Energy Effeciency and Performance Wireless Sensor Network.pptx

Energy Effeciency and
Performance Wireless
Sensor Network
Ferdiansyah, M.Kom., Ph.d. CEH
06-09-2023

Ferdiansyah, M.Kom., Ph.D. CEH
• Ph.D Universiti Teknologi Malaysia
• Dosen Keamanan Siber Universitas Bina Darma
• RTIK SUMATERA SELATAN
• JAWARA INTERNET SEHAT 2021
• Chapterlead BSSN & Indonesia Honeyne (Malware
Monitoring) Project
• Email : Ferdiansyah.it@gmail.com|
• Socmed : @iamverdi : Verdi Ferdiansyah

Objective
• Student be able to understand consist of WSN protocol and
algorithms
• Student be able to analyze the performance and efficiency of
different WSN protocols and algorithms

Jaringan Sensor Nirkabel
(WSN)

Jaringan Sensor Nirkabel (WSN) 6
• Jaringan sensor adalah jaringan nirkabel yang terdiri dari ribuan
node sangat kecil yang disebut sensor .
Stasiun pangkalan
Gambar 1: Arsitektur jaringan sensor nirkabel

Jaringan Sensor Nirkabel (lanjutan) 7
• Sensor WSN dilengkapi dengan kemampuan penginderaan,
komputasi terbatas, dan komunikasi nirkabel.
Gambar 2: Komponen perangkat keras khas dari node sensor dalam jaringan sensor nirkabel

Perkenalan
• Jaringan Sensor Nirkabel adalah jaringan yang terdiri dari
sensor-sensor yang didistribusikan secara ad hoc.
• Sensor-sensor ini bekerja satu sama lain untuk
merasakan beberapa fenomena fisik dan kemudian
informasi yang dikumpulkan diproses untuk mendapatkan
hasil yang relevan.
• Jaringan sensor nirkabel terdiri dari protokol dan
algoritma dengan kemampuan mengatur dirinya sendiri.
8
Pengantar Jaringan Sensor Nirkabel

Perbandingan dengan jaringan ad hoc
• Jaringan sensor nirkabel terutama menggunakan komunikasi siaran
sedangkan jaringan ad hoc menggunakan komunikasi point-to-point .
• Tidak seperti jaringan ad hoc, jaringan sensor nirkabel dibatasi oleh
sensor yang membatasi daya, energi, dan kemampuan komputasi.
• Node sensor mungkin tidak memiliki ID global karena besarnya
overhead dan banyaknya sensor.
9

Aplikasi WSN 10
 WSN memiliki banyak keunggulan dibandingkan teknik
jaringan tradisional.
 Penerapannya semakin meningkat, seperti perlindungan dan
keamanan infrastruktur, pengawasan, layanan kesehatan,
pemantauan lingkungan, keamanan pangan, transportasi
cerdas, dan energi cerdas.

Aplikasi WSN 11
Gambar 3: Aplikasi WSN

Penerapan jaringan Sensor Nirkabel
Pengaplikasiannya dapat dibagi dalam tiga kategori:
1. Pemantauan objek.
2. Pemantauan suatu daerah.
3. Pemantauan baik area maupun objek.
12

Daerah Pemantauan
• Pemantauan Lingkungan dan Habitat
• Pertanian Presisi
• Kontrol Iklim Dalam Ruangan
• Pengawasan Militer
• Verifikasi Perjanjian
• Alarm Cerdas
13

Contoh: Pertanian Presisi
• Pertanian presisi bertujuan membuat
operasi budaya menjadi lebih efisien,
sekaligus mengurangi dampak terhadap
lingkungan .
• Informasi yang dikumpulkan dari sensor
digunakan untuk mengevaluasi kepadatan
tanam yang optimal, memperkirakan
kebutuhan pupuk dan input lainnya, dan
untuk memprediksi hasil panen dengan
lebih akurat.
14

Objek Pemantauan
• Pemantauan Struktural
• Eko-fisiologi
• Pemeliharaan Berbasis Kondisi
• Diagnostik Medis
• Pemetaan medan perkotaan
15

Memantau Interaksi antara Benda
dan Ruang
• Habitat Satwa Liar
• Penanggulangan Bencana
• Tanggap darurat
• Komputasi di mana-mana
• Pelacakan Aset
• Kesehatan
• Alur Proses Manufaktur
16

