Analisis Ketahanan Energi oleh Low Energy Adaptive ...repository.uksw.edu/bitstream/123456789/11289/2/T1_672010155_Full... · Analisis Ketahanan Energi Oleh Low Energy Adaptive ...

Analisis Ketahanan Energi Oleh Low Energy Adaptive

Clustering Hierarchy (LEACH) Pada Cluster Head

Wireless Sensor Network (WSN)

Artikel Ilmiah

Peneliti :

Jhon Rinto Tonapa (672010155)

Indrastanti Ratna Widiasari, M.T.

Program Studi Teknik Informatika

Fakultas Teknologi Informasi

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

April 2016




Artikel Ilmiah

Diajukan kepada


untuk memperoleh Gelar Sarjana Komputer

Peneliti :

Jhon Rinto Tonapa (672010155)

Indrastanti Ratna Widiasari, M.T.

Program Studi Teknik Informatika



Salatiga

Aprill 2016

Lembar Pernyataan Tidak Plagiat

Lembar Pernyataan Persetujuan Akses

Lembar Persetujuan

Lembar Pengesahan




1) Jhon Rinto Tonapa

2) Indrastanti Ratna Widiasari



Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia

Email: 1)

[email protected], 2)

[email protected]

Abstract

Wireless Sensor Network (WSN) is a wireless network that uses a sensor to

monitor physical or environmental conditions, such as temperature, vibration,

noise, electromagnetic waves, pressure, movement, and others. However, the

limitations of the existing power and the factors that affect the operation of a

sensor should be a consideration in the design of routing protocols in WSN. One

of the protocols that improve the energy efficiency of WSN technology is Low

Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH). Thus, in this research, a

comparison protocol in WSN using Network Simulator 2 (NS-2). Measured

Indicators are the energy consumption and the number of nodes that are still

active. The simulation results show that LEACH more efficient, and have a longer

working time.

Keywords: WSN, LEACH, routing

Abstrak

Wireless Sensor Network (WSN) merupakan sensor yang menggunakan

jaringan wireless untuk melakukan monitoring fisik atau kondisi lingkungan

sekitar, seperti suhu, getaran, suara, gelombang elektromagnetik, tekanan,

gerakan, dan lain-lain. Namun demikian keterbatasan daya yang ada dan faktor-

faktor yang memengaruhi bekerjanya suatu sensor harus menjadi pertimbangan

dalam melakukan perancangan protokol routing pada WSN. Salah satu protokol

yang meningkatkan efisiensi energi dari teknologi WSN adalah Low Energy

Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH). Sehingga dalam penelitian ini

dilakukan perbandingan protokol dalam WSN menggunakan Network Simulator 2

(NS-2). Indikator yang diukur adalah konsumsi energi dan jumlah node yang

masih aktif. Hasil simulasi menunjukkan bahwa LEACH lebih efisien, dan

memiliki masa waktu kerja yang lebih lama.

Kata Kunci: WSN, LEACH, routing _________________________________________________________________________________________________________

1)Mahasiswa Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi,


2)Staff Pengajar Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana

1

1. Pendahuluan

Kemajuan terbaru dalam teknologi sensor, komunikasi wireless dan

komputasi digital telah menghasilkan pengembangan yang lebih lanjut, yaitu

Wireless Sensor Network (WSN). Sebuah Wireless Sensor Network dapat

dijelaskan sebagai jaringan sebuah node-node yang saling berkolaborasi dalam

melakukan penginderaan di daerah sekitarnya. Teknologi ini terdiri dari node

sensor, sebuah head node atau cluster node serta base station. Berbagai macam

aplikasi dari teknologi WSN adalah teknologi ini mampu melakukan monitoring

fisik atau kondisi lingkungan sekitar seperti suhu, suara, tekanan, getaran, gerakan

dan lain-lain [1].

