Mengenal Wireless Sensor Network

  • 965 views
Uploaded on

Pengenalan Wireless Sensor Network. Artikel ini telah dipublikasikan di majalah PC Media edisi Januari 2011

Pengenalan Wireless Sensor Network. Artikel ini telah dipublikasikan di majalah PC Media edisi Januari 2011

More in: Technology
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
965
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0

Actions

Shares
Downloads
76
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. Mengenal Wireless Sensor NetworkWireless Sensor Network, apa dan untuk apa ini? Mari kita mengekplorasi teknologi Wireless SensorNetwork ini Artikel ini telah dipublikasikan di majalah PC Media edisi Januari 2011Agus KurniawanFakultas Ilmu KomputerUniversitas IndonesiaApa Itu Wireless Sensor Network?Wireless Sensor Network atau disingkat dengan WSN adalah suatu peralatan sistem embedded yangdidalamnya terdapat satu atau lebih sensor dan dilengkapi dengan peralatan sistem komunikasi. Sensordisini digunakan untuk menangkap informasi sesuai dengan karakteristik . Contoh tipe sensor dapatdilihat pada table dibawah ini: Tipe Sensor Contoh Sensor Temperatur Thermistor, thermocouple Tekanan Pressure gauge, barometer, ionization gauge Optik Photodiodes, phototransistors, infrared sensors, CCD sensors Akustik Piezoelectric resonators, microphones Mekanik Strain gauges, tactile sensors, capacitive diaphragms, piezoresistive cells Gerakan dan Getaran Accelerometers, gyroscopes, photo sensors Posisi GPS, ultrasound-based sensors, infrared-based sensors, inclinometers Kelembaban Capacitive and resistive sensors, hygrometers, MEMS- based humidity sensors Radiasi Ionization detectors, Geiger–Mueller countersSensor-sensor ini akan mengubah data analog ke data digital. Data ini selanjutnya dikirim ke suatu nodemelalui media komunikasi yang digunakannya seperti  Bluetooth  Infrared  Wifi
  • 2. Kemampuan sensor pada WSN secara luas membuat penggunaan WSN untuk melakukan monitoringbanyak digunakan. WSN dapat digunakan dengan sensor sederhana yang memonitoring suatufenomena sedangkan untuk yang komplek maka setiap WSN akan mempunya lebih dari satu sensorsehingga WSN ini akan dapat melakukan banyak monitoring suatu fenomena. Jika WSN ini dihubungkanke gateway yang dapat mengakses internet maka WSN ini dapat diakses dan berkolaborasi dengansistem lain seperti yang terlihat pada gambar 1. Gambar 1. Ilustrasi scenario penggunaan WSNPenerapan dan Penggunaan WSNTeknologi WSN banyak memberikan inspirasi dalam penerapan dan penggunaan untuk segala bidang.Beberapa penerapannya contohnya  Monitoring lingkungan  Target tracking  Pipeline (Air, minyak, gas) tracking  Monitoring pertanian  Supply chain management
  • 3.  Traffic managementSetiap node WSN akan mengirim data sensor ke suatu base dan hasil kumpulan data semuanya akandiolah sehingga ini akan memberikan suatu informasi. Contoh penggunaan WSN pada bidang pertaniandapat dilihat pada gambar 2. Disini terlibat bahwa lingkungan pertanian dilakukan monitoring melaluiWSN dan dapat diakses melalui internet baik browser maupun mobile device. Gambar 2. Penggunaan WSN bidang pertanianArsitektur WSNSetiap node WSN umumnya berisi sistem sensing, processing, communication dan power yang dapatdiilustrasikan seperti pada gambar 3. Bagaimana menggabungkan ini adalah hal yang harus diperhatikanketika kita melakukan perancangan. Sistem processor merupakan bagian sistem yang terpenting padaWSN yang dapat mempengaruhi performance ataupun konsumsi energi. Beberapa pilihan untukprocessor dapat memilih antara lain:  Microcontroller  Digital signal processor  Application-specific IC  Field programmable gate array
