Disusun untuk memenuhi persyaratan Tugas Akhir dalam rangka menempuh pendidikan tingkat Sarjana Teknik Telekomunikasi Institut Teknologi Telkom
Disusun Oleh Stefanus Enggar Pradipta NIM : 111050121
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO INSTITUT TEKNOLOGI TELEKOMUNIKASI BANDUNG 2008
Tugas Akhir dengan judul:
Oleh : ! ""#$ %%%&'&%(% Disusun dalam rangka memenuhi persyaratan dalam mengajukan Tugas Akhir. Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Telekomunikasi
Proposal ini disetujui untuk menyelesaikan Tugas Akhir
Bandung, 28 November 2008
Pembimbing I
Pembimbing II
Agus Virgono, Ir., MT
Arief Suryadi S.,MT
NIP : 93660083
NIP : 320006626
( jaringan sensor nirkabel ) adalah suatu jaringan nirkabel yang terdiri dari kumpulan node sensor yang tersebar di suatu area tertentu ( ).Tiap node sensor memiliki kemampuan untuk mengumpulkan data dan berkomunikasi dengan node sensor lainnya.Kemajuan teknologi WSN yang pesat tak lepas dari fakta bahwa sekitar 98% prosesor bukan berada didalam sebuah PC/laptop ,namun dalam aplikasi militer, kesehatan, remote control, chip robotik, alat komunikasi, dan mesin-mesin industri yang telah terintegrasi dengan sensor.Dengan adanya teknologi WSN, kita dapat memonitor dan mengontrol temperature ,kelembaban , kondisi cahaya, level derau, pergerakan suatu objek dan sebagainya. Dari sejumlah permasalahan pada implementasinya, masalah utama dalam WSN adalah konsumsi energi.Hal ini diakibatkan oleh catu daya pada node sensor hanya disuplai oleh baterai untuk operasinya ,sehingga memiliki cadangan energi yang terbatas. Jika salah satu node mati, maka akan merubah performansi jaringan dalam hal routing dan topologi. Di sisi lain, kendala akan muncul jika harus melakukan konservasi energi berulang-ulang atau sesering mungkin karena
akan
meningkatkan biaya dan mengganggu performansi jaringan.Karena konsumsi energi adalah faktor terpenting untuk menentukan suatu jaringan, maka energi yang digunakan harus seefisien mungkin agar menghasilkan performansi yang maksimum. Pada tugas akhir ini akan dianalisis efisiensi penggunaan energi dengan menggunakan
algoritma
LEACH
(
).LEACH adalah protokol routing yang membentuk kluster dari beberapa node sensor berdasarkan kekuatan sinyal yang diterima.Mekanisme ini menghemat energi karena hanya yang melakukan transmisi data yang telah dikompres ke ,sedangkan node sensor cukup mengirim data ke
masing-masing.Akibatnya,
konsumsi
energi
berkurang
sehingga
mengoptimalkan jaringan sensor.Analisa performansi algoritma LEACH meliputi dan terhadap energi yang dipancarkan.
Kata kunci : ,LEACH
%
%)
* "
Wireless sensor network (WSN) memiliki peranan yang amat penting dalam berbagai bidang kehidupan.WSN merupakan infrastruktur suatu jaringan yang terdiri dari sekumpulan node sensor yang tersebar pada suatu area sensor.Tiap node sensor memiliki kemampuan untuk mengumpulkan data di sekitarnya dan meroutingkan kembali ke melalui transmisi radio secara intensif.Data yang dikumpulkan bisa berupa suhu, tekanan, pergerakan suatu objek atau kelembaban dan sebagainya. Dari sejumlah permasalahan pada implementasinya, masalah utama dalam WSN adalah konsumsi energi.Hal ini diakibatkan oleh catu daya pada node sensor hanya disuplai oleh baterai untuk operasinya ,sehingga memiliki cadangan energi yang terbatas. Jika salah satu node mati, maka akan merubah performansi jaringan dalam hal routing dan topologi. Di sisi lain, kendala akan muncul jika harus melakukan konservasi energi berulang-ulang atau sesering mungkin, karena akan meningkatkan biaya dan mengganggu performansi jaringan. Penelitian tentang WSN dewasa ini difokuskan untuk mengatasi kekurangan energi selama jaringan aktif karena energi secara langsung berpengaruh terhadap masa aktif suatu jaringan.Metode yang digunakan adalah dengan memperkirakan penggunaan energi selama mengirim,menerima atau saat Karena energi adalah sesuatu yang sangat terbatas,maka algoritma routing untuk menentukan yang menggunakan energi yang lebih efisien menjadi prioritas utama dalam mendesain WSN. Berdasarkan pemakaian energi, sensor dapat ditingkatkan dengan dua cara,yakni menambah suplai energi dan mengurangi konsumsi energi. Metode menambah suplai energi dapat dilakukan dengan menambah kapasitas baterai node sensor.Sedangkan metode mengurangi konsumsi energi dapat dilakukan dengan cara modifikasi rangkaian sensor, menggunakan
