Pengertian Wireless Sensor Network (WSN)

Wireless Sensor Network  atau jaringan sensor nirkabel adalah kumpulan sejumlah node yang diatur dalam sebuah jaringan kerjasama [1]. Setiap node memiliki kemampuan pemrosesan (satu atau lebihmikrokontroler, CPU atau chip DSP), mungkin berisi beberapa jenis memori (memori untuk program, data dan flash), memiliki transceiver RF (biasanya dengan single omni- antena directional), memiliki sumber daya (misalnya baterai dan sel surya), serta mengakomodasi berbagai sensor dan aktuator.Node berkomunikasi secara nirkabel dan bisa mengorganisir diri setelah digunakan dalam ad hocfashion. Sistem dengan 1000 atau bahkan 10.000 node telah diantisipasi. Sistem tersebut dapatmerevolusi cara kita hidup dan bekerja [2].

Banyak aplikasi yang bisa dilakukan menggunakan jaringan sensor nirkabel, misalnya pengumpulan data kondisi lingkungan, security monitoring, dan node tracking scenarios [3]. Sebuah aplikasi pengumpulan data lingkungan kanonik adalah salah satu penelitian dimana ilmuwan ingin mengumpulkan pembacaan beberapa sensor dari satu set poin dalam suatu lingkungan selama periode waktu tertentu untuk mendeteksi tren dan saling ketergantungan. Para ilmuwan ini ingin mengumpulkan data dari ratusan titik yang tersebar di seluruh daerah dan kemudian menganalisis data secara offline [4,5]

Peningkatan jumlah aplikasi Wireless Sensor Network membutuhkan delay jaringan yang rendah. Penelitian saat ini di bidang WSN terutama terkonsentrasi pada bagaimana mengoptimalkan efisiensi energi dengan kurang memperhatikan masalah delay jaringan. Beberapa rancangan WSN baru ditargetkan pada aplikasi yang memerlukan delay transfer data yang rendah dan keandalan yang tinggi. WSN termasuk jaringan transfer data multihop dengan delay rendah dan  hemat energi. Usianya bisa  mencapai beberapa tahun dengan baterai kecil. Node-node saling berkomunikasi menggunakan biaya dan daya yang rendah  pada frekuensi radio. Jaringan ini telah diterapkan pada aplikasi sistem keamanan di rumah sakit [6].

Perkembangan Wireless Sensor Network

Perkembangan teknologi semakin mengarah kepada konektivitas 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 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 melalui gadget seperti laptop, remote control, server dan sebagainya.

Berikut adalah beberapa keuntungan yang bisa diperoleh dari teknologi WSN:

Arsitektur WSN

Terdapat dua macam topologi wireless sensor network, yaitu tipe kluster dan tipe flat. Topologi jaringan kluster pada gambar 1. Pada topologi ini, node-node sensor diatur dalam susunan secara hierarki sehingga terdapat tiga macam node, yaitu child node, cluster head, dan parent node. Cluster head berfungsi sebagai pengatur beberapa child node dalam aplikasinya. Beberapa cluster head menjadi anggota dari sebuah parent node.

Sedangkan untuk topologi jaringan flat, dapat dilihat pada gambar 2, hanya terdapat dua macam node secara fungsional, yaitu sensor/source node dan sink node. Semua sensor node dalam sistem mengirim data ke satu tujuan akhir, yaitu sink node. Proses pertukaran data dilakukan secara nirkabel. Frekuensi yang dipilih adalah salah satu alokasi frekuensi bebas pada ISM Bands. Alokasi frekuensi ISM lain yang tersedia adalah 315, 868, 915, dan 2400 MHz.

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 sensing node, dan sebagainya. Tiap node memiliki kemampuan untuk mengumpulkan data dan meroutingkannya kembali ke Base Station. 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 3 berikut: 

Dan untuk arsitektur WSN secara umum dapat direpresentasikan oleh gambar 4 berikut:

Gambar 4. Arsitektur WSN secara umum

Pada gambar  4  dapat dilihat, node sensor yang berukuran kecil disebar dalam di suatu area sensor.Node sensor tersebut memiliki kemampuan untuk merutekan data yang dikumpulkan ke node lain yang berdekatan. Data dikirimkan melalui transmisi radio akan diteruskan menuju BS (Base Station) 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.

Wireless Mesh Networks (WMN)

Jaringan wireless mesh adalah jaringan komunikasi yang terdiri dari client mesh (node), mesh dan router gateway dan terhubung menggunakan topologi mesh [7]. Node bisa berupa laptop, ponsel dan perangkat nirkabel lainnya. WMN memungkinkan client mesh untuk berkomunikasi tanpa perlu terhubung ke pusat koordinator komunikasi atau yang lebih dikenal sebagai Access Point (AP) . Area yang tercakup dalam komunikasi berupa sekumpulan node yang terhubung satu sama lain dikenal sebagai mesh cloud. WMN menawarkan protokol jaringan komputer yang reliable dan redundan. Ketika satu node berhenti beroperasi, seluruh node yang lain masih dapat berkomunikasi satu sama lain, secara langsung atau melalui satu atau lebih node perantara. Salah satu fitur WMN adalah kemampuannya membentuk jaringan baru secara dependent atau dengan kata lain mampu menyembuhkan diri jika salah satu node tidak bisa bekerja atau kinerjanya berkurang. WMN dapat diimplementasikan dengan berbagai teknologi nirkabel antara lain wireless fidelity (wifi) 802.11 , 802.15,  802.16, teknologi seluler maupun kombinasi lebih dari satu jenis teknologi.

WMN merupakan pengembangan dari jaringan adhoc. Jaringan ad-hoc biasanya dibentuk ketika perangkat nirkabel ada dalam jangkauan komunikasi satu sama lain. Dibanding jaringan adhoc, konfigurasi WMN seringkali lebih terencana, dan dapat digunakan untuk menyediakan konektivitas efektif dinamis dan biaya pada wilayah geografis tertentu. Router mesh sendiri bisa berupa perangkat bergerak yang dapat dipindahkan sesuai dengan kebutuhan dalam jaringan. Router mesh pada umumnya memiliki sumber daya komputasi lebih dibanding node-node lain di dalam jaringan. Oleh karena itu, dipandang dari sisi ini WMN berbeda dari jaringan adhoc dimana seluruh nodenya umumnya memiliki keterbatasan sumber daya komputasi.



Download file