Daftar Isi (Table Of Content)
A. Tujuan dan Capaian Pembelajaran/Kompetensi Akhir
1. Mampu memahami pengertian dan sejarah teknologi jaringan sensor nirkabel atau WSN.
2. Mampu memahami arsitektur, topologi dan pengaplikasian jaringan sensor nirkabel atau WSN.
6.5 Macam-macam tipe WSN
WSN berdasarkan lingkungan kerja pengaplikasian digolongkan menjadi WSN terestrial, WSN bawah tanah, WSN bawah air, WSN multimedia, dan WSN Mobile (Kovi, Jangam and Kosgi, 2017) :
6.5.1 WSN Terestrial
Sesuai namanya WSN terestrial merupakan jarinan sensor nirkabel yang diaplikasikan di atas permukaan tanah. WSN terestrial terdiri dari ratusan atau ribuan node sensor nirkabel, node ini diposisikan menjadi node terstruktur (dengan praperencanaan) dan tidak terstruktur (ad-hoc).
Dalam mode tidak terstruktur node sensor didistribusikan secara acak ke area target. Dalam mode terstruktur node sensor didistribusikan dengan mempertimbangkan penempatan optimal, penempatan grid, model penempatan 2D dan 3D.
Selain itu node sensor harus dapat berkomunikasi dengan stasiun pangkalan di WSN terestrial.
6.5.2 WSN bawah tanah
WSN bawah tanah terdiri dari node sensor bawah tanah yang terhubung secara nirkabel, dikomunikasikan melewati tanah dan digunakan untuk mendeteksi dan memantau situasi bawah tanah.
Transmisi informasi dari node sensor ke base station dilakukan oleh sink node.
Dalam hal peralatan, pengembangan dan pemeliharaan WSN bawah tanah lebih mahal daripada WSN terestrial karena node baterai sensor memiliki masa pakai baterai terbatas dan sulit diisi ulang.
Node sensor bawah tanah jauh lebih mahal karena komponen yang digunakan harus orisinil untuk komunikasi yang andal menembus tanah, batu, air, dan konten mineral lainnya.
Untuk meningkatkan WSN bawah tanah seumur hidup jaringan harus merencanakan energi dan biaya yang efisien
6.5.3 WSN bawah air
WSN bawah air terdiri dari sejumlah node sensor dan kendaraan yang ditempatkan di bawah air. Dibandingkan dengan WSN terestrial, node sensor bawah air lebih mahal dan lebih padat (lebih rapat).
Tantangan terbesar dalam pengaplikasian WSN bawah air antara lain kegagalan sensor, bandwidth dan penundaan propagasi yang lama.
Node sensor bawah air memiliki banyak aplikasi potensial yaitu: pemantauan seismik, pemantauan dan kontrol peralatan dan kawanan robot bawah air.
6.5.4 WSN Multimedia
WSN multimedia digunakan untuk memungkinkan monitor dan melacak peristiwa dalam bentuk multimedia. WSN multimedia menghubungkan perangkat yang memungkinkan pengambilan video, audio, gambar foto dan data sensor.
Node sensor terdiri atas kamera, mikrofon dan sensor pendukung lainnya. Kompresi data, pengambilan data dan hubungan antar node sensor satu sama lain dilakukan dengan koneksi nirkabel.
Tantangan pada pengimplementasian WSN multimedia diantaranya yaitu konsumsi energi yang tinggi, persyaratan bandwidth yang tinggi, kualitas layanan (QoS), teknik pengolahan data dan kompresi dan desain crosslayer.
Komunikasi video membutuhkan bandwidth tinggi untuk mengirimkan konten, sehinga konsumsi energi tinggi ketika laju data tinggi.
6.5.5 WSN Mobile
WSN Mobile terdiri dari serangkaian sensor yang dapat berinteraksi dengan lingkungan fisik dan node sensor dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain.