yang sederhana
serta mendesain protokol dan algoritma jaringan yang menggunakan energi lebih sedikit.Salah satu solusi untuk mengatasi masalah efisiensi energi dalam merancang WSN adalah dengan menggunakan algoritma LEACH ( ! yang ditemukan oleh
Wendi Heinzelman pada tahun
2002.Algoritma LEACH bertujuan untuk mengurangi konsumsi energi pada WSN dengan cara membagi node ke dalam kluster-kluster sehingga data yang dikirim tidak harus menuju ke ,namun cukup melalui saja. Tugas akhir ini bertujuan untuk mengetahui performansi algoritma LEACH pada WSN sehingga dapat diketahui performansi WSN dari berbagai parameter seperti dan terhadap energi yang dipancarkan.
()
!+! , $ $ Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis performansi algoritma LEACH
pada WSN sehingga energi yang terbuang saat transmisi dapat dihemat dan secara signifikan menambah jaringan.
ö)
!-! . Dalam Tugas Akhir ini permasalahan pada Wireless Sensor Network dapat
dirumuskan sebagai berikut: WSN adalah suatu jaringan yang memiliki energi yang terbatas, oleh karena itu perlu dibuat suatu komunikasi protokol agar energi yang digunakan seefisien mungkin. Dibutuhkan suatu model jaringan yang memiliki yang panjang agar meningkatkan performansi jaringan WSN tersebut Untuk dapat menganalisis performansi WSN dengan algoritma LEACH, diperlukan suatu model simulasi dengan bantuan NetworkSimulator2.
À)
-/ . Batasan±batasan masalah yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah: a. Percobaan dilakukan pada jaringan wireless yang statis b. Asumsi node sensor homogen dan tidak dapat
mengkonversi energi
sendiri c. Metode yang digunakan untuk meningkatkan performansi WSN adalah algoritma LEACH d. Performansi yang akan dianalisa adalah dan jaringan. e. Hanya membahas masalah yang berada di layer transport.
')
$ 0 "#$.* Diharapkan, penelitian ini akan menghasilkan analisis yang mendalam dan hasil
simulasi yang signifikan tentang penggunaan energi pada WSN menggunakan algoritma LEACH dilihat dari beberapa parameter yang diuji.
)
# "$ $ $ Penelitian ini dilakukan dengan metodologi sebagai berikut: %) . !#$$ ! Pada tahap ini akan dilakukan pendalaman pemahaman tentang konsep dan teori dari WSN dan permasalahan utama serta algoritma LEACH sebagai solusi atas permasalahan tersebut, dan hal lain yang berkaitan dengan masalah yang diangkat pada tugas akhir, termasuk software NS2 yang nantinya akan digunakan sebagai simulator ().$-! $# "!-! Pada tahap ini dilakukan perancangan jaringan dan simulasi dengan menggunakan NS2 serta mengumpulkan data-data yang terkait dengan objek penelitian dari hasil simulasi.
Pada tahap ini akan dilakukan simulasi sebagai alat untuk analisis,dengan model sebagai berikut :
Mulai
Tidak
Ya
Selesai
Tidak
Simulasi dimulai dengan men parameter-parameter yang ada di dalam jaringan sensor.Parameter yang akan diberupa jumlah node sensor , energi tiap node, luas area, jenis topologi jaringan dan sebagainya.Tahap berikutnya adalah menentukan jumlah clusterhead (CH) yang diinginkan beserta
node-node
ditentukan,maka
yang
kluster
menjadi dibentuk
CH yang
kluster ditandai
tersebut.Setelah dengan
CH
konfirmasi
penggabungan diri dari node-node di sekitar CH.Setelah semua node masuk ke dalam kluster, aktivitas transmisi dimulai.Penjelasan selengkapnya dapat dilihat pada dasar teori bagian algoritma LEACH.