Cara kerja dari WSN adalah dengan melakukan penginderaan lingkungan

sekitarnya yang dilakukan oleh node-node yang tersebar yaitu dengan kemampuan

tiap-tiap node yaitu mengirim, menerima dan merasakan. Kolaborasi atau kerja

sama antar node-node memiliki peran penting dalam sistem.

Di dalam implementasi perangkat lunak dan perangkat keras komputer

dalam kaitannya dengan komputerisasi dan digitalisasi, faktor sumber daya energi

dan tingkat konsumsinya perlu diperhatikan dengan baik. Beberapa faktor yang

memengaruhi penggunaan energi WSN adalah kondisi implementasi dilapangan

yang terbatas, setiap node sensor memiliki sumber daya yang kecil setara dengan

daya yang biasa dihasilkan oleh sebuah baterai biasa. Hal ini menjadikan node-

node sensor harus mampu bekerja dengan cepat dan maksimal, tanpa harus

kehabisan sumber energi di tengah-tengah pekerjaannya. Hal ini menyebabkan

Penggunaan energi menjadi masalah yang penting dalam penggunaan Wireless

Sensor Network [2].

Namun yang menjadi masalah adalah apabila ada node sensor yang tidak

berfungsi karena sudah kehabisan energi atau karena terjadinya kerusakan pada

node sensor dalam hal ini cluster head, sehingga jalur routing perlu dibenahi

kembali agar node-node yang masih aktif dapat terus bekerja [3].

Berdasarkan latar belakang tersebut, dilakukannya penelitian ini bertujuan

untuk menganalisa ketahanan energi dalam WSN pada saat node sudah tidak

berfungsi, sehingga meskipun ada cluster head yang telah kehabisan energi atau

tidak berfungsi, tidak akan mengurangi efektifitas monitoring yang dilakukan

oleh sensor. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan agar didapatkan informasi

mengenai penggunaan energi yang lebih efisien dalam wireless sensor network,

sehingga node-node masih dapat melakukan transmisi data meskipun ada cluster

node yang tidak berfungsi atau kehabisan energi.

Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH) protocol

merupakan hierarchical clustering algorithm untuk sensor network. Kemampuan

LEACH protocol dalam melakukan distribusi energi yang digunakan menjadi

salah satu keunggulan metode ini, dimana penentuan jumlah cluster head dan

anggota cluster menjadi hal yang memengaruhi performa Wireless sensor

network, sehingga pada saat ada cluster head yang akan kehabisan energi maka

akan dibuat jalur alternatif yang akan menjadi cadangan dan transmisi data tetap

berjalan tanpa terjadi hambatan.

2

2. Tinjauan Pustaka

Adapun penelitian terdahulu yang menjadi acuan dalam penelitian yang

dilakukan adalah penelitian yang menjelaskan bahwa wireless sensor network

terdiri dari atas sejumlah sensor node yang bebas. Setiap node memiliki

kemampuan untuk mengirim, menerima, dan mendeteksi. Selain itu sensor juga

dilengkapi peralatan pemrosesan, peralatan komunikasi dan power supply atau

baterai. Melalui pendekatan berbasis geographical based, maka dibuat sebuah

simulasi yang nantinya diharapkan dapat memberikan jalur routing terpendek

namun juga efisiensi energi yang digunakan oleh node sehingga terjadinya

penghematan jarak sebesar 10%-20% [4].

Penelitian lain yang menjadi acuan dalam penelitian yang dilakukan

adalah penelitian tentang pembuatan simulasi dengan yang menggunakan LEACH

protocol. Pada penelitian tersebut dijelaskan tentang bagaimana melakukan

analisa dalam melakukan routing dan isu-isu desain jaringan pada WSN dengan

menggunakan LEACH protocol [5].

Penelitian lain yang juga dijadikan sebagai acuan dalam penelitian ini

adalah penelitian yang menjelaskan tentang bagaimana membentuk suatu routing

alternatif dengan menggunakan gradient based sebagai algoritma yang rute

pengiriman data. Dengan menggunakan pendekatan secara gradient atau jarak

relatif dan tidak menggunakan jarak absolut, nantinya akan dihasilkan sebuah rute

terbaik yang bisa dihasilkan agar sistem tetap dapat berjalan meskipun terjadi

kerusakan dan kekurangan daya [6].

