TUGAS JARINGAN BERGERAK MOBILE DESAIN DAN IMPLEMENTASI JARINGAN MANET DAN WSN Disusun Oleh : Ahmad Imaduddin 13/356911/PTK/09240 Arif Setiawan 13/356785/PTK/09213 Fauziazzuhry R 13/356798/PTK/09217 Nur Avesina Mustari 13/356784/PTK/09212 MAGISTER TEKNOLOGI INFORMASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2014
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
TUGAS JARINGAN BERGERAK MOBILE
DESAIN DAN IMPLEMENTASI JARINGAN MANET DAN WSN
Disusun Oleh :
Ahmad Imaduddin 13/356911/PTK/09240
Arif Setiawan 13/356785/PTK/09213
Fauziazzuhry R 13/356798/PTK/09217
Nur Avesina Mustari 13/356784/PTK/09212
MAGISTER TEKNOLOGI INFORMASI
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2014
A. Pemanfaatan Wireless Sensor Network
Penginderaan manusia adalah salah satu cara untuk mengumpulkan informasi,
memperoleh pengetahuan, dan membuat keputusan yang dapat diandalkan. Jaringan
sensor nirkabel atau Wireless Sensor Network (WSN) meniru kemampuan kecerdasan
manusia ini, tetapi pada skala yang lebih luas, dengan lebih cepat, lebih murah, dan cara
yang lebih efektif sehingga dapat digunakan untuk berbagai aplikasi.
WSN adalah sebuah jaringan yang tersusun atas berbagai sensor node yang memiliki
kemampuan penginderaan, komunikasi secara nirkabel dan juga komputasi.
Sebuah sensor node memiliki dua komponen, yaitu mote dan sensor. Sensor selalu
melekat pada mote. Mote bertanggung jawab untuk penyimpanan, komputasi dan
komunikasi, sedangkan sensor bertanggung jawab untuk penginderaan fenomena fisik
seperti suhu, cahaya, suara, getaran, dan lain sebagainya. Sensor node mengumpulkan
data dan dapat melakukan pengolahan di jaringan pada data yang dikumpulkan
di intermediate nodesebelum meneruskan ke pusat pengumpulan (sink atau base station)
untuk analisis atau pengolahan lebih lanjut.
Pada awalnya, penelitian mengenai WSN adalah merupakan bagian dari program
Distributed Sensor Network (DSN) oleh Defense Advanced Research Projects Agency
(DARPA) sekitar tahun 1980. Sensor pada masa itu sangat mahal dan memiliki ukuran
relatif besar sehingga penggunaannya sangat terbatas, terutama untuk militer atau
ketahanan negara. Pada perkembangannya, saat ini banyak kita jumpai sensor-sensor
berukuran relatif kecil dengan harga yang terjangkau sehingga sensor dapat digunakan
dalam aplikasi yang lebih luas. saat ini WSN telah digunakan diberbagai bidang serta
untuk beragam keperluan, diantaranya :
1. Remote Monitoring
Monitoring adalah pemanfaatan umum dari WSN Contoh militer adalah penggunaan
sensor mendeteksi musuh; contoh sipil adalah mendekteksi angin (cuaca), air,
ruangan (indoor monitoring)
2. Sustainability
Pemanfaatan WSN terkait dengan penghematan sumber daya, seperti pemaanfaatan
WSN untuk Power Quality Comsumtion Monitoring, dengan tujuan mengefektifkan
penggunaan tenaga
3. Industrial Measurement
Pemanfaatan WSN dalam dunia Industri antara lain :
- Machine health monitoring
Jaringan sensor nirkabel telah dikembangkan untuk pemeliharaan mesin karena
mereka menawarkan penghematan biaya yang signifikan dan memungkinkan
fungsi baru. Karena mahalnya biaya kabel dan paling utama terdapat daerah di
mesin yang tidak bisa dicapai oleh kabel sehingga dibutuhkan sensor nirkabel
- Data logging
Jaringan sensor nirkabel juga digunakan untuk pengumpulan data untuk
pemantauan informasi lingkungan , ini bisa sesederhana pemantauan suhu dalam
lemari es untuk tingkat air dalam tangki overflow dalam pembangkit listrik tenaga
nuklir . Informasi statistik kemudian dapat digunakan untuk menunjukkan
bagaimana sistem telah bekerja.
