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

kepentingan umum saja.