Berdasarkan penelitian-penelitian terdahulu mengenai efisiensi energi dan

jarak yang menjadi rute dengan menggunakan metode Gradient Based dan

Georaphical Based, yang mampu memberikan efisiensi terhadap penggunaan

energi, maka dilakukan penelitian yang membahas tentang penggunaan energi

node dengan memanfaatkan LEACH Protocol (Low Energy Adaptive Clustering

Hierarchy), yaitu dengan membuat sebuah simulasi agar dapat mempelajari

ketahanan energi terbaik meskipun terdapat node yang akan kehabisan energi.

Dalam penelitian ini dilakukan perbandingan 2 protokol cluster pada WSN, yaitu

protokol LEACH dan Static-Clustering dengan menggunakan Network-Simulator

2.

Sebuah sensor network adalah infrastuktur yang terdiri dari penginderaan

(sensing), pengukuran (computating), dan elemen komunikasi (communication)

yang memberikan administrator kemampuan untuk melakukan pengamatan dan

memberikan reaksi terhadap suatu peristiwa maupun fenomena dalam suatu

lingkungan [7]. Kumpulan dari beberapa wireless sensor jika masing-masing

diletakkan secara spesial dan diatur konfigurasinya, dapat disebut sebagai WSN

(Wireless Sensor Network). WSN merupakan sensor yang menggunakan jaringan

wireless untuk melakukan monitoring fisik atau kondisi lingkungan sekitar,

seperti suhu, getaran, suara, gelombang elektromagnetik, tekanan, gerakan, dll .

Pada dasarnya jaringan komunikasi wireless sensor ini digunakan pada industri

ataupun aplikasi komersial lainnya yang kesulitan dengan sistem perkabelan. Area

penggunaan dari wireless sensor ini adalah seperti sistem monitor tingkat polusi

atau kontaminasi udara, pengendali reaktor nuklir, sistem deteksi kebakaran atau

3

semburan panas bumi, area habitat monitoring, object tracking, traffic monitoring,

ataupun kondisi lainnya [8].

Routing protokol mengijinkan router-router untuk sharing informasi

tentang jaringan dan koneksi antar router. Sebuah jaringan terdiri dari beberapa

node, yang pada umumnya paket data dikirim melewati beberapa node sebelum

akhirnya mencapai tujuan. Berikut merupakan berbagai macam routing yang ada

pada WSN berdasarkan pada struktur jaringanya, routing dalam WSN dibagi

menjadi 3; Flat Routing, Hierarchical Routing, dan Location Based Routing [9].

Flat Routing memungkinkan setiap node biasanya memainkan peranan

yang sama, dan sensor node bersama-sama berkolaborasi untuk melakukan tugas

penginderaan. Karena besarnya jumlah node maka tidak mungkin untuk

memberikan pengenal global ke setiap node, yang menyebabkan flat routing

menjadi data-centric routing. Dimana base station mengirim queri ke daerah

tertentu dan menunggu data dari sensor yang terletak di daerah yang dipilih.

Karena data yang diminta melalui queri tertentu, pemberian atribut dilakukan

untuk menentukan sifat data yang akan diterima dan dikirim.

Hierarchical Routing membuat node dengan energi tinggi dapat digunakan

untuk memproses dan mengirimkan informasi sementara node dengan energi

rendah dapat digunakan untuk melakukan penginderaan. Hal ini menyebabkan

penentuan cluster head memberikan kontribusi untuk skalabilitas, lifetime, dan

kebutuhan energi. Routing ini merupakan cara yang efisien untuk menurunkan

konsumsi energi dalam cluster dan dengan melakukan data aggegation and fusion

untuk mengurangi jumlah data yang ditransmisikan ke base station.

