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

1. Mengenal Wireless Sensor Network
Wireless Sensor Network, apa dan untuk apa ini? Mari kita mengekplorasi teknologi Wireless Sensor
Network ini
Artikel ini telah dipublikasikan di
majalah PC Media edisi Januari 2011
Agus Kurniawan
Fakultas Ilmu Komputer
Universitas Indonesia
Apa Itu Wireless Sensor Network?
Wireless Sensor Network atau disingkat dengan WSN adalah suatu peralatan sistem embedded yang
didalamnya terdapat satu atau lebih sensor dan dilengkapi dengan peralatan sistem komunikasi. Sensor
disini digunakan untuk menangkap informasi sesuai dengan karakteristik . Contoh tipe sensor dapat
dilihat pada table dibawah ini:
Tipe Sensor Contoh Sensor
Temperatur Thermistor, thermocouple
Tekanan Pressure gauge, barometer, ionization gauge
Optik Photodiodes, phototransistors, infrared sensors, CCD
sensors
Akustik Piezoelectric resonators, microphones
Mekanik Strain gauges, tactile sensors, capacitive diaphragms,
piezoresistive cells
Gerakan dan Getaran Accelerometers, gyroscopes, photo sensors
Posisi GPS, ultrasound-based sensors, infrared-based sensors,
inclinometers
Kelembaban Capacitive and resistive sensors, hygrometers, MEMS-
based humidity sensors
Radiasi Ionization detectors, Geiger–Mueller counters
Sensor-sensor ini akan mengubah data analog ke data digital. Data ini selanjutnya dikirim ke suatu node
melalui media komunikasi yang digunakannya seperti
 Bluetooth
 Infrared
 Wifi

2. Kemampuan sensor pada WSN secara luas membuat penggunaan WSN untuk melakukan monitoring
banyak digunakan. WSN dapat digunakan dengan sensor sederhana yang memonitoring suatu
fenomena sedangkan untuk yang komplek maka setiap WSN akan mempunya lebih dari satu sensor
sehingga WSN ini akan dapat melakukan banyak monitoring suatu fenomena. Jika WSN ini dihubungkan
ke gateway yang dapat mengakses internet maka WSN ini dapat diakses dan berkolaborasi dengan
sistem lain seperti yang terlihat pada gambar 1.
Gambar 1. Ilustrasi scenario penggunaan WSN
Penerapan dan Penggunaan WSN
Teknologi WSN banyak memberikan inspirasi dalam penerapan dan penggunaan untuk segala bidang.
Beberapa penerapannya contohnya
 Monitoring lingkungan
 Target tracking
 Pipeline (Air, minyak, gas) tracking
 Monitoring pertanian
 Supply chain management

3.  Traffic management
Setiap node WSN akan mengirim data sensor ke suatu base dan hasil kumpulan data semuanya akan
diolah sehingga ini akan memberikan suatu informasi. Contoh penggunaan WSN pada bidang pertanian
dapat dilihat pada gambar 2. Disini terlibat bahwa lingkungan pertanian dilakukan monitoring melalui
WSN dan dapat diakses melalui internet baik browser maupun mobile device.
Gambar 2. Penggunaan WSN bidang pertanian
Arsitektur WSN
Setiap node WSN umumnya berisi sistem sensing, processing, communication dan power yang dapat
diilustrasikan seperti pada gambar 3. Bagaimana menggabungkan ini adalah hal yang harus diperhatikan
ketika kita melakukan perancangan. Sistem processor merupakan bagian sistem yang terpenting pada
WSN yang dapat mempengaruhi performance ataupun konsumsi energi. Beberapa pilihan untuk
processor dapat memilih antara lain:
 Microcontroller
 Digital signal processor
 Application-specific IC
 Field programmable gate array

