Pdf on wsn

Thus we will take the two cases and sink nodes. If, from the energy consumption point of propose for each a possible definition of network lifetime view, these are considered particular cases inside the first with respect to available energy. Both results can be classification, we will have the energy model of a wireless combined to model more complex topologies like using sensor node presented later in Fig. As an example, in some applications it model of each area. Static Deployed Nodes related to an area.

The usual cause of reaching the end of In case of static deployed nodes, we can split the area life for network is the lost of sensor nodes due to the lack covered by sensors in several areas of interest relevant for of energy or rarely because of environmental factors application purposes Fig. We can define the network which destroy the motes.

Wireless Sensors in Motion If there is a network of wireless sensors in motion and the goal is not to have specific areas covered but rather to obtain an accurate information from the sensors, we may have the lifetime condition defined as the operation with less than a minimum number of nodes for no longer than a maximum time interval.

The nodes can still have enough energy available but can move for short periods outside the area where the communication with the others sensors or sink nodes is not possible and, based on the application needs, this communication gap is required to be less than specified value. Further on we will use the term operational node for the living sensors within the area in Figure 1.

WSN from nodes state-of-charge point of view which we can collect data at a given time and the term of potential node for the sensors outside this area but with a consistent level of available energy. If we assume that we areas. In this context, the node to send collected information. We can say that network is operational as long as III. It is quite difficult to measure the state-of- n - the total number of concerned areas; charge because, depending on the method used, it may wki - the cardinality of energy nodes set related to ki lead to fast discharging or battery aging [6].

For some area. Charge flow in a WSN node a wide range of frequencies [5] but they require former Because we are only interested in the amount of knowledge of the battery structure and are not a viable available energy in a node Wi which is greater than a solution for wireless sensors. Measurement of battery minimum value as in 1 and 5 , we can assume that voltage, impedance and its temperature are used for state battery voltage will have very small variations even when of charge determination in mobile devices based on some Wi is near predefined threshold.

Thus, the Wi at moment T battery specific look-up tables as well as some methods in time is given by: using the current draw out of battery or a combination of both as in [6]. The first solution seems to be the one elements and are provided by the battery model, hence the widely accepted. In this context, we may consider the main operations of a sensor node performed by the functional modules linked as in the simplified model from Fig.

If the battery can be a given moment in time is: recharged than it will also convert the electric energy into chemical. When the battery is connected to an external circuit, electrons will flow from anode to cathode As current is charge in motion, we have the following due to electrochemical reduction-oxidation or charge charge draw at that time: transfer reactions.

Batteries behavior dt dt dt dt depends on factors like composition of the three elements, their size, temperature and internal distribution of active Based on 8 and due to the fact that voltage across the species [8]. The mathematical modeling of a battery based functional modules is a measure of the energy that charge on physical reactions is considered a mature research area, will dissipate when it flows through, we can determine the actual models describing it with a high accuracy using amount of energy that charge drawn from battery loses systems of partial differential equations PDE.

Looking at the PDE models for batteries [7], this goal could not be The charge flow from the beginning of node operations accomplished due to a very large number of parameters, till the moment T is: complex equations and a huge amount of time required to solve the system using numerical integration.

It sensor node. To prolong the node lifetime we have a temperature. It is desirable that wakeup time from a mixed battery models [8][9]. Empirical models are using sleep mode or even from power-off into an active mode to simple equations to reproduce discharge behavior based be smaller, allowing longer periods with low power on empirical data and are perceived as the least accurate consumption and less energy spent with transition.

If the but easiest to configure. Abstract models are using microcontroller is in full operation mode for very short equivalent models for batteries like electric circuits periods, it should be able to execute powerful instructions models.

An interesting mixed model was proposed in [10] in a single clock cycle. Another parameter which helps to which is using two factors for battery capacity and improve the sensor node lifetime is the cut-off voltage recovery effects and provide a relation between them, the whose value should be as small as possible.

An important load and battery lifetime. This model proved to be almost feature which helps in balancing the computational power as accurate as the physical PDE models in certain and energy consumption is the variable clock frequency conditions. The computational effort for this model can be selectable through software. Another factor with reduced but it will cause less accurate solutions. For a V. Due to a wide variety of sensed data there are many designers.

In general, functioning; the Power-down mode which saves the sensor modules need to be functional only a small interval register contents, freezes the oscillator, disable all other around the acquisition time and a duty cycling strategy is chip functions until the next interrupt or hardware reset; used to keep them powered off as long as possible.

Both parameters asynchronous timer continue to run. The weight of transceiver one is present in the newer generation of sensors called properties in the charge drawn by communication module TELOS. A important to prolong the sleep mode as much as QoS considerable difference is on wakeup time which allows it. If the node is a cluster header its For a general view on node level power consumption sleep time will be inverse proportional with the number of 12 , we can say that charge draw related to the processing nodes in that cluster and will be smaller than the sleep unit time of nodes from the first layer.