- Water/Waste water monitoring
Pemantauan kualitas dan tingkat air mencakup banyak kegiatan seperti memeriksa
kualitas air bawah tanah atau permukaan dan memastikan infrastruktur air suatu
negara untuk kepentingan manusia dan hewan .
- Structural Health Monitoring
Jaringan sensor nirkabel dapat digunakan untuk memantau kondisi infrastruktur
sipil dan proses geo - fisik terkait dekat dengan real time , dan dalam waktu lama
melalui data logging , menggunakan sensor tepat dihubungkan .
B. Contoh Implementasi Wireless Sensor Network
“Sistem Wireless Sensor Peringatan Dini Ancaman Lahar Dingin
Gunung Merapi”
A. Pendahuluan
Letusan Gunung Merapi 2010 masih menyisakan timbunan material cukup tinggi
sekitar 70% di daerah puncak Merapi. Untuk sebab itu dibutuhkan sistem untuk dapat
mendeteksi peringatan dini saat hujan deras mengguyur puncak. Maka dikembangkan
Sensor Network Peringatan Dini Ancaman Lahar Dingin untuk dapat meminimalisir
dampak dari aliran lahar dingin Gunung Merapi. Didalam sistem peringatan dini ini akan
diukur beberapa parameter yang berguna sebagai acuan peringatan dini Ancaman Lahar
Dingin Merapi, antara lain aliran lahar dingin itu sendiri, curah hujan, arah angin, serta
suhu dan kelembapan.
B. Tahap Perencanaan Sistem
Dalam perancangan sistem peringatan dini lahar dingin ini akan dirancang beberapa
Terminal Pemantauan. Pada Terminal Pemantauan ini akan dilengkapi dengan instrument
pemantauan yang berfungsi untuk memonitor keadaan lingkungan di sekitar aliran lahar
dingin, alat-alat yang digunakan antara lain :
No. Nama Alat Fungsi
1. Arduino Duo (AtMega 328) - Mikrokontroller
2. Ethernet Arduino Sebagai Modul Ethernet Connection dari
Mikro ke Mikrotik (Wireless)
3. Mikrotik RB 433 Sebagai Network Wireless Point to Point
4. IP Camera CCTV Sebagai pemantau Situasi
5. Sensor Lahar Dingin (Rakitan) Untuk pemantau dini Lahar Dingin
6. Sensor Tadah Hujan (Rakitan) Untuk Mengetahui Curah Hujan
7. Sensor Arah Angin Untuk Mengetahui Arah Angin
8. Sensor SHT 11 - Sensor Suhu dan Kelembaban
C. Mikrokontroller dan Sensor
1. Mikrokontroller
Gambar Arduino Duemilanove
Mikrokontroller akan berfungsi sebagai pusat pemrosesan data di terminal
pemantauan. Sebagai Mikrokontrollernya akan digunakan Arduino Duemilanove.
Penggunaan Arduino Duemilanove dikarenakan berisi Mikrokontroller AtMega 328
yang mendukung komunikasi I2C untuk berkomunikasi dengan Sensor SHT-11.
2. Modul Ethernet Untuk Arduino
Gambar Arduino Ethernet Shield
Modul Ethernet ini digunakan sebagai alat tambahan bagi Arduino Duemilanove
dikarenakan arduino Duemilanove belum memiliki port Ethernet untuk
berkomunikasi. Nantinya port Ethernet pada Modul ini akan disambungkan ke board
mikrotik. Data-data yang diproses di Arduino ini akan dikirimkan secara wireless ke
Pusat Kontrol / Master Station melalui mikrotik tersebut.
3. Mikrotik Sebagai Jaringan Wireless
Penggunaan Mikrotik sebagai jaringan wireless karena mempunyai daya jangkau
yang jauh, dapat mencapai 20 km. Selain itu data transfer yang dimiliki oleh mikrotik
lebih besar jika dibandingkan dengan serial wireless lainnya. Misalkan Zigbee, yang
transfer datanya terbatas dan jarak jangkauannya relatif pendek hanya sampai 3 km.
