6
BAB II KAJIAN PUSTAKA
2.1
Tinjauan Mutakhir Penelitian “ZigBee” ini dikembangkan berdasarkan beberapa referensi
yang memiliki keterkaitan dengan objek penelitian. Penggunaan beberapa referensi tersebut bertujuan untuk menentukan batasan-batasan masalah dimana batasan-batasan masalah tersebut akan dikembangkan lebih lanjut pada penelitian ini. Referensi yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari beberapa penelitian serupa, dimana masing-masing penulis dari penelitian tersebut menggunakan metode penyelesaian yang berbeda untuk menyelesaikan permasalahan yang mereka kaji. Berikut ini merupakan beberapa uraian singkat dari referensi tersebut : 1.
Performance Evaluation of ZigBee Protocol Using Opnet Modeler for Mine Safety (Jurnal Rana Mahajan, International Jurnal of Computer Science and Network, 2013) Pada jurnal ini untuk metode atau skenario yang digunakan oleh penulis yaitu dengan menggunakan satu buah koordinator dan empat end devices yang terhubung dalam konfigurasi star. Kemudian penulis melakukan setting parameter seperti transmission band, network parameter, paket interarrival time, packet size, destination, data rate, enable/disable mekanisme ACK, serta mengatur parameter CSMA/CA, dan mengedit pada set attributes untuk koordinator dan end devices. Output / hasil dari penelitian ini adalah menunjukkan adanya end-to-end delay, serta traffic sent.
2.
Improving ZigBee AODV Mesh Routing Algorithm Topology and Simulation (Al-Gabrie Malek, TELKOMNIKA Indonesian Journal of Electrical Engineering, 2014) Pada jurnal ini dilihat dari topologi yang digunakan yaitu topologi mesh, memiliki tujuan untuk meningkatkan algoritma routing yang efisien dengan menggunakan routing AODV, serta untuk meningkatkan routing
7
pada jaringan ZigBee. Pada jurnal ini penulis menggunakan simulator OPNET untuk mensimulasikannya, dan untuk model simulasi dalam ZigBee dengan menggunakan topologi mesh, fungsi RFD (Reduced Function Device) yang lengkap dapat saling berkomunikasi satu sama lain, tetapi dalam topologi bintang RFD hanya dapat melakukan satu hop ke koordinator FFD (Full Function Device). Untuk skala jaringan besar topologi tree dapat menggunakan routing protokol AODV. Untuk ZigBee pada skala kantor dengan daerah persegi 10m x 5m yaitu menggunakan topologi tree dan mesh. Output / hasil simulasi dilihat dari total events, average speed, MAC data traffic dan MAC control traffic pada saat mengirim dan menerima data, throughput, dan end-to-end delay. Hasil penelitian pada jurnal ini menunjukkan bahwa topologi mesh lebih cocok digunakan pada WSN dan routing AODV pada end devices yang mobile. Penulis
telah
mengimplementasikan
dan
mensimulasikan
secara
sederhana model jaringan ZigBee tersebut untuk mengeksplorasi dan mengevaluasi kinerja jaringan dengan menggunakan routing AODV dalam OPNET 14.5. 3.
Design and Performance Analysis of Building Monitoring System with Wireless Sensor Network (Mohammad A.Abdala, Iraqi
Journal of
Science, 2012) Pada jurnal ini akan mensimulasikan dan mengeksplorasi kinerja ZigBee dengan menggunakan simulator OPNET Modeler 14.5, serta akan mempelajari dan menganalisis berbagai parameter seperti mengubah topologi jaringan, throughput. Aplikasi berbasis web dirancang untuk berinteraksi dengan WSN. Penulis menggunakan ukuran 20m x 20m dan bangunan tiga lantai, topologi yang berbeda akan diterapkan yaitu topologi star, mesh, dan tree. Skenario yang digunakan oleh penulis pada jurnal ini yaitu menggunakan tiga skenario dengan jumlah end devices yang bervariasi, dimana untuk topologi star menggunakan 1 koordinator dan 0 router, kemudian topologi tree menggunakan 1 koordinator dan 3 router, untuk topologi mesh menggunakan 1 koordinator dan 3 router.
8
Komunikasi data terjadi dari node ke koordinator, kemudian koordinator ke node lainnya. End devices secara acak didistribusikan pada kamar yang ada di setiap lantai dengan menggunakan topologi tree dan topologi mesh. 4.
On The Use of IEEE 802.15.4 To Enable Wireless Sensor Network in Building Automation (Jose A. Gutierrez, IEEE Comsoc Articles, 2004) Pada jurnal ini membahas mengenai Wireless Sensor Network dengan standar IEEE 802.15.4 pada building automation, dimana fokus utama dari building automation adalah mengurangi konsumsi energi. Tipe khas sensor dan aktuator digunakan dalam membangun aplikasi kontrol termasuk lampu, peredupan switch, ballast, termostat, mengontrol ventilasi, sensor untuk cahaya, mendeteksi gerak, mendeteksi adanya gas seperti asap, karbon monoksida, dan sebagainya. Heating, ventilation, dan air conditioning (HVAC) serta sistem pencahayaan menggunakan konsumsi energi yang cukup besar pada bangunan komersial. Sensor dipusatkan pada informasi ke sistem kontrol pusat, beberapa jenis sensor seperti motion sensor untuk menentukan adanya orang disebuah ruangan, sensor suhu membantu untuk mengontrol sistem HVAC, sensor cahaya untuk menentukan kebutuhan penerangan di daerah tertentu. Pengenalan IEEE 802.15.4 di area building automation membawa beberapa tantangan implementasi pada sisi topologi jaringan, konsumsi energi, range, coexistence issues, dan wireless security.
5.
Perancangan Sistem Pengendalian Suhu Pada Gedung Bertingkat Dengan Teknologi Wireless Sensor Network (Jurnal Bambang Sugiarto, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Cakra. M Vol. 4 No.1 April 2010) Pada
suatu
gedung
bertingkat
diperlukan
suatu
sistem
untuk
mengendalikan suhu, hal ini dikarenakan banyaknya ruangan sehingga sangat sulit untuk memantau pemakaian Air Conditioning (AC) setiap ruangan, oleh karena itu dibuatkan sistem pengendalian suhu pada gedung bertingkat. Pada jurnal ini penulis menggunakan teknologi Wireless Sensor Network (WSN) dengan memanfaatkan jaringan
9
nirkabel ZigBee sebagai komunikasi datanya. Pokok permasalahan perancangan yang akan dibahas pada jurnal ini yaitu mengenai spesifikasi peralatan perangkat keras yang digunakan dimana harus sesuai dengan karakteristik WSN, jenis-jenis komunikasi nirkabel yang digunakan beserta topologinya, dan perangkat lunak sebagai alat bantu operasi sistem dari sistem WSN. Perancangan sistem pengendalian pada jurnal ini dibatasi pada satu gedung yang mempunyai dua lantai serta enam kamar setiap lantainya. Masing-masing kamar memiliki satu sensor node yang bertugas memantau suhu, di dalam sistem terdapat dua node sebagai router. Topologi jaringan ZigBee yang digunakan untuk perancangan dalam jurnal ini adalah topologi tree, serta perancangan sensor node harus memiliki komponen-komponen seperti pengendali, sensor suhu, memori, komunikasi ZigBee dan catu daya. Output / hasil dari penelitian ini adalah dibutuhkan sensor sebanyak 15 node sesuai dengan perancangan yang telah dibuat, dimana satu node bertugas sebagai gateaway node, dua node sebagai router node dan sisanya end device node sebagai pemantau suhu setiap kamar. Sedangkan BSC berada pada sebuah PC yang dapat memperlihatkan keadaan suhu secara real time.