ö). $ Pada tahap ini akan dilakukan analisis terhadap data-data yang telah diperoleh pada saat tahap penelitian dan pengumpulan data. 1)
$ - $* -/. Bab 1 : PENDAHULUAN Pada bab I ini, dijelaskan mengenai latar belakang, tujuan & manfaat, perumusan masalah, batasan masalah, hasil yang diharapkan dan metoda pelaksanaan penelitian serta sistematika pembahasan laporan.
Bab 2 : DASAR TEORI Bab ini merupakan tinjauan pustaka tentang wireless sensor network dan algoritma LEACH
Bab 3 : PERANCANGAN DAN SIMULASI PERANGKAT LUNAK Perancangan dimulai dari deskripsi masalah .Metoda simulasi dan interpretasi algoritma dibahas di sini.
Bab 4 : PENGUJIAN DAN ANALISIS Evaluasi dan analisis hasil dari program yang disimulasikan dibahas disini. Beserta analisis spesifikasi yang berhasil dicapai.
Bab 5 : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi kesimpulan dari simulasi yang dilakukan serta saran untuk pengembangan di masa mendatang.
2 +
¤)
"$
3
5 /
$ !
!
"
(&&¤
(&&¤ (&&4 (&&4 (&&4 (&&4 (&&4 (&&4 (&&4 (&&4
Pengajuan Proposal
Studi literatur
Perancangan dan realisasi
Pengujian
Analisis hasil penelitian
Penyusunan laporan
( ()% " $ (WSN) adalah suatu infrastruktur jaringan nirkabel yang terdiri dari sejumlah besar node sensor yang tersebar di suatu area.Dewasa ini, perkembangan WSN mengalami kemajuan yang pesat.Hal ini terjadi karena adanya suatu kebutuhan akan jaringan sensor yang memiliki kriteria yang amat baik dalam hal efisiensi operasional dan performansi.WSN menjadi suatu fenomena baik bagi dunia industri maupun kalangan akademis , karena aplikasi WSN yang mencakup berbagai bidang.Hal ini didukung oleh fakta bahwa sekitar 98% prosesor bukan berada didalam sebuah komputer PC/laptop seperti kebanyakan, namun terintegrasi dalam aplikasi militer, kesehatan, remote control, chip robotik, alat komunikasi, dan mesin-mesin industri yang didalamnya telah dipasang sensor. Teknologi WSN dapat memonitor dan mengontrol temperature , kelembaban , kondisi cahaya, level derau, pergerakan suatu objek dan lain sebagainya.Dapat disimpulkan bahwa WSN adalah sebuah penghubung antara lingkungan fisik ( ) dan sensor " ! Perkembangan WSN dan trend kemajuan teknologi dapat direpresentasikan oleh gambar 2.1 berikut :
Gambar 2.1 Trend perkembangan teknologi terhadap waktu
Dapat dilihat bahwa seiring berjalannya waktu, maka trend perkembangan teknologi semakin mengarah kepada konektivitas dengan lingkungan fisik.Kebanyakan observasi yang dilakukan di lapangan melibatkan banyak faktor dan parameter- parameter untuk mendapatkan hasil yang maksimal dan akurat..Jika peneliti hendak mengambil informasi langsung di lapangan, maka kendalanya adalah dibutuhkan biaya yang besar dan waktu yang lama untuk mendeteksi fenomena yang muncul sehingga menyebabkan performansi yang tidak efisien dan tidak praktis. Dengan adanya teknologi WSN, memungkinkan peneliti untuk mendapat informasi yang maksimal tanpa harus berada di area sensor.Informasi dapat diakses dari jarak jauh melalui seperti laptop, remote control, server dan sebagainya. Berikut adalah beberapa keuntungan yang bisa diperoleh dari teknologi WSN : ½ meningkatkan efisiensi operasional ½ mengurangi total biaya sistem secara signifikan ½ dapat mengumpulkan data dalam jumlah besar ½ dapat menambahkan # prosesor ke dalam node sensor ½ software dapat dikonfigurasi dengan mudah ½ memungkinkan komunikasi digital 2 arah
½ menyediakan
konektivitas
internet
yang
secara
global,kapanpun dimanapun informasi tersebut dapat diakses melalui server,laptop,dsb.
()($ * !
