Tentang SosioHumanitas Unla

SosioHumanitas Unla merupakan Jurnal Ilmu-ilmu Sosial & Humaniora Universitas Langlangbuana.

Sosiohumanitas berisi karya ilmiah hasil penelitian atau pemikiran berdasarkan kajian literatur yang dimuat dalam bentuk media cetak oleh LPPM Universitas Langlangbuana Bandung.

Materi yang dibahas mencakup masalah dan isu-isu yang aktual mengenai aspek sosial budaya dan kemanusiaan lainnya.

ISSN 1410-9263.

Mekanisme Pewarisan Sink pada Jaringan Zig-Bee Berdasarkan Metode Multi-Tree dengan Bobot Bertingkat


Oleh:
Giva Andriana Mutiara, Andriana
Jurusan Teknik Elektro, Universitas Langlangbuana
e-mail: givamz@yahoo.com, nana_zoel@yahoo.com  



ABSTRAK
                                                                             
Perkembangan teknologi wireless akhir-akhir ini semakin pesat, hal ini dibuktikan dengan munculnya suatu teknologi wireless baru yang dikenal dengan Zig-bee (IEEE 802.15.4). Zig-bee adalah suatu protokol pada jaringan wireless yang dikhususkan untuk perangkat sensor, sehingga hanya memerlukan power dan data rate
yang rendah tetapi mempunyai jangkauan yang luas serta tingkat keamanan yang tinggi. Pada umumnya, satu jaringan Zig-bee hanya mempunyai satu koordinator yang dinamakan sink. Sink tersebut bertugas menginisialisasi jaringan, mengatur dan mengontrol sensor-sensor dalam berkomunikasi antara satu sensor dengan sensor yang lainnya. Sehingga sink mempunyai peran yang sangat penting dalam suatu jaringan Zig-bee. Tetapi dimungkinkan terjadi kondisi bahwa sink tersebut tidak dapat menjalankan fungsinya dengan baik, sehingga harus ditentukan sink baru agar fungsi jaringan dapat dipertahankan. Algoritma Multi-tree Construction With The High-Weightfirst Property (MT-HW) dan algoritma Multi-Tree Construction With The Edge-Overlap-First Property (MT-EO) melakukan pendekatan pewarisan sink dengan mengembangkan algoritma untuk membangun multi-tree. Algoritma MT-HW dan MT-EO berasumsi dengan kegagalan sink, maka tree Zig-Bee akan musnah dan perlu dikonstruksi lagi. Kedua algoritma tersebut membangun kembali tree Zig-Bee yang musnah dengan cara membangun multi-tree. Mekanisme pewarisan sink merupakan upaya untuk memelihara jaringan Zig-bee, terutama jika terjadi kondisi sink tidak dapat lagi menjalankan tugasnya, karena drop, fail, atau error. Penelitian ini mengusulkan mekanisme pewarisan sink dengan metode multi-tree dengan bobot bertingkat (MTBB) sebagai algoritma penentu mekanisme pewarisan sink. MTBB terdiri dari dua tahap proses. Tahap pertama adalah merekonstruksi tree Zig-Bee yang musnah akibat sink gagal berfungsi dan tahap kedua adalah menentukan sink pewaris dari sekelompok kandidat sink. Tahap pertama merupakan implementasi algoritma MT-HW dan MT-EO. Tahap kedua diimplementasikan dengan memberikat bobot pada masing-masing kandidat sink secara bertingkat. Hasil pengujian telah membuktikan bahwa algoritma MTBB secara umum mempunyai kinerja yang lebih baik daripada algoritma MT-HW dan MT-EO khususnya pada parameter uji waktu proses dan packet loss. Sedangkan pada parameter delay, justru MTBB menghasilkan delay yang lebih lama daripada MT-HW maupun MT-EO.Hal ini dimungkinkan karena pada proses pengiriman paket dengan MTBB membutuhkan 2 tahap proses yaitu tahap rekonstruksi dengan multi-tree dan tahap pewarisan sink pada kandidat-kandidat sink berdasarkan mekanisme bobot bertingkat. Penempatan alternatif sink secara acak, tidak berpengaruh secara signifikan pada kinerja MTBB.