From another point of view, the energy cost of a section, Vcut specify the voltage cut-off, mode parameter message increase with the number of related hops. Thus denotes the actual power profile, clk parameter represent we can observe that elements influencing Qtrnscv depend the clock frequency, wk-up is used for wake-up latency on network topology and energy used for communication and strg denotes the cost of flash memory access. Research in optimization of WSN energy is The lifetime of wireless sensor nodes and implicit of the centered around this module and two main approaches are network they form is one of the elements driving the WSN used related to protocols stack layers: the cross-layer design.

There is a related metric time to live used during energy management, like in [16], or developing of energy network employment which has a major impact in aware protocols for each layer as authors of [17] selecting predefined strategies for nodes behavior.

We performed for the medium access control. Thus we can say that the key element in of messages among sensor nodes. The power consumption estimation of a network lifetime is the energy available in owing to used transceivers in previously referenced every node. Although Transceivers have several power profiles and use duty the energy consumption has influence on all the node cycle concept as their state is recommended to be in low components 8 , the actual research focus on development power mode for most of the time.

The usual operation of individual, energy efficient, functionalities and many mode is defined as sleep, they wakeup when messages are authors use less accurate energy approach for modules available to be received or ready to sent process them they did not concentrate on. Through this paper, we tried and go back to sleep. Device is functional only when voltage supply is in a specified range. Figure 3. Fishbone diagram for WSN node energy consumption [10] D. Rakhmatov, S. Computer- [1] J.

Yick, B. Mukherjee, D. Alippi, G. Node sensor memiliki cadangan energi dan mampu mengatasi berbagai kendala komputasi karena relatif murah dan dapat ditempatkan secara tersebar. Sejumlah penelitian telah difokuskan pada bagaimana mengatasi kekurangan — kekurangan WSN antara rute yang lebih efisien, algoritma penempatan sensor dan desain sistem. Makalah ini menyajikan dasar-dasar jaringan sensor nirkabel WSN , sehingga memberikan latar belakang yang diperlukan untuk memahami pengaturan, fungsi dan keterbatasan Wireless Sensor Network tersebut.

Konsep dasar yang diterapkan pada sejumlah besar jaringan dapat jelaskan melalui gagasan sederhana yaitu : kemampuan penginderaan sensing ditambah CPU dengan daya sendiri ditambah Radio Transmisi akan menjadi kerangka kerja yang kuat untuk diterapkan pada banyak aplikasi potensial. Tujuan utama dari Wireless Sensor Network adalah untuk melakukan pengukuran yang berguna untuk jamngka waktu yang lama. Untuk dapat melakukan hal ini, penggunaan energi diminimalkan dengan cara mengurangi jumlah komunikasi antara node tanpa mengorbankan tujuan transmisi data Setiap node dirancang dalam sebuah jaringan yang saling berhubungan yang akan tumbuh pada menyebarkan-an dalam pikiran.

Wireless Sensor Networkyang sangat dinamis dan rentan terhadap kegagalan jaringan, terutama menjadi-penyebab lingkungan fisik yang keras bahwa mereka dikerahkan di dan gangguan konektivitas. Dalam rangka mengembangkan arsitektur sistem dengan karakteristik di atas, kita fokus secara eksplisit pada fungsi dan peran dari WSN.

Kumpulan dari beberapa wireless sensor jika masing-masing diletakkan secara spesial dan diatur konfigurasinya, dapat disebut dengan WSN Wireless Sensor Network. WSN Wireless sensor network merupakan jaringan wireless alat yang menggunakan sensor untuk memonitor fisik atau kondisi lingkungan sekitar,seperti suhu, suara, getaran, gelombang elektromagnetik, tekanan, gerakan, dan lain-lain.

Perkembangan dari WSN sebenarnya sudah dimulai dari kebutuhan dalam bidang militer seperti pemantauan pada saat perang di medan perang.

Dalam penambahan pada satu atau lebih suatu sensor,masing-masing node dalam WSN biasanya dilengkapi dengan radio tranciever atau alat komunikasi wireless lainnya, mikro-kontroler kecil,dan sumber energi, biasanya baterai.

Untuk ukuran node sensor pada WSN memiliki kisaran node sensor yang bisa mencapai besar dari sebuah kotak sepatu hingga seukuran debu.

Aplikasi dan penggunaan dari WSN ada banyak dan bervariasi, tapi umumnya adalah untuk monitoring, tracking dan controlling. 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 2.

Pada monitoring area, WSN ditempatkan pada suatu daerah dimana terdapat fenomena yang akan dimonitor. Militer menggunakan ini untuk mendeteksi adanya serangan atau penyusup, sedangkan penggunaan sipil misalnya untuk memagari pipa — pipa gas atau oil. Contoh pengguaan WSN pada pemantauan aktivitas gunung berapi ditunjukkan pada gambar 3. Disitu terlihat beberapa node sensor ditempatkan pada titik — titik pemantauan.