2.2
Tinjauan Pustaka
2.2.1
Konsep Dasar Wireless Sensor Network Wireless sensor network merupakan sebuah jaringan komunikasi sensor
yang terhubung secara wireless untuk memonitor kondisi fisik maupun kondisi lingkungan tertentu pada lokasi yang berbeda antara sensor dan pemrosesan datanya. Pada prinsipnya jaringan komunikasi wireless sensor ini digunakan pada industri ataupun aplikasi komersial lainnya yang kesulitan dengan pemasangan sistem dengan menggunakan kabel. Beberapa karakteristik dari wireless sensor ini diantaranya : 1.
Dapat digunakan pada daya yang terbatas.
2.
Dapat ditempatkan pada kondisi lingkungan yang keras.
10
3.
Dapat digunakan untuk kondisi dan pemrosesan data secara mobile.
4.
Mempunyai topologi jaringan yang dinamis, dengan sistem node yang heterogen.
5.
Dapat dikembangkan untuk skala besar.
Gambar 2.1 Wireless Sensor Network
2.2.2
Teknologi ZigBee Teknologi tanpa kabel atau wireless telah mengalami perkembangan
yang pesat dan penggunaan teknologi ini sendiri tidak lagi asing bagi masyarakat. Teknologi wireless yang banyak digunakan oleh masyarakat seperti contoh bluetooth maupun wifi, karena kedua perangkat tersebut sudah banyak diaplikasikan pada smartphone, laptop, dan beberapa gadget lainnya. Namun ZigBee sendiri bukan sebuah komunikasi yang digunakan untuk pengiriman data yang besar atau transfer rate yang tinggi. ZigBee adalah spesifikasi untuk protocol komunikasi tingkat tinggi yang mengacu pada standar IEEE 802.15.4. Teknologi dari ZigBee sendiri dimaksudkan untuk penggunaan pengiriman data secara wireless yang membutuhkan transmisi data rendah dan juga konsumsi daya rendah. Standar ZigBee sendiri lebih banyak diaplikasikan kepada system tertanam (embedded application) seperti pengendalian industri atau pengendali alat lain secara wireless, data logging, sensor wireless dan lain-lain. ZigBee memilki transfer rate sekitar 250Kbps, sedangkan jarak atau range kerja dari ZigBee sendiri sekitar 76m. Dengan konsumsi daya yang rendah, maka sebuah
11
alat yang menggunakan standar ZigBee dapat menggunakan sebuah baterai yang dapat membuat alat tersbut bertahan selama setengah sampai satu tahun. Prediksinya bahwa semua smart home akan memilki setidaknya 60 buah ZigBee dimana tiap ZigBee tersebut akan dapat saling berkomunikasi dan melakukan pekerjaan mereka secara bebas. Tabel 2.1 Spesifikasi ZigBee
Transmission Band
868, 915 & 2495 MHz
Transmission Range (meters)
~100
Network size (# of nodes)
Maksimum 64.000
Throughput (kb/s)
up to 250
End-to-end delay
15-20 ms
Maximum children (# of children)
254
Beberapa keuntungan yang diperoleh pada penggunaan protokol ZigBee ini antara lain : 1.
Low duty cycle – mempunyai umur baterai dengan umur yang cukup panjang
2.
Low latency
3.
Mendukung untuk topologi multiple jaringan: static, dynamic, star, dan mesh.
4.
Direct sequence spread spectrum (DSSS)
5.
Dapat menangani jaringan dengan jumlah hingga 64.000 node
6.
Menggunakan enkripsi 128 bit-AES (Advanced Encryption Standard) untuk keamanan data
7.
Mendukung untuk collision avoidance
8.
Dapat mengindikasikan kualitas link
Interferensi dapat dihindari dengan membuat jarak antara ZigBee (802.15.4) dengan WiFi (802.11b) minimal sejauh 8 meter, sehingga pengaruh interferensi dapat diabaikan.
12
Tabel 2.2 Perbedaan antara Wi-Fi, Bluetooth, dan ZigBee (Sumber : Ahamed, 2005)
Standard
Bandwidth
Power
Stronghold
Applications
Consumption Wi-Fi
Up to 54 Mbps
400+mA
TX, High data rate
standby 20mA
Internet browsing,
PC
networking, file transfer Bluetoot
1Mbps
h
40mA
TX, Interoperability,
standby 0,2 mA
cable
Wireless
USB,
handset, headset
replacement ZigBee
250kbps
30mA TX
Long
battery Remote control,
life, low cost
battery-operated products, sensors
2.2.3
Aplikasi ZigBee Teknologi ZigBee sangat cocok untuk berbagai aplikasi otomasi
bangunan, industri, medis, dan kontrol residensiil serta aplikasi monitoring. Pada dasarnya aplikasi yang membutuhkan interoperabilitas atau karakteristik kinerja RF dari standar IEEE 802.15.4 dapat memanfaatkan solusi ZigBee.
Gambar 2.2 Aplikasi ZigBee
ZigBee Alliance mengembangkan beberapa aplikasi diantaranya : 1.
ZigBee Building Automation
2.
ZigBee Health Care
3.
ZigBee Home Automation
13
4.
ZigBee Input Device
5.
ZigBee Light Link
6.
ZigBee Network Devices
7.
ZigBee Remote Control
8.
ZigBee Retail Service
9.
ZigBee Smart Energy
10.
ZigBee Telecom
11.
ZigBee Building Automation
2.2.3.1 ZigBee Smart Building ZigBee Smart Building menawarkan sebuah global standar untuk memperkenalkan produk-produk yang mampu mewujudkan sebuah bangunan masa depan bersifat pintar, dimana mampu mendukung untuk kenyamanan pribadi orang-orang dan memiliki efisiensi energi dalam bangunan tersebut serta mampu memberikan informasi-informasi pada saat kondisi darurat. Pemantauan yang akurat dari bangunan, sistem dan lingkungan biasanya dilakukan oleh sensor yang tersebar di seluruh bangunan tersebut. Solusi dari smart building yaitu mampu meningkatkan kenyamanan, efisiensi energi, keamanan dan produktivitas penghuni di gedung-gedung.