Kata kunci : zig-bee, sink, MT-HW, MT-EO, MTBB.


ABSTRACT
The enhanced of wireless technology is being fast, it proved by the new wireless technology, known  Zig-bee (IEEE 802.15.4). Zig-bee is a protocol at wireless network for sensor device only, which need low power and data rate, but has wide range area and high security. As general, one Zig-bee network only has one coordinator which called sink. The sink fuctionated for initial network, controlling the sensors on communication. So that, sink is very important role at Zig-bee network. But maybe that sink conditions could not function well, so it must be determined a new sink for the network function. Multi-Tree Construction With The High-Weightfirst Property (MT-HW) algorithm and Multi-Tree Construction With The Edge-Overlap-First Property (MT-EO) algorithm do the approachment of heritance sink by developed an algorithm to construct a multi-tree. MT-HW and MT-EO algorithm assumed by  the failure of sink, then zig bee tree will be destroyed and need to be reconstructed. Both algoritms reconstructed the destroyed tree Zig-Bee by building the multi-tree. Sink inheritance mechanism is an effort to maintain the legacy of Zig-bee networks, especially in the case of sink conditions can no longer perform their duties, because of the drop, fail, or error. This research proposes inheritance mechanism sink with multi-tree methods by weight integrity (MTBB) as an algorithm determining the mechanism of inheritance sink. MTBB consists of two-stage processes. The first stage is to reconstruct the destroyed of tree Zig-Bee caused by the malfuction sink and the second stage is to determine the heir sink of a group of candidates sink. The first stage is the implementation of algorithm MT-HW and MT-EO. The next step is implementation, giving a weight to each sink candidate stage by stage (gradually). The benchmark result has proved that algorithm MTBB as general has higher performance than algorithm MT-HW and MT-EO especially on parameter test processing time, and packet loss. While the delay parameter, on MTBB produce a longer delay than MT-HW also MT-EO. This is possible because the packet delivery process by MTBB needs 2 stage processing, i.e reconstruction stage with multi tree and inheritance stage at a group of candidate sinks base on the mechanism of weight rise. Alternative placement sink randomly, doesn’t influence to the performance of MTBB.

Keywords : zig-bee, sink, MT-HW, MT-EO, MTBB.

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Pada umumnya, pada suatu jaringan Zig-bee hanya terdapat satu koordinator yang dinamakan sink. Sink bertugas menginisialisasi jaringan, mengatur dan mengontrol sensor-sensor dalam berkomunikasi antara satu dengan yang lainnya. Sehingga sink mempunyai peran yang sangat penting dalam suatu jaringan Zig-bee (Buratti & Verdone, 2006). Tetapi tidak menutup kemungkinan pada suatu saat sink tersebut tidak dapat menjalankan fungsinya dengan baik. Penyebab kegagalan sink dalam menjalankan tugasnya dapat disebab- kan dari berbagai kondisi, antara lain kerusakan komponen, arus pendek, dan pergerakan sink yang tidak seimbang dengan pergerakan node Zig-Bee yang lain. Kegagalan sink akan sangat berpengaruh pada kelangsungan komunikasi dalam suatu lingkungan komunikasi Zig-bee, sehingga dibutuhkan mekanisme untuk mewariskan tugas kepada sink baru sebagai pengganti sink terdahulu.
Algoritma Multi-Tree Construction With The High-Weightfirst Property (MT-HW) dan algoritma Multi-Tree Construction With The Edge-Overlap-First Property (MT-EO) melakukan pendekatan pewarisan sink dengan mengembangkan algoritma untuk membangun multi-tree. Algoritma MT-HW dan MT-EO berasumsi dengan kegagalan sink, maka tree Zig-Bee akan musnah dan perlu dikonstruksi lagi. Kedua algoritma tersebut membangun kembali tree Zig-Bee yang musnah dengan cara membangun multi-tree. Multi-tree dibangun dari masing-masing node daun pada Zig-Bee dengan broadcast beacon ke semua tetangganya. Setiap node tetangga yang merespon akan dianggap sebagai kandidat parent dari node daun. Mekanisme ini dilakukan secara berulang hingga mencapai satu node yang merupakan parent dari semua node yang lain.
Algoritma MT-HW adalah algoritma yang menangani per- masalahan penentuan parent dari suatu node dengan menggunakan parameter event rates sebagai bobot dalam rangka komparasi antar node kandidat, sedangkan algoritma MT-EO adalah algoritma yang menangani per- masalahan penentuan parent dari suatu node dengan menggunakan parameter overlap counter dari suatu node. Sehingga baik algoritma MT-HW maupun MT-EO merupakan algoritma untuk menentukan parent node dari suatu current node yang diketahui. Oleh karena itu diperlukan suatu mekanisme pewarisan sink dalam rangka mempertahankan dan merekonstruksi struktur tree Zig-Bee yang mengalami kegagalan Sink.