Karakteristik Jaringan Sensor Nirkabel
• Jaringan Sensor Nirkabel terutama terdiri dari
sensor. Sensor adalah -
• daya rendah
• memori terbatas
• energi terbatas karena ukurannya yang kecil.
• Jaringan nirkabel juga dapat digunakan dalam
kondisi lingkungan yang ekstrim dan mungkin
rentan terhadap serangan musuh.
• Meskipun diterapkan secara ad hoc, mereka perlu
mengatur diri sendiri dan menyembuhkan diri
sendiri serta dapat menghadapi konfigurasi ulang
yang konstan.
17

Tantangan Desain
• Heterogenitas
• Perangkat yang digunakan mungkin berbeda
jenisnya dan perlu berkolaborasi satu sama lain.
• Pemrosesan Terdistribusi
• Algoritme perlu dipusatkan karena pemrosesan
dilakukan pada node yang berbeda.
• Komunikasi Bandwidth Rendah
• Data harus ditransfer secara efisien antar sensor
18

Lanjutan..
• Koordinasi Skala Besar
• Sensor perlu berkoordinasi satu sama lain untuk
menghasilkan hasil yang diperlukan.
• Pemanfaatan Sensor
• Sensor harus digunakan sedemikian rupa sehingga
menghasilkan kinerja maksimum dan menggunakan
lebih sedikit energi.
• Perhitungan Waktu Nyata
• Perhitungan harus dilakukan dengan cepat karena
data baru selalu dihasilkan.
19

Tantangan Operasional Jaringan Sensor Nirkabel
• Efisiensi energi
• Penyimpanan dan komputasi terbatas
• Bandwidth rendah dan tingkat kesalahan tinggi
• Kesalahan sering terjadi
• Komunikasi nirkabel
• Pengukuran yang bising
• Kegagalan node diperkirakan terjadi
• Skalabilitas ke sejumlah besar node sensor
• Kemampuan bertahan hidup di lingkungan yang keras
• Eksperimen memerlukan banyak waktu dan ruang
20

Teknologi pendukung
Tertanam
Berjaringan
Merasakan
Sistem kontrol
dengan
Faktor bentuk kecil
Node yang tidak
terikat
Memanfaatkan
kolaboratif
Penginderaan, tindakan
Berhubungan erat dengan dunia
fisik
Sematkan berbagai perangkat
terdistribusi untuk memantau
dan berinteraksi dengan dunia
fisik
Perangkat jaringan untuk
mengoordinasikan dan
melakukan tugas tingkat yang
lebih tinggi
Memanfaatkan padat secara spasial dan temporal, in situ,
penginderaan dan aktuasi
21

Masa Depan
Rumah Pintar / Kantor Pintar WSN
• Sensor mengendalikan
perangkat listrik di
rumah.
• Pencahayaan dan
pemanas yang lebih
baik di gedung
perkantoran.
• Gedung Pentagon telah
menggunakan sensor
secara ekstensif.
22

Biomedis / Medis
• Pemantau Kesehatan
• Glukosa
• Detak jantung
• Deteksi kanker
• Penyakit kronis
• Retina buatan
• Implan koklea
• Sensor Rumah Sakit
• Pantau tanda-tanda vital
• Rekam anomali
23

Militer
Penyebaran sensor jarak jauh
untuk pemantauan taktis
pergerakan pasukan musuh.
24

Industri & Komersial
• Berbagai aplikasi industri dan komersial:
• Kondisi Tanaman Pertanian
• Pelacakan Inventaris
• Pelacakan Suku Cadang Dalam Proses
• Pelaporan Masalah Otomatis
• Pencegahan Pencurian dan Pelacakan Pelanggan
• Pemantauan Pemeliharaan Peralatan Pabrik
25

Manajemen & Pemantauan Lalu Lintas
 Mobil masa depan dapat
menggunakan sensor
nirkabel untuk:
 Menangani Kecelakaan
 Menangani Pencurian
Sensor yang
tertanam di jalan
untuk:
–Memantau arus lalu
lintas
–Berikan pembaruan
26

Satu Lagi Contoh Papan Sensor -
MTS400/420
• Selain fungsi MTS 300, ini terutama menambahkan fungsi GPS
 Bacaan lebih lanjut
 http://firebug.sourceforge.net/gps_tests.htm
27

Ikhtisar Pengaturan Perangkat Keras 28

Algoritma Jaringan Sensor
• Difusi Terarah – Perutean berpusat pada data
• Pemrosesan Kueri Jaringan Sensor
• Agregasi Data Terdistribusi
• Lokalisasi di jaringan sensor
• Pelacakan multi-objek /Pursuer Evader
• Keamanan

