mekanisme pewarisan sink pada jaringan zig-bee … · membutuhkan 2 tahap proses yaitu tahap...

Mekanisme Pewarisan Sink............ (Giva Andriana M. & Andriana)

SOSIOHUMANITAS, XIII (2), Agustus 2011

125

MEKANISME PEWARISAN SINK PADA JARINGAN ZIG-BEE

BERDASARKAN METODE MULTI-TREE

DENGAN BOBOT BERTINGKAT

Oleh:

Giva Andriana Mutiara, Andriana

Jurusan Teknik Elektro, Universitas Langlangbuana

e-mail: [email protected], [email protected]

ABSTRAK

Perkembangan teknologi wireless akhir-akhir ini semakin pesat, hal ini dibuktikan dengan

munculnya suatu teknologi wireless baru yang dikenal dengan Zig-bee (IEEE 802.15.4). Zig-bee adalah suatu protokol pada jaringan wireless yang dikhususkan untuk perangkat sensor,

sehingga hanya memerlukan power dan data rate yang rendah tetapi mempunyai jangkauan

yang luas serta tingkat keamanan yang tinggi. Pada umumnya, satu jaringan Zig-bee hanya mempunyai satu koordinator yang dinamakan sink. Sink tersebut bertugas menginisialisasi

jaringan, mengatur dan mengontrol sensor-sensor dalam berkomunikasi antara satu sensor

dengan sensor yang lainnya. Sehingga sink mempunyai peran yang sangat penting dalam suatu jaringan Zig-bee. Tetapi dimungkinkan terjadi kondisi bahwa sink tersebut tidak dapat

menjalankan fungsinya dengan baik, sehingga harus ditentukan sink baru agar fungsi

jaringan dapat dipertahankan. Algoritma Multi-tree Construction With The High-Weightfirst

Property (MT-HW) dan algoritma Multi-Tree Construction With The Edge-Overlap-First Property (MT-EO) melakukan pendekatan pewarisan sink dengan mengembangkan

algoritma untuk membangun multi-tree. Algoritma MT-HW dan MT-EO berasumsi dengan

kegagalan sink, maka tree Zig-Bee akan musnah dan perlu dikonstruksi lagi. Kedua algoritma tersebut membangun kembali tree Zig-Bee yang musnah dengan cara membangun

multi-tree. Mekanisme pewarisan sink merupakan upaya untuk memelihara jaringan Zig-bee,

terutama jika terjadi kondisi sink tidak dapat lagi menjalankan tugasnya, karena drop, fail,

atau error. Penelitian ini mengusulkan mekanisme pewarisan sink dengan metode multi-tree dengan bobot bertingkat (MTBB) sebagai algoritma penentu mekanisme pewarisan sink.

MTBB terdiri dari dua tahap proses. Tahap pertama adalah merekonstruksi tree Zig-Bee

yang musnah akibat sink gagal berfungsi dan tahap kedua adalah menentukan sink pewaris dari sekelompok kandidat sink. Tahap pertama merupakan implementasi algoritma MT-HW

dan MT-EO. Tahap kedua diimplementasikan dengan memberikat bobot pada masing-

masing kandidat sink secara bertingkat. Hasil pengujian telah membuktikan bahwa algoritma MTBB secara umum mempunyai kinerja yang lebih baik daripada algoritma MT-HW dan

MT-EO khususnya pada parameter uji waktu proses dan packet loss. Sedangkan pada

parameter delay, justru MTBB menghasilkan delay yang lebih lama daripada MT-HW

maupun MT-EO.Hal ini dimungkinkan karena pada proses pengiriman paket dengan MTBB membutuhkan 2 tahap proses yaitu tahap rekonstruksi dengan multi-tree dan tahap pewarisan

sink pada kandidat-kandidat sink berdasarkan mekanisme bobot bertingkat. Penempatan

alternatif sink secara acak, tidak berpengaruh secara signifikan pada kinerja MTBB.

Kata kunci : zig-bee, sink, MT-HW, MT-EO, MTBB.