 

Perumusan Masalah

Permasalahan yang terdapat ketika terjadi kegagalan fungsi Sink adalah musnahnya struktur tree Zig-Bee. Dalam rangka merekonstruksi struktur tree Zig-Bee, maka diperlukan suatu mekanisme pewarisan Sink dengan waktu respon yang sesingkat mungkin serta berupaya sedemikian rupa membentuk tree baru yang dapat mencapai semua node yang merupakan anggota pada tree Zig-Bee sebelumnya.

 

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk membentuk mekanisme pewarisan Sink sehingga dapat merekonstruksi Tree Zig-Bee yang musnah akibat Sink yang gagal berfungsi. Namun demikian mekanisme yang diusulkan pada penelitian ini perlu untuk diuji kinerjanya berdasarkan parameter waktu proses yaitu waktu yang dibutuhkan untuk menentukan pewaris sink baru, delay yang merupakan waktu yang dibutuhkan oleh paket untuk mencapai node tujuan, dan packet loss yaitu persentase kegagalan transmisi paket mencapai node tujuannya.

STUDI PUSTAKA

Pengertian LR-WPAN (Low Rate Wireless Personal Area Network)

Low Rate Wireless Personal Area Network (LR-WPAN) adalah komunikasi jaringan yang sederhana, ‘harga murah’ yang memungkinkan sambungan wireless dengan meng- gunakan tenaga terbatas. Tujuan utama dari LR-WPAN adalah kemudahan instalasi, reliable data transfer, short-range operation, harga yang sangat murah dan daya tahan baterai. Dua tipe device di IEEE 802.15.4 dikelompokkan menjadi Full-Function Device (FFD) dan Reduce-Function Device (RFD). FFD dapat beroperasi dalam tiga mode layanan, sebagai koordinator personal area network (PAN), koordinator atau sebagai device. FFD dapat ber- komunikasi dengan RFD atau FFD yang lain, sedangkan RFD hanya dapat berkomunikasi dengan FFD. Sebuah RFD dipakai untuk aplikasi sederhana, contoh: light switch atau passive infrared sensor. RFD tidak perlu mengirim data dalam jumlah yang sangat besar dan hanya boleh berkomunikasi dengan satu FFD dalam waktu yang sama. Sehingga RFD dapat diimplementasikan dengan kapasitas memori dan sumber daya yang sedikit.