Location Based Routing bekerja dengan cara sensor node ditangani sesuai

dengan lokasi mereka. Jarak antar node diperkirakan atas dasar kekuatan sinyal

yang masuk. Koordinat relatif antar node diperoleh dengan pertukaran informasi

antar tetangga node, maupun dengan koordinat dari Global Positioning System

(GPS)

Protokol yang digunakan dalam penelitian ini adalah Low Energy Adaptive

Clustering Hierarchy (LEACH). LEACH adalah cluster-based protocol. Jumlah

cluster head dan anggota cluster yang dihasilkan oleh LEACH menjadi parameter

penting untuk mencapai kinerja yang lebih baik. LEACH merupakan clustering

adaptif protokol yang menggunakan pengacakan untuk mendistribusikan beban

energi secara merata antara sensor dalam jaringan.

Dalam LEACH, node terorganisir didalam cluster lokal, dengan satu node

yang bertindak sebagai cluster head. Cluster head dipilih secara prioritas dan

tetap didalam seluruh sistem selamanya, seperti dalam algoritma clustering

konvensional, mudah untuk melihat bahwa sensor yang dipilih untuk menjadi

cluster head akan kehabisan energi dengan cepat, dan akibatnya akan mengakhiri

komunikasi dari semua node dalam cluster tersebut. Sensor dipilih untuk menjadi

cluster head pada waktu tertentu dengan probabilitas tertentu. Setiap node

menentukan cluster dengan memilih cluster head yang membutuhkan energi

komunikasi minimum.

4

Gambar 1 Cluster based mechanism of LEACH in WSN [5].

Gambar 1 menjelaskan bagaimana cara kerja LEACH dalam WSN dimana node-

node akan membentuk sebuah cluster dan memilih cluster head yang nantinya

akan mengirimkan informasi ke base station

Operasi dari LEACH terbagi menjadi putaran-putaran dimana setiap

putaran dibagi menjadi dua tahapan, tiap tahapan dimulai dengan set-up phase,

saat cluster mulai berorganisir diikuti oleh steady-state phase, saat data

ditransmisikan ke base station terjadi yang digambarkan pada Gambar 2.

Gambar 2 Set-Up Phase dan Steady-state LEACH [9].

Setup phase dibagi lagi menjadi 3 tahapan yaitu Advertisement phase: dimana

algoritma pemilihan Cluster Head dieksekusi yang digambarkan pada Gambar 2,

Cluster setup: node-node bergabung menjadi sebuah cluster, Broadcast schedule:

head melakukan penjadwalan untuk melakukan broadcast ke member clusternya.

(1)

Gambar 3 Selection Algorithm [10]

1 [ *mod(1/ )]( )

0 ,

Pif n G

P r PT n

otherwise

5

Identifikasi Masalah dan

Pengumpulan Data

Perancangan Sistem

Analisis Hasil dan Penyimpulan

Hasil

Eksperimen dan Pengumpulan

Data

Gambar 3 menjelaskan tentang tahapan advertisement dimana algoritma akan

memilih cluster head dengan sebuah probabilitas, node N akan memilih random

number antara 0-1, jika m<T(n) untuk node n, maka node akan menjadi cluster

head, dimana P merupakan persentasi dari total jumlah node, r adalah putaran

sementara, dan G adalah node yang belum menjadi cluster head selama 1/P

putaran. Dengan menggunakan batasan ini setiap node akan berkesempatan

menjadi cluster head selama 1/P putaran. Selama putaran 0 (r=0), setiap node

berkesempatan P untuk menjadi cluster head. Pada tahap Steady-state phase ini

semua node akan mengirim data ke cluster headnya masing-masing, kemudian

cluster head melakukan pengumpulan data dan melakukan transmisi untuk

mengirimkan data ke Base Station dengan menggunakan transmisi secara

langsung.

3. Metode dan Perancangan Sistem

Tahapan penelitian pada perancangan simulasi ini melalui beberapa

tahapan yang terlihat pada Gambar 3.