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]



126

ABSTRACT

The enhanced of wireless technology is being fast, it proved by the new wireless

technology, known Zig-bee (IEEE 802.15.4). Zig-bee is a protocol at wireless

network for sensor device only, which need low power and data rate, but has wide

range area and high security. As general, one Zig-bee network only has one

coordinator which called sink. The sink fuctionated for initial network, controlling

the sensors on communication. So that, sink is very important role at Zig-bee

network. But maybe that sink conditions could not function well, so it must be

determined a new sink for the network function. Multi-Tree Construction With The

High-Weightfirst Property (MT-HW) algorithm and Multi-Tree Construction With

The Edge-Overlap-First Property (MT-EO) algorithm do the approachment of

heritance sink by developed an algorithm to construct a multi-tree. MT-HW and MT-

EO algorithm assumed by the failure of sink, then zig bee tree will be destroyed and

need to be reconstructed. Both algoritms reconstructed the destroyed tree Zig-Bee by

building the multi-tree. Sink inheritance mechanism is an effort to maintain the

legacy of Zig-bee networks, especially in the case of sink conditions can no longer

perform their duties, because of the drop, fail, or error. This research proposes

inheritance mechanism sink with multi-tree methods by weight integrity (MTBB) as

an algorithm determining the mechanism of inheritance sink. MTBB consists of two-

stage processes. The first stage is to reconstruct the destroyed of tree Zig-Bee caused

by the malfuction sink and the second stage is to determine the heir sink of a group of

candidates sink. The first stage is the implementation of algorithm MT-HW and MT-

EO. The next step is implementation, giving a weight to each sink candidate stage by

stage (gradually). The benchmark result has proved that algorithm MTBB as general

has higher performance than algorithm MT-HW and MT-EO especially on

parameter test processing time, and packet loss. While the delay parameter, on

MTBB produce a longer delay than MT-HW also MT-EO. This is possible because

the packet delivery process by MTBB needs 2 stage processing, i.e reconstruction

stage with multi tree and inheritance stage at a group of candidate sinks base on the

mechanism of weight rise. Alternative placement sink randomly, doesn’t influence to

the performance of MTBB.

Keywords : zig-bee, sink, MT-HW, MT-EO, MTBB.



127

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Pada umumnya, pada suatu

jaringan Zig-bee hanya terdapat satu

koordinator yang dinamakan sink. Sink

bertugas menginisialisasi jaringan,

mengatur dan mengontrol sensor-

sensor dalam berkomunikasi antara

satu dengan yang lainnya. Sehingga

sink mempunyai peran yang sangat

penting dalam suatu jaringan Zig-bee

(Buratti & Verdone, 2006). Tetapi

tidak menutup kemungkinan pada

suatu saat sink tersebut tidak dapat

menjalankan fungsinya dengan baik.

Penyebab kegagalan sink dalam

menjalankan tugasnya dapat disebab-

kan dari berbagai kondisi, antara lain

kerusakan komponen, arus pendek,

dan pergerakan sink yang tidak

seimbang dengan pergerakan node

Zig-Bee yang lain. Kegagalan sink

akan sangat berpengaruh pada

kelangsungan komunikasi dalam suatu

lingkungan komunikasi Zig-bee,

sehingga dibutuhkan mekanisme

untuk mewariskan tugas kepada sink

baru sebagai pengganti sink terdahulu.

Algoritma Multi-Tree

Construction With The High-

Weightfirst Property (MT-HW) dan

algoritma Multi-Tree Construction

With The Edge-Overlap-First

Property (MT-EO) melakukan

pendekatan pewarisan sink dengan

mengembangkan algoritma untuk

membangun multi-tree. Algoritma

MT-HW dan MT-EO berasumsi

dengan kegagalan sink, maka tree Zig-

Bee akan musnah dan perlu

dikonstruksi lagi. Kedua algoritma

tersebut membangun kembali tree Zig-

Bee yang musnah dengan cara

membangun multi-tree. Multi-tree

dibangun dari masing-masing node

daun pada Zig-Bee dengan broadcast

beacon ke semua tetangganya. Setiap

node tetangga yang merespon akan

dianggap sebagai kandidat parent dari

node daun. Mekanisme ini dilakukan

secara berulang hingga mencapai satu

node yang merupakan parent dari

semua node yang lain.