Zig-bee

Zig-bee merupakan padanan kata Zig dan Bee. Zig berarti gerakan zig-zag dan Bee berarti lebah (Machalek, 2008). Zig-bee memiliki sifat komunikasi yang mirip dengan komunikasi diantara lebah yang melakukan gerakan-gerakan tidak menentu dalam menyampaikan informasi adanya madu ke lebah yang satu ke lebah yang lainnya. Zig-bee merupakan teknologi yang difokuskan pada data rate rendah, konsumsi daya rendah, biaya rendah, target protokol jaringan wireless untuk aplikasi otomasi dan kendali remote. Komite IEEE 802.15.4 bekerja pada standar data rate rendah, kemudian Zig-bee Alliance dan IEEE memutuskan bergabung dan Zig-bee merupakan nama komersial (trademark/ merk dagang) untuk teknologi ini. IEEE 802.15.4 fokus terhadap dua layer protokol bawah, yaitu physical dan MAC layer. Zig-bee Alliance meng- urusi layer protokol diatasnya (dari Network sampai dengan Application layer) untuk interoperabilitas jaringan data, layanan keamanan, dan cakupan nirkabel home and building control, standar yang berlaku di pasar dan pengembangan ilmiah untuk standar evolusi.

Karakteristik Zig-bee

1.    Memiliki dua physical layer (PHY), yaitu 2.4GHz dan 868/915 MHz;
2.    Memiliki data rates 250kbps (2.4 GHz), 40kbps (915 MHz) dan 20 kbps (868 MHz);
3.    Mempunyai jangkauan 10 – 100 m;
4.    Konsumsi daya rendah, baterai tahan sampai beberapa bulan bahkan hingga tahunan;
5.    Menggunakan kanal CSMA-CA dalam berkomunikasi;
6.    Mempunyai berbagai macam topologi, yaitu star, tree, peer-to-peer dan mesh;
7.    Pengalamatan device yang dinamis;
8.    Mampu menghubungkan node sampai 65000 node.

Topologi Jaringan Zig-bee

Teknologi Zig-bee (IEEE 802.15.4) mengakomodasikan dua jenis topologi jaringan (Harun, 2008), yaitu single-hop dan multi-hop network. Umumnya single-hop merupakan topologi star, sedangkan multi-hop merupakan topologi peer-to-peer seperti terlihat pada Gambar 1:
Gambar 1.
Topologi Jaringan Zig-bee, (a) Star, (b) Tree, (c) Mesh
Pada jaringan Zig-bee/IEEE 802.15.4 harus terdapat satu coordinator yang disebut PAN Coordinator. PAN Coordinator ini bertindak sebagai node pusat dan bertanggung jawab untuk membangun dan memelihara jaringan Zig-bee/- IEEE 802.15.4 dengan topologi star atau peer-to-peer.
Pada topologi star, komunikasi antar node harus melewati PAN Coordinator (maksimal dua-hop). Topologi peer-to-peer, komunikasi antar node langsung menuju node tujuan tanpa melewati PAN Coordinator jika node tujuan itu masih dalam coverage area node asal. Topologi yang tergolong peer-to-peer adalah mesh dan tree.

Perancangan Simulasi Multi-tree dengan Bobot Bertingkat  

Metode Multi-tree dengan Bobot Bertingkat

Penelitian ini berupaya mem- berikan alternatif solusi pada mekanisme pewarisan sink pada jaringan Zig-Bee. Berdasarkan pemahaman pada algoritma MT-HW dan MT-EO, maka pemilihan parent dari suatu node dapat dilakukan dengan:
1.        Perbandingan event rates pada masing-masing kandidat parent, dan
2.        Perbandingan overlap counter pada masing-masing kandidat parent.
Dasar pemikiran algoritma MT-HW dan MT-EO berpangkal pada kebutuhan merekonstruksi tree Zig-Bee dalam bentuk Multi-tree. Sedang- kan pada mekanisme pewarisan sink dibutuhkan penelusuran tree Zig-Bee secara keseluruhan, bukan hanya parsial seperti pada MT-HW dan MT-EO. Pada penelitian ini, perancangan solusi mekanisme pewarisan sink diperkaya dengan satu parameter tambahan, yaitu komparasi bobot dalam menentukan sink pewaris dari sekumpulan kandidat sink yang ditemukan dengan algoritma MT-HW dan MT-EO. Solusi mekanisme pewarisan sink dapat dikelompokkan menjadi dua proses besar yaitu:
1.        Proses rekonstruksi tree Zig-Bee setelah sink mengalami gagal fungsi dalam bentuk Multi-tree. Proses ini mengimplementasikan algoritma MT-HW dan MT-EO, dan
2.        Proses pemilihan sink dari beberapa kandidat sink yang ditemukan langkah pertama.
Berdasarkan rancangan solusi yang bertingkat tersebut maka mekanisme pewarisan sink ini dinamakan sebagai metode Multi-tree dengan Bobot Bertingkat (MTBB). Mengingat MTBB dapat dilakukan dengan MT-HW atau MT-EO, maka MTBB dapat dibagi menjadi dua yaitu MTBB dengan MT-HW (MTBB-HW) dan  MTBB dengan MT-EO (MTBB-EO).