ALGORITMA ROUTING EFISIENSI DAYA
JARINGAN SENSOR NIRKABEL
Prof Klaus Moissner

• Menyelidiki algoritma konservasi energi untuk WSN dan
mengidentifikasi pengelompokan merupakan teknik yang
menjanjikan untuk penghematan energi
• Algoritme pengelompokan tipikal yang dipilih untuk
penyelidikan terperinci dan perbandingan berdasarkan
simulasi
• Kelemahan dari algoritma ini diidentifikasi dan algoritma
BARU diusulkan, perbaikannya dibuktikan melalui simulasi
dan perbandingan dengan algoritma yang dipilih.
Major Achievement

ISI
• Efisiensi energi
• Protokol yang ada
• Kekelompokan
• MELULUHKAN
• DEEC
• MENGINDAHKAN
• Algoritma yang Diusulkan
• Peningkatan
• Kesimpulan

Arsitektur jaringan sensor nirkabel

Sensor nodes
Sensor nodes
Internet
Transit network
Gateway
Gateway
Base station
Remote link
Client data browsing and
processing
System Architecture of a
monitoring sensor network
Apa yang terjadi dalam jaringan sensor
pemantauan

EFISIENSI ENERGI
Apa saja masalah umum dalam jaringan nirkabel?
Apa itu masa pakai
jaringan?
Bagaimana cara memperpanjang
umur jaringan?

EFISIENSI ENERGI........
Bagaimana energi dikonsumsi dalam node sensor?
Konservasi energi – Tantangan besar
Bagaimana cara menghemat energi dalam jaringan
sensor nirkabel?

EXISTING PROTOCOLS
LEACH
LEACH-E
SEP
PEGASIS
DEEC
HEED
TEEN
APTEEN
EAD
GEAR
GAF
MECN

PROTOKOL YANG ADA......
Life time
0
20
40
60
80
100
120
0 1000 2000 3000 4000 5000
rounds
Number
of
alive
nodes
Life time LEACH
Life time DEEC
Life time HEED

PENGELOMPOKAN
Apa itu Pengelompokan?
Promising technique for lifetime extension

PENGELOMPOKAN......
Memilih LEACH, DEEC dan HEED untuk penyelidikan
MELULUHKAN – Mekanisme pengelompokan dasar
DEEC - Pertimbangan energi untuk ambang batas
HEED - Metode kompetitif

LEACH
• Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy
Can apply for Single hop networks.
Cluster head threshold
T(n) = p/(1-p*(r mod(1/p))) if n ε G
T(n) = 0 Otherwise

LECH......
Kelebihan
•Pengetahuan global tentang jaringan tidak
diperlukan.
•Hanya diperlukan dua lompatan untuk mencapai
wastafel.
Kekurangan
•Kegagalan kepala cluster adalah sebuah masalah.
•Sulit untuk mengoptimalkan pemilihan kepala cluster.
LEACH alive nodes
0
20
40
60
80
100
120
0 1000 2000 3000 4000
rounds
Alive
nodes
LEACH alive nodes

DEEC
Energi Terdistribusi – Algoritma Pengelompokan yang
Efisien
Dapat mengajukan permohonan untuk jaringan Single hop
Ambang batas kepala cluster
T(S i ) = P i /(1-P i (r mod (1/P i ))) jika S i ε G
T( S i ) = 0 Jika tidak
P i = P opt (1+a) E i (r) / (1+a*m) Ē (r) jika simpul normal
P i = P opt E i (r) / (1+a*m) Ē (r) jika node lanjutan

DEEC.......
Life time for LEACH and DEEC
0
20
40
60
80
100
120
0 1000 2000 3000 4000
rounds
Number
of
alive
nodes
LEACH
DEEC
Perhitungan Energi Residu
E Tx (l, d) = l*E elec +l*є fs *d^2 jika d < d 0 E Tx (l,
d) = l*E elec +l*є mp *d^4 jika d > = d 0
Perhitungan Energi Rata-rata
Ē (r) = (1/N) * E total (1- r/R)

DEEC........
Kelebihan
•Waktu hidup lebih lama dari LEACH
Kekurangan
•Pengetahuan global tentang jaringan diperlukan

HEED
•Algoritma Terdistribusi Hemat Energi Hibrida
•Protokol perutean multi hop
•Pengelompokan – Mekanisme kompetitif

HEED.......
Kemungkinan untuk menjadi kepala cluster
CH masalah = C masalah *(E sisa /E maks )
Parameter pengelompokan
- Energi sisa simpul
- Node Degree
Probability to be a cluster head
CHprob = Cprob *(Eresidual /Emax )

HEED......
Status node
- Kepala cluster tentatif
- Kepala cluster terakhir
- Terungkap
Kelebihan
•Skalabilitas besar
•Masa pakai lebih lama dibandingkan
DEEC
Kekurangan
•Pengelompokan menghabiskan banyak
energi
Life time
0
20
40
60
80
100
120
0 1000 2000 3000 4000 5000
rounds
Number
of
alive
nodes
Life time LEACH
Life time DEEC
Life time HEED