Algoritma MT-HW adalah

algoritma yang menangani per-

masalahan penentuan parent dari suatu

node dengan menggunakan parameter

event rates sebagai bobot dalam

rangka komparasi antar node kandidat,

sedangkan algoritma MT-EO adalah

algoritma yang menangani per-

masalahan penentuan parent dari suatu



128

node dengan menggunakan parameter

overlap counter dari suatu node.

Sehingga baik algoritma MT-HW

maupun MT-EO merupakan algoritma

untuk menentukan parent node dari

suatu current node yang diketahui.

Oleh karena itu diperlukan suatu

mekanisme pewarisan sink dalam

rangka mempertahankan dan

merekonstruksi struktur tree Zig-Bee

yang mengalami kegagalan Sink.

Perumusan Masalah

Permasalahan yang terdapat

ketika terjadi kegagalan fungsi Sink

adalah musnahnya struktur tree Zig-

Bee. Dalam rangka merekonstruksi

struktur tree Zig-Bee, maka diperlukan

suatu mekanisme pewarisan Sink

dengan waktu respon yang sesingkat

mungkin serta berupaya sedemikian

rupa membentuk tree baru yang dapat

mencapai semua node yang

merupakan anggota pada tree Zig-Bee

sebelumnya.

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk

membentuk mekanisme pewarisan

Sink sehingga dapat merekonstruksi

Tree Zig-Bee yang musnah akibat Sink

yang gagal berfungsi. Namun

demikian mekanisme yang diusulkan

pada penelitian ini perlu untuk diuji

kinerjanya berdasarkan parameter

waktu proses yaitu waktu yang

dibutuhkan untuk menentukan pewaris

sink baru, delay yang merupakan

waktu yang dibutuhkan oleh paket

untuk mencapai node tujuan, dan

packet loss yaitu persentase kegagalan

transmisi paket mencapai node

tujuannya.

STUDI PUSTAKA

Pengertian LR-WPAN (Low Rate

Wireless Personal Area Network)

Low Rate Wireless Personal

Area Network (LR-WPAN) adalah

komunikasi jaringan yang sederhana,

„harga murah‟ yang memungkinkan

sambungan wireless dengan meng-

gunakan tenaga terbatas. Tujuan

utama dari LR-WPAN adalah

kemudahan instalasi, reliable data

transfer, short-range operation, harga

yang sangat murah dan daya tahan

baterai. Dua tipe device di IEEE

802.15.4 dikelompokkan menjadi

Full-Function Device (FFD) dan

Reduce-Function Device (RFD). FFD

dapat beroperasi dalam tiga mode



129

layanan, sebagai koordinator personal

area network (PAN), koordinator atau

sebagai device. FFD dapat ber-

komunikasi dengan RFD atau FFD

yang lain, sedangkan RFD hanya

dapat berkomunikasi dengan FFD.

Sebuah RFD dipakai untuk aplikasi

sederhana, contoh: light switch atau

passive infrared sensor. RFD tidak

perlu mengirim data dalam jumlah

yang sangat besar dan hanya boleh

berkomunikasi dengan satu FFD

dalam waktu yang sama. Sehingga

RFD dapat diimplementasikan dengan

kapasitas memori dan sumber daya

yang sedikit.

Zig-bee

Zig-bee merupakan padanan kata

Zig dan Bee. Zig berarti gerakan zig-

zag dan Bee berarti lebah (Machalek,

2008). Zig-bee memiliki sifat

komunikasi yang mirip dengan

komunikasi diantara lebah yang

melakukan gerakan-gerakan tidak

menentu dalam menyampaikan

informasi adanya madu ke lebah yang

satu ke lebah yang lainnya. Zig-bee

merupakan teknologi yang difokuskan

pada data rate rendah, konsumsi daya

rendah, biaya rendah, target protokol

jaringan wireless untuk aplikasi

otomasi dan kendali remote. Komite

IEEE 802.15.4 bekerja pada standar

data rate rendah, kemudian Zig-bee

Alliance dan IEEE memutuskan

bergabung dan Zig-bee merupakan

nama komersial (trademark/ merk

dagang) untuk teknologi ini. IEEE

802.15.4 fokus terhadap dua layer

protokol bawah, yaitu physical dan

MAC layer. Zig-bee Alliance meng-

urusi layer protokol diatasnya (dari

Network sampai dengan Application

layer) untuk interoperabilitas jaringan

data, layanan keamanan, dan cakupan

nirkabel home and building control,

standar yang berlaku di pasar dan

pengembangan ilmiah untuk standar

evolusi.