Node seluler dapat berkomunikasi, menghitung dan melakukan pengideraan. Node seluler dapat mengatur dan mengubah posisinya sendiri di dalam jaringan.
WSN mobile bekerja dengan posisi dan keadaan awal lalu node akan menyebar untuk mengumpulkan informasi.
Node seluler berkomunikasi satu sama lain dan mentransfer informasi yang dikumpulkan saat berada dalam jangkauan.
Tantangan dalam pengimplementasian WSN mobile antara lain penyebaran, pengaturan otonom node seluler, penentuan lokasi, energi, navigasi dan kontrol, cakupan, pemeliharaan dan proses data.
Aplikasi untuk WSN seluler adalah pemantauan lingkungan, pelacakan target, pencarian dan penyelamatan, serta pemantauan bahaya secara real-time.
Keuntungan WSN mobile yaitu lebih fleksibel dibandingkan dengan sistem jaringan sensor statis lainnya.
6.6 Pengaplikasian WSN
Ada beberapa pengaplikasian WSN sebagai solusi berdasarkan aspek kebutuhan manusia, berikut ini beberapa contohnya: (Jayakumar, Devi and Sreeja, 2018).
6.6.1 Pemantauan area
Pemantauan area merupakan pengaplikasian WSN yang umum. Pada pemantauan area, WSN dikerahkan/disebarkan di lokasi fenomena yang akan dipantau.
Contoh pengaplikasian militer adalah penggunaan sensor mendeteksi intrusi musuh; contoh pengaplikasian masyarakat sipil adalah pengawasan/pemantauan pipa bahan bakar atau minyak.
6.6.2 Program militer
Berdasarkan sejarahnya diketahui bahwa WSN berawal dari proyek militer. Jaringan sensor nirkabel atau WSN dapat menjadi bagian penting dari komando militer, kontrol, komunikasi, komputasi, intelijen, pengawasan, pengintaian, dan struktur penargetan.
6.6.3 Program lingkungan
Pengaplikasian WSN pada program lingkungan terdiri dari :
- pemantauan pergerakan burung, hewan kecil dan serangga yang memantau kondisi lingkungan yang mempengaruhi vegetasi dan ternak;
- perangkat irigasi makro untuk pelacakan bumi skala besar dan eksplorasi planet;
- pendeteksi faktor biologis dab kimia pada pertanian organik;
- pemantauan bumi dan lingkungan laut, tanah, dan atmosfer kawasan hutan;
- deteksi kebakaran; meteorologi atau studi geofisika; deteksi banjir;
- pemetaan bio-kompleksitas; pemetaan lingkungan ;
- dan mengamati polutan.
6.6.4 Pendeteksi kebakaran hutan
Jaringan sensor nirkabel atau WSN memungkinkan node sensor ditempatkan secara strategis, acak dan merata di daerah hutan.
Node sensor dapat menyampaikan titik api ke pengguna lebih awal sehingga kebakaran tidak meluas.
6.6.5 Pemetaan Bio-kompleksitas (keanekaragaman hayati) lingkungan
Pemetaan keanekaragaman hayati lingkungan membutuhkan pendekatan tepat dan ramah lingkungan untuk mengintegrasikan informasi di seluruh skala temporal (skala waktu) dan spasial (skala jarak).
Kemajuan teknologi dalam penginderaan jarak jauh dan pengumpulan statistik otomatis telah memungkinkan resolusi spasial, spektral, dan temporal yang lebih baik.
Seiring dengan kemajuan tersebut, node sensor juga memiliki kemampuan untuk terhubung dengan internet yang memungkinkan pengguna jauh untuk mengarahkan, memantau dan melihat bio-kompleksitas di lingkungan sekitar.
6.6.6 Aplikasi kesehatan
Pengaplikasian WSN pada program kesehatan menawarkan antarmuka untuk penyandang cacat dan termasuk pemantauan pasien, diagnosa, manajemen obat di rumah sakit.