Kemudian node — node tersebut dihubungkan dengan konsentrator atau gateway untuk dapat dilakukan pemrosesan lanjut. Dengan menggunakan jaringan tanpa kabel maka petani terbantu ketika harus melakukan perawatan dan perbaikan kabel pada bidang yang sulit dijangkau.

Penerapan WSN pada bidang pertanian ditunjukkan gambar 4. Disini terlibat bahwa lingkungan pertanian dilakukan monitoring melalui WSN dan dapat diakses melalui internet baik browser maupun mobile device. Contoh pemanfaatan Wireless Sensor Network sebagai monitoring keadaan lingkungan dibidang pertanian. Pertumbuhan ini menghasilkan masalah dalam pemeliharaan dan pengelolaan jaringan-jaringan, sehingga kebutuhan manajemen jaringan yang khusus.

Keadaan hari ini, jaringan jauh lebih dinamis dan lebih komplek dari sebelumnya, khususnya di bidang jaringan sensor nirkabel, sehingga infrastruktur pengelolaannya adalah salah satu kebutuhan yang paling mendasar untuk memantau dan mengendalikan jaringan tersebut. Sebuah sistem manajemen jaringan dapat didefinisikan sebagai suatu sistem dengan kemampuan untuk memantau dan mengontrol jaringan dari lokasi pusat.

Idealnya ada empat kunci fungsional daerah bahwa sistem ini harus mendukung: 1 Manajemen Fault: Bidang ini menyediakan fasilitas yang memungkinkan pencarian bentuk — bentuk kesalahan pada sistem dan akan menghasilkan serta memperkirakan kemungkinan penyebab kesalahan tersebut.

Dengan demikian, fungsi manajemen kesalahan harus menyediakan mekanisme-mekanisme untuk mendeteksi kesalahan, koreksi, laporan log dan diagnostik yang sebaiknya dilakukan tanpa campur tangan pengguna. Untuk melakukan hal tersebut, manajemen menyediakan mekanisme untuk membatasi akses ke sumber daya jaringan dan menyediakan end-user dengan kekuasaan penuh dan percobaan.

Keempat bidang fungsional manajemen jaringan jauh lebih menantang dan penting untuk jaringan yang akan terdiri dari sensor kecil yang dapat diberikan kepada lingkungan spesifik dan menjalankan aplikasi seperti pemantauan habitat, penelitian iklim mikro, perawatan medis dan pemantauan struktural. Untuk setiap aplikasi jaringan sensor, jaringan disajikan sebagai sistem terdistribusi yang terdiri dari sejumlah node otonom yang bekerja sama dan mengkoordinasikan tindakan mereka didasarkan pada arsitektur yang sudah dibuat sebelumnya.

Node dapat digunakan sebagai data agregasi dan titik pemyimpanan sementara caching untuk mengurangi kelebihan beban komunikasi. Protokol IEEE Protokol ini bekerja pada data rate yang rendah agar baterai bisa tahan lama, dan sederhana. Protokol ini menggunakan 3 pita frekuensi untuk keperluan operasionalnya, seperti : Hardware Salah satu tantangan dalam bidang WSN adalah pembiatan sensor node yang hemat energi dan sekecil mungkin.

Sensor node diibaratkan seperti komputer kecil, dengan kemampuan dasar seperti bagian tampilan dan komponen-komponen lain yang ada di dalamnya. Komponen-komponen tersebut biasanya terdiri dari satu unit pemroses dengan kemampuan komputasi dan memori yang terbatas, sensor yaitu sensor dengan kondisi yang khusus sesuai dengan penomena yang diindera , alat komunikasi biasanya radio tranciever , sumber tenaga yang kecil, biasanya berbentuk baterai.

Mikrokontroler, Berfungsi untuk melakukan fungsi perhitungan, mengontrol dan memproses device- device yang terhubung dengan mikrokontroler. External Memory, Berfungsi sebagai tambahan memory bagi sistem WSN, pada dasarnya sebuah unit mikrokontroler memiliki unit memory sendiri. Sensor, Berfungsi untuk men-sensing besaran-besaran fisis yang hendak diukur. Sensor adalah suatu alat yang mampu untuk mengubah suatu bentuk energi ke bentuk energi lain, dalam hal ini adalah mengubah dari energi besaran yang diukur menjadi energi listrik yang kemudian diubah oleh ADC menjadi deretan pulsa terkuantisasi yang kemudian bisa dibaca oleh mikrokontroler.

Software Energi merupakan isu utama pada aplikasi WSN karena menentukan berapa lama sistem tersebut dapat bekerja. WSN sangat mungkin diterapkan pada lingkungan yang luas, kadang berjarak jauh dan sulit dijangkau, yang mana komunikasi mode ad-hoc merupakan komponen kunci.

Karena alasan ini, protokol dan algoritma perlu dibuat dengan memperhatikan hal — hal berikut : 1.