Pada WSN,node sensor disebar dengan tujuan untuk menangkap adanya gejala atau fenomena yang hendak diteliti.Jumlah node yang disebar dapat ditentukan sesuai kebutuhan dan tergantung beberapa faktor misalnya luas area, kemampuan node,dan sebagainya..Tiap node memiliki kemampuan untuk mengumpulkan data dan meroutingkannya kembali ke serta berkomunikasi dengan node lainnya.Node sensor dapat mengumpulkan data dalam jumlah yang besar dari gejala yang timbul dari lingkungan sekitar. Dewasa ini perkembangan node sensor mengikuti trend teknologi nano, dimana ukuran node sensor menjadi semakin kecil dari tahun ke tahun. Node sensor dapat direpresentasikan oleh gambar 2.2 berikut :
Gambar 2.2 Perkembangan ukuran node sensor dari tahun ke tahun
Arsitektur WSN secara umum dapat direpresentasikan oleh gambar 2.3 berikut :
Gambar 2.3 Arsitektur WSN secara umum
Node sensor yang berukuran sangat kecil disebar dalam jumlah besar di suatu area sensor .Node sensor tersebut memiliki kemampuan untuk saling berkomunikasi dan meroutingkan data yang dikumpulkan ke node lain yang berdekatan.Data yang akan dikirim melalui transmisi radio akan diteruskan menuju BS yang merupakan penghubung antara node sensor dan user.Informasi tersebut dapat diakses melalui berbagai platform seperti koneksi internet atau satelit sehingga memungkinkan user untuk dapat mengakses secara melalui remote server.
Arsitektur jaringan sensor nirkabel secara aplikatif dapat direpresentasikan oleh gambar 2.4 berikut :
Gambar 2.4 Arsitektur WSN yang aplikatif
()ö - ,-# 0 "/ * +# #
Gambar 2.5
Komponen node sensor
Sebuah node sensor umumnya terdiri atas 4 subsistem :
Subsistem Terdiri
dari
sebuah
mikroprosesor
(mikrokontroler,MCU)
yang
bertanggungjawab terhadap kendali sensor & pelaksanaan protocol komunikasi ,dan sebuah ruang memori.
Subsistem
Terdiri dari radio yang memiliki frekuensi yang pendek,yang digunakan untuk berkomunikasi dengan node sensor terdekat dan dunia fisik (dalam hal ini gejala/fenomena yang muncul).Radio tersebut dapat beroperasi pada mode ataupun tergantung dari aktivitas yang diinginkan.Saat node sensor tidak dalam kondisi $ ,dianjurkan untuk mengaktifkan node dalam kondisi shutdown secara sempurna daripada mode $ # karena kedua mode tersebut mengkonsumsi energi yang cukup besar.
Subsistem Terdiri dari sebuah grup sensor yang menjadi penghubung antara node dengan dunia sekitar.Untuk mencapai penggunaan energi yang seminimal mungkin, komponen yang dipasang pada sensor harus memiliki daya rendah Subsistem Terdiri dari sebuah baterai yang menyediakan energi untuk node sensor. baterai dapat ditingkatkan dengan mengurangi kegiatan transmisi atau men- node sensor dalam kondisi sesering mungkin.
Node sensor bekerja dalam beberapa mode yang dapat direpresentasikan oleh tabel 2.1 berikut :
)
#
-0
&
Transmitting
Aktif
Aktif
, 6 ON
#$
%
Receiving
Aktif
Aktif
ON
Rx
(
Ready
Idle
Sleep
ON
Rx
ö
Observing
Sleep
Sleep
ON
Rx
À
Standby
Sleep
Sleep
ON
OFF
'
Sleep
Sleep
Sleep
OFF
OFF
Off
OFF
OFF
OFF
OFF
Tx
Tabel 2.1 Mode-mode yang bekerja pada node sensor
Pada table 2.1 di atas terlihat bahwa mode dan menggunakan energi yang paling besar.Sedangkan untuk mode dan # ,energi yang dikeluarkan tidak terlalu besar.Namun jika pengamatan terhadap fenomena yang muncul membutuhkan waktu yang lama ,maka akan menimbulkan masalah disipasi energi selama masa observasi.Pada ketiga mode yang paling bawah,yakni # , penggunaan energi akan turun secara signifikan karena ketiga mode tersebut tidak terlibat dalam proses transmisi radio.