PROPOSED ALGORITHM
Clustering Energy
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0 200 400 600 800
Number of nodes
clustering
energy
HEED
DEEC
Clustering Energy: HEED >> DEEC
DEEC Clustering for multi hop networks

PROPOSED ALGORITHM.......
Pseudo code (DEEC Clustering for multi hop networks)
For i = 1:1: n
For j = 1:1: n
If ( d( i, j) =< Tr )
join ( node j joins with cluster head i );
End
End
K = rand ();
If (DEEC clustering threshold probability < k)
S ( i ). Cluster = TRUE;
End
End

Rounds at first node dies
0
100
200
300
400
500
600
0 200 400 600 800
Number of nodes
Rounds
at
first
node
dies
HEED
DEEC
• Long distance cause Energy loss
• Shortest path routing
• Obtaining maximum single hop distance (100 m)

Pseudo code (Shortest path routing)
While ((i =< n) & ((d.sink – d.cluster (i, sink)) >= 100))
While (j =< n)
If (d.cluster (i, j) =< 100)
Cluster (i) = cluster (j);
Else If
hop = hop +1; End End
End

ALGORITMA YANG DIUSULKAN.......
Keluaran
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200

PENINGKATAN
0
20
40
60
80
100
120
0 2000 4000 6000
Life
time
rounds
Life time of sensing evolutions
Proposed
DEEC
LEACH
HEED
• Lifetime is prolonged

KESIMPULAN
•Peningkatan
- DEEC Clustering untuk jaringan multi hop
- Perutean jalur terpendek
(Berdasarkan jarak maksimum Single hop)
•Kombinasi DEEC Clustering dan Multi hop yang
lebih baik
•Peningkatan dua belas persen lifetime

Jaringan Sensor Hemat Energi
Mega Gupta, Mohammad S. Obaidat,
Sanjay K. Dhurandher

Kendala Energi
• Energi diperlukan dalam setiap operasi kecil atau besar pada jenis
aplikasi apa pun.
• Sensor dilengkapi dengan baterai, namun baterai ini memiliki masa
pakai yang terbatas, misalnya dalam skenario bawah air, tidak ada
soket plug-in untuk menyediakan daya sesuai kebutuhan.
• Teknologi baterai masih tertinggal dibandingkan teknologi
mikroprosesor. Protokol jaringan hemat energi diperlukan saat ini.

Konservasi Energi
• Matikan transceiver bila tidak diperlukan.
• Gunakan paket data yang lebih pendek untuk komunikasi.
• Berbagai jalur dapat diturunkan dan digunakan untuk mencapai
tujuan, untuk meningkatkan jalur hidup jaringan.
• Data harus dikirimkan oleh node sumber hanya ketika node
tujuan sudah siap, sehingga data dapat dijangkau tanpa
kesalahan pada awalnya.
• Hindari tabrakan antar node.
• Node idle-listening dan overhearing tidak boleh terjadi pada
jaringan yang sedang bekerja.
• Transfer data multi-hop dapat menghemat banyak daya dalam
kerja jaringan sensor.

Survei literatur…
Pada lapisan jaringan, penggunaan energi dapat diminimalkan
dengan:
• Perutean yang efisien : Perutean adalah proses mencari jalur dari node sumber
ke node tujuan. Jalur yang efisien dapat menghemat sejumlah besar energi
jaringan dan meningkatkan produktivitasnya.
• Komunikasi yang andal antar node sensor : Dalam jaringan, ketika node
sensor mengumpulkan data, data yang dikumpulkan perlu dikirim ke master
collector. Node sumber mengirimkan data ke master collector yang bertindak
sebagai node tujuan baik secara langsung atau melalui relay. Komunikasi yang
andal akan menghemat energi yang dapat digunakan dalam pengiriman ulang data
dan pengecekan data.

Survei literatur…
• Untuk jaringan sensor terestrial, beberapa protokol perutean hemat energi
yang ada adalah:
 Difusi Terarah
 Perutean Rumor
 LEACH (Hierarki Pengelompokan Adaptif Energi Rendah)
 TTDD (Penyebaran Data Dua Tingkat)
 GEAR (Perutean Sadar Geografis dan Energi)

Difusi Terarah
• Protokol yang berpusat pada data.
• Menyebarkan data melalui node sensor dengan menggunakan skema penamaan data.
• Dengan skema penamaan, energi dihemat karena menghindari operasi yang tidak
perlu pada lapisan jaringan.
• Dalam skema penamaan, ia menggunakan pasangan nilai atribut untuk datanya.
• Dengan menggunakan pasangan ini, sensor ditanyakan berdasarkan permintaan.
• Minat ditentukan dengan pasangan nilai atribut seperti durasi waktu, lokasi geografis,
dll.
• Entri minat juga berisi beberapa bidang gradien.
• Gradien adalah tautan balasan dengan tetangga tempat minat diterima.
• Berdasarkan minat dan gradien, jalur dibuat antara node sumber dan pengumpul data.
• Beberapa jalur telah dibuat dan salah satunya dipilih oleh node sumber untuk
penyampaian informasi.

