Implementasi Pengiriman Data Wireless dengan Metode Time Division Multiple Access dan Timing-Sync Protocol for Sensor Networks pada Kolam Ikan

  

Vol. 2, No. 10, Oktober 2018, hlm. 3872-3880 http://j-ptiik.ub.ac.id

Implementasi Pengiriman Data Wireless dengan Metode Time Division

Multiple Access dan Timing-Sync Protocol for Sensor Networks pada

₁ Kolam Ikan _{2 3} Adi Pratama , Sabriansyah Rizqika Akbar , Mochammad Hannats Hanafi Ichsan

  Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Brawijaya _{1 2 3} Email: kingdom.pratama@gmail.com, sabrian@ub.ac.id, hanas.hanafi@ub.ac.id

  

Abstrak

  Sistem pengiriman data akuisisi kualitas air kolam ikan pada umumnya menggunakan metode _i konvensional, yaitu penggunaan mikrokontroler sebagai control system dan kabel sebagai media _i pengi riman data. Penggunaan satu mikrokontroler pada sistem monitoring kualitas air kolam ikan sebagai control system terdapat kekurangan dalam pengolahan data dari banyak sensor node secara bersamaan, yaitu bisa terjadi data collision saat pengiriman data dari sensor node menuju ke control _i

  

system . Begitu pula penggunaan kabel sebagai media komunikasi pengiriman data dianggap kurang

  efisien ketika digunakan pada lingkup area yang luas, seperti pada area budidaya kolam ikan. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, pada penelitian ini diterapkan metode pengiriman data _i menggunakan protokol Timing-sync Protocol for Sensor Network (TPSN) dan Time Division Multi ple _i Access (TDMA) pada semua node untuk menghindari data collision. Kemudian, pada peneli tian ini menerapkan metode komunikasi data secara wireless dengan modul nRF24L01. Dari hasil implementasi, terbukti bahwa node client dapat mengirimkan paket-paket data akuisisi kualitas air _i kolam ikan sebesar 18 bytes sesuai jadwal yang telah ditentukan tanpa terjadi tabrakan data.

  Kata kunci: TPSN, TDMA, tabrakan data, NRF24L01, kolam ikan

Abstract

Distributed data acquisition system for water quality of fishpond usually using conventional method.

This method used microcontroller device for control system operations, sensor as data acquisition and

wire as data medium. Monitoring System of water quality of fishpond using a microcontroller as

control system for data processing from a lot of node-sensor at once time has disadvantages. There

are many possibilities that distributed data from node-sensor to control system could be crashed. Wire

as data medium has less efficiency at wider area, such as fishpond culture. This leads to the

application of wireless communication system. The reason for using wireless communication instead

_i

of wire-use connection is more practical and making the installation simpler. A new a pproach to

_{i i i}

synchronize the time is needed for se nsor networks. In th is paper, we discuss about Timing-sync

_i

Protocol for Sensor Networks (TPSN) and Time Division Multiple Access (TDMA) that aims at

_i

provid ing network-wide time synchronization in a sensor network to avoid crashed data. In addition,

this research also present wireless communication method using nRF24L01 module. As the result, we

got that node client can distributed data acquisition for fishpond water in the amount of 18 bytes with

the synchronized time without being crashed.

  Keywords: TPSN, TDMA, data collision, NRF24L01, fishpond

  menjaga kuaIitas air untuk keberhasiIan 1. budidaya ikannya tersebut. Mereka melakukan

   PENDAHULUAN

  pengecekan dengan cara mengukur satu persatu Kualitas air adalah parameter utama dalam kualitas air pada tiap kolam ikan dengan keberhasiIan usaha budidaya perikanan. menggunakan alat pengukur yang proses

  Adapun karakteristik tersebut diantaranya yaitu _i operasionalnya masih manual. Sebab hal in i tingkat keasaman (pH), suhu dan kekeruhan. berpengaruh terhadap kinerja dan efisiensi

  Para pembudidaya ikan harus mengecek dan

  Fakultas Ilmu Komputer Universitas Brawijaya

3872 waktu dari para pembudidaya ⁱ ikan. Maka dari itu dibutuhkan alat yang bisa memantau kualitas air kolam ikan secara berkala dan otomatis.