Gambar 4 Tahapan Penelitian [11]

Tahapan penelitian pada Gambar 4 dapat dijelaskan sebagai berikut. Tahap

pertama adalah identifikasi masalah dan pengumpulan data, dilakukan

pengumpulan data berupa informasi-informasi mengenai berbagai masalah yang

terdapat pada wireless sensor network dalam hal ini yang menjadi fokus utama

adalah masalah penggunaan energi yang digunakan. Tahapan kedua adalah

tahapan perancangan sistem, yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah

perancangan simulasi dari wireless sensor network. Tahapan ketiga adalah

eksperimen, dimana dilakukan pengimplementasian LEACH protokol pada

lingkungan simulasi untuk mendapatkan data sebagai bahan analisis. Tahap

keempat adalah pengujian serta analisis hasil dari implementasi LEACH protokol

pada simulasi.

6

Adapun perangkat keras dan lunak yang dibutuhkan untuk melakukan

simulasi dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1 Kebutuhan Sistem

Komponen Fungsi Spesifikasi

1 Buah mesin

virtual

Sebagai Host dari

simulasi

- Base Memory 768

MB

- Storage 8 GB

Ubuntu 10.10

32 bit

Sistem Operasi

mesin virtual dari

simulasi yang

dibangun

Network Simulator

2

Sebagai Simulator

yang menjalankan

LEACH protokol

ns-allinone-2.34

Pada tahap perancangan sistem yang dilakukan adalah langkah-langkah

perancangan Network Simulator 2, yang akan dipergunakan untuk mendapatkan

hasil data penggunaan energi setelah menggunakan LEACH protokol.

Perancangan sistem didasarkan pada perencanaan area simulasi, jumlah node

sensor, lama waktu simulasi berjalan, dan sistem komunikasi node. Area simulasi

ditetapkan sebagai luasan yang didefinisikan sebagai sumbu x dan sumbu y.

Jumlah node yang telah ditentukan kemudian diposisikan dengan aturan yang

sudah ditentukan, dimana dalam perancangan ini node sensor diposisikan dengan

aturan random. Keseluruhan perencanaan parameter-parameter ini

diinisialisasikan yang kemudian menjadi kebutuhan untuk simulasi. Proses

algoritma pada protokol LEACH terbagi menjadi 2 fase, yaitu fase setup-state dan

steady-state yang dapat dilihat pada Gambar 5 dan Gambar 6.

Gambar 5 Proses setup-phase pada LEACH [5]

7

Gambar 5 merupakan flowchart proses setup-phase dimana pada tahapan

ini node akan dipilih untuk menjadi cluster head dengan selection algorithm.

Kemudian setiap node akan dicek kembali apakah node i merupakan cluster head,

node yang menjadi cluster head akan mengirimkan brodcast ADV kepada node-

node disekitarnya, sementara node yang bukan cluster head akan menerima setiap

broadcast ADV dari cluster head, dan memilih akan bergabung dengan cluster

terdekat. Node yang bukan cluster head akan mengirim kembali joint-Req kepada

node yang dia pilih, dan node yang menjadi cluster head akan menerima joint-Req

dari node yang bukan cluster head dan membentuk cluster. Node non Cluster

head menunggu jadwal TDMA yang dibuat oleh cluster head, setelah cluster head

membuat jadwal TDMA, kemudian jadwal dikirimkan ke anggota clusternya, dan

node non cluster head menerima dan proses steady-state selesai yang akan

dilanjutkan dengan setup-phase yang digambarkan pada Gambar 6.

Gambar 6 Proses steady-state pada LEACH [12]

Pada fase ini node akan diperiksa apakah merupakan sebuah cluster head,

apabila merupakan cluster head maka, cluster head akan menerima data dari

semua anggota cluster. Node yang bukan cluster head hanya akan mengirim data

sesuai dengan jadwal TDMA yang sudah diterima. Node cluster head akan

mengumpulkan dan melakukan kompresi terhadap data dan semua data yang

sudah dikompresi akan dikirimkan ke Base Station, proses steady-state pun

selesai.