Isu
• Variasi lain dari protokol Directed Diffusion.
• Berlaku jika perutean geografis tidak dapat digunakan.
• Rumor menciptakan konsep banjir yaitu antara peristiwa banjir dan query banjir.
• Ide Utamanya adalah merutekan kueri ke node yang telah mengamati peristiwa
tertentu. Ini akan menyelamatkan seluruh jaringan dari banjir.
• Ketika sebuah node mendeteksi peristiwa apa pun, ia menghasilkan agen.
• Tugas agen adalah mengkomunikasikan informasi tentang peristiwa tersebut.
• Ketika sebuah node menanyakan suatu kejadian, node lain yang mengetahui tentang
rute tersebut akan merespons kueri tersebut dengan merujuk tabel kejadiannya.
• Ini menghemat biaya membanjiri seluruh jaringan.
• rumor hanya memelihara satu jalur antara sumber dan tujuan, sedangkan di Difusi
terarah ada banyak jalur untuk lewatnya data antara sumber dan tujuan.

LEACH
• Hierarki Pengelompokan Adaptif Energi Rendah
• Berbasis cluster
• Membentuk cluster untuk meminimalkan disipasi energi.
• Pengoperasian protokol dibagi menjadi dua bagian: - Fase set-up dan fase Stabil.
• Fase tunak memiliki durasi yang lebih lama untuk meminimalkan overhead.
• Fase Pengaturan
 Setelah pemilihan cluster-head, ia mengiklankan ke seluruh keberadaannya.
 Setelah iklan, node sensor lain memutuskan apakah mereka ingin menjadi bagian
dari cluster kepala cluster ini atau tidak, berdasarkan kekuatan sinyal dari iklan
tersebut.
 Cluster-head menetapkan tabel waktu ke node sensor clusternya berdasarkan
pendekatan TDMA. Pada waktu yang ditentukan node dapat mengirimkan data
ke cluster head.

LEACH…
• Fase Stabil
 Node sensor mulai merasakan dan mengirimkan data ke kepala cluster.
 Cluster-head mengumpulkan semua data dan mengirimkannya ke stasiun
pangkalan.
 Setelah jangka waktu tertentu, jaringan kembali ke tahap Penyiapan dan kembali
memulai babak baru pemilihan kepala klaster.

E-Leach
• Energy-LEACH dibandingkan protokol LEACH.
• Mengubah prosedur pemilihan kepala cluster.
• Ketika pertama kali (pada putaran pertama), seorang cluster head dipilih, semua node
memiliki probabilitas yang sama untuk menjadi cluster-head.
• Setelah putaran pertama, energi node juga dipertimbangkan dalam pemilihan kepala
cluster.
• Node dengan energi sisa yang tinggi dipilih sebagai cluster-head.

TL-Leach
• Leach Dua Tingkat . Mengirim data ke stasiun pangkalan dalam dua lompatan.
• Cluster-head mengumpulkan data dari node lain.
• Cluster-head mengirimkan data yang dikumpulkan ke base station melalui cluster-
head lain yang terletak di antara cluster-head tersebut dan base station.

M-Leach
• Pelindian Multi-Hop . Data diteruskan ke stasiun pangkalan dalam multi hop.
• Protokol ini mengatasi masalah transmisi data dari cluster jauh ke base station.
• Cluster-head mengirimkan data yang dikumpulkan ke base station melalui cluster-
head lain yang terletak di antara cluster-head tersebut dan base station.
• Karena komunikasi multi-hop, banyak energi yang dihemat di node cluster-head.

Leach-C
• Protokol Leach terpusat . Ini memperkenalkan algoritma pembentukan cluster
terpusat.
• Selama fase pengaturan, node mengirimkan sisa energi dan lokasinya ke sink.
• Setelah itu sink menjalankan algoritma pembentukan cluster terpusat dan membentuk
cluster untuk fase tersebut.
• Di setiap putaran, cluster baru dibentuk oleh wastafel.
• Protokol ini mendistribusikan kepala cluster ke seluruh jaringan berdasarkan energi
dan lokasi node, sehingga dapat memberikan hasil yang lebih baik.