Karakteristik Zig-bee

1. Memiliki dua physical layer (PHY),

yaitu 2.4GHz dan 868/915 MHz;

2. Memiliki data rates 250kbps (2.4

GHz), 40kbps (915 MHz) dan 20

kbps (868 MHz);

3. Mempunyai jangkauan 10 – 100 m;

4. Konsumsi daya rendah, baterai

tahan sampai beberapa bulan

bahkan hingga tahunan;



130

5. Menggunakan kanal CSMA-CA

dalam berkomunikasi;

6. Mempunyai berbagai macam

topologi, yaitu star, tree, peer-to-

peer dan mesh;

7. Pengalamatan device yang dinamis;

8. Mampu menghubungkan node

sampai 65000 node.

Topologi Jaringan Zig-bee

Teknologi Zig-bee (IEEE

802.15.4) mengakomodasikan dua

jenis topologi jaringan (Harun, 2008),

yaitu single-hop dan multi-hop

network. Umumnya single-hop

merupakan topologi star, sedangkan

multi-hop merupakan topologi peer-

to-peer seperti terlihat pada Gambar 1:

Gambar 1.

Topologi Jaringan Zig-bee, (a) Star,

(b) Tree, (c) Mesh

Pada jaringan Zig-bee/IEEE

802.15.4 harus terdapat satu

coordinator yang disebut PAN

Coordinator. PAN Coordinator ini

bertindak sebagai node pusat dan

bertanggung jawab untuk membangun

dan memelihara jaringan Zig-bee/-

IEEE 802.15.4 dengan topologi star

atau peer-to-peer.

Pada topologi star, komunikasi

antar node harus melewati PAN

Coordinator (maksimal dua-hop).

Topologi peer-to-peer, komunikasi

antar node langsung menuju node

tujuan tanpa melewati PAN

Coordinator jika node tujuan itu

masih dalam coverage area node asal.

Topologi yang tergolong peer-to-peer

adalah mesh dan tree.

Perancangan Simulasi Multi-tree

dengan Bobot Bertingkat

Metode Multi-tree dengan Bobot

Bertingkat

Penelitian ini berupaya mem-

berikan alternatif solusi pada

mekanisme pewarisan sink pada

jaringan Zig-Bee. Berdasarkan

pemahaman pada algoritma MT-HW

dan MT-EO, maka pemilihan parent

dari suatu node dapat dilakukan

dengan:



131

1. Perbandingan event rates pada

masing-masing kandidat parent,

dan

2. Perbandingan overlap counter

pada masing-masing kandidat

parent.

Dasar pemikiran algoritma MT-

HW dan MT-EO berpangkal pada

kebutuhan merekonstruksi tree Zig-

Bee dalam bentuk Multi-tree. Sedang-

kan pada mekanisme pewarisan sink

dibutuhkan penelusuran tree Zig-Bee

secara keseluruhan, bukan hanya

parsial seperti pada MT-HW dan MT-

EO. Pada penelitian ini, perancangan

solusi mekanisme pewarisan sink

diperkaya dengan satu parameter

tambahan, yaitu komparasi bobot

dalam menentukan sink pewaris dari

sekumpulan kandidat sink yang

ditemukan dengan algoritma MT-HW

dan MT-EO. Solusi mekanisme

pewarisan sink dapat dikelompokkan

menjadi dua proses besar yaitu:

1. Proses rekonstruksi tree Zig-Bee

setelah sink mengalami gagal

fungsi dalam bentuk Multi-tree.

Proses ini mengimplementasikan

algoritma MT-HW dan MT-EO,

dan

2. Proses pemilihan sink dari

beberapa kandidat sink yang

ditemukan langkah pertama.