Pemilihan Sink dari Sekumpulan Kandidat Sink

Diketahui graph Gr = (Vr ,Er) dengan tujuan menemukan tree T = (VT ,ET) dari Gr yang sesuai dengan definisi tree pada Zig-bee. Algoritma menentukan sink alternatif berdasar- kan bobot. Penentuan bobot ber- dasarkan pohon Best First Search (BFS) dari Gr. Aturan penentuan pemilihan sink berdasarkan bobot adalah sebagai berikut:
1.        Alternatif sink x mempunyai bobot yang lebih tinggi daripada alternatif sink y jika mempunyai jarak lebih dekat (jumlah hop lebih kecil) ke sink utama.
2.        Jika x dan y mempunyai yang sama, maka alternatif sink x mempunyai bobot yang lebih tinggi daripada alternatif sink y jika cabang pohon BFS yang menginduk pada x mempunyai simpul lebih banyak daripada cabang pohon yang menginduk pada y;
3.        Jika cabang pohon yang menginduk pada x dan y mempunyai jumlah simpul yang sama, maka alternatif sink yang mempunyai potensial sink yang lebih banyak akan diberikan bobot yang lebih tinggi. Suatu simpul menentukan simpul tetangganya sebagai potensial sink jika simpul tetangganya tersebut mempunyai jumlah hop yang lebih sedikit menuju current sink daripada jumlah hop simpul itu sendiri.
Mengingat terdapat tiga pem- bobotan pada pemilihan sink, maka mekanisme ini disebut dengan pemilihan sink dengan bobot ber- tingkat.
Algoritma lengkap pemilihan sink dengan bobot bertingkat adalah sebagai berikut:
1.        Langkah pertama, antrian Q hanya terdiri dari simpul t dan kedalaman t adalah nol, sehingga T = {{t},Æ};
2.        Fase Ekspan: Jika Q kosong maka algoritma dihentikan dan T merupakan pohon Zig-bee yang utuh, namun jika Q tidak kosong maka ambil x=dequeue(Q) dan bangun spanning tree T0 dari x. Dengan asumsi kedalaman x pada T adalah depth(s), maka bangun pohon dengan tinggi, tidak lebih dari Lm - depth(x) pada Gr dengan penelusuran secara breadth-first dengan mengikutsertakan sebanyak mungkin simpul pada  himpunan Vr – VT È {x}. Hasilnya adalah pohon yang dinamakan T’.
3.        Fase Trim: Gabungkan T’ dan T dengan simpul x sebagai titik sentuh. Namakan pohon hasilnya dengan T. Namun beberapa simpul pada T’ mungkin tidak sesuai dengan parameter Rm. Langkah yang dilakukan adalah melakukan traverse simpul-simpul pada T’ dari x sebagai simpul akar untuk meramping- kan T.
a.    Ketika singgah pada suatu simpul, misalnya y, kemudian simpul tersebut ditelusuri dan dihitung jumlah anak dari y. Jika jumlah anak lebih besar dari Rm, maka hitung bobotnya berdasarkan T’ (lihat kembali penentuan bobot simpul pada pohon). Anak dengan bobot tertinggi akan dipertahankan, lainnya dapat direduksi dari pohon T.
b.    Ketika suatu simpul, misal y direduksi, maka semua simpul yang berada di anak cabang dari y akan direduksi juga. Kemudian simpul y ditelusuri dan jika mempunyai tetangga n pada T’ yang memenuhi kondisi 1) n bukan simpul parent dari y, 2) n bukan simpul hasil traverse, dan 3) depth(n)+1 ditambah dengan ketinggian anak cabang v tidak melebihi Lm, maka hubungkan anak cabang dari simpul n. Jika terdapat lebih dari satu kandidat, maka kandidat dengan nilai kedalaman yang lebih rendah akan dihubungkan lebih dahulu. Jika y tidak mempunyai tetangga seperti kriteria tersebut, maka semua anak y akan direduksi, dan y akan dihapus dari T’.
4.        Setelah melakukan fase Trim, maka hasilnya adalah pohon T. Semua simpul yang ditambahkan selama iterasi di atas akan disisipkan pada antrian Q dengan simpul yang mempunyai nilai kedalaman terendah akan disisip- kan lebih dahulu. Kemudian kembali ke langkah 2.