V-Leach
• Leach Versi Baru .
• Dalam protokol versi baru ini, sebuah cluster akan memiliki cluster-head dan juga
wakil-cluster-head (CH dan vice-CH).
• Vice-cluster-head akan mengambil alih otoritas cluster ketika cluster-head yang ada
mati.
• Konsep ini menghemat energi anggota cluster yang mereka gunakan dalam
pengumpulan data. Seolah-olah cluster-head mati, informasi yang dikumpulkan tidak
dapat mencapai sink dan mengakibatkan pemborosan energi pada node. Dengan
bantuan wakil-CH, informasi yang dikumpulkan dapat sampai ke wastafel meskipun
CH mati.

GEAR
• Gunakan informasi geografis untuk mendistribusikan kueri ke wilayah yang sesuai.
• Dilakukan pemilihan tetangga(neighbord devices) berdasarkan energi dan lokasi
untuk merutekan paket.
• menghemat lebih banyak energi daripada difusi terarah karena wilayah penerusannya
dibatasi.
• Setiap node memperhitungkan dua biaya untuk mencapai tujuan: Perkiraan Biaya,
Biaya Pembelajaran
• Kondisi hole muncul ketika sebuah node tidak memiliki node tetangga untuk
meneruskan paket lebih jauh. Dalam kondisi ini perkiraan biaya sama dengan biaya
yang dipelajari.
• Algoritma ini terdiri dari dua fase:
 Rute menuju wilayah tujuan.
• Node tetangga terdekat dengan wilayah tujuan dipilih sebagai node penerus
berikutnya.
• Dalam skenario lubang, node tetangga dipilih berdasarkan fungsi biaya
pembelajaran.
 Penyebaran data di dalam wilayah tujuan.

Survei literatur…
• Untuk jaringan sensor bawah air, beberapa protokol perutean hemat
energi yang ada adalah:
 Berbasis Vektor
 Protokol Berbasis Cluster
 Skema Pengelompokan Bawah Air Terdistribusi (DUCS)
 E-PULRP

VBF
• Penerusan Berbasis Vektor .
• Ini adalah algoritma yang hemat energi dan kuat.
• Vektor penerusan perutean ditentukan antara sumber dan tujuan.
• Wilayah penerusan ditentukan di sekitar vektor perutean yang terdiri dari radius yang
telah ditentukan.
• Hanya sekumpulan node yang berada di wilayah penerusan yang mengambil bagian
dalam perutean.
• Suatu node perantara akan menjadi calon node relai berikutnya jika jarak antara node
tersebut dan vektor perutean lebih kecil dibandingkan dengan node lainnya.

Protokol Berbasis Cluster Hemat Energi
• Protokol ini memanfaatkan karakteristik arah (transmisi naik-turun) lingkungan
bawah air dan terbukti memiliki kinerja yang lebih baik dalam hal kerja seluruh
jaringan.
• Ini membentuk cluster yang bergantung pada arah. Cluster head dipilih pada arah
transmisi saja.
• Kepala cluster mengumpulkan data dari anggota clusternya dan mengirimkan data
yang dikumpulkan ke sink melalui kepala cluster lain dalam perjalanan.

DUC
• Skema Pengelompokan Bawah Air Terdistribusi .
• Protokol perutean yang hemat energi dan bebas GPS.
• Cluster dibentuk di dalam jaringan dan kepala cluster dipilih.
• Kepala cluster mengumpulkan data dari anggota clusternya dalam satu hop.
• Perutean multi-hop digunakan untuk mengirimkan data untuk tenggelam dari kepala cluster.
• Kepala cluster menggunakan teknik agregasi data untuk menghilangkan data yang berlebihan dari
informasi yang dikumpulkan.
• Menggunakan jadwal TDMA/CDMA untuk berkomunikasi dengan anggota cluster dan juga untuk
meningkatkan komunikasi.
• Menggunakan pengatur waktu yang disesuaikan terus menerus bersama dengan nilai waktu
penjagaan untuk menghemat kehilangan data.

E-PULRP
• Protokol Perutean Berlapis Jalur Tidak Sadar yang dioptimalkan energi.
• Ini untuk jaringan sensor 3D bawah air yang padat.
• Transmisi up-link dipertimbangkan.
• Node sensor bawah air mengumpulkan dan mengirimkan informasi ke node sink
stasioner.
• Terdiri dari dua fase yaitu fase layering dan fase komunikasi.
• Pada fase pertama, struktur pelapisan dikembangkan di sekitar simpul wastafel yang
merupakan sekumpulan bola konsentris. Jari-jari bola konsentris serta energi
transmisi dari node di setiap lapisan dipilih dengan mempertimbangkan kemungkinan
keberhasilan transmisi paket dan pengeluaran energi keseluruhan yang minimum.
• Pada fase kedua, node relai perantara dipilih dan algoritma perutean on-the-fly
digunakan untuk pengiriman paket dari node sumber ke node penerima melalui node
relai yang teridentifikasi.