  Salah satu bidang aplikasi wireless sensor

  waktu atau penyetaraan waktu pada metode TPSN diimplementasikan pada sisi receiver dan

  node klien mengirimkan data akuisisi sensor

  server. Rancangan sistem monitoring kualitas air oleh Umar hanya menggunakan satu node dan menggunakan topologi point to point (Umar, 2015). Hal itu menyebabkan masalah baru jika sampel air yang digunakan lebih dari satu. Selanjutnya dikembangkan penelitian oleh Lintang, dirancang sistem monitoring kualitas air kolam dengan dua buah node dengan masing-masing parameter pH, suhu dan kekeruhan air yang dikirimkan secara wireless (Lintang, 2017). Dalam penelitian tersebut tiap

  sensor network untuk komunikasi data ke

  Penelitian tentang pengiriman akuisisi data secara wireless pernah dilakukan oleh Umar, dalam penelitiannya memanfaatkan wireless

  yang lebih tinggi dibandingkan metode sinkronisasi waktu Reference Broadcast Synchronization (Saurabh Ganeriwal, 2003). Selain itu, metode TPSN ini menggunakan topologi tree sehingga dapat diterapkan dalam skala yang lebih besar (Erwanda, 2016). Keunggulan tersebut menjadi latar belakang kenapa TPSN dipilih sebagai metode penyataraan waktu dalam penelitian ini.

  performance dengan akurasi penyetaraan waktu

  sensor suhu, sensor kekeruhan, modul pengirim data wireless, dan mikrokontroler. Node base sebagai receiver berperan menampung data, yang terdiri dari mikrokontroler dan modul penerima data wireless. TPSN memiliki

  receiver dan node client yaing berperan sebagai sender . Node client terdiri atas sensor pH,

  penelitian ini node base yang berperan sebagai

  sender (Saurabh Ganeriwal, 2003). Dalam

  node yang bisa digunakan. Proses sinkronisasi

  network yang bermanfaat adalah monitoring

  Ti ⁱ me-sync Protocol for Sensor Network (TPSN) adalah metode sinkronisasi waktu antar

  tepat. Sehingga data yang terkirim dapat diterima dengan teratur juga (Darmawan, 2015).

  node mampu terkirim dengan alur waktu yang

  Division Multi ⁱ ple Access (TDMA) bekerja membag ⁱ i waktu yang ada menjadi sama rata pada tiap node (Tittel, 2002). Pembagian waktu pengiriman data ini dikenal dengan timeslot ^. . Proses pengiriman data bekerja sesuai dengan slot waktu yang ditentukan, sehingga dapat menghindari terjadinya node yang mengirimkan data secara bersama-sama yang mampu berdampak terjadinya data collision. Selain itu TDMA memiliki waktu yang efisien dalam proses pengiriman datanya, hal ini dikarenakan oleh slot waktu pengiriman yang bersifat statis dimana sebuah stasiun atau node hanya akan mengirimkan data pada masing-masing slot waktu sehingga tidak terjadi tabrakan data antar stasiun atau node . Dalam mengimplementasikan metode penjadwalan pengiriman data diperlukan waktu yang setara antar node dalam sebuah jaringan sensor node yang saling terkoneksi. Penyetaraan waktu disebut juga dengan Time Synchronization, digunakan supaya pengiriman data dari sensor

  Salah satu metode agar dapat menghindari tabrakan data yaitu dengan cara menggunakan sistem penjadwalan ketika proses pengiriman data. Seperti penggunaan protokol Time Divis ⁱ ion Multiple Access merupakan salah satu jeni ⁱ s metode penjadwalan. Protokol Time

  wireless yang praktis dan proses pemasangan yang mudah (Azalia Ma'aruf, 2014).