 

PENGUJIAN

Hasil Skenario 1

Waktu Proses

Hasil skenario 1 dapat dilihat pada Tabel 4.1 dan grafiknya pada Grafik 4.1.



Dapat disimpulkan bahwa MT-HW lebih cepat menentukan pewaris sink baru dibandingkan MT-EO. Pembentukan multi-tree dengan bobot bertingkat terbukti dapat mempercepat waktu proses dibandingkan MT-HW dan MT-EO. Kecenderungan yang muncul pada uji MT-HW dan MT-EO memberikan pengaruh linier pada hasil uji MTBB baik untuk MTBB-HW maupun MTBB-EO, sehingga dapat disimpulkan bahwa mekanisme pewarisan sink dengan metode multi tree dengan bobot bertingkat terbukti dapat mempercepat waktu proses. Hal ini dimungkinkan karena proses pemilihan kandidat sink pada multi tree yang telah terbentuk dengan MT-HW atau MT-EO hanya membutuhkan komparasi berdasarkan bobot secara bertingkat.

D e l a y

Hasil pengujian delay pada skenario 1 dapat dilihat pada Tabel 4.2 dan grafiknya pada Grafik 4.2.

Dapat disimpulkan bahwa secara umum pengiriman paket dengan MT-HW lebih cepat dibandingkan MT-EO. Pembentukan multi-tree dengan bobot bertingkat terbukti membutuh- kan delay yang lebih lama dibandingkan MT-HW dan MT-EO. Kecenderungan yang muncul pada uji MT-HW dan MT-EO memberikan pengaruh linier pada hasil uji MTBB baik untuk MTBB-HW maupun MTBB-EO, sehingga dapat disimpul- kan bahwa mekanisme pewarisan sink dengan metode multi tree dengan bobot bertingkat terbukti ber- pengaruh negatif pada delay. Hal ini dimungkinkan karena pada proses pengiriman paket dengan MTBB membutuhkan 2 tahap proses yaitu tahap rekonstruksi dengan multi tree dan tahap pewarisan sink pada kandidat-kandidat sink berdasarkan mekanisme bobot bertingkat. Secara umum hasil terbaik delay diberikan pada metode MT-HW.

Packet Loss

Packet loss merupakan persentase kegagalan transmisi paket mencapai node tujuannya. Hasil Pengujian packet loss dapat dilihat pada Tabel 4.3 dan grafiknya pada Grafik 4.3.