Kesimpulan
• Dalam bab ini, jaringan sensor nirkabel/jaringan sensor bawah air beserta aplikasi dan
permasalahannya telah dibahas. Energi merupakan faktor penting dan penting dalam masa
pakai jaringan sensor. Tujuan utama pembentukan jaringan adalah berbagi informasi melalui
komunikasi dan energi adalah kunci yang diperlukan untuk komunikasi ini.
• Studi tentang protokol perutean hemat energi untuk jaringan sensor terestrial dan bawah air
telah disediakan. Protokol perangkat lunak energi untuk jaringan sensor berkontribusi terhadap
penghematan energi sehingga membantu terciptanya jaringan dan sistem komunikasi yang
lebih banyak dan ramah lingkungan.

ISSUE Energy Effeciency WSN
Efisiensi energi adalah salah satu aspek yang sangat penting dalam desain dan
pengoperasian jaringan sensor nirkabel (Wireless Sensor Network, WSN) karena node sensor
biasanya memiliki sumber daya terbatas, seperti baterai, dan sering kali sulit diakses untuk
penggantian baterai. Berikut ini beberapa masalah dan solusi terkait efisiensi energi dalam
WSN:
• Protokol Komunikasi: Memilih protokol komunikasi yang efisien adalah langkah awal
dalam meningkatkan efisiensi energi. Protokol seperti Low-Energy Adaptive Clustering
Hierarchy (LEACH) dan Directed Diffusion dirancang khusus untuk mengurangi konsumsi
energi dalam komunikasi antar node.
• Rute Komunikasi: Memilih rute komunikasi yang efisien untuk mengirim data dari node
sensor ke node basis adalah penting. Protokol routing yang cocok, seperti Minimum Cost
Forwarding (MCF) atau data-centric routing, dapat membantu menghindari penggunaan
energi yang tidak perlu.
• Manajemen Daya: Mengelola daya node sensor adalah kunci dalam meningkatkan
efisiensi energi. Ini termasuk penggunaan strategi tidur dan bangun yang cerdas, seperti
penggunaan mode tidur yang dalam untuk menghemat daya saat node tidak aktif.

• Kompresi Data: Mengompresi data sebelum mengirimnya melalui jaringan dapat
mengurangi jumlah energi yang diperlukan untuk transmisi. Algoritma kompresi data
seperti Run-Length Encoding (RLE) atau Differential Pulse Code Modulation (DPCM)
dapat digunakan.
• Sensor Aktif Hanya Saat Dibutuhkan: Mengaktifkan sensor hanya saat diperlukan
oleh aplikasi adalah strategi lain untuk menghemat daya. Ini dapat dicapai dengan
menggunakan sensor aktif secara dinamis berdasarkan permintaan atau
menggunakan sensor pasif ketika tidak ada peristiwa penting.
• Pengaturan Frekuensi: Mengatur frekuensi komunikasi dan mengoptimalkan
transmisi data untuk jarak tertentu dapat mengurangi konsumsi energi. Protokol
yang mendukung pemilihan frekuensi yang lebih rendah saat node berada dalam
jarak dekat dapat membantu.
• Pengelolaan Kepadatan Node: Memilih dengan bijak berapa banyak node yang
diperlukan dalam suatu wilayah adalah penting. Terlalu banyak node dapat
menghasilkan redundansi yang tidak perlu dan meningkatkan konsumsi energi.

• Sumber Daya Terbarukan: Memikirkan tentang sumber daya energi terbarukan
seperti panel surya atau pengisian daya nirkabel dapat membantu memperpanjang
umur baterai atau bahkan membuat node sensor mandiri secara energi.
• Algoritma Khusus: Dalam beberapa aplikasi khusus, seperti pemantauan lingkungan,
algoritma khusus dapat digunakan untuk mengelola energi. Contohnya adalah
penggunaan algoritma prediksi cuaca untuk mengoptimalkan penggunaan daya.
• Perangkat Khusus: Pemilihan perangkat keras yang hemat energi juga dapat
membantu. Mikrokontroler dan modul komunikasi yang dirancang untuk efisiensi
energi biasanya lebih baik daripada yang umum digunakan.
• Efisiensi energi adalah pertimbangan utama dalam desain dan operasi WSN, dan
banyak penelitian terus dilakukan untuk mengembangkan solusi yang lebih baik
dalam hal ini. Penting untuk memilih strategi dan teknologi yang sesuai dengan
kebutuhan aplikasi Anda dan sumber daya yang tersedia.