Urutan aktivasi mode-mode tersebut dapat direpresentasikan oleh gambar 2.6 berikut :
Gambar 2.6 Urutan mode pada node sensor
Pada gambar 2.6 di atas menunjukkan bahwa mode-mode tersebut dijalankan dengan urutan tertentu.Tiap mode memiliki karakteristik yang berbeda tergantung dari aktivitas yang sedang dilakukan node, apakah sedang melakukan proses transmisi atau sedang standby dan seterusnya.Hal ini mengakibatkan energi yang digunakan tiap mode juga berbeda-beda.Semakin ke kiri, maka mode tersebut mengeluarkan energi yang semakin rendah,begitu juga sebaliknya.Suatu mode harus melalui mode disampingnya jika ingin berganti mode.Misalnya mode harus melalui
mode
dan
s #
terlebih
dahulu
jika
akan
melakukan
transmisi.Apabila tidak ada aktivitas observasi atau transmisi , sebaiknya dijalankan mode atau .Hal ini perlu diperhatikan karena proses transmisi dan observasi cenderung menggunakan energi yang lebih besar.Pada mode ,node sensor dapat melakukan kedua mode baik dan
()À $*$7 $*$ ()À)%$# "-$ $ Sejak dahulu,WSN merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan dari sistem kontrol dari peralatan canggih militer, pengawasan daerah untuk kepentingan keamanan ,modus pengintaian dan .Di dalam medan perang, WSN mampu mendeteksi dan menghitung banyaknya jumlah tank musuh,kendaraan robot, kapal selam, rudal, torpedo dan pesawat yang tak berawak.Posisi dari semua objek tersebut juga dapat diketahui dengan detail.Selain itu WSN juga berperan dalam nuklir dari jarak jauh, mendeteksi adanya senjata kimia di suatu negara dan bahan peledak yang berbahaya, bahkan WSN bisa mendeteksi serangan-serangan potensial teroris.Terbukti dengan jelas bahwa WSN akan mengambil peran yang lebih penting dalam tugas-tugas militer lainnya,seperti merancang serangan militer di masa depan maupun bertahan dengan system yang cerdas tanpa keterlibatan manusia.
()À)( *$# % $ "*! " WSN turut ambil bagian dalam memonitor suatu ekosistem yang kompleks seperti pencemaran udara,air,mendeteksi populasi dan perilaku hewan serta tumbuhan.Misalnya,untuk meneliti perilaku dari suatu spesies , sensor disebar pada periode tertentu sebagai sampel sebelum dimulainya musim reproduksi.Sedangkan contoh untuk beberapa aplikasi lainnya adalah untuk mengontrol suhu dalam suatu bangunan dan gedung perkantoran yang besar sehingga perubahan suhu di dalam ruangan dapat dikontrol sesuai yang diinginkan.Menurut data statistik dari sebuah perkantoran di Amerika , sekitar 90% total biaya untuk instalasi pengatur suhu ruangan kantor tersebut dikeluarkan hanya untuk masalah kabel.Jika masalah kabel dapat diatasi dengan teknologi WSN, maka biaya instalasi dapat ditekan secara signifikan yakni hanya sebesar 10% saja.
()À)ö 2 ". # ! 2 WSN memiliki kemampuan untuk menangkap fenomena yang ada di sekitarnya.Hal ini digunakan
untuk mendeteksi adanya kebakaran hutan dengan
adanya fitur .Selain itu,node sensor juga efektif jika disebar di daerah rawan bencana.Lokasi bencana yang terjadi dapat diketahui dengan pasti melalui mikrosensor yang tersebar dan terintegrasi dengan bangunan yang ada di lokasi bencana tersebut.
()À)À$# "* . Kemajuan di bidang medis yang amat pesat tak dapat dilepaskan dari peran WSN untuk menangani berbagai aplikasi.Contohnya monitoring virus dari jarak jauh .Metode yang digunakan adalah dengan cara sensor menangkap gejala-gejala yang mirip dengan populasi yang telah terinfeksi virus tersebut.Atau bisa juga digunakan untuk memprediksi sejak dini beberapa infeksi penyakit seperti malaria dan SARS dengan menganalisis informasi dari korban.Kemempuan WSN lebih
jauh adalah mampu membawa perubahan pada metode deteksi penyakit kanker disamping itu juga digunakan untuk memonitor transplantasi organ dalam manusia.