Dapat disimpulkan bahwa secara MT-HW menghasilkan jumlah packet loss yang lebih sedikit dibandingkan MT-EO. Pembentukan multi-tree dengan bobot bertingkat terbukti dapat mereduksi packet loss dibandingkan MT-HW dan MT-EO. Kecenderungan yang muncul pada uji MT-HW dan MT-EO memberikan pengaruh linier pada hasil uji MTBB baik untuk MTBB-HW maupun MTBB-EO, sehingga dapat disimpulkan bahwa mekanisme pewarisan sink dengan metode multi tree dengan bobot bertingkat terbukti dapat mereduksi jumlah packet loss. Hal ini dimungkinkan karena Kombinasi metode rekonstruksi dengan multi tree dengan metode pemilihan pewaris sink dengan bobot bertingkat dapat lebih mengefisiensi komunikasi data antar node pada Zig-Bee. Kombinasi ini menghasilkan pemilahan tugas yang jelas antara tugas rekonstruksi dan tugas pemilian pewaris sink. Secara umum hasil terbaik delay diberikan pada metode MTBB-HW.

 

Hasil Skenario 2

Waktu Proses

Waktu proses merupakan waktu yang dibutuhkan untuk menentukan pewaris sink baru. Hasil pengujian dengan skenario 2 dapat dilihat pada Tabel 4.4 dan grafiknya pada Grafik 4.4.


Tabel 4.4. Hasil pengujian waktu proses pada skenario 2 (detik)


Grafik 4.4. Hasil pengujian waktu proses pada skenario 2

Dapat disimpulkan bahwa MT-HW lebih cepat menentukan pewaris sink baru dibandingkan MT-EO jika jumlah alternatif sink antara 5 hingga 20. Sedangkan untuk jumlah alternatif sink yang lain, MT-EO lebih baik daripada MT-HW. Pembentukan multi-tree dengan bobot bertingkat terbukti dapat mempercepat waktu proses dibandingkan MT-HW dan MT-EO. Kecenderungan yang muncul pada uji MT-HW dan MT-EO memberikan pengaruh linier pada hasil uji MTBB baik untuk MTBB-HW maupun MTBB-EO, sehingga dapat disimpulkan bahwa mekanisme pewarisan sink dengan metode multi tree dengan bobot bertingkat terbukti dapat mempercepat waktu proses. Hal ini dimungkinkan karena proses pemilihan kandidat sink pada multi tree yang telah terbentuk dengan MT-HW atau MT-EO hanya membutuhkan komparasi berdasarkan bobot secara bertingkat. Pemilihan kandidat sink dengan bobot bertingkat terbukti lebih cepat dibandingkan pemilihan sink hanya dengan MT-HW saja atau MT-EO saja.

 

D e l a y

Delay merupakan waktu yang dibutuhkan oleh paket untuk mencapai node tujuan. Hasil pengujian delay pada skenario 2 dapat dilihat pada Tabel 4.5 dan grafiknya pada Grafik 4.5.


Dapat disimpulkan bahwa secara umum pengiriman paket dengan MT-HW lebih cepat dibandingkan MT-EO. Pembentukan multi-tree dengan bobot bertingkat terbukti membutuh- kan delay yang lebih lama dibandingkan MT-HW dan MT-EO. Kecenderungan yang muncul pada uji MT-HW dan MT-EO memberikan pengaruh linier pada hasil uji MTBB baik untuk MTBB-HW maupun MTBB-EO, sehingga dapat disimpul- kan bahwa mekanisme pewarisan sink dengan metode multi tree dengan bobot bertingkat terbukti ber- pengaruh negatif pada delay. Hal ini di- mungkinkan karena pada proses pengiriman paket dengan MTBB membutuhkan 2 tahap proses yaitu tahap rekonstruksi dengan multi tree dan tahap pewarisan sink pada kandidat-kandidat sink berdasarkan mekanisme bobot bertingkat. Secara umum hasil terbaik delay diberikan pada metode MT-HW.

Packet Loss

Packet loss merupakan persentase kegagalan transmisi paket mencapai node tujuannya. Hasil pengujian packet loss pada skenario 2 dapat dilihat pada Tabel 4.5 dan grafiknya pada Grafik 4.6.