Berdasarkan rancangan solusi

yang bertingkat tersebut maka

mekanisme pewarisan sink ini

dinamakan sebagai metode Multi-tree

dengan Bobot Bertingkat (MTBB).

Mengingat MTBB dapat dilakukan

dengan MT-HW atau MT-EO, maka

MTBB dapat dibagi menjadi dua yaitu

MTBB dengan MT-HW (MTBB-HW)

dan MTBB dengan MT-EO (MTBB-

EO).

Pemilihan Sink dari Sekumpulan

Kandidat Sink

Diketahui graph Gr = (Vr ,Er)

dengan tujuan menemukan tree T =

(VT ,ET) dari Gr yang sesuai dengan

definisi tree pada Zig-bee. Algoritma

menentukan sink alternatif berdasar-

kan bobot. Penentuan bobot ber-

dasarkan pohon Best First Search

(BFS) dari Gr. Aturan penentuan

pemilihan sink berdasarkan bobot

adalah sebagai berikut:

1. Alternatif sink x mempunyai

bobot yang lebih tinggi daripada

alternatif sink y jika mempunyai



132

jarak lebih dekat (jumlah hop

lebih kecil) ke sink utama.

2. Jika x dan y mempunyai yang

sama, maka alternatif sink x

mempunyai bobot yang lebih

tinggi daripada alternatif sink y

jika cabang pohon BFS yang

menginduk pada x mempunyai

simpul lebih banyak daripada

cabang pohon yang menginduk

pada y;

3. Jika cabang pohon yang

menginduk pada x dan y

mempunyai jumlah simpul yang

sama, maka alternatif sink yang

mempunyai potensial sink yang

lebih banyak akan diberikan bobot

yang lebih tinggi. Suatu simpul

menentukan simpul tetangganya

sebagai potensial sink jika simpul

tetangganya tersebut mempunyai

jumlah hop yang lebih sedikit

menuju current sink daripada

jumlah hop simpul itu sendiri.

Mengingat terdapat tiga pem-

bobotan pada pemilihan sink, maka

mekanisme ini disebut dengan

pemilihan sink dengan bobot ber-

tingkat.

Algoritma lengkap pemilihan

sink dengan bobot bertingkat adalah

sebagai berikut:

1. Langkah pertama, antrian Q

hanya terdiri dari simpul t dan

kedalaman t adalah nol, sehingga

T = {{t},};

2. Fase Ekspan: Jika Q kosong maka

algoritma dihentikan dan T

merupakan pohon Zig-bee yang

utuh, namun jika Q tidak kosong

maka ambil x=dequeue(Q) dan

bangun spanning tree T0 dari x.

Dengan asumsi kedalaman x pada

T adalah depth(s), maka bangun

pohon dengan tinggi, tidak lebih

dari Lm - depth(x) pada Gr dengan

penelusuran secara breadth-first

dengan mengikutsertakan

sebanyak mungkin simpul pada

himpunan Vr – VT {x}. Hasilnya

adalah pohon yang dinamakan T’.

3. Fase Trim: Gabungkan T’ dan T

dengan simpul x sebagai titik

sentuh. Namakan pohon hasilnya

dengan T. Namun beberapa

simpul pada T’ mungkin tidak

sesuai dengan parameter Rm.

Langkah yang dilakukan adalah

melakukan traverse simpul-



133

simpul pada T’ dari x sebagai

simpul akar untuk meramping-

kan T.

a. Ketika singgah pada suatu

simpul, misalnya y, kemudian

simpul tersebut ditelusuri dan

dihitung jumlah anak dari y.

Jika jumlah anak lebih besar

dari Rm, maka hitung bobotnya

berdasarkan T’ (lihat kembali

penentuan bobot simpul pada

pohon). Anak dengan bobot

tertinggi akan dipertahankan,

lainnya dapat direduksi dari

pohon T.

b. Ketika suatu simpul, misal y

direduksi, maka semua simpul

yang berada di anak cabang

dari y akan direduksi juga.