Terlebih lagi prinsip dari wireless sensor network adalah dapat diimplementasikan
pada jaringan yang sudah ada. Harapan lain, dengan penggunaan mikrotik ialah dapat
terhubung dengan jaringan yang sudah dimiliki oleh pemkab Sleman
Gambar Board Mikrotik RB411
Gambar Board Mikrotik 433
Mikrotik yang akan digunakan yakni routerboard jenis RB 411 (hanya receiver) dan
RB 433 (transceiver dan receiver). Titik-titik yang menghubungkan antar nodes
menggunakan RB 433 sedangkan titik-titik yang merupakan nodes akhir menggunakan
RB 411. Berikut detail jaringan wireless yang digunakan :
Tabel Komponen Jaringan Wireless Point to Point.
Modul
Mikrotik
- Mikrotik RB 433 (Transceiver dan Receiver)
- Mikrotik RB 411 (Receiver Saja)
Operasional Point to Point Wireless
Tambahan Antenna Grid
Power PLN atau Sollar Cell dengan Baterai untuk
rural area
4. IP Camera CCTV
IP Camera CCTV yang dibutuhkan adalah jenis Outdor IR Camera. Kamera ini
mempunyai antarmuka Ethernet sehingga langsung masuk ke port mikrotik RB433.
Gambar Hasil Capture CCTV dari Sungai Gendol di Dusun Jambon
5. Sensor Lahar Dingin
Speaker dapat digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi getaran lewat suara.
Speaker jika terminal-terminalnya mendapatkan sinyal maka akan menghasilkan
output berupa getaran pada membran dan menyebabkan terbentuknya bunyi.
Sebaliknya pada saat speaker ini digunakan sebagai sensor, lapisan membran pada
speaker berfungsi sebagai detektor getaran. Ketika ada getaran datang pada membran,
maka membran ini juga akan ikut bergetar (beresonansi). Bergetarnya membran akan
mengakibatkan lilitan membran akan bergerak relatif terhadap inti magnet tetap dan
menghasilkan sinyal listrik.
Dengan memanfaatkan sensor speaker ini maka dapat digunakan sebagai sensor
untuk mendeteksi lahar dingin yang mengalir pada sungai. Air yang bercampur dengan
material vulkanik ini memiliki massa jenis yang besar sehingga gelombang suara yang
dihasilkan ketika mengalir berbeda dengan aliran yang terdiri dari air saja.
6. Sensor SHT-11
Gambar Arsitektur Koneksi sensor SHT 11
Sensor SHT-11 ini digunakan untuk mengukur Temperatur dan Kelembaban
dengan presisi yang dapat diandalkan. Sensor ini telah memiliki fitur filter independen
sehingga data yang dihasilkan tidak terlalu terpengaruh dengan noise, serta data
keluaran dari sensor ini sudah menjadi data digital yang dapat diakses oleh
Mikrokontroller melalui I2C (Inter Integrated Circuits). Sehingga data yang
dihasilkan sudah bukan besaran ADC, namun sudah besaran Temperatur dan
Kelembaban.
7. Sensor Rakitan Deteksi Curah Hujan
Rancangan Sensor Deteksi Curah Hujan
Sensor curah hujan ini mempunyai desain sederhana. Tidak membutuhkan banyak
sensor hanya suatu bejana untuk dapat mengaktifkan 2 tombol di drain hole yang akan
mengitung berapa kali pivot bergerak untuk mentriger saklar dibawahnya. Gerakan
pivot akan dipacu oleh debit air hujan sehingga alat ini akan mendeteksi curah hujan
secara efektif, namun tetap dibutuhkan kalibrasi dengan teliti agar dapat mengetahui
debit curah hujan secara pasti.
8. Sensor Arah Angin
Gambar Sensor Deteksi Kecepatan Angin
Sensor deteksi kecepatan angin ini diperlukan untuk mengetahui arah angin dan
melihat arah jatuh hujan. Hal ini diperlukan karena Gunung Merapi memiliki 4 sisi
sungai yang mengalir ke arah yang berbeda. Sehingga diperlukan acuan untuk
menentukan arah aliran banjir lahar dingin ini.