Parameter yang menjadi acuan untuk melihat kinerja dari LEACH dapat

dilihat pada Tabel 2. Tabel 2 Parameter Simulasi

Parameter Nilai

Area Simulasi 100 Yard x 100 Yard

Waktu Simulasi 3600 Putaran

Posis Base Station (50, 175)

Energy Awal Node 2 Joule

8

Tabel 2 menjelaskan tentang parameter-parameter yang akan digunakan dalam

melakukan eksperimen dari penggunaan LEACH protokol. Penempatan Base

Station pada koordinat x = 50 dan y = 175 yang dimaksudkan untuk

menyesuaikan dengan keadaan aslinya dimana Base Station selalu berada paling

jauh dari node dan tetapi dekat dengan administrator. Penggunaan energi 2

Joule/node merupakan inisiatif dari penulis dikarenakan pada penelitian

sebelumya telah digunakan energi 0.5 – 1 Joule/node [10], sehingga hasil yang

akan didapatkan akan berbeda dari penelitian - penelitian sebelumnya.

4. Hasil dan Pembahasan

Pembentukan cluster untuk simulasi sesuai dengan parameter yang telah

dirancang dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7 Posisi Node Simulasi

Gambar 7 mengilustrasikan posisi dari setiap node , dalam simulasi, misal

terdapat 100 node yang akan melakukan penginderaan terhadap lingkungannya,

dan sebuah node yang menjadi base station dimana semua data akhirnya akan

dikirimkan ke node ini.

Pada tahapan hasil dan pembahasan penerapan dari peracangan simulasi

yang sudah dibangun. Adapan skenario simulasi yang dilakukan yaitu membuat

variasi jumlah node yang akan digunakan pada simulasi yaitu 50, 75, dan 100

node dengan posisi acak. Analisis dari simulasi ini adalah membandingkan antara

dua Hierarchical Routing yaitu protokol LEACH dengan protokol Static-

Clustering, kedua protokol menggunakan parameter simulasi yang terdapat pada

Tabel 2 . Tujuan dari simulasi ini adalah untuk melihat kinerja dari kedua protokol

yang sama-sama berbasis pada cluster.

Base Station

9

Hasil simulasi kinerja untuk kedua protokol dapat dilihat pada Gambar 8 dimana

yang menjadi perbandingan antara kedua protokol adalah jumlah node yang masih

bekerja pada iterasi ke-i.

Gambar 8 Jumlah Node Aktif LEACl vs Static-Clustering Protocol

Dari Gambar 8 terlihat bahwa kemampuan LEACH dalam melakukan

distribusi energi pada cluster lebih baik daripada Static-Clustering sehingga node

yang masih bisa bekerja lebih banyak daripada yang menggunakan protokol

Static-Clustering. Distribusi energi pada yang terjadi pada LEACH adalah dengan

melakukan rotasi pada Cluster Head yang akan kehabisan energi, mengingat

beban kerja pada Cluster Head yang lebih berat daripada node biasa, maka node

yang terpilih menjadi Cluster Head akan lebih cepat kehabisan energi. Sebelum

Cluster Head yang terpilih kehabisan energi, rotasi pada Cluster Head akan

dilakukan, dengan cara kembali melakuan Setup-State untuk memilh Cluster

Head yang baru yang dilanjutkan pembentukan anggota cluster yang memilih

Cluster Head terdekatnya. Mekanisme ini akan terus dilakukan sampai setiap

node sudah tidak lagi mempunyai energi atau kehabisan energi. Berbeda dengan

Static-Clustering protokol yang tidak melakukan perputaran pada Cluster Head,

karena jenis protokol ini meerupakan cluster yang tetap jadi apabila Cluster Head

yang telah terpilih kehabisan energi, maka setiap node anggotanya tidak akan

berfungsi lagi karena hanya bertumpu pada Cluster Head yang sudah ada. Rotasi

yang dilakukan oleh LEACH mampu menjaga ketahanan energi yang

menyebabkan lifetime dari WSN dapat lebih lama. Tabel 3 merupakan

perbandingan dari jumlah node yang masih aktif antara LEACH vs Static-

Clustering

Node

Time

10

Tabel 3 Perbandingan Jumlah Node Aktif LEACH vs Static-Clustering

Jumlah Node Protokol Waktu aktif

Node (Round)