Telemonitoring terhadap catatan fisiologis manusia, selanjutnya tatistik fisiologis yang diperoleh melalui jaringan sensor dapat disimpan untuk periode waktu yang lama dan dapat digunakan untuk eksplorasi klinis.
Jaringan sensor yang ada juga dapat memantau dan mendeteksi perilaku orang lanjut usia.
Node sensor kecil ini memungkinkan subjek lebih bebas bergerak dan memungkinkan dokter untuk
menganalisis gejala yang muncul.
Setiap pasien memiliki node sensor kecil dan ringan yang terhubung dengannya. Setiap node sensor memiliki tugas khusus.
Sebagai contoh, satu node sensor mungkin mendeteksi jantung koroner bahkan ketika yang node sensor lain mendeteksi tekanan darah.
6.6.7 Program pemantauan rumah
Otomatisasi rumah sebagai kemajuan zaman dilakukan dengan memasukan node sensor dan aktuator dalam peralatan rumah seperti penyedot debu (vacum cleaner), oven microwave, lemari es, dan VCR.
Node sensor yang dimasukkan pada peralatan rumah tersebut dapat berinteraksi satu sama lain melalui jaringan internet atau satelit. Alat rumah tersebut memungkinkan pengguna untuk mengontrol perangkat rumah dengan lebih mudah.
B. Rangkuman Materi
1. Jaringan sensor nirkabel atau wireless sensor network (WSN) adalah suatu jaringan nirkabel yang terdiri atas perangkat-perangkat otonom yang didistribusikan secara spasial menggunakan sensor untuk memantau kondisi fisik atau lingkungan yang memungkinkan pertukaran informasi.
2. Komunikasi pada jaringan sensor nirkabel dibedakan menjadi komunikasi single hop di mana node sensor berkomuniksi langsung dengan sink dan komunikasi multi hop di mana antar node saling berkomunikasi untuk mencapai sink.
3. Topologi jaringan pada jaringan sensor nirkabel dapat dibedakan menjadi topologi star, topologi tree dan topologi mesh.
4. Berdasarkan lokasi pengaplikasiannya jaringan sensor nirkabel dapat dibedakan menjadi WSN terestrial, WSN bawah tanah, WSN bawah air, WSN multimedia dan WSN mobile.
5. Jaringan sensor nirkabel dapat diaplikasikan pada berbagai kebutuhan manusia, diantaranya untuk program militer, lingkungan, pendeteksi kebakaran hutan, pemantau keanekaragaman hayati, pada pemantau alat kesehatan dan kebutuhan lainnya.
C. Tugas
Buatlah sebuah sistem jaringan sensor nirkabel yang terdiri atas 4 node sensor di mana tiap-tiap node menggunakan minimal 2 sensor, dan kumpulkan!
D. Daftar Pustaka
1. Akyildiz, I. F. et al. (2002) ‘Wireless sensor networks : a survey’, 38, pp. 393–422.
2. Amalina, E. N., Setijadi, E. and Suwardi (2013) ‘Perbandingan Topologi WSN (Wireless Sensor Network) Untuk Sistem Pemantauan Jembatan’, in Prosiding Conference on Smart-Green Technology in Electrical and Information Systems, pp.
14–15.
3. Djedouboum, A. C. et al. (2018) ‘Big data collection in large-scale wireless sensor 107 networks’, MDPI, 18(12), pp. 1–34. doi: 10.3390/s18124474.
4. Jayakumar, L., Devi, S. G. and Sreeja, B. P. (2018) ‘Wireless sensor network applications : A study’, (January). doi: 10.12732/ijpam.v118i11.47.
5. Kovi, S. K., Jangam, P. and Kosgi, S. umar G. (2017) ‘Wireless sensor networks and applications’, (June). doi: 10.13140/RG.2.2.23192.19207.
6. Li, M. and Yang, B. (no date) ‘A Survey on Topology issues in Wireless Sensor Network’.
7. National Instrument (no date) ‘What Is a Wireless Sensor Network ?’, pp. 1–4.