  data atau data collision. Selanjutnya pemilihan kabel untuk pengiriman data dianggap kurang efisien diterapkan pada ruang lingkup area yang luas, contohnya pada area budidaya kolam ikan. Penggunaan kabel sebagai media komunikasi kini dinilai minim kemudahan bila dibandingkan dengan media komunikasi

  sensor node . Permasalahan itu disebut tabrakan

  Bila melakukan akuisisi data lebih dari satu, maka data hasil akuisisi sensor yang dikirimkan secara bersama-sama bisa berdampak saling menginterferensi antar node dan bisa berdampak tidak terbacanya hasil akuisisi data sensor yang dikirimkan oleh tiap

  atau pengawasan lingkungan, contohnya seperti pengawasan kualitas air dengan berbagai parameternya seperti suhu, derajat keasaman, tingkat kekeruhan (Sridharan, 2014). Mulai dari skala kecil hingga skala besar yang dapat memantau banyak titik node pada beberapa lokasi (Jiang, 2009). ^. Hasil pemantauan dapat dimanfaatkan lebih lanjut untuk manajemen air (Zia, 2013). Sebelumnya pernah dilakukan penelitian oleh Yuwono terkait dengan akuisisi data keasaman (pH) air secara telemetri menggunakan zigbee (Yuwono, 2016). Penelitian ini memakai satu node sehingga terbatas bila penerapannya pada jumlah sampel akuisisi data lebih dari satu.

  secara acak. Penelitian sebelumnya yang

  Acknowledgement ketika waktu T3. Setelah T3, node level 1 melakukan perhitungan sesuai alur

  dilakukan oleh Lintang tersebut menghasilkan akurasi pengiriman akuisisi data sebesar 90%.

  Berdasarkan penelitian terdahulu, rancangan sistem pengiriman waktu akuisisi data kualitas air kolam ikan hanya dikirimkan secara acak. Hal itu menimbulkan masalah baru dalam pengiriman data sampel akuisisi kualitas air kolam ikan. Maka dari itu, pada penelitian ini dirancang sistem pengiriman akuisisi data kualitas air kolam ikan dengan menggunakan dua metode yaitu sinkronisasi antar node dengan Timing-Sync Protocol for Sensor Networks dan penjadwalan pengiri ⁱ man data dengan Time Divis ⁱ ion Multiple Access ^. . Berlandaskan dari latar belakang di atas, maka penulis mencoba meneliti implementasi TPSN dan TDMA sebagai metode pengiriman data akuisisi air kolam ikan untuk tugas akhir dengan judul

  “lmplementasi Pengiriman Data Wireless dengan Metode Time Division Multiple Access dan Timing-Sync Protocol For Sensor Networks pada Kolam l kan”.

2. METODE USULAN

  ⁱ me-Sync Protocol for Sensor Networks (TPSN)

  didalamnya terdapat nomor level node A dan nilai T1. Node B mendapatkan paket tersebut ketika waktu T2, yang mana T2 berisi nilai T1

  synchronization pulse atau paket sinkronisasi menuju node B ketika waktu T1. Synchronization pulse adalah paket yang

  A, sedangkan T2 dan T3 adalah waktu local dari node B. Node A mengirim

  node

  B. T1 dan T4 adalah waktu lokal dari

  node

  Ada 2 buah node, terdapat node A dan

  Gambar 1. Ilustrasi TPSN

  skenario dengan membandingkan waktu. Hal itu juga akan dijalankan oleh node level 2 terhadap node level 1 dan berulang seterusnya hingga node dengan level terendah atau paling ujung seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1.

2.1 Ti

• + ∆ + d ; ∆ adalah nilai clock drift antara

  root. Root atau node base mengirimkan paket-

  Ti ⁱ me-Sync Protocol for Sensor Networks (TPSN) merupakan protokol sinkronisasi waktu dalam jaringan sensor nirkabel ^. . TPSN menggunakan topologi hierarki tree yang memerlukan satu node yang berperan sebagai

  Suatu jenis protokol Multiple Access yang mengalokasikan slot waktu pada masing- masing saluran atau node (Tittel, 2002). TDMA menentukan penjadwalan waktu yang digunakan ketika proses pengiriman data

  2.2 Time Divisi ⁱ on Multiple Access (TDMA)

  Persamaan (1) merupakan persamaan untuk menghitung clock drift, sedangkan persamaan (2) merupakan persamaan untuk mengalkulasi delay propagation.

  (1) (2)

  T4 yang kemudian melakukan perhitungan berdasarkan rumus yang ditunjukkan pada persamaan (1) dan (2).

  Node A menerima paket tersebut pada waktu

  kedua node A dan node B, di sisi lain d adalah nilai delay propagasi antar node. Lalu node B mengirim acknowledgment packet menuju node A dengan membawa nilai dari T1, T2, dan T3.