50 LEACH 273.4

Static-Clustering 34

75 LEACH 396.6

Static-Clustering 37.3

100 LEACH 387


Tabel 3 merupakan data jumlah node yang masih hidup pada periode waktu

tertentu dimana terlihat bahwa protokol LEACH lebih memiliki waktu yang lebih

lama dari protokol Static-Clustering. Berdsarkan data jumlah node yang masih

aktif atau hidup dapat diambil kesimpulan bahwa LEACH protokol memiliki

ketahanan energi yang kurang lebih 9 kali lebih baik daripada Static-Clustering

protokol dalam keaktifan node pada cluster WSN.

Hasil dari simulasi penggunaan energi kedua protokol dapat dilihat pada

Gambar 9, dimana yang menjadi perbandingan merupakan jumlah energi yang

dipergunakan selama simulasi berlangsung.

Gambar 9 Penggunaan Energi LEACH vs Static-Clustering Protocol

Gambar 9 adalah merupakan gambar grafik penggunaan energi yang digunakan

untuk melakukan pengiriman data hingga ke Base Station. Pada metode cluster

base, ketika suatu node anggota cluster mendapatkan data dan ingin

mengirimkannya ke Base Station, maka data tersebut harus dikirimkan melalui

Energy

Time

11

cluster headnya, kemudian setelah itu cluster head mengumpulkan data barulah

kemudian akan dikirimkan data tersebut ke Base Station. Dari grafik

perbandingan penggunaan energi kedua protokol LEACH lebih unggul daripada

Static-Clustering. Protokol Static-Clustering tidak melakukan pergantian pada

cluster headnya, hal ini menyebabkan cluster head cepat kehabisan energi dan

tidak dapat beroperasi kembali, dan akhirnya node anggota dari cluster tidak dapat

mengirim data ke Base Station karena penghubung mereka yaitu cluster head

sudah tidak dapat beroperasi lagi karena kehabisan energi. Ketidakmampuan

distribusi energi yang dilakukan Static-Clustering protokol menyebabkan lifetime

dari WSN menjadi lebih cepat seleasai daripada yang bisa dilakukan oleh protokol

LEACH.

Tabel 4 Perbandingan Penggunaan Energi Node LEACH vs Static-Clustering

Jumlah Node Protokol Energi Yang

Digunakan

(Joule)

50 LEACH 98.4

Static-Clustering 13

75 LEACH 147.8


100 LEACH 198.5


Tabel 4 merupakan perbandingan penggunaan energi dari kedua protokol

dimana energi yang manfaatkan pada LEACH protokol dan dari Static-Clustering.

Total energi dari keseluruhan WSN adalah jumlah node dikalikan dengan energi

awal di tiap-tiap node. Berdasarkan parameter dan skenario simulasi yang ada

maka akan didapatkan total energi dari WSN yang seharusnya dipergunakan

adalah misal 100 node*2 Joule = 200 Joule untuk total energi yang dipergunakan

dalam WSN sesuai dengan eksperimen yang dilakukan. Dari data yang sudah

didapatkan terlihat bahwa LEACH protokol dapat memanfaatkan energi 14 kali

lebih efektif daripada Static-Clustering protokol. Jumlah energi yang digunakan

oleh masing-masing protokol dipengaruhi oleh distribusi energi yang dilakukan

oleh cluster head, pergantian cluster head oleh LEACH protokol yang tidak

dilakukan oleh Static-Clustering menjadi alasan mengapa Static-Clustering hanya

memanfaatkan sedikit energi saja. Perpindahan cluster head oleh LEACH

protokol sebelum cluster head kehabisan energi menjadikan protokol LEACH

memiliki penggunaan energi dan ketahanan energi yang lebih baik daripada

Static-Clustering.

