumba, karena mampu merambat dalam jarak yang jauh.