  Node level 1 mengirim permintaan sinkronisasi waktu ke node root (level 0) dengan waktu T1.

  Lalu node root mendapatkan permintaan waktu ketika waktu T2. Root membalas permintaan sinkronisasi waktu dengan paket

  Proses sinkronisasi waktu TPSN dibagi menjadi dua tahap. Tahap pertama yaitu

  Discovery Phase lalu dilanjutkan tahap kedua

  yaitu Synchronization Phase. Ketika Discovery

  Phase , root node yang merupakan node base

  berperan untuk mem-broadcast paket discovery yang berisi data alamat dan level node root menuju node client terdekat. Dari node root diteruskan hingga ke level terendah atau paling ujung. Paket discovery berperan untuk membangun suatu level hierarki dalam bentuk

  tree . Setelah paket discovery di-broadcast ke

  semua node, maka semua node mampu mengetahui dan mengingat levelnya ^. . Tahap kedua merupakan Synchronization Phase.

  Berawal dari node level terendah terlebih dulu.

  paket data menuju hierarki yang dibawahnya dan menyetarakan waktu dengan timestamp.

  .

  berasal dari tiap Dalam proses node .

  3.2 Perancangan Node Client akuisisi data

  pengiriman data, TDMA mengatur masing- air kolam ikan masing node menunggu secara bergiliran berdasarkan slot waktu yang telah diberikan.

  Gambar 2. IIustrasi TDMA

  (Sumber: Kurose and Ross) Dengan diterapkannya slot waktu pengiriman, maka setiap node pengirim (client) akan memiliki jadwal pengiriman data yang berbeda dengan node lainnya. Misalnya pada Gambar 2, ada 6 slot waktu pengiriman, yang

  Gambar 4. Diagram sistem node client

  mana slot waktu yang digunakan adalah slot 1, _{. i} slot 3, dan slot 4 . Sedangkan sl ot 2, slot 5, dan

  1. Power Supply adalah daya yang slot 6 berada pada status idle. dibutuhkan node untuk menjalankan fungsinya. Dalam penelitian ini, power 3.

   PERANCANGAN DAN supply dengan besar tegangan listrik 5 volt _i

  IMPLEMENTASI

  DC diterima dari port USB laptop yang digunakan.

  2. pada node client Mikrokontroler menggunakan Arduino Nano yang bertindak sebagai pengolah data hasil sensor pH, sensor suhu air dan

3.1 Perancangan Node Base

  sensing

  kekeruhan air serta sebagai kontrol komunikasi dengan receiver node base.

  Gambar 3. Diagram Sistem Node Base 3.

  Sensor pH bertindak sebagai komponen pemantau objek dengan hasil sensing berupa data nilai pH air kolam. Dalam

  Penjelasan diagram sistem pada node base: _i penel itian ini, sensor pH diperlukan

  1. Power Supply adalah daya yang diperlukan _. sebagai modul input. suatu node untuk aktif . Pada penelitian ini, 4.

  Sensor suhu air bertindak sebagai

  power supply yaitu tegangan 5 volt dari

  komponen pemantau objek dengan hasil port USB laptop yang digunakan.

  sensing berupa data nilai suhu air kolam.

  Dalam penelitian ini, sensor suhu air 2. di node base

  Mikrokontroler diperlukan sebagai modul input. memanfaatkan Arduino Nano sebagai

  5. Sensor kekeruhan air bertindak sebagai pengelola data.

  komponen pemantau objek dengan hasil 3. nRF24L01 adalah modul wireless yang

  sensing berupa data nilai kekeruhan air

  digunakan dalam penelitian ini berfungsi _i kolam. Dalam penel itian ini, sensor menjadi media komunikasi pengiriman kekeruhan air berfungsi sebagai modul data.

  input .

  3.3 Perancangan TPSN dan TDMA pada Sistem Pengiriman Akuisisi Data Air Kolam Ikan

  Perancangan penyetaraan waktu pada node

  client dibagi menjadi dua level, yaitu level 1

  dan level 2. Dimana level tersebut akan diberi secara urut berdasarkan urutan client yang aktif. Sinkronisasi waktu dengan TPSN dibagi menjadi dua fase atau tahap. Fase pertama adalah Discovery Phase dimana pada fase ini akan membentuk topologi hierarki tree dan level-level pada node client ^.