Gambar 2.3 Smart Building (Sumber: sustainablecitynetwork.com)
14
Mereka menggunakan sistem kontrol yang terdistribusi seperti komputerisasi, intelligent network dimana berfungsi untuk memantau dan mengendalikan suatu sistem dalam bangunan. Building Automation and Control (BAC) yang dirancang dapat diprogram untuk mengelola maupun mengontrol ruangan dalam bangunan, seperti mengubah lampu dalam ruangan mati secara otomatis ketika ruang kosong, menyalakan HVAC ketika suhu ruangan mencapai batas tertentu, dan lain sebagainya. 2.2.4
Hubungan Antara ZigBee dan IEEE 802.15 ZigBee adalah jaringan area rumah yang didesain secara khusus untuk
menggantikan perkembangan kendali remote invididu. ZigBee adalah standar teknologi yang mengalamatkan kebutuhan paling banyak terhadap monitoring remote, pengendalian dan penginderaan aplikasi jaringan. Sedangkan IEEE 802.15.4 adalah standar baru yang mendefinisikan untuk LR WPAN yang menyediakan biaya murah dan solusi yang sangat lengkap. Target aplikasi adalah Wireless Sensor Network (WSN), mainan interaktif, otomasi rumah dan pengendalian remote. Zigbee adalah satu teknologi yang paling baru yang dikembangkan oleh Zigbee Alliance, memungkinkan untuk WPAN. Zigbee adalah nama spesifikasi untuk protocol komunikasi tingkat tinggi menggunakan radio digital kecil berdaya rendah didasarkan standar IEEE 802.15.4. Menurut model referensi standar Open System Interconnection (OSI), stack protocol ZigBee disusun dalam layer-layer. Pertama kedua layernya, physical (PHY) dan Media Access (MAC) didefinisikan oleh standar IEEE 802.15.4. Layer-layer diatas didefinisikan oleh Zigbee Alliances. Zigbee Alliances membangun dasar ini dengan menyediakan layer network (NWK) dan framework untuk layer aplikasi.
2.2.5
ZigBee Layers Aliansi ZigBee memberikan spesifikasi untuk aplikasi dan lapisan
jaringan, namun standar IEEE 802.15.4 memberikan spesifikasi untuk dua layer bagian bawah yaitu Medium Access Control (MAC) dan Physical. MAC dan
15
physical layer disediakan oleh standar IEEE 802.15.4 untuk menjamin eksistensi dengan protokol nirkabel lainnya seperti bluetooth dan Wi-Fi. Gambar 2.4 menggambarkan empat lapisan protokol ZigBee, serta diberikan gambaran singkat dari masing-masing empat lapisan tersebut.
Gambar 2.4 Lapisan Protokol ZigBee
ZigBee pada awalnya didesain untuk sebuah jaringan yang kecil dimana mengandalkan dalam penyebaran data dari setiap device masing-masing. ZigBee dibuat sesuai dengan permintaan pasar yang membutuhkan sebuah jaringan yang mampu mengkonsumsi daya rendah, dengan andal dan aman. Untuk itu aliansi ZigBee bekerja sama dengan IEEE untuk membuat sebuah jaringan yang dinginkan pasar. Contoh dari kerjasama kedua grup tersebut adalah ZigBee software layer. Selain itu aliansi ZigBee juga menyediakan pengetesan dan sertifikasi terhadap alat yang menggunakan ZigBee. Bedasarkan standar dari OSI layer yang telah ada, maka stack dari protocol ZigBee dibuat dalam struktur layer. Pada layer bagian MAC dan PHY dibuat oleh IEEE sedangkan sisa layer keatasnya dibuat oleh aliansi ZigBee.
16
2.2.5.1 Application Layer Application layer adalah lapisan tingkat tertinggi yang didefinisikan oleh spesifikasi ZigBee. Application layer ini berisi aplikasi yang berjalan pada jaringan ZigBee dan dengan demikian menyediakan antar muka yang efektif kepada pengguna (user). Sebuah node tunggal dapat mendukung 240 aplikasi, dimana aplikasi angka 0 sebagai cadangan untuk ZigBee Device Object. Aplikasi pada lapisan ini dapat memberikan layanan seperti bulding automation, kontrol suhu, kontrol industri, dan wireless sensor monitoring.
2.2.5.2 ZigBee Device Object ZigBee Device Object merupakan tipe perangkat node ZigBee yang mendefinisikan peran node pada jaringan. ZigBee Device Object menyediakan fungsi-fungsi yang mendefinisikan tipe dari peralatan ZigBee seperti end device, router, dan coordinator yang berfungsi untuk menerangkan sebuah node. ZigBee Device Object berperan untuk : 1.
Menentukan peranan dari perangkat ke jaringan seperti sebagai koordinator ZigBee atau hanya perangkat akhir
2.
Melakukan inisiatif atau merespon permintaan binding
3.
Memastikan koneksi yang aman diantara salah satu perangkat keamanan ZigBee seperti public key, symmetric key, dan lain sebagainya.
2.2.5.3 Network Layer Network layer menangani manajemen jaringan, manajemen routing, network message broker dan manajemen keamanan jaringan. Network layer ditetapkan oleh ZigBee Alliance, yang merupakan suatu organisasi bekerja untuk standar ZigBee yang lebih baik.
17
Gambar 2.5 ZigBee Layer
2.2.5.4 Medium Access Control Layer Lapisan Media Access Control ini didefinisikan oleh standar IEEE 802.15.4 yang berfungsi untuk pengaksesan saluran. Ada dua mekanisme untuk mengakses saluran yaitu mode beacon (beacon mode) dan mode non beacon (non beacon mode). Mode beacon menggunakan teknik Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA), sedangkan mode non beacon menggunakan teknik non-CSMA/CA. Media Access Control juga berfungsi untuk mendukung jaringan dimana memiliki alamat 64 bit dan setiap node memiliki alamat yang
unik, jumlah node bisa mencapai 254 untuk sebuah
koordinator (untuk teknik Master-Slave), sedangkan jumlah node bisa mencapai 65534 jika menggunakan topologi jaringaan peer-to-peer (mesh). Lapisan Media Access Control menggunakan frame acknowledgement, dengan verifikasi data menggunakan CRC 16 bit dan untuk keamanan data menggunakan pilihan enkripsi serta autentifikasi 128 bit AES.
18
CSMA-CA
No Slotted?
NB = 0, CW = 2 NB = 0 BE = macMinBE
Yes
Battery Life Extension?
BE = Lesser of (2 macMinBE) Delay for random (2BE -1) unit backoff periods
No
BE = macMinBE
Perform CCA
Locate Backoff Period Boundary Yes Channel Idle?
Delay for random (255 -1) unit backoff periods
No NB = NB +1 BE = min(BE+1, aMaxBE)
Perform CCA on backoff period boundary No
NB > macMaxCSMA Backoffs?
Yes Channel idle?
Yes
No
Failure
CW = 2, NB = NB +1 BE = min(BE+1, aMaxBE)
CW = CW -1
NB > mac MaxCSMABack offs?