Bahan yang diperlukan :
No. Bahan Fungsi
1. 1 Bola Pimpong dan potongan plastik Sebagai rangkaian
sensor rotary untuk
membaca kecepatan
angin dan arah mata
angin
2. 2 Besi dibentuk seperti gambar diatas Untuk dudukan sensor
3. 3 Sensor Rotary Encoder 2 Buah Pembaca jumlah rotasi
dan pembaca arah
gerakan angin
4. 4 Mikrokontroller Pembaca ADC Rotary
sensor
9. TOA dan Sirine
Toa dan Sirine digunakan untuk dapat memberitahukan peringatan tanda bahaya
kepada penduduk setempat secara cepat.
Gambar Perlengkapan Sirine dan TOA
D. Skenario Pengembangan Sistem
1. Pengembangan Infrastruktur Jaringan
Dalam perancangan Infrastruktur jaringan ini, akan dibangun 4 titik tower sebagai
Terminal Pemantauan yang akan ditempatkan pada aliran lahar dingin yang berbeda-
beda. Masing-masing Terminal Pemantauan akan dilengkapi dengan sensor dan
jaringan mikrotik wireless yang sudah dijelaskan di atas. Dari 4 titik terminal
Pemantauan ini akan terhubung ke Master Station yang berada di kantor Pengolahan
Data Elektronik, Dinas Hubkominfo Sleman. Di kantor ini terdapat 2 sistem utama
yaitu Server Monitoring System sebagai pengolah data dan Central Control System
sebagai pusat control terhadap sensor dan kamera.
Gambar Infrastruktur Jaringan Sistem Monitoring Aliran Lahar Dingin
2. Pengembangan Pusat Data
Didalam pusat data akan dikembangkan 2 sistem utama yaitu berbasis Web dan
berbasis Mobile. Tujuan dari pengembangan Web Based Application diutamakan
agar sistem yang berjalan bisa multiplatform, artinya aplikasi ini dapat dijalankan
dari system operasi apa saja. Didalam Sistem ini user dapat memonitoring sensor-
sensor secara online. Sistem kedua yaitu berbasis mobile, Tujuan dari pengembangan
Mobile Based Platform Application untuk mengadaptasi kecenderungan pemakaian
teknologi yang mengarah ke mobile/ gadgets. Dengan demikian pengembangan
system berbasis Mobile System adalah hal yang sangat urgensi. Ada 2 pilihan
platform mobile yang akan kami pertimbangkan, yakni J2ME (Java 2 Micro Edition),
atau Android. Namun melihat trend saat ini dari banyaknya pengguna platform
Android, pengembangan aplikasi android lebih utamakan.
3. User/ Pengguna
User/ Pengguna dalam hal ini adalah pengguna sistem yang terdiri dari authorized
user(admin) dan guest.
a) Authorized User (admin) adalah user yang mempunyai hak akses untuk dapat
mengakses semua resource sistem. Hak akses tersebut dijelaskan dibawah ini.
1) Data dari semua sensor pemantauan
2) Fungsi Pengawasan dan Pengaturan, semua threshold tanda bahaya diatur
dan dikendalikan oleh admin. Variabel-variabel yang dianggap memicu
peringatan nantinya dapat diset.
3) Fungsi Kontrol, berfungsi untuk mengaktifkan tanda bahaya/
menghidupkan sirine. Sistem hanya memberikan data sedangkan yang
berwenang memutuskan adalah PemKab Sleman. Dengan demikian tidak
aka nada kesalahan tindakan, yang dituntut adalah operator bergerak cepat
untuk memutuskan.
4) Tindakan lanjutan, berupa saran-saran sistem yang termasuk fitur Sistem
Pendukung Keputusan untuk melakukan langkah-langkah konkrit di
lapangan terkait dengan data yang didapatkan oleh sensor.
b) Guest adalah user yang akan mengakses fitur-fitur sistem yang dilihat untuk