  . Node base

  method , yaitu method discovery() dan method discovered (). Method discovery() berfungsi

  mengenali parent-nya. Tahap kedua ialah

  Synchronization Phase , ketika fase ini semua node akan mulai menyetarakan waktu. Diawali

  dari node dengan level paling kecil, node Level 1 akan mengirimkan paket permintaan sinkronisasi waktu atau request synchronization ketika T1 ke node root (Node base). Selanjutnya root mendapatkan paket permintaan tersebut pada waktu T2 dan membalas paket tersebut dengan

  Acknowledgement Packet pada waktu T3. T3

  akan berisikan nomor atau alamat hierarki T1, T2, dan T3. Selanjutnya, node Level 1 akan melakukan perhitungan dari aliran skenario yang telah terbentuk dengan melakukan pencocokan waktu. Skenario serupa akan dilakukan oleh node pada Level 2 ke node Level 1 sebagai parent, dan berulang hingga node pada Level n.

  Berdasarkan penjelasan sebelumnya, bahwa proses sinkronisasi waktu pada TPSN dibagi menjadi dua tahap, diantaranya adalah tahap Discovery Phase dan Synchronization Phase. Tahap Discovery Phase terbagi menjadi 2

  melakukan pengiriman atau broadcast paket discovery dari root ke semua node client. Sedangkan method discovered() berfungsi untuk menerima paket discovery dari root.

  yang dimulai dari node base sebagai node root yang menjadi Level 0 dan berlanjut ke node Level 1 dan Level 2. Pada tahap ini seluruh

  Setelah client mendapatkan paket

  discovered, selanjutnya client merubah

  alamatnya. Perubahan alamat client dimaksudkan supaya root bisa membedakan masing-masing client dari alamat baru yang dimiliki.

  Tahap kedua adalah Synchronization-time yang terbagi menjadi 2 yaitu fungsi synchronize () dan fungsi synchronized ().

  synchronize () berperan melakukan permintaan penyetaraan waktu terhadap node base.

  Sedangkan synchronized() berfungsi untuk menerima permintaan sinkronisasi waktu dari

  node akan mengenali posisi dan levelnya serta

  ent . Tahap Discovery Phase akan membentuk hierarki

  berperan selayaknya root yang menentukan struktur topologi tree dan menentukan node yang mengisi masing-masing level topologi. Dilanjutkan fase kedua adalah Synchronization

  client secara random berdasarkan ketentuan

  phase yang merupakan fase penyetaraan waktu antar node base dan node client.

  Perancangan penjadwalan sebagai metode

  anti-collision pengiriman data dengan protokol TDMA adalah membuat slot-slot waktu.

  Pengiriman data sensor dilakukan ketika tiap

  node client telah menerima slot waktu

  pengiriman. Slot waktu didapatkan oleh node

  konfigurasi. Pada penelitian ini slot waktu disediakan 5 buah slot waktu dengan tiap slot diberikan waktu 2 detik untuk mengirim data.

  mem-broadcast paket discovery yang terdiri dari data alamat identitas dan level node root menuju node terdekat atau node cli ⁱ

  3.4 Implementasi Sistem Gambar 5. Implementasi sistem

  Implementasi pada node base dilakukan dengan menghubungkan nRF24L01 terhadap Arduino Nano. Implementasi perangkat keras pada tiap node client dilakukan dengan menghubungkan semua sensor dan nRF24L01 dengan tiap mikrokontroler, yaitu Arduino Nano.

  Pada penel ⁱ itian ini diimplementiasikan metode penyetaraan waktu TPSN. Sinkronisasi waktu dilakukan untuk membantu pemberian jadwal pengiriman data pada masing-masing

  node client yang saling terkoneksi. Penyetaraan

  waktu TPSN dibagi menjadi 2 fase, fase pertama yaitu Discovery Phase dan fase kedua ialah Synchronization Phase ^.

  . Ketika Discovery Phase , root node atau node base memiliki tugas

  root. Setelah mendapatkan paket Synchronized,

  client lalu merubah waktunya. Perubahan waktu

  dan alamat berbeda.