Kemudian simpul y ditelusuri

dan jika mempunyai tetangga n

pada T’ yang memenuhi

kondisi 1) n bukan simpul

parent dari y, 2) n bukan

simpul hasil traverse, dan 3)

depth(n)+1 ditambah dengan

ketinggian anak cabang v tidak

melebihi Lm, maka hubungkan

anak cabang dari simpul n. Jika

terdapat lebih dari satu

kandidat, maka kandidat

dengan nilai kedalaman yang

lebih rendah akan dihubungkan

lebih dahulu. Jika y tidak

mempunyai tetangga seperti

kriteria tersebut, maka semua

anak y akan direduksi, dan y

akan dihapus dari T’.

4. Setelah melakukan fase Trim,

maka hasilnya adalah pohon T.

Semua simpul yang ditambahkan

selama iterasi di atas akan

disisipkan pada antrian Q dengan

simpul yang mempunyai nilai

kedalaman terendah akan disisip-

kan lebih dahulu. Kemudian

kembali ke langkah 2.

PENGUJIAN

Hasil Skenario 1

Waktu Proses

Hasil skenario 1 dapat dilihat pada

Tabel 4.1 dan grafiknya pada Grafik 4.1.



134

Dapat disimpulkan bahwa MT-

HW lebih cepat menentukan pewaris

sink baru dibandingkan MT-EO.

Pembentukan multi-tree dengan bobot

bertingkat terbukti dapat mempercepat

waktu proses dibandingkan MT-HW

dan MT-EO. Kecenderungan yang

muncul pada uji MT-HW dan MT-EO

memberikan pengaruh linier pada hasil

uji MTBB baik untuk MTBB-HW

maupun MTBB-EO, sehingga dapat

disimpulkan bahwa mekanisme

pewarisan sink dengan metode multi

tree dengan bobot bertingkat terbukti

dapat mempercepat waktu proses. Hal

ini dimungkinkan karena proses

pemilihan kandidat sink pada multi

tree yang telah terbentuk dengan MT-

HW atau MT-EO hanya membutuhkan

komparasi berdasarkan bobot secara

bertingkat.

D e l a y

Hasil pengujian delay pada

skenario 1 dapat dilihat pada Tabel 4.2

dan grafiknya pada Grafik 4.2.



135

Dapat disimpulkan bahwa secara

umum pengiriman paket dengan MT-

HW lebih cepat dibandingkan MT-

EO. Pembentukan multi-tree dengan

bobot bertingkat terbukti membutuh-

kan delay yang lebih lama

dibandingkan MT-HW dan MT-EO.

Kecenderungan yang muncul pada uji

MT-HW dan MT-EO memberikan

pengaruh linier pada hasil uji MTBB

baik untuk MTBB-HW maupun

MTBB-EO, sehingga dapat disimpul-

kan bahwa mekanisme pewarisan sink

dengan metode multi tree dengan

bobot bertingkat terbukti ber-

pengaruh negatif pada delay. Hal ini

dimungkinkan karena pada proses

pengiriman paket dengan MTBB

membutuhkan 2 tahap proses yaitu

tahap rekonstruksi dengan multi tree

dan tahap pewarisan sink pada

kandidat-kandidat sink berdasarkan

mekanisme bobot bertingkat. Secara

umum hasil terbaik delay diberikan

pada metode MT-HW.

Packet Loss

Packet loss merupakan

persentase kegagalan transmisi paket

mencapai node tujuannya. Hasil

Pengujian packet loss dapat dilihat

pada Tabel 4.3 dan grafiknya pada

Grafik 4.3.


MT-HW menghasilkan jumlah packet

loss yang lebih sedikit dibandingkan

MT-EO. Pembentukan multi-tree

dengan bobot bertingkat terbukti dapat

mereduksi packet loss dibandingkan

MT-HW dan MT-EO. Kecenderungan

yang muncul pada uji MT-HW dan

MT-EO memberikan pengaruh linier

pada hasil uji MTBB baik untuk



136

MTBB-HW maupun MTBB-EO,

sehingga dapat disimpulkan bahwa

mekanisme pewarisan sink dengan

metode multi tree dengan bobot

bertingkat terbukti dapat mereduksi

jumlah packet loss. Hal ini

dimungkinkan karena Kombinasi

metode rekonstruksi dengan multi tree

dengan metode pemilihan pewaris sink

dengan bobot bertingkat dapat lebih

mengefisiensi komunikasi data antar

node pada Zig-Bee. Kombinasi ini

menghasilkan pemilahan tugas yang

jelas antara tugas rekonstruksi dan

tugas pemilian pewaris sink. Secara


pada metode MTBB-HW.