4. Gambar 3. Arsitektur umum pada sebuah WSN
Ada banyak cara untuk menghubungkan sitem sensing dan processor. Menghubungkan dua atau lebih
analog sensor dengan memanfaatkan multichannel sistm ADC (Analog to Digital Converter) yang
didalamnya terdapat banyak multiple high-speed ADC dalam satu IC. Beberapa ADC kadangkalanya
menghasilkan noise yang mengganggu, crosstalk ataupun menurunkan SNR (Signal-to-Noice) pada suatu
kanal. Oleh karena itu, pemilihan ADC juga harus memperhatikan ini.
Untuk memudahkan pemahaman arsitektur WSN, kita akan mengkaji contoh dua arsitektur WSN yaitu
 IMote
 XYZ
Arsitektur sensor node IMote dapat dilihat pada gambar 4. Arsitektur IMote adalah arsitektur dengan
multi fungsi yang berisi sistem manajemen power, processor, communication dan interfacing. Sitem
sensing digunakan untuk menghubunkgan platform ke multi sensor board. Sedangkan processor yang
digunakan adalah digital signal processor (DSP) yang bekerja pada tegangan rendah 0.85V dan frekuensi
rendah 13 MHz. Processor DSP memungkinkan untuk memepercepat operasi komputasi berbasis
multimedia.
Arsitektur XYZ berisi empat sitem yang dapat dilihat pada gambar 5. Sistem processor yang digunakan
ARM7TDMI core microcontroller yang dapat bekerja pada frekuensi maksimum 58 MHz. Processor ini
dapat bekerja pada mode 32-bit dan 16-bit dan memory 4 KB boot ROM dan 32 KB RAM yang dapat
ditingkatkan dengan menambahkah flash memory hingga 512 KB.

5. Gambar 4. Arsitektur prototype IMote
Gambar 5. Arsitektur prototype XYZ

6. Hardware WSN
Membuat hardware untuk WSN kadangkalanya menjadi masalah karena kita harus mempunyai
kemampuan mengenai hardware terutama minimum system yang memanfaatkan microcontroller atau
DSP. Alternatif lain kita juga dapat membeli hardware WSN kit yang dibuat oleh beberapa vendor.
Berikut ini contoh hardware WSN yang dapat kita membelinya
 NI Wireless Sensor Network (WSN) Starter Kit yang dibuat National Instrument, contohnya
bentunya dapat dilihat pada gambar 6. Lebih lengkapnya cek link website ini
http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/206916
 ZigBit Development Kit yang dikembangkan oleh Meshnetics, contoh hardwarenya dapat dilihat
pada gambar 7. Lebih lengkapnya dapat dibaca pada link website
http://www.meshnetics.com/dev-tools/zdk/
 MEMSIC wireless sensor network kits yang dikembangkan oleh MEMSIC, contoh hardware nya
dapat dilihat pada gambar 8. Lebih lengkapnya anda dapat mengunjungi website ini
http://www.memsic.com/products/wireless-sensor-networks/development-kits.html
Masih banyak WSN kit yang dapat digunakan. Pembaca dapat mencarinya melalui mesin pencari dengan
menggunakan keyword WSN Kit.
Gambar 6. NI Wireless Sensor Network (WSN) Starter Kit

7. Gambar 7. ZigBit Development Kit

8. Gambar 8. MEMSIC wireless sensor network kits
Sistem Operasi
Sistem Operasi pada WSN secara logical berada didalam hardware node WSN dan aplikasi menyediakan
abstraksi basic programming agar developer dapat membuat program diatas WSN. Sistem operasi
mempunyai kegunaan yaitu
 Memory management
 Power management
 File management
 Networking
 Programming environment
 API runtime untuk aplikasi
Berikut ini contoh sistem operasi yang dapat digunakan pada WSN
 TinyOS, www.tinyos.net
 LiteOS, www.liteos.net
 Windows CE, www.microsoft.com/windowsembedded

9. Application Development Untuk WSN
Untuk membuat aplikasi berbasis WSN ini akan tergantung sistem yang tertanam didalam node WSN.
Jika WSN menggunakan sistem operasi maka kita harus membuat aplikasi yang sesuai dengan API sistem
operasi WSN tersebut.
Sebagai contoh ilustrasi, jika kita menggunakan TinyOS sebagai sistem operasi WSN maka kita dapat
memanfaatkan bahasa nesC yang bahasanya turunan dari bahasa C. Setelah kita membuat program
WSN kita dapat meletakannya kedalam hardware WSN seperti yang terlihat pada gambar 9.
Gambar 9. Hardware WSN (Mica2) yang terhubung ke komputer untuk dipasang aplikasi WSN
Tantangan Pada WSN
Pada saat penulis membuat tulisan ini, perkembangan WSN masih dalam taraf sedang hot untuk diteliti
karena WSN mempunyai keterbatasan seperti
 Energi (battery)
 Jangkauan
Sehingga kita harus merancangnya dengan baik. Selain isu diatas protokol dan routing yang digunakan
pada WSN juga masih dalam proses penelitian oleh para peneliti. Oleh karena itu, potensi dan
kesempatan untuk meneliti WSN masih terbuka lebar.
Referensi
 Waltenegus Dargie and Christian Poellabauer, Fundamental of Wireless Sensor Networks, Wiley
& Sons, 2010
 Philip Levis and David Gay, TinyOS Programming, Cambridge University Press, 2009
 Wikipedia, Wireless Sensor Networks, http://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_sensor_network