()À)'²
WSN juga efektif untuk merekayasa kecerdasan alat-alat rumah tangga
sehingga memungkinkan untuk dapat mengontrol pengggunaan listrik, air, gas serta pengaturan suhu di dapur melalui koneksi nirkabel jarak jauh.Disamping itu dapat juga diaplikasikan untuk pengaturan TV,DVD,atau CD player sesuai dengan kebutuhan keluarga.Salah satu contoh aplikasi yang menarik adalah sensor dapat mengetahui isi yang terdapat dalam kulkas dan dapat mengirimkan produk yang kehabisan stok atau tinggal sedikit ke dalam sebuah perangkat (PDA) secara nirkabel ketika berbelanja.
()À) $# "$ -$. Bidang
ilmiah
memberikan
sumber
yang
tidak
terbatas
untuk
bereksplorasi.Aplikasi di dalam WSN turut memberikan andil yang penting didalam pengukuran kedalaman lautan beserta deteksi biota nya,serta berperan penting dalam proyek penelitian luar angkasa ke planet Mars, dimana sensor-sensor tersebut ditempatkan untuk mendeteksi suhu, kandungan dan komposisi tanah dari planet tersebut.
()À)10 $ * $ WSN memiliki prospek yang menjanjikan dalam hal penggalian informasi dari lingkungan fisik dan memberikan timbal balik yang variatif.Dengan adanya teknologi WSN, saat ini muncul layanan hiburan yang bersifat interaktif Contohnya adalah , yakni suatu taman belajar kanak-kanak yang memungkinkan anak-anak dan mainannya untuk berkomunikasi dua arah.Dalam dunia nyata.Contoh lainnya adalah museum Exploratorium yang interaktif di San Francsisco.Di tempat ini pengunjung dapat berpartisipasi secara aktif dalam eksperimen.Pengunjung juga mendapat # berupa percakapan () dan sentuhan () dari objek-objek yang dilengkapi sensor.
()À)¤ $*$ $
0
WSN juga digunakan di dalam banyak keperluan lainnya,misalnya instrumentasi pabrik,kontrol robot,memonitor trafik dan sebagainya.
()' ()')% $ $$ Dari sejumlah permasalahan pada implementasi WSN, konsumsi energi merupakan masalah yang sangat penting.Hal ini dikarenakan node sensor hanya disuplai oleh baterai yang memiliki cadangan energi yang terbatas untuk operasinya.Jika salah satu node mati,maka akan merubah performansi jaringan dalam hal routing dan topologi. Di sisi lain,kendala akan muncul jika harus melakukan konservasi energi berulang-ulang atau sesering mungkin,karena akan meningkatkan biaya dan waktu serta mengganggu performansi jaringan.Konservasi energi tersebut dapat berupa pengisian baterai,penggantian baterai,maupun pengisian otomatis dari konversi energi yang dihasilkan node. Penelitian tentang WSN dewasa ini difokuskan untuk mengatasi kekurangan energi selama jaringan aktif karena energi secara langsung berpengaruh terhadap masa aktif suatu jaringan.Metode yang digunakan adalah dengan memperkirakan penggunaan energi selama mengirim,menerima atau saat Karena energi adalah sesuatu yang sangat terbatas,maka algoritma routing untuk menentukan yang menggunakan energi yang lebih efisien menjadi prioritas utama dalam mendesain WSN.Salah satu solusi yang ditawarkan untuk meningkatkan efisiensi energi dalam WSN adalah dengan menggunakan algoritma LEACH " ).
LEACH ditemukan oleh Wendi Heinzelman pada tahun 2002.LEACH merupakan protokol routing yang membentuk kluster dari kumpulan node sensor berdasarkan kekuatan sinyal yang diterima.Algoritma dimulai dengan pemilihan suatu node sebagai cluster-head (CH) lalu dengan algoritma memilih node non-CH sebagai angggota sehingga membentuk kluster.Mekanisme ini menghemat energi karena hanya CH yang melakukan transmisi data ke Base Station,sedangkan tiap node sensor cukup mengirim data ke CH masing-masing. Akibatnya, konsumsi energi berkurang.sehingga jaringan sensor menjadi maksimal.