12

5. Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan ekperimen yang telah dilakukan, maka

dapat diambil kesimpulan bahwa protokol LEACH mempunyai ketahanan energi

yang lebih efektif kurang lebih 14 kali lebih baik daripada Static-Clustering.

Perbandingan hasil energi menunjukkan LEACH dapat mengurangi energi yang

terbuang sehinggi dapat menambah masa waktu operasi. Perbandingan jumlah

node yang aktif menunjukkan LEACH 10 kali lebih baik daripada Static-

Clustering.

Protokol LEACH dapat bekerja lebih efektif dalam melakukan monitoring

daerah yang menjadi lokasi penginderaannya. LEACH akan memiliki masa waktu

yang lebih lama dalam melakukan monitoring dikarenakan oleh pendistribusian

energi yang dilakukan pada cluster head sebelum kehabisan energi, menyebabkan

jumlah node yang masih dapat bekerja lebih lama dibandingkan Static-Clustering.

6. Daftar Pustaka

[1] Kupwade Patil, Hars dan Szygenda, Stephen A., 2013, Security For

Wireless Sensor Networks Using Identyty-Based Cryptography, New

York: CNC Press

[2] Pratama, I Putu A. E., dan Suakanto, Sinung, 2015, Wireless Sensor

Network : Teori & Praktek Berbasiskan Open Source, Bandung :

Informatika

[3] Karl, Holger, dan Willig, Andres, 2005, Protocols and Architecture for

Wireless Sensor Network, England:John Wiley & Sons.

[4] Ridha, Galih., Santoso, Tri Budi., dan Kristalina, Prima, 2011, Analisa

Simulasi Routing Protokol pada WSN dengan Metode Geographic Based

Approach. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya.

[5] Kaur, Amrinder, dan Suni, Sainil, 2013, Simulation of Low Energy

Adaptive Clustering Hierarchy Protocol for Wireless sensor network,

IJARCSSE Volume 3: 1316-1320.

[6] Arrossy, Kunpraga Maulana., Santoso, Tri Budi., dan Kristalina, Prima,

2011, Analisa Kinerja Routing Protokol pada Jaringan Sensor Nirkabel.

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

[7] Sohraby, Kazem., Minoli, Daniel, dan Znati, Taieb, 2007, Wireless Sensor

Networks Technology, Protocols, and Applications, USA: John Wiley &

Sons

[8] Ratna W., Indrastanti, 2015, Wireless sensor network,

https://www.academia.edu/6606416/Wireless_Sensor_Network. Diakses

tanggal 05 Oktober 2015

[9] Al-karaki, Jamal N., dan Kamal, Ahmed E, Routing Techniques in

Wireless Sensor Networks: A Survey

13

[10] Heinzelman, W., Chandrakasan, A., dan Balakrishnan, H., Energy-

Efficient Communication Protocol for Wireless Sensor Networks,

Proceedings of the 33rd Hawaii International Conference on System

Sciences, January 2000.

[11] Hasibuan, Zainal, A., 2007, Metodologi Penelitian Pada Bidang Ilmu

Komputer Dan Teknologi Informasi : Konsep, Teknik, dan Aplikasi,

Jakarta: Ilmu Komputer Universitas Indonesia.

[12] Heinzelman, W., Chandrakasan, A., dan Balakrishnan, H., An Application-

Specific Protocol Architecture for Wireless Sensor Network, 2002.

Analisis Ketahanan Energi oleh Low Energy Adaptive ...repository.uksw.edu/bitstream/123456789/11289/2/T1_672010155_Full... · Analisis Ketahanan Energi Oleh Low Energy Adaptive ...

Documents