Hasil Skenario 2

Waktu Proses

Waktu proses merupakan waktu

yang dibutuhkan untuk menentukan

pewaris sink baru. Hasil pengujian

dengan skenario 2 dapat dilihat pada

Tabel 4.4 dan grafiknya pada Grafik

4.4.

Tabel 4.4. Hasil pengujian waktu

proses pada skenario 2 (detik)

Grafik 4.4. Hasil pengujian waktu

proses pada skenario 2

Dapat disimpulkan bahwa MT-

HW lebih cepat menentukan pewaris

sink baru dibandingkan MT-EO jika

jumlah alternatif sink antara 5 hingga

20. Sedangkan untuk jumlah alternatif

sink yang lain, MT-EO lebih baik

daripada MT-HW. Pembentukan

multi-tree dengan bobot bertingkat

terbukti dapat mempercepat waktu

proses dibandingkan MT-HW dan

MT-EO. Kecenderungan yang muncul

pada uji MT-HW dan MT-EO

memberikan pengaruh linier pada hasil

uji MTBB baik untuk MTBB-HW



137

maupun MTBB-EO, sehingga dapat

disimpulkan bahwa mekanisme

pewarisan sink dengan metode multi

tree dengan bobot bertingkat terbukti

dapat mempercepat waktu proses. Hal

ini dimungkinkan karena proses

pemilihan kandidat sink pada multi

tree yang telah terbentuk dengan MT-

HW atau MT-EO hanya membutuhkan

komparasi berdasarkan bobot secara

bertingkat. Pemilihan kandidat sink

dengan bobot bertingkat terbukti lebih

cepat dibandingkan pemilihan sink

hanya dengan MT-HW saja atau MT-

EO saja.

D e l a y

Delay merupakan waktu yang

dibutuhkan oleh paket untuk mencapai

node tujuan. Hasil pengujian delay

pada skenario 2 dapat dilihat pada

Tabel 4.5 dan grafiknya pada Grafik

4.5.


umum pengiriman paket dengan MT-

HW lebih cepat dibandingkan MT-

EO. Pembentukan multi-tree dengan

bobot bertingkat terbukti membutuh-

kan delay yang lebih lama

dibandingkan MT-HW dan MT-EO.

Kecenderungan yang muncul pada uji

MT-HW dan MT-EO memberikan

pengaruh linier pada hasil uji MTBB

baik untuk MTBB-HW maupun

MTBB-EO, sehingga dapat disimpul-

kan bahwa mekanisme pewarisan sink



138

dengan metode multi tree dengan

bobot bertingkat terbukti ber-

pengaruh negatif pada delay. Hal ini

dimungkinkan karena pada proses

pengiriman paket dengan MTBB

membutuhkan 2 tahap proses yaitu

tahap rekonstruksi dengan multi tree

dan tahap pewarisan sink pada

kandidat-kandidat sink berdasarkan

mekanisme bobot bertingkat. Secara


pada metode MT-HW.

Packet Loss

Packet loss merupakan

persentase kegagalan transmisi paket

mencapai node tujuannya. Hasil

pengujian packet loss pada skenario 2

dapat dilihat pada Tabel 4.5 dan

grafiknya pada Grafik 4.6.