Karakteristik dari LEACH dapat dijelaskan sebagai berikut: ½ Memiliki kanal propagasi yg simetris ½ Base Station (BS) diletakan jauh dari node sensor dan bersifat statis ½ Semua node sensor dapat mengirim data ke BS ½ CH mampu mengkompresi data ½ Node sensor memiliki sifat homogen satu sama lain , baik dari jumlah energi, bentuk, ukuran dan sebagainya
()')($ * ! Arsitektur LEACH secara sederhana dapat direpresentasikan oleh gambar 2.7
sebagai berikut : #
! 7. #
Base Station
Gambar 2.7 Arsitektur LEACH
Pada awalnya node-node tersebar dalam jumlah besar pada suatu area dan proses pengiriman data masih terpusat pada Base Station.Namun dengan adanya algoritma LEACH , node-node tersebut dikelompokkan dalam beberapa kluster pada satu jaringan WSN.Masing-masing kluster memiliki sebuah clusterhead yang bertugas untuk mengkoordinasi pengiriman data dari node sensor ke BS. LEACH memiliki fitur-fitur sebagai berikut : ½ : penggabungan data sehingga mengurangi disipasi energi dan menambah lifetime
jaringan
½ : mudah untuk menyesuaikan diri saat pembentukan formasi kluster ½ : mengkompresi data agar ukuran data yang dikirim ke BS lebih kecil ½ ¿ % : perputaran kedudukan CH secara acak ½ % : tiap node sensor memiliki sikap pengambilan keputusan sendiri untuk menjadi CH
()')ö "$ -
Operasi LEACH terbagi ke dalam beberapa sesi, tergantung dari jumlah CH yang diinginkan dan masa observasi. LEACH memastikan tiap node akan menjadi CH untuk satu sesi.Akibatnya,kedudukan CH menjadi tidak tetap atau bergantian sehingga suatu kluster memiliki formasi yang dinamis atau berubah-ubah setiap sesi. Algoritma LEACH dibagi menjadi 2 fase yaitu fase dan fase Proses algoritma LEACH dapat dijelaskan sebagai berikut : ) 5 ! Pada fase setup terjadi penentuan CH dan proses pembentukan kluster atau sering disebut juga dengan algoritma .Berikut adalah proses yang terjadi : ! Penentuan CH dilakukan dengan alur sebagai berikut : Algoritma dimulai dengan memutuskan terlebih dahulu persentase CH yang diinginkan dan masa aktif node tersebut selama menjadi CH.Setelah itu, tiap node memutuskan apakah menjadi CH atau tidak selama sesi tersebut berdasarkan level energi yg tersisa . Pengambilan keputusan dilakukan oleh node yang memilih angka acak di antara 0 dan 1.Jika angka tersebut kurang dari batas threshold,maka node tersebut menjadi CH untuk sesi tersebut.Batas threshold dirumuskan sbb:
Dimana = persentase clusterhead yang diinginkan = sesi saat ini & = jumlah node yang belum pernah menjadi CHselama 1/P sesi terakhir
Dengan menggunakan batas threshold ini,maka tiap node sensor akan menjadi CH dari sekumpulan node dalam 1/P sesi.
-/ !* * !
Setelah node bertindak menjadi CH,berikutnya dia akan mengumumkan pesan kepada node non-CH lain yg tersisa. Node non-CH menerima pesan dan akan memberitahu kepada CH untuk menggabungkan diri sebagai anggota dalam kluster tersebut. Kriteria pemilihan anggota kluster dapat berdasarkan kekuatan sinyal yang diterima node non-CH maupun banyak faktor lainnya.Setelah menerima informasi penggabungan diri ,maka CH men TDMA dan menyebarkan ke seluruh node.TDMA membagi waktu ke dalam beberapa slot,dimana jumlah slot sama dengan jumlah node dalam kluster.
()ö)(5 #0 Pada fase steady state terjadi proses transfer data antar node yang melibatkan aktivitas transmisi dan observasi.Proses memakan waktu yang lebih lama dibandingkan dengan proses ,karena transfer data terjadi melalui transmisi radio secara intensif.Sedangkan proses hanya menentukan CH dan pembentukan kluster. Pembagian fase terhadap waktu pada LEACH dapat direpresentasikan oleh gambar 2.8 berikut :
Gambar 2.8 Fase dalam algoritma LEACH 5
¥1] Bharathidasan, Sai Ponduru , ' ( ¥2] uanhong Wang, Hassanein dan Kenan Xu, ' ¥3] I. F. Akyildiz,W. Su, Y. Sankasubramaniam, and E. Cayirci. Wireless Sensor Networks: A Survey. ' , 38:393±422, 2002. ¥4]
http://www.xbow.com
¥5] Dali Wei, Shaun Kaplan and H Anthony Chan, ' )**+
¥6] Juhana Yrjola,
, ' .2005