CW = 07
Yes
Failure
No
Yes Success
Gambar 2.6 Algoritma CSMA-CA (Sumber : ZigBee/IEEE 802.15.4 Summary)
Success
19
2.2.5.5 Physical Layer Physical layer disediakan oleh standar IEEE 802.15.4, physical layer bertanggung jawab untuk menyediakan layanan transmisi data. Physical layer mengelola physical RF transceiver, dimana RF transceiver melakukan pilihan saluran serta energi dan manajemen rutinitas sinyal. Selain hal tersebut, terdapat pertukaran lapisan data dengan MAC layer. Transmisi fisik gelombang radio terjadi pada band frekuensi yang berbeda, untuk menghindari gangguan radio dan mendukung koeksistensi dengan teknologi nirkabel lainnya. Tabel 2.3 Frequency Band IEEE 802.15.4 (Sumber: IEEE 802.15.4)
Frequency Band (MHz) 868 - 869.6 902 - 928 868 - 868.6 902 - 928 868 - 868.6 902 - 928 2400 - 2483.5 2.2.6
Modulation BPSK BPSK ASK ASK O-QPSK O-QPSK O-QPSK
Bit Rate (kb/s) 20 40 250 250 100 250 250
Symbol Rate (ksymbol/s) 20 40 12.5 50 25 62.5 62.5
Symbols Binary Binary 20-bit PSSS 5-bit PSSS 16-ary Orthogonal 16-ary Orthogonal 16-ary Orthogonal
Perangkat Zigbee Jaringan Zigbee terdiri dari tiga komponen. Tiga komponen tersebut
adalah koordinator ZigBee, router dan end devices. Setiap perangkat bertanggung jawab untuk peran tertentu dalam jaringan. Gambar 2.7 menunjukkan model OPNET untuk setiap komponen ZigBee.
Coordinator
Router Gambar 2.7 OPNET ZigBee Model
End Devices
20
2.2.6.1 Coordinator Untuk setiap jaringan ZigBee harus ada satu dan hanya satu koordinator. Koordinator bertanggung jawab untuk menginisialisasi jaringan, memilih saluran transmisi dan memungkinkan node ZigBee lain dapat terhubung ke jaringan. Seorang koordinator ZigBee juga dapat merutekan lalu lintas dalam jaringan.
2.2.6.2 Router Sebuah router pada ZigBee bertanggung jawab atas pesan routing dalam jaringan. Tidak semua jaringan membutuhkan router karena traffic dapat melakukan perjalanan langsung dari end devices menuju koordinator atau bahkan dari end devices satu ke end devices yang lain dengan menggunakan fitur koordinator routing. Perangkat routing juga dapat bertindak sebagai end devices, tetapi kemampuan routing akan tidak aktif. Jadi fungsi router selain dari menjalankan fungsi aplikasi, router juga dapat bertindak sebagai perantara, yang dapat menyampaikan data dari perangkat satu ke perangkat yang lain.
2.2.6.3 End Device End devices pada ZigBee terhubung ke router atau koordinator dalam jaringan tetapi perangkat lain tidak dapat terhubung ke jaringan ZigBee. End devices adalah titik akhir dari jaringan ZigBee dan memiliki fungsi yang terbatas untuk berkomunikasi dengan parent node (koordinator atau router). End devices memiliki baterai yang cukup besar. End devices pada ZigBee hanya membutuhkan memory dalam jumlah kecil, oleh karena itu produksinya lebih murah dibandingkan dengan coordinator dan router.
2.2.7
Topologi Jaringan Jaringan ZigBee beroperasi pada topologi star, tree, dan mesh. Pemilihan
topologi jaringan tergantung pada aplikasi jaringan ZigBee, topologi dapat mempengaruhi perilaku jaringan, oleh karena itu pemilihan topologi yang tepat sangat penting.
21
2.2.7.1 Topologi Star Topologi star adalah yang paling sederhana dari tiga topologi yang digunakan pada jaringan ZigBee. Dengan memiliki tampilan yang sederhana tetapi topologi star memiliki kelemahan tertentu. Pada topologi star sebuah koordinator dikelilingi oleh sebuah node baik berupa end device maupun router. Pada saat koordinator tidak berfungsi, maka jaringan tidak akan berfungsi karena semua trafik harus melewati center dari topologi star.
Gambar 2.8 Topologi Star
2.2.7.2 Topologi Mesh Topologi mesh menawarkan beberapa jalur untuk pesan dalam jaringan, topologi mesh cocok untuk fleksibilitas yang lebih besar dibandingkan dengan topologi lainnya. Jika sebuah router tertentu gagal, maka jaringan dapat merekonstruksi jalur alternatif melalui router lain dalam jaringan. Gambar 2.9 menggambarkan jaringan ZigBee dengan menggunakan topologi mesh.
Gambar 2.9 Topologi Mesh
22
2.2.7.3 Topologi Tree Cluster tree merupakan sebuah model khusus dari jaringan peer to peer dimana sebagian besar perangkatnya adalah FFD dan sebuah RFD mungkin terhubung ke jaringan cluster tree sebagai node tersendiri di akhir dari percabangan. Salah satu dari FFD dapat berlaku sebagai koordinator dan memberikan layanan sinkronisasi ke perangkat lain dan koordinator lain. Hanya satu dari koordinator ini adalah koordinator PAN. Koordinator PAN membentuk cluster pertama dengan membentuk Cluster head (CLH) dengan sebuah cluster identifier (CID) nol, memilih sebuah pengenal PAN yang tidak terpakai dan memancarkan frame-frame beacon ke perangkat sekitarnya. Sebuah perangkat menerima frame beacon mungkin meminta untuk bergabung ke network CLH. Jika koordinator PAN mengijinkan untuk bergabung, maka akan menambahkan perangkat baru ini sebagai perangkat turunannya dalam daftar perangkat disekitarnya. Proses ini berlanjut dilakukan oleh perangkat yang baru itu ke perangkat sekitarnya. Keuntungan dari struktur cluster adalah peningkatan daerah jangkauan seiring dengan peningkatan biaya untuk latency pesan.
Gambar 2.10 Topologi Tree
2.2.8
Protocol Routing ZigBee Network
2.2.8.1 Protocol Routing AODV AODV adalah algoritma akusisi rute on-demand murni, dimana nodenode yang tidak bergantung pada jalur aktif, serta tidak menjaga setiap informasi rute, dan tidak berpartisipasi dalam setiap periodik perutean perubahan tabel. Selanjutnya node tidak harus mencari dan mempertahankan rute untuk node lain sampai dua node perlu untuk berkomunikasi, kecuali kalau node terdahulu
23
sedang menawarkan layanan sebagai stasiun pengirim lanjutan untuk menjaga hubungan antara dua node lainnya. AODV menentukan rute hanya untuk tempat tujuan ketika node ingin mengirimkan paket ke tempat tujuan.