Dapat disimpulkan bahwa secara MT-HW menghasilkan jumlah packet loss yang lebih sedikit dibandingkan MT-EO. Pembentukan multi-tree dengan bobot bertingkat terbukti dapat mereduksi packet loss dibandingkan MT-HW dan MT-EO. Kecenderungan yang muncul pada uji MT-HW dan MT-EO memberikan pengaruh linier pada hasil uji MTBB baik untuk MTBB-HW maupun MTBB-EO, sehingga dapat disimpulkan bahwa mekanisme pewarisan sink dengan metode multi tree dengan bobot bertingkat terbukti dapat mereduksi jumlah packet loss. Hal ini dimungkinkan karena kombinasi metode rekonstruksi dengan multi tree dengan metode pemilihan pewaris sink dengan bobot bertingkat dapat lebih memberikan efisiensi komunikasi data antar node pada Zig-Bee. Kombinasi ini menghasilkan pemilahan tugas yang jelas antara tugas rekonstruksi dan tugas pemilian pewaris sink. Secara umum hasil terbaik delay diberikan pada metode MTBB-HW.

KESIMPULAN
Penelitian ini mengusulkan meka- nisme pewarisan sink dengan metode multi tree dengan bobot bertingkat (MTBB) sebagai algoritma penentu mekanisme pewarisan sink. MTBB terdiri dari dua  tahap proses. Tahap pertama adalah merekonstruksi tree Zig-Bee yang musnah akibat sink gagal berfungsi dan tahap kedua adalah menentukan sink pewaris dari sekelompok kandidat sink. Tahap pertama merupakan implementasi algoritma Algoritma Multi-tree Construction With The High-Weightfirst Property (MT-HW) dan algoritma Multi-tree Construction With The Edge-Overlap-First Property (MT-EO). Tahap kedua diimplementasikan dengan memberi- kan bobot pada masing-masing kandidat sink secara bertingkat.
Pengujian dilakukan pada serangkaian percobaan dengan dua skenario dalam bentuk simulasi, dengan mengacu pada rangkaian parameter jumlah hop, wilayah cakupan, dan konektifitas. Setiap skenario dilakukan analisis waktu penentuan sink baru, delay, dan persentase terjadinya packet loss. Hasil kedua skenario telah membukti- kan bahwa algoritma MTBB secara umum mempunyai kinerja yang lebih baik daripada algoritma MT-HW dan MT-EO khususnya pada parameter uji waktu proses dan packet loss. Sedangkan pada parameter delay, justru MTBB menghasilkan delay yang lebih lama daripada MT-HW maupun MT-EO. Hal ini dimungkin- kan karena pada proses pengiriman paket dengan MTBB membutuhkan 2 tahap proses yaitu tahap rekonstruksi dengan multi tree dan tahap pewarisan sink pada kandidat-kandidat sink berdasarkan mekanisme bobot bertingkat. Penempatan alternatif sink secara acak yang dilakukan pada skenario pengujian kedua, tidak berpengaruh secara signifikan pada kinerja MTBB. Karakteristik kinerja MT-HW yang lebih baik daripada MT-EO, berpengaruh linier pada MTBB. Sehingga kombinasi MTBB-HW menghasilkan kombinasi terbaik selain pada parameter delay. Hasil penelitian ini, diharapkan menjadi solusi mekanisme pewarisan sink pada kondisi sink jaringan Zig-bee mengalami gagal fungsi.

DAFTAR PUSTAKA

Buratti, C. dan Verdone, R. , 2006, “On The Design Of Tree-Based Topologies For Multi-Sink Wireless Sensor Networks”, Proceedings of NEWCOM/ACORN Workshop, Vienna, Sept 20-22
Harun, U., 2008, “Topology Cluster-Tree Characterization”. http://- alkautsarpens.wordpress.com/2008/10/27/topology-cluster-tree-characterization, 2008, Artikel didownload pada tanggal 06 Februari 2009.
Machalek, A., 2008, “Zig-bee Technology In Sensor Network”. Artikel didownload pada tanggal 06 Februari 2009, http://wiki.uni.lu/secan-lab/Zig-bee+technology+in+sensor+network.html,


at
Labels: , ,