  Setelah waktu masing-masing client sudah tersinkronisasi, selanjutnya adalah dilakukan pengiriman data berdasarkan dengan jadwal yang diterima dengan menerapkan potokol TDMA. Pada penelitian ini waktu pengiriman yang tersedia adalah 10 detik dengan slot waktu sebanyak 5 slot. Dalam 5 slot waktu yang telah ditentukan, pada masing-masing slotnya ditentukan 2 detik waktu yang dapat digunakan untuk mengirimkan data. Slot waktu ini akan disebar ke node client secara random ^. . Setelah waktu pengiriman ditentukan, tahap selanjutnya adalah membagi waktu pengiriman tersebut menjadi slot-slot waktu.

  ini supaya masing-masing node memiliki waktu yang setara.

4. PENGUJIAN DAN ANALISIS

  1 ^{i i} 1111 7739

  1 ⁱ

  No ⁱ de

  Nod ⁱ e Alamat Par ⁱ ent Alamat

  Tabel 1. Hasil Penguijian Discovery Phase Kedua Node Client Pengu ⁱ jian Ke

• - ⁱ Level

  Pengujian tahapan discovery phase dilakukan sebanyak 10 kali dan hasilnya bisa dilihat pada Tabel 1 berikut.

  Gambar 7. Tampilan Discover ⁱ y Phase Node Client 1 ke Node Client 2

  Gambiar 7 di atas, adalah tampilan

  discovery phase dari node client 1 (kanan)

  kepada node client 2 (kiri). Node client 1 yang awalnya telah mendapatkan level node dan alamat dari node base menjadi node parent agar

  node client 2 sehingga membentuk sebuah level node hierarki dengan didapatkannya level node

4.1 Pengujian Discovery Phase

  client yang aktif.

  10 ⁱ

  7 ⁱ

  1 ⁱ 1111 ^{i i} 7592

  2 ⁱ 7592 ^{i i} 7613

  8 ⁱ

  1 ⁱ 1111 ^{i i} 7652

  2 ⁱ 7652 ⁱ 7697

  9 ⁱ 1 1111 ⁱ 7684 ⁱ 2 7684 ⁱ 7587 ⁱ

  1 ⁱ 1111 7654

  1 ⁱ 1111 ^{i i} 7590

  2 ⁱ 7654 7648

  Dari hasil 10 kali pengujian bisa disimpulkan bahwa tahapan Discovery Phase pada node client bisa berjalan dengan baik.

  Node client bisa mendapatkan paket discovery

  dari node base dan mendapat level serta alamat ^. . Proses aktivasi node client dilakukan secara bergantian, agar didapatkan level yang membentuk topologi hierarki berdasarkan konsep metode penyetaraan waktu TPSN.

  4.2 Pengujian Synchronization Phase

  Tahapan i pengujian ini a bertuiuan untuk mengamati keberhasilan masing-masing node

  Pada tahapan ini setiap node client akan mendapatkan alamat baru secara acak yang terdiri dari 4 karakter angka (bilangain bulat). Prosedur pengujian Discovery Phase dapat dilihat pada Gambar 6.

  2 ⁱ 7590 ^{i i} 7697

  6 ⁱ

  oleh salah satu node client. Node client tersebut berhasil mendapatkan level node dan alamat berupa 4 digit karakter angka ^. . Alamat ini difungsikan sebagai pembeda untuk tiap node

  2 ^{i i} 7698 7518

  broadcast paket discovery dan berhasil diterima

  (kanan), dimana node base melakukan

  monitor node client 1 (kiri) dan node base

  Gambar 6 di atas, merupakan tampilan serial

  2 ^{i i} 7739 7625

  2 ⁱ

  1 ^{i i} 1111 7698

  3 ⁱ dalam melakukan proses sinkronisasi Hasil pengujian tahapan

  2 ⁱ 7642 ^{i i} 7656

  Gambar 6. Tampilan Discovery Phase Node Base Ke Node Client 1

  2 ^{i i} 7672 7618

  4 ⁱ

  1 ^{i i} 1111 7644

  2 ^{i i} 7644 ⁱ 7654

  5 ⁱ

  1 ⁱ 1111 ⁱ 7642

  1 ^{i i} 1111 7672

  client synchronization waktu terhadap node base. Awalnya satu node phase bisa dilihat di Tabel 4.2.

client akan mengirim permintaan penyetaraan Tabel 4.2 Hasil Pengujian Synchronization

  waktu terlebih dulu ke node base sebagai _.