2.2.8.2 Tree Routing Mekanisme routing ini berdasarkan pada skema short addressing, dimana awalnya diperkenalkan oleh Motorola. Pada masing-masing device, ketika sebuah data frame datang, maka masing-masing device akan membaca informasi routing dan mengecek address dari destination. Jika destination-nya adalah child dari device tersebut maka device akan menyampaikan paket menuju address tersebut. Tetapi jika destination address bukan child dari device tersebut maka device harus mengecek dimana A merupakan network address tersebut, D merupakan address tujuan dan d adalah dept device pada network (Ricardo, 2008). A
x Cskip(d)………………………………………………(2.2)
Jika address destination-nya bukan berada dalam satu turunan, maka device akan mengirim packet tersebut menuju parent-nya. Tabel 2.4 Jumlah Cskip(Depth) dari masing-masing Depth (Sumber: Augusto, 2008)
Depth
Cskip(Depth)
0
31
1
7
2
1 Gambar 2.11 menunjukkan contoh addressing yang digunakan pada tree
routing dengan masing-masing nilai Cskipnya.
24
Gambar 2.11 Contoh Skema Addressing Tree Routing (Sumber: Augusto, 2008)
Jika ZR 0x0002 mengirimkan sebuah message menuju ke ZR 0x0028, maka protokol tree routing akan melakukan hal sebagai berikut: 1.
ZR 0x0002 membangun suatu data frame dan mengirimkan data frame tersebut menuju parentnya (0x00001). Isi dari data frame tersebut adalah: a. MAC destination address, yaitu 0x0001 b. MAC source address, yaitu 0x0002 c. Network Layer Routing Destination Address, yaitu 0x0028 d. Network Layer Routing Source Address, yaitu 0x0002
2.
ZR 0x0001 menerima data frame yang dikirimkan oleh ZR 0x0002, kemudian merealisasikan bahwa message tersebut bukan untuknya dan selanjutnya harus dikirim ke address tujuan. Device mengecek tabel neighbour untuk mengetahui routing destinationnya. Kemudian device akan mengecek jika routing dari address destination adalah turunannya dengan menggunakan persamaan 2.1 ZR 0x0001 termasuk depth 1 dari network, dimana setelah ditemukan bahwa destination bukanlah turunannya maka ZR 0x0001 meneruskan data frame tersebut menuju parentnya yaitu ZC 0x0000. Data frame yang dibentuk adalah sebagai berikut: a. MAC destination address, yaitu 0x0000 b. MAC source address, yaitu 0x0001 c. Network Layer Routing Destination Address, yaitu 0x0028
25
d. Network Layer Routing Source Address, yaitu 0x0002 3.
ZC 0x0000 menerima data frame yang dikirim oleh ZR 0x0001 dan memeriksa apakah address destinationnya terdapat pada neighbour tabel routing. Setelah diperiksa dan ditemukan bahwa device tujuannya bukan neighbournya dan karena ZC merupakan akar dari tree network dan tidak bisa dilakukan routing keatas lagi, maka dilakukan perhitungan untuk mendapatkan jumlah next hop address, dimana perhitungan tersebut adalah sebagai berikut: N = 0x0000 + 1 +
x31………………………..(2.3)
Hasil next hop address adalah N = 32(decimal) = 0x0020. Maka dibentuklah data frame sebagai berikut: a. MAC destination address, yaitu 0x0020 b. MAC source address, yaitu 0x0000 c. Network Layer Routing Destination Address, yaitu 0x0028 d. Network Layer Routing Source Address, yaitu 0x0002 4.
ZR 0x0020 menerima data frame yang dikirim oleh ZC 0x0000 dan mengecek tabel routing untuk mengetahui routing address destination. Setelah ditemukan bahwa address tujuannya adalah neighbournya, maka message akan diteruskan kepadanya. Data frame yang dibentuk adalah sebagai berikut:
2.2.9
a.
MAC destination address, yaitu 0x0028
b.
MAC source address, yaitu 0x0020
c.
Network Layer Routing Destination Address, yaitu 0x0028
d.
Network Layer Routing Source Address, yaitu 0x0002
Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) Pada ZigBee IEEE 802.11 menggunakan CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access
with Collision Avoidance) untuk mengakses media. Pada metoda ini apabila suatu station atau MH ingin mengirimkan data, mula-mula ia akan melakukan pengecekan terhadap media. Apabila media yang akan digunakan sibuk, maka ia
26
akan menunda proses transmisi datanya. Tapi jika sebaliknya, maka ia dapat menggunakan media tersebut untuk mengirimkan datanya. Apabila terdapat dua node yang mencoba untuk mengakses node yang sama dalam waktu yang bersamaan, maka tabrakan dapat terjadi. Namun demikian, untuk menghindari tabrakan terdapat mekanisme RTS/CTS (Ready To Send/Clear To Send). Ketika sebuah station memiliki kesempatan untuk mengirimkan data, maka sebelumnya ia akan mengirimkan short message yang disebut dengan RTS. Kemudian node tujuan akan membalas message ini dengan mengirimkan CTS. Setelah itu station pengirim dapat mulai mengirimkan datanya. Karena tabrakan tidak dapat dideteksi oleh pengirim, maka penerima akan mengirimkan ACK untuk setiap paket yang diterimanya. Secara lengkap mekanisme CSMA/CA dapat dijelaskan sebagai berikut : a.
Ketika paket akan dikirim, terminal terlebih dahulu mendeteksi kanal. Jika kanal tidak sibuk selama periode DIFS (Distributed Coordination Function Interframe Space) maka terminal segera mengirimkan paket.
b.
Jika kanal sibuk sebelum periode DIFS berakhir, maka terminal akan menunggu sampai kondisi tidak sibuk.
c.
Setelah kanal tidak sibuk maka terminal mengeset nilai random back off time. Setelah itu terminal kembali mendeteksi kanal. Bila kanal tidak sibuk selama periode DIFS maka terminal akan melakukan decrement back off time pada saat kanal tetap dalam keadaan tidak sibuk. Bila kanal sibuk, proses decrement akan berhenti dan akan mulai lagi setelah kanal tidak sibuk selama periode DIFS.
d.
Ketika nilai back off time bernilai 0, maka terminal mulai mengirimkan data. Jika terminal mendeteksi bahwa proses pengiriman gagal, maka terminal akan melakukan meknisme pengiriman ulang yaitu dengan membangkitkan random back off time dan menuggu kanal tidak sibuk selama periode DIFS.
e.
Setelah proses pengiriman berhasil, ada beberapa hal yang harus dilakukan oleh terminal, yaitu :
Mengembalikan nilai CW (Content Window) menjadi CW minimum.
27
Status terminal kembali pada keadaan awal.
Siap untuk melakukan proses pengiriman data.
2.2.10 Konfigurasi ZigBee Network Ukuran efektif dan konfigurasi dari sebuah ZigBee network didefinisikan saat melakukan inisialisasi oleh coordinator. Hal ini akan mendefinisikan banyaknya node yang bisa dikoneksikan ke router, maksimum jumlah router child yang bisa dikoneksikan ke router head-nya dalam artian maksimum jumlah router pada network, dan number of hops dari point terjauh dalam sebuah network menuju coordinator. Selanjutnya, hal ini akan menunjukkan maksimum jumlah node yang dapat disupport pada network. Berikut ini adalah konsep yang penting dalam sebuah konfigurasi network : 1.