  • 4. Gambar 3. Arsitektur umum pada sebuah WSNAda banyak cara untuk menghubungkan sitem sensing dan processor. Menghubungkan dua atau lebihanalog sensor dengan memanfaatkan multichannel sistm ADC (Analog to Digital Converter) yangdidalamnya terdapat banyak multiple high-speed ADC dalam satu IC. Beberapa ADC kadangkalanyamenghasilkan noise yang mengganggu, crosstalk ataupun menurunkan SNR (Signal-to-Noice) pada suatukanal. Oleh karena itu, pemilihan ADC juga harus memperhatikan ini.Untuk memudahkan pemahaman arsitektur WSN, kita akan mengkaji contoh dua arsitektur WSN yaitu  IMote  XYZArsitektur sensor node IMote dapat dilihat pada gambar 4. Arsitektur IMote adalah arsitektur denganmulti fungsi yang berisi sistem manajemen power, processor, communication dan interfacing. Sitemsensing digunakan untuk menghubunkgan platform ke multi sensor board. Sedangkan processor yangdigunakan adalah digital signal processor (DSP) yang bekerja pada tegangan rendah 0.85V dan frekuensirendah 13 MHz. Processor DSP memungkinkan untuk memepercepat operasi komputasi berbasismultimedia.Arsitektur XYZ berisi empat sitem yang dapat dilihat pada gambar 5. Sistem processor yang digunakanARM7TDMI core microcontroller yang dapat bekerja pada frekuensi maksimum 58 MHz. Processor inidapat bekerja pada mode 32-bit dan 16-bit dan memory 4 KB boot ROM dan 32 KB RAM yang dapatditingkatkan dengan menambahkah flash memory hingga 512 KB.
  • 5. Gambar 4. Arsitektur prototype IMote Gambar 5. Arsitektur prototype XYZ
  • 6. Hardware WSNMembuat hardware untuk WSN kadangkalanya menjadi masalah karena kita harus mempunyaikemampuan mengenai hardware terutama minimum system yang memanfaatkan microcontroller atauDSP. Alternatif lain kita juga dapat membeli hardware WSN kit yang dibuat oleh beberapa vendor.Berikut ini contoh hardware WSN yang dapat kita membelinya  NI Wireless Sensor Network (WSN) Starter Kit yang dibuat National Instrument, contohnya bentunya dapat dilihat pada gambar 6. Lebih lengkapnya cek link website ini http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/206916  ZigBit Development Kit yang dikembangkan oleh Meshnetics, contoh hardwarenya dapat dilihat pada gambar 7. Lebih lengkapnya dapat dibaca pada link website http://www.meshnetics.com/dev-tools/zdk/  MEMSIC wireless sensor network kits yang dikembangkan oleh MEMSIC, contoh hardware nya dapat dilihat pada gambar 8. Lebih lengkapnya anda dapat mengunjungi website ini http://www.memsic.com/products/wireless-sensor-networks/development-kits.htmlMasih banyak WSN kit yang dapat digunakan. Pembaca dapat mencarinya melalui mesin pencari denganmenggunakan keyword WSN Kit. Gambar 6. NI Wireless Sensor Network (WSN) Starter Kit
  • 7. Gambar 7. ZigBit Development Kit
  • 8. Gambar 8. MEMSIC wireless sensor network kitsSistem OperasiSistem Operasi pada WSN secara logical berada didalam hardware node WSN dan aplikasi menyediakanabstraksi basic programming agar developer dapat membuat program diatas WSN. Sistem operasimempunyai kegunaan yaitu  Memory management  Power management  File management  Networking  Programming environment  API runtime untuk aplikasiBerikut ini contoh sistem operasi yang dapat digunakan pada WSN  TinyOS, www.tinyos.net  LiteOS, www.liteos.net  Windows CE, www.microsoft.com/windowsembedded
  • 9. Application Development Untuk WSNUntuk membuat aplikasi berbasis WSN ini akan tergantung sistem yang tertanam didalam node WSN.Jika WSN menggunakan sistem operasi maka kita harus membuat aplikasi yang sesuai dengan API sistemoperasi WSN tersebut.Sebagai contoh ilustrasi, jika kita menggunakan TinyOS sebagai sistem operasi WSN maka kita dapatmemanfaatkan bahasa nesC yang bahasanya turunan dari bahasa C. Setelah kita membuat programWSN kita dapat meletakannya kedalam hardware WSN seperti yang terlihat pada gambar 9. Gambar 9. Hardware WSN (Mica2) yang terhubung ke komputer untuk dipasang aplikasi WSNTantangan Pada WSNPada saat penulis membuat tulisan ini, perkembangan WSN masih dalam taraf sedang hot untuk ditelitikarena WSN mempunyai keterbatasan seperti  Energi (battery)  JangkauanSehingga kita harus merancangnya dengan baik. Selain isu diatas protokol dan routing yang digunakanpada WSN juga masih dalam proses penelitian oleh para peneliti. Oleh karena itu, potensi dankesempatan untuk meneliti WSN masih terbuka lebar.Referensi  Waltenegus Dargie and Christian Poellabauer, Fundamental of Wireless Sensor Networks, Wiley & Sons, 2010  Philip Levis and David Gay, TinyOS Programming, Cambridge University Press, 2009  Wikipedia, Wireless Sensor Networks, http://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_sensor_network