How To Solve ?
Untuk mengatasi masalah efisiensi energi dalam jaringan sensor nirkabel (Wireless Sensor
Network, WSN), Anda dapat mengambil berbagai langkah strategis dan menerapkan solusi teknis.
Berikut adalah beberapa cara untuk mengatasi masalah efisiensi energi dalam WSN:
• Pilih Protokol Komunikasi yang Efisien: Memilih protokol komunikasi yang dirancang khusus
untuk menghemat energi, seperti LEACH (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy) atau
Directed Diffusion, dapat membantu mengurangi konsumsi energi dalam komunikasi antar
node.
• Rencanakan Rute Komunikasi yang Efisien: Menggunakan algoritma routing yang cerdas
untuk memilih rute komunikasi yang optimal dapat mengurangi energi yang diperlukan untuk
mengirim data dari node sensor ke node basis.
• Manajemen Daya: Terapkan manajemen daya yang efisien dengan menggunakan mode tidur
dan bangun yang cerdas untuk node sensor. Aktifkan sensor hanya saat diperlukan, dan
tidurkan mereka ketika tidak ada tugas yang perlu dilakukan.
• Kompresi Data: Sebelum mengirim data, kompres data sebanyak mungkin untuk mengurangi
jumlah energi yang diperlukan untuk transmisi. Gunakan algoritma kompresi data yang sesuai
dengan jenis data yang dikumpulkan.

• Sensor Aktif Hanya Saat Dibutuhkan: Mengaktifkan sensor hanya saat diperlukan
oleh aplikasi adalah strategi lain untuk menghemat daya. Ini dapat dicapai dengan
menggunakan sensor aktif secara dinamis berdasarkan permintaan atau
menggunakan sensor pasif ketika tidak ada peristiwa penting.
• Pengaturan Frekuensi: Mengatur frekuensi komunikasi dan mengoptimalkan
transmisi data untuk jarak tertentu dapat mengurangi konsumsi energi. Protokol
yang mendukung pemilihan frekuensi yang lebih rendah saat node berada dalam
jarak dekat dapat membantu.
• Pengelolaan Kepadatan Node: Memilih dengan bijak berapa banyak node yang
diperlukan dalam suatu wilayah adalah penting. Terlalu banyak node dapat
menghasilkan redundansi yang tidak perlu dan meningkatkan konsumsi energi.
• Sumber Daya Terbarukan: Memikirkan tentang sumber daya energi terbarukan
seperti panel surya atau pengisian daya nirkabel dapat membantu memperpanjang
umur baterai atau bahkan membuat node sensor mandiri secara energi.

• Algoritma Khusus: Dalam beberapa aplikasi khusus, seperti pemantauan
lingkungan, algoritma khusus dapat digunakan untuk mengelola energi.
Contohnya adalah penggunaan algoritma prediksi cuaca untuk mengoptimalkan
penggunaan daya.
• Perangkat Khusus: Pemilihan perangkat keras yang hemat energi juga dapat
membantu. Mikrokontroler dan modul komunikasi yang dirancang untuk efisiensi
energi biasanya lebih baik daripada yang umum digunakan.
• Efisiensi energi adalah pertimbangan utama dalam desain dan operasi WSN, dan
banyak penelitian terus dilakukan untuk mengembangkan solusi yang lebih baik
dalam hal ini. Penting untuk memilih strategi dan teknologi yang sesuai dengan
kebutuhan aplikasi Anda dan sumber daya yang tersedia.

84
Sumber
www.cse.fau.edu/~jie/teaching/fall_2004_files/ sensorslides1 .ppt
http://web2.uwindsor.ca/courses/cs/aggarwal/cs60520/SeminarMaterial/WSN
-future.ppt
http://web.cecs.pdx.edu/~nbulusu/talks/grace-hopper.ppt
http://galaxy.cs.lamar.edu/~bsun/wsn/wsn.html
www.dsc.ufcg.edu.br/~maspohn/katia/ pendahuluan .ppt
http://computer.howstuffworks.com/mote1.htm
http://www.polastre.com/papers/polastre-thesis-final.pdf
Tabel Referensi

Energy Effeciency and Performance Wireless Sensor Network.pptx

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Energy Effeciency and Performance Wireless Sensor Network.pptx

Similar to Energy Effeciency and Performance Wireless Sensor Network.pptx (20)

Energy Effeciency and Performance Wireless Sensor Network.pptx