Depth Depth pada sebuah device adalah jumlah node dari root pada tree
network yaitu coordinator menuju device. Network depth maksimum kemudian akan menjadi maksimum number of hops dari point terjauh dalam sebuah network menuju coordinator. Hal ini di setting pada konfigurasi waktu dan menentukan keseluruhan diameter untuk network, misalkan bahwa star network memiliki network depth 1.
2.
Number of Children Masing-masing router pada network dapat memiliki sebuah child device
yang terkoneksi dengannya, baik sebuah router maupun end device. Coordinator menspesifikasikan jumlah child device yang memungkinkan setiap router dan jumlah router yang memungkinkan untuk setiap router.
3.
Network Address Allocation Network address dialokasikan selama melakukan inialisasi dari network.
Coordinator mengalokasikan masing-masing child router sebuah block address untuk mengalokasikan child node-nya. Address ini menyediakan masing-masing router dengan address yang cukup untuk mengalokasikan sebuah child node
28
yang terdefinisi sebagai maksimum router, maksimum children dan maksimum parameter depth.
2.2.11 Forming, Joining dan Rejoining ZigBee Networks Sebelum node ZigBee dapat berkomunikasi pada jaringan, maka terlebih dahulu harus membentuk jaringan baru atau bergabung dengan jaringan yang sudah ada. Hanya Coordinator ZigBee yang dapat membentuk sebuah jaringan dan hanya ZigBee Router serta ZigBee End-Device yang dapat bergabung dengan jaringan. Banyak vendor stack menawarkan kemampuan untuk memiliki node yang ditunjuk sebagai ZC (ZigBee Coordinator), ZR (ZigBee Router), atau Zed (ZigBee End-Device) pada waktu kompilasi (untuk menyimpan kode dan RAM) atau pada saat run-time (untuk mengurangi bagian-bagian OEMdiproduksi). Setiap node memulai dengan 64-bit alamat IEEE yang ditugaskan oleh OEM selama manufaktur. Selama proses bergabung dengan jaringan, masing-masing node diberi alamat pendek 16-bit (NwkAddr) untuk digunakan saat berkomunikasi ke node lain di dalam sebuah jaringan. Alamat 16-bit digunakan untuk hampir semua komunikasi, mengurangi protokol over-the-air dan meninggalkan lebih banyak ruang untuk aplikasi payload.
2.2.11.1 Forming Networks Proses
pembentukan
jaringan
adalah
tentang
bagaimana
cara
menentukan sebuah pengenal yang khusus untuk setiap jaringan, disebut PAN ID (Personal Area Network). Selain itu proses pembentukan jaringan juga memilih salah satu dari enam belas saluran 802.15.4 yang berfungsi untuk mengoperasikan jaringan. Pada saat ZC (ZigBee Coordinator) telah membentuk jaringan, maka jaringan langsung terbentuk. Selama proses pembentukan, satu paket dikirim over-the-air pada masing-masing saluran. Jika tidak ada jaringan ZigBee lainya yang berada di saluran, maka paket data hanya terlihat oleh ZigBee sniffer :
29
Sebuah Koordinator ZigBee memiliki tugas sebagai berikut : 1.
Membentuk jaringan.
2.
Menetapkan saluran 802.15.4 pada jaringan yang akan beroperasi.
3.
Mendirikan Extended and Short PAN ID untuk jaringan.
4.
Memutuskan di stack profile mana yang akan digunakan (mengkompilasi atau pilihan run-time).
5.
Bertindak sebagai Trust Center untuk Secure Applications and Network.
6.
Bertindak
sebagai
penengah
untuk
End-Device-Bind
(pilihan
commissioning option). 7.
Bertindak sebagai router untuk mesh routing.
8.
Bertindak sebagai puncak pohon (tree), jika pohon routing diaktifkan. Koordinator node ZigBee yang benar-benar sudah memutuskan kapan
waktunya untuk membentuk sebuah jaringan dari yang mengatur saluran dan dari yang mengatur PAN ID. Aplikasi yang dijalankan di ZC bisa apa saja termasuk gateway yang terhubung ke internet, kotak controller, termostat, lampu, atau meteran listrik. Kemungkinannya tak terbatas, serta ketika kekuasaan diterapkan ke perangkat yang berisi ZigBee Coordinator, segera mungkin akan langsung membentuk jaringan, atau mungkin menunggu untuk beberapa saat (seperti tekan-tombol atau perintah dari prosesor host) sebelum membentuk jaringan. Bahkan mungkin memeriksa untuk melihat apakah jaringan di luar sana sudah siap, dan memutuskan untuk menjadi Router ZigBee daripada Coordinator jika node lain telah membentuk jaringan yang dikehendaki. Namun saat aplikasi diimplementasikan, pada beberapa waktu ZigBee Koordinator akan membentuk jaringan. Proses ini ditunjukkan pada Gambar 2.12
30
Gambar 2.12 ZigBee Forming a Network
2.2.11.2 Joining Networks ZigBee Router (ZRs) dan ZigBee End-Devices (ZEDs) membentuk sebuah jaringan. ZRs biasanya mmbutuhkan listrik, dan listening paket ke rute. ZEDs biasanya mengunakan baterai. ZigBee Router bertanggung jawab untuk : 1.
Mencari dan bergabung dengan jaringan yang benar.
2.
Ikut
serta
dalam
proses
routing,
termasuk
menemukan
dan
mempertahankan rute. 3.
Membiarkan perangkat lain untuk bergabung dengan jaringan (jika memungkinkan, penggabungan diaktifkan).
ZigBee End-Devices bertanggung jawab untuk : 1.
Menemukan dan bergabung dengan jaringan yang benar.
2.
Parents melihat apakah ada pesan yang dikirim saat keadaan sleep.
3.
Mencari parent baru jika link ke parent lama hilang (NWK bergabung)
4.
Sebagian besar waktu sleep untuk menghemat baterai jika tidak digunakan oleh aplikasi. Joining a network adalah proses menemukan jaringan dan node apa yang
ada di sekitarnya, dan kemudian memilih salah satu dari mereka untuk bergabung. Asosiasi ini diterima oleh jaringan yang akan bergabung dan node yang telah bergabung akan memiliki alamat pada jaringan yang baru tersebut. Respon sinyal dikeluarkan oleh semua Router ZigBee dan koordinator pada
31
saluran di mana permintaan sinyal dikeluarkan, terlepas dari PAN ID. Jadi, misalnya, jika sebuah sinyal permintaan dikirim pada channel 15, semua node router (termasuk ZigBee Koordinator) pada channel 15 menanggapi saluran dengan respon sinyal, seperti yang terlihat dalam penangkapan parsial di bawah ini. Pemberitahuan PAN beberapa ID dan alamat singkat :
2.2.12 Parameter Kinerja Jaringan ZigBee Penetapan parameter kinerja jaringan pada ZigBee bertujuan untuk mengetahui kemampuan dalam menyediakan tingkatan layanan untuk transmisi data pada suatu jaringan. Parameter kinerja jaringan pada ZigBee yaitu berupa throughput, delay, packet delivery ratio. 1.