  Phase parent . Kemudian node base menerima _{i i}

  Penguj ian Level Wakt u Waktu Setara

  permintaan itu dan membalas permintaan

  Ke- Node Awal (j:m:d:md)

  penyetaraan waktu tersebut dengan mengirim

  (j:m:d:md) waktu node base yang sedang berjalan.

  1 0:0:20:13 0:0:20:52

  Prosedur pengujian Synchronization Phase

  1

  dilihat di Gambar 8 dan hasil pengujian

  2 0:0:20:18 0:0:43:33 dijelaskan di Tabel 4.2. 1 0:0:20:14 0:0:22:13

  2 2 0:0:20:18 0:0:45:93 1 0:0:20:14 0:0:20:59

  3 2 0:0:20:28 0:0:43:00 1 0:0:20:13 0:0:21:15

  4 2 0:0:20:19 0:0:43:56 1 0:0:20:13 0:0:21:26

  5 Gambar 8. Tampilan Synchronization Phase 2 0:0:20:19 0:0:44:29 Node Client 1

  1 0:0:40:12 0:0:40:84

  6 2 0:0:20:18 0:1:03:16

  Setelah node client 1 (kiri) berhasil

  1 0:0:20:13 0:0:20:77

  7

  mendapatkan level node serta alamat dari node

  2 0:0:20:18 0:0:43:62 base , node client 1 lalu melakukan permintaan

  1 0:0:20:13 0:0:21:20

  sinkronisasi waktu kepada node base sebagai _.

  8 parent atau root dari node client 1 . Gambar 8

  2 0:0:20:18 0:0:44:19

  menunjukkan node client 1 telah berhasil

  1 0:0:20:14 0:0:21:35 memiliki waktu yang sama dengan node base.

  9 2 0:0:20:18 0:0:45:10 1 0:0:20:13 0:0:21:30

  10 2 0:0:20:18 0:0:43:29

  Dari hasil 10 kali penguijian

  Synchronization Phase dapat disimpulkan _{i i} bahwa kedua node client telah berhasil Gambar 9. Tampilan Synchro nization P hase _i mendapatkan waktu yang setara dengan rata-

  Node Client 2

  rata waktu yang dibutuhkan untuk proses Setelah node client 1 (kanan) berhasil penyetaraan waktu pada kedua client dibawah sinkronisasi waiktu dengan node base, lalu 50 detik.

  node client 2 (kiri) akan melakukan permintaan

  sinkronisasi waktu kepada node client 1 sebagai _.

  4.3 Pengujian Protokol TDMA

  parent -nya . Gambar 9 menunjukkan bahwa

  Pada penelitian ini protokol TDMA node client 2 telah berhasil mempunyai waktu berfungsi uintuk melakukan pengiriman data yang setara dengan node client 1. menurut slot waktu yang telah ditentukan secara

  random . Pada penelitian ini, node client

  menerima slot waktu pengiriman ketika proses

  Synchronization Phase. Slot waktu pengiriman bisa dilihat pada Gambar 10.

  Gambar 10. Slot Waktu Pengiriman Data Node Client

  Pengiriman data dalam penelitian ini dilakukan berdasarkan slot waktu yang diberikan pada node client secara acak. Ada 5 slot waktu yang ditentukan, yang mana masing- masing slot memiliki dua detik waktu pengiriman. Dua detik waktu pengiriman pada tiap slot waiktu ditetapkan supaya data yang dikirimkan oleh node client tidak terlalu lama.

  Dalam 10 kali pengujian, masing-masing

  node client

  pada kolam ikan berhasil mendapatkan slot waktu pengiriman. Selanjutnya pengiriman data sensor dikirimkan berdasarkan slot waktu yang sudah ditentukan ^.

  .

  Dari 10 kali pengujian sistem, semua sensor berhasil memiliki waktu yang setara. Kedua node client berhasil melakukan pengiriman data sesuai urutan dan slot waktu yang telah ditentukan. Kedua node client mampu mengirimkan data sesuai slot waktu yang didapatkan dengan besar tiap paket data pengiriman sebesar 18 bytes. Hal ini membuktikan bahwa penerapan protokol penyetaraan waktu TPSN dan protokol penjadwalan TDMA bisa diimiplementasikan sebagai metode anti-collision pada sistem pengiriman akuisisi data kualitas air kolam ikan berbasis wireless.