MT-HW menghasilkan jumlah packet

loss yang lebih sedikit dibandingkan

MT-EO. Pembentukan multi-tree

dengan bobot bertingkat terbukti dapat

mereduksi packet loss dibandingkan

MT-HW dan MT-EO. Kecenderungan

yang muncul pada uji MT-HW dan

MT-EO memberikan pengaruh linier

pada hasil uji MTBB baik untuk

MTBB-HW maupun MTBB-EO,

sehingga dapat disimpulkan bahwa

mekanisme pewarisan sink dengan


bertingkat terbukti dapat mereduksi

jumlah packet loss. Hal ini

dimungkinkan karena kombinasi

metode rekonstruksi dengan multi tree

dengan metode pemilihan pewaris sink

dengan bobot bertingkat dapat lebih

memberikan efisiensi komunikasi data

antar node pada Zig-Bee. Kombinasi

ini menghasilkan pemilahan tugas



139

yang jelas antara tugas rekonstruksi

dan tugas pemilian pewaris sink.

Secara umum hasil terbaik delay

diberikan pada metode MTBB-HW.

KESIMPULAN

Penelitian ini mengusulkan

mekanisme pewarisan sink dengan


bertingkat (MTBB) sebagai algoritma

penentu mekanisme pewarisan sink.

MTBB terdiri dari dua tahap proses.

Tahap pertama adalah merekonstruksi

tree Zig-Bee yang musnah akibat sink

gagal berfungsi dan tahap kedua

adalah menentukan sink pewaris dari

sekelompok kandidat sink. Tahap

pertama merupakan implementasi

algoritma Algoritma Multi-tree

Construction With The High-

Weightfirst Property (MT-HW) dan

algoritma Multi-tree Construction

With The Edge-Overlap-First

Property (MT-EO). Tahap kedua

diimplementasikan dengan memberi-

kan bobot pada masing-masing

kandidat sink secara bertingkat.

Pengujian dilakukan pada

serangkaian percobaan dengan dua

skenario dalam bentuk simulasi,

dengan mengacu pada rangkaian

parameter jumlah hop, wilayah

cakupan, dan konektifitas. Setiap

skenario dilakukan analisis waktu

penentuan sink baru, delay, dan

persentase terjadinya packet loss.

Hasil kedua skenario telah membukti-

kan bahwa algoritma MTBB secara

umum mempunyai kinerja yang lebih

baik daripada algoritma MT-HW dan

MT-EO khususnya pada parameter uji

waktu proses dan packet loss.

Sedangkan pada parameter delay,

justru MTBB menghasilkan delay

yang lebih lama daripada MT-HW

maupun MT-EO. Hal ini dimungkin-

kan karena pada proses pengiriman

paket dengan MTBB membutuhkan 2

tahap proses yaitu tahap rekonstruksi

dengan multi tree dan tahap pewarisan

sink pada kandidat-kandidat sink

berdasarkan mekanisme bobot

bertingkat. Penempatan alternatif sink

secara acak yang dilakukan pada

skenario pengujian kedua, tidak

berpengaruh secara signifikan pada

kinerja MTBB. Karakteristik kinerja

MT-HW yang lebih baik daripada

MT-EO, berpengaruh linier pada

MTBB. Sehingga kombinasi MTBB-

HW menghasilkan kombinasi terbaik

selain pada parameter delay. Hasil



140

penelitian ini, diharapkan menjadi

solusi mekanisme pewarisan sink pada

kondisi sink jaringan Zig-bee

mengalami gagal fungsi.

DAFTAR PUSTAKA

Buratti, C. dan Verdone, R. , 2006,

“On The Design Of Tree-Based

Topologies For Multi-Sink

Wireless Sensor Networks”,

Proceedings of

NEWCOM/ACORN Workshop,

Vienna, Sept 20-22

Harun, U., 2008, “Topology Cluster-

Tree Characterization”. http://-

alkautsarpens.wordpress.com/20

08/10/27/topology-cluster-tree-

characterization, 2008, Artikel

didownload pada tanggal 06

Februari 2009.

Machalek, A., 2008, “Zig-bee

Technology In Sensor

Network”. Artikel didownload

pada tanggal 06 Februari 2009,

http://wiki.uni.lu/secan-lab/Zig-

bee+technology+in+sensor+net

work.html,

http://wiki.uni.lu/secan-lab/ZigBee+technology+in+sensor+network.html



mekanisme pewarisan sink pada jaringan zig-bee … · membutuhkan 2 tahap proses yaitu tahap...

Documents