Throughput Throughput merupakan suatu istilah yang mendefinisikan banyaknya bit
yang diterima dalam selang waktu tertentu dengan satuan bit per second yang merupakan kondisi data rate sebenarnya dalam suatu jaringan. 2.
End-to-End Delay End-to-end delay adalah waktu yang diperlukan oleh suatu paket data
yang berasal dari source node hingga mencapai destination node. End-to-end delay secara tidak langsung berhubungan dengan kecepatan transfer data suatu jaringan. 3.
Media Access Delay Media access delay menunjukkan nilai total delay akibat antrian dan
contention paket data yang diterima oleh MAC dari layer yang lebih tinggi. Delay dari media akes dihitung untuk tiap paket ketika paket dikirimkan ke physical layer pada waktu tertentu.
32
2.2.13 Modulasi Yang Digunakan Pada ZigBee Modulasi dapat didefinisikan sebagai proses pengubahan parameter dari gelombang pembawa (amplitudo, frekuensi, dan fasa) oleh sinyal informasi. Pada IEEE 802.15.4 teknik modulasi yang digunakan adalah Binary Phase Shift Keying (BPSK) dan Offset Quadrature Phase Shift Keying (OQPSK), namun dalam penelitian ini digunakan 3 teknik modulasi yaitu BPSK, QPSK, dan 8PSK. Berikut penjelasan mengenai masing-masing modulasi tersebut : 1.
Binary Phase Shift Keying (BPSK) BPSK adalah modulasi digital dengan format yang lebih sederhana dari
PSK. Menggunakan dua tahap yang dipisahkan sebesar 180° dan sering juga disebut 2-PSK. Modulasi ini paling sempurna dari semua bentuk modulasi PSK. Akan tetapi bentuk modulasi ini hanya mampu memodulasi 1 bit/simbol dan dengan demikian maka modulasi ini tidak cocok untuk aplikasi data-rate yang tinggi dimana bandwidthnya dibatasi. Sinyal termodulasi secara BPSK didefenisikan mempunyai bentuk sebagai berikut :
Gambar 2.13 Sinyal BPSK
Gambar 2.14 Modulator BPSK
33
2.
Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) QPSK adalah Bentuk lain dari modulasi digital selubung konstan
termodulasi sudut. QPSK adalah teknik pengkodean M-ary dimana M=4 (karenanya dinamakan “Quatenary“ yang berarti 4). M-ary adalah suatu bentuk turunan dari binary. M berarti digit yang mewakili banyaknya kondisi yang mungkin. Dalam QPSK ada 4 phase output yang berbeda, maka harus ada 4 kondisi input yang berbeda. Karena input digital ke modulator QPSK adalah sinyal biner, maka untuk menghasilkan 4 kondisi input yang berbeda harus dipakai bit input lebih dari 1 bit tunggal. Pengiriman data yang cepat dan efisien menyebabkan sistem-sistem transmsi digital mendapat tempat yang semakin penting dalam bidang komunikasi. Sistem modulasi QPSK (Quadrature Phase Sihft Keying) merupakan salah satu sistem modulasi digital untuk mengirimkan data yang lebih cepat.
Gambar 2.15 Sinyal Termodulasi QPSK
2.2.14 Perhitungan Model Propagasi Free Space Loss FSL (Free Space Loss) merupakan model propagasi yang digunakan dengan mengkondisikan transmitter dan receiver berada pada lingkungan tanpa bangunan ataupun halangan lain yang dapat menimbulkan difraksi, reflaksi, absorsi maupun blocking. Model propagasi tersebut baik apabila digunakan untuk perancangan tahap awal suatu jaringan sehingga dapat diketahui
34
karakteristik jaringan sesuai standar yang diterapkan. Besar redaman ruang bebas secara matematis dapat dihitung dengan persamaan: Lfs =
……………………………………………………………………….(2.4)
Dengan keterangan sebagai berikut : Lfs
= Free space loss (dB)
Pt
= Daya pancar di transmitter (dBm)
Pr
= Daya terima di receiver (dBm) Dari persamaan FSL diatas maka dapat diturunkan lagi sehingga dapat
diketahui parameter khusus yang mempengaruhi parameter tersebut. Besar rapat daya yang memiliki simbol F dengan jarak (d) dari suatu antena isotropis transmitter dengan daya pancar (Pt) adalah: …………………………………………………………………...(2.5) Pada sisi receiver dengan luas lengkap (aperture) antena isotropis bernilai, maka untuk besar daya yang ditangkap (Pt) adalah : Pr = F
=
= Pt (
……………………………………………...(2.6)
Sehingga untuk persamaan 2.1 akan didapat persamaan yang diturunkan sebagai berikut : Lfs =
=
2=
Karena λ=
2
…………………………………………………...(2.7)
dengan c adalah cepat rambat gelombang cahaya di ruang
hampa sebesar 3x108 m/dt, maka besarnya redaman ruang bebas menjadi : Lfs
= 10 log = 20log
+ 20 log d + 20 log f
= 32,5 + 20 log dkm + 20 log fMhz ……………………………………(2.8) Lfs = 92,4 + 20 log dkm + 20 log fGHz …………………………………….…(2.9)
35
2.2.15 Simulator OPNET Modeler Opnet Modeler merupakan suatu software untuk semua fase penelitian, termasuk model desain, simulasi, pengumpulan data, dan analisis data. Opnet medeler menyediakan suatu lingkungan pengembangan yang komprehensif untuk mendukung model jaringan komunikasi dan sistem terdistribusi. Kedua perilaku dan kinerja dari suatu model jaringan dapat dianalisis dengan melakukan simulasi kejadian diskrit. Sebuah Graphical User Interface (GUI) mendukung konfigurasi skenario dan pengembangan model jaringan. Hasil simulasi dapat dibuat dalam beberapa skenario sehingga dapat dijadikan dasar di dalam perencanaan suatu jaringan berbasis paket. Simulasi dapat juga dilakukan untuk memprediksi kebutuhan di dalam suatu jaringan berbasis paket untuk beberapa tahun ke depan berdasarkan prediksi permintaan (demand), layanan ataupun teknologi yang mungkin dipergunakan pada masa mendatang.
Gambar 2.16 Opnet Modeler 14.5 – Educational Version
Di dalam Opnet Modeler ada beberapa hal yang perlu kita ketahui, yaitu : 1.