  Sensor node diimplementasikan dengan merakit komponen-komponen seperti Arduino Nano sebagai mikrokontroler, nRF24L01 sebagai alat komunikasi serta sensor pH, sensor suhu air dan sensor kekeruhan air sebagai alat sensing. TPSN sebagai metode penyetaraan waktu antar node berhasil diimplementasikan. Protokol TDMA sebagai metode penjadwalan pengiriman data berhasil diimplementasikan. 3)

4.4 Pengujian Pengiriman Paket-Paket Data

  Reference Broadcast Time Synchronization Dan Time Division Multiple. Malang: Universitas Brawijaya.

  Design of a Water Environment Monitoring System Based on Wireless Sensor Networks, Sensors, 9(8), 6411- 6434.

  Jiang, P., Xia, H., He, Z. & Wang, Z. 2009.

  Erwanda, A. N., 2016. Implementasi Time Synchronization Pada WSN Untuk Metode TDMA Menggunakan Algoritma TPSN ^. .

  Pada Gambar 11 paket data raw ‘T161001 2310 9’ dari hasil akuisi data sensor pada air kolam ikan dikirimkan dengan ukuran paket data total sebesar 18 bytes.

  Gambar 11. Pengujian pengirimkan paket- data data

  Pengujian pengiriman paket-paket data oleh node client dilakukan berdasarkan batasan penelitian yang sudah ditentukan, yaitu output pada serial monitor node base yang ditampilkan isi paket data yang dikirimkan dan ukuran paket data tiap node client ^. .

  6. DAFTAR PUSTAKA

  Azalia Ma'aruf, 2014. Penampil Data Pada Komputer Melalui Nirkabel. Darmawan, A. A., 2015. Implementasi Metode

5. KESIMPULAN

  node base yang terdiri dari

  kolam ikan menggunakan 1 node sebagai

  wireless dengan TDMA dan TPSN pada

  Lintang, Elba. 2017. Sistem Monitoring Kualitias Air Pada KoIam Ikan Berbasis WireIess Sensor Network Menggunakan Komunikasi Zigbee.

  Prosiding SNATIF 4.

  1) Perancangan sistem pengiriman data

  1 mikrokontroler dan 1 alat komunikasi, begitu pula dengan node client yang ditambahkan 3 sensor; sensor pH, suhu dan kekeruhan air. Hasil akuisisi data dikirimkan oleh kedua node client di dekat kolam ikan menuju node base. 2) Nordic. 2008. nRF24L01+Single Chip 2.4GHz Transceiver Product Specification v1.0 ^. .

  Saurabh Ganeriwal, 2003. Timing-Sync Protocol for Sensor Network. T ⁱ iming- Sync Protocol for Sensor Network ^. .

  Sridharan, S. 2014. Water Quali ⁱ ty Monitoring System Using Wirel ⁱ ess Sensor Network, International Journal of Advanced Research in Electronics and Communication Engineering (IJARECE) Volume 3, Issue 4 ^{. .} .

  Tittel, E., 2002 ^. . Schaum's Out Line of Computer Networking. Dalam: S. M.

  Wibi Hardani, penyunt. s.l.:Erlangga, p ^. .

  86. ^{. .} Umar. 2015. Rancang Bangun Telemetri pH dan Konduktivitas Air Berbasis SMS

  Gateway dan Website, Skripsi, Fakultas Teknik Industri, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta ^. . Yuwono, T., Hakim, L., Ardi, I., & Umar.

  2016. The Application of Internet of Things System for Water Quality Monitoring, Internetworking Indonesia Journal, Vol.8, No.1. ^.

  Zia, H., Harri ⁱ s, N.R., Merrett, G.V., R ⁱ ivers,M., Coles, N. ^. 2013. The impact of agr ⁱ icultural activities on water qual ⁱ ity: A case for collaborative catchment- scale management using ⁱ integrated wireless sensor networks, Computers and Electroni ⁱ cs in Agri ⁱ culture, Volume 96.