Mengenal wireless sensor network (WSN)

GAWEANKITO Apa itu wireless sensor network? Wireless sensor network atau disingkat dengan  WSN adalah suatu peralatan sistem embedded yang di dalamnya terdapat satu atau lebih sensor dan dilengkapi dengan peralatan sistem komunikasi. Sensor di sini digunakan untuk menangkap informasi sesuai dengan
karakteristik.

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.
• Wi-Fi.

Kemampuan sensor pada WSN secara luas membuat penggunaannya untuk melakukan monitoring banyak digunakan. WSN dapat digunakan dengan sensor sederhana yang memonitor suatu fenomena, sedangkan untuk yang komplek, maka setiap WSN akan mempunyai 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 dapat diakses dan berkolaborasi dengan sistem lain.

Penerapan dan Penggunaan WSN
Teknologi WSN banyak memberikan inspirasi dalam penerapan dan penggunaan untuk segala bidang. Beberapa contoh penerapannya:

• Monitoring lingkungan.
• Target tracking.
•  Pipeline (air, minyak, gas) tracking.
• Monitoring pertanian.
• Supply chain management.
• Traffic management.

Setiap node WSN akan mengirim data sensor ke suatu base, dan hasil kumpulan data semuanya akan diolah sehingga akan memberikan suatu informasi.

Arsitektur WSN
Setiap node WSN umumnya berisi sistem sensing, processing, communication, dan power. 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, antara lain:

• Microcontroller.
• Digital signal processor.
• Application-specific IC.
• Field programmable gate array.

Ada banyak cara untuk menghubungkan sistem sensing dan processor. Menghubungkan dua atau lebih analog sensor dengan memanfaatkan multichannel sistem ADC (Analog to Digital Converter) yang di dalamnya terdapat banyak multiple high-speed ADC dalam satu IC. Beberapa ADC kadang kalanya 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 rsitektur 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 menghubungkan 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, 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.

Hardware WSN
Membuat hardware untuk WSN kadang kala 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 beli:

• NI Wireless Sensor Network (WSN) Starter Kit yang dibuat National Instrument
• ZigBit Development Kit yang dikembangkan oleh Meshnetics
• MEMSIC wireless sensor network kits yang dikembangkan oleh MEMSIC,

Masih banyak WSN kit yang dapat digunakan. Pembaca dapat mencarinya melalui mesin pencari dengan menggunakan keyword WSN Kit.

Sistem Operasi
Sistem Operasi pada WSN secara logical berada di dalam hardware node WSN, dan aplikasi menyediakan abstraksi basic programming agar developer dapat membuat program di atas 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

Application Development untuk WSN
Untuk membuat aplikasi berbasis WSN ini, tergantung sistem yang tertanam di dalam node WSN. Jika WSN menggunakan sistem operasi, maka kita harus membuat aplikasi yang sesuai dengan API sistem operasi WSN tersebut. Sebagai  Contoh  jika kita menggunakan TinyOS sebagai system operasi WSN, maka kita dapat memanfaatkan bahasa nesC yang bahasanya turunan dari bahasa C. Setelah membuat program WSN, kita dapat meletakkannya ke dalam hardware WSN.

Tantangan pada WSN
Pada saat 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 di atas, protocol 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.