Hirarki Pemodelan di OPNET Modeler Opnet Modeler dapat dipergunakan untuk simulasi jaringan paket
berbasis Internet Protocol (IP), Asynchronous Transfer Mode (ATM), Frame Relay ataupun TDM. Jenis layanan yang disimulasikan juga beragam, baik internet, VoIP, file transfer, video conference, video streaming, dan lain
36
sebagainya yang dapat diatur berdasarkan kebutuhan dari pengguna simulasi. Secara umum OPNET Modeler sudah cukup sebagai simulator berbasis paket yang handal dan dapat dikembangkan oleh penggunanya (TELKOM Research and Development Centre, 2008). Ada beberapa proses yang dapat diikuti dalam melakukan simulasi menggunakan OPNET Modeler. Urutan dari proses dalam menampilkan simulasi dengan OPNET Modeler adalah sebagai berikut: a.
Pemodelan dan Siklus Simulasi OPNET Modeler menyediakan media yang sangat mendukung untuk membantu pengguna dalam membuat sebuah siklus perancangan (design cycle)
b.
Pemodelan Hirarkis OPNET Modeler menggunakan sebuah struktur hirarkis (hierarchical structure) dalam pembuatan model. Setiap level dari struktur hirarkis mendeskripsikan aspek yang berbeda untuk melengkapi model yang akan disimulasikan. Urutannya adalah:
c.
Network Editor – network topology models
Node Editor – data flow models define
Process Editor – control flow models
Specialized in communication networks Library model menyediakan protocol yang sudah ada, yang dapat diubah oleh pengguna dalam mengembangkan model yang akan dibuatnya.
d.
Automatic simulation generation OPNET Modeler dapat dikompilasi menggunakan kode. Dimana dengan melakukan eksekusi maka akan tampak output data dari kode yang telah dibuat, kita dapat melihat urutannya sebagai berikut :
Running Simulations yang terdapat simulation tool dan debugging tool.
Analyzing results yang terdapat probe editor dan analysis tool, filter tool serta animation viewer.
37
2.
Notasi Yang Digunakan OPNET Modeler Dalam
pemodelan
hirarkis
tersebut
diatas,
OPNET
Modeler
menggunakan beberapa notasi untuk memodelkan sebuah jaringan, node ataupun proses. Notasi-notasi ini digunakan untuk menunjukkan beberapa hal dalam pemodelan, seperti modul-modul yang berada di dalam sebuah node. a.
Node Model Sebuah node adalah sebuah representasi dari peralatan jaringan (network device) dari sebuah jaringan komputer yang akan dimodelkan. Salah satu node model pada Opnet Modeler adalah node model ZigBee seperti pada Gambar 2.17
Gambar 2.17 Node Model pada ZigBee Station
b.
Proses Model OPNET Modeler proses model digambarkan dengan menggunakan sebuah State Transtition Diagram (STD). Dimana STD ini dapat dilihat dengan double click sebuah modul pada node model. Hanya dua jenis modul yang memiliki proses model, yakni modul Processor dan modul Queue. Implementasi dari sebuah STD adalah sebuah coding dalam bahasa Proto-C,
yakni
sebuah bahasa mirip Bahasa C
dikembangkan oleh OPNET Modeler.
yang
38
Gambar 2.18 Process Model ZigBee
2.2.15.1 ZigBee Model Pemodelan pada ZigBee pada simulator Opnet Modeler yang diperlukan diantaranya: 1.
ZigBee Object Palette Gambar 2.18 menunjukkan ZigBee object palette pada simulator Opnet Modeler
Gambar 2.19 ZigBee Object Palette
Dari ZigBee object palette pada Gambar 2.19, untuk masing-masing model dapat dideskripsikan pada tabel 2.5. Tabel 2.5 ZigBee Node Model
Node Model
Deskripsi
Zigbee_coordinator
Zigbee coordinator node model
Zigbee_end_device
Zigbee end device node model
Zigbee_router
Zigbee router node model
39
2.
ZigBee Model Attributes Attributes yang terdapat pada ZigBee model dalam simulator Opnet
Modeler, yaitu: a.
Local Attributes Berikut adalah attributes yang terdapat untuk konfigurasi ZigBee device model yang ditunjukkan pada Gambar 2.20:
Application Traffic Attributes, dimana terdiri dari: -
Destination
-
Packet Interarrival Time
-
Packet Size
-
Start Time
-
Stop Time
Gambar 2.20 ZigBee Device Model Attributes
b.
Global Attributes ZigBee model terdiri dari global attributes yang diakses dari dialog box
Configure/Run Simulation:
Network Formation Threshold
Report Snapsot Time
40
2.2.15.2 Tools Pada Opnet Modeler Simulasi menggunakan Opnet Modeler dapat dilakukan dengan terlebih dahulu membuat sebuah skenario jaringan yang direncanakan. Berikut ini merupakan langkah untuk membuat sebuah skenario melalui project editor Opnet Modeler. 1.
Mulai.
2.
Buka pada menu bar Opnet Modeler, kemudian File-New-Project.
3.
Masukkan Project Name dan Scenario Name.
4.
Pilih topologi awal yang ingin digunakan, namun untuk membuat skenario baru maka pilih Create Empty Scenario.
5.
Pilih tipe skala jaringan yang akan disimulasikan, dimana untuk tipe skala jaringan terdiri dari Word/Enterprise/Campus/Office/Choose from maps.
6.
Masukkan nilai skala skenario yang ingin disimulasikan, yaitu dengan mengisi X span, Y span dan unit satuan jarak.
7.
Pilih teknologi yang akan digunakan pada simulasi.
8.
Selesai. Skenario jaringan yang akan disimulasikan dapat dibuat dengan
menggunakan tools yang ada pada Opnet Modeler dan tersedia di project editor. Beberapa tools yang umumnya digunakan dalam mensimulasikan skenario jaringan antara lain: 1.
Object Palette Object palette pada Gambar 2.21 merupakan tools untuk menampilkan
perangkat atau objek sesuai dengan teknologi yang telah dipilih pada langkah saat membuat skenario melalui project editor Opnet Modeler.
41
Gambar 2.21 Object Palette
2.
Choose Individual DES Statistic DES (Discrate Event Simulation) statistic pada Gambar 2.22 merupakan
parameter yang digunakan untuk menganalisa simulasi jaringan. Parameter yang dapat diamati tergantung dengan teknologi yang digunakan. Pemilihan parameter didasari oleh kebutuhan pengguna akan analisis hasil simulasi.
Gambar 2.22 Individual DES Statistic Pada ZigBee
42
3.
Configure/Run Discrete Event Simulation (DES) Konfigurasi Discrete Event Simulation (DES) pada Gambar 2.23
dilakukan pada durasi yang diatur sesuai dengan waktu simulasi akan dijalankan sehingga sistem stabil. Pengguna dapat menjalankan simulasi dengan memilih Run.
Gambar 2.23 Configure/Run Discrete Event Simulation (DES)
4.
Results Contoh dari hasil simulasi berdasarkan Discrete Event Simulation (DES)
statistic seperti pada Gambar 2.24 yang telah dipilih sebelumnya dapat dilihat setelah simulasi dijalankan dari View Results pada menu bar DES, dimana hasil simulasi berupa grafik dan data statistik.
Gambar 2.24 Result Browser
