T E L KO M NI K A ,  V ol . 14,   N o. 3,  S ept em ber  20 16,   pp.   11 66 ~ 117 4   I S S N :  1 693 - 6 930 ac c r edi t ed  A   b D IK T I,  D e c r e e  N o 58/ D I K T I / K ep/ 2013   D O I :   10. 12928/ T E LK O M N I K A . v 1 4 i 3 . 2279      1 1 66       R ec ei v ed   J u ly  6 ,  20 1 5 ;  R ev i s ed  May   5 ,  201 6 ;  A c c ept e M ay  2 7   2 01 6   H y b r i d Tr e e - L ik e M esh   T o p o lo g y   a s Ne w  W ir ele ss  S e ns or  N e t w or k  P l a tfor m       M u h a m m a d  I q b a l 1 M u h a m m a d  F u a d 2 ,  H e r u   S u k o c o * 3 H u s i n  A l a ta s 4   1 D epar t m ent   of  C o m put er  E ng i neer i ng,  A M I K  T ek nok r at ,   B a n dar l a m pu ng,  I ndon es i a,   2 ,3 D epar t m en t  of  C o m p ut er  S c i enc e ,  F a c ul t y  o f  M at hem at i c s   and N at ur al  S c i e nc es ,   4 T heor et i c al  P hy s i c s  D i v i s i on ,   D epar t m ent   of  P hy s i c s ,  F a c ul t y  of  M at hem at i c s   and N a t ur al   S c i en c e s ,   B ogor  A gr i c u l t ur a l  U ni v er s i t y ,   B ogor  1 6680 ,  I nd one s ia T el p. / F ax . :  + 62 - 251 - 8625 584   * C or r es po ndi ng a ut hor ,   e - m a i l:   hs r k om @ ip b . ac . id       A b st r act   I n t hi s  p aper ,  w e pr o po s e a n ew  pl at f or m  f or  ai r  p ol l ut i o n m oni t or i ng s y s t em  ba s ed o n w i r el e s s   s en s or   net w or k  ( W S N )  w i t h T r ee - l i k e M es h t opo l og y .   W e u s ed Z i gB ee  de v i c e a nd G e ner a l  P ac k et  R adi o   S er v i c e ( G P R S )  f or  dat a t r an s f er  pr ot o c ol .  T he r es ul t s  of  a c on du c t ed t e s t  s how ed a go od  per f or m an c e i n   del i v er i ng dat a i n r eal  t i m e m o de.   W e f oun d t hat  t he f ew er  hop pr odu c ed h i gher  t h r oug hpu t  but  l ow er  del a y   and  pa c k et   l o s s   r at i o .   T he  s y s t em   per f or m a nc dem ons t r a t ed  t ha t   t he  r e du c t i o of   on e   hop  i n c r ea s e d   32. 06 % of   t hr ou ghp ut ,  d ec r e a s ed  23. 2 8% of  de l ay   and  0. 01 % of  p ac k et   l os s  r at i o .       Ke y w o rd s :  w i r e l es s   s en s or  n e t w or k ,  g ener al  p ac k et  r adi o  s e r v i c e,  h y br i d t r e e - l ik e  m es h  t opo l o gy       C o p y r i g h t   ©   20 16 U n i ver si t a s A h mad  D ah l an .  A l l  r i g h t s r eser ved .       1 .  I n tr o d u c ti o n   I ndo nes i a   i s   c ou nt r y   t hat   f ac es   r el at i v e l y   s er i o us   ai r   pol l ut i on   pr o bl em s ,   as   t he  i m pac t   of  s i gni f i c ant  ec on om i c  gr ow t h b as ed m anuf ac t ur i ng   [ 1] .   A c c or di n g t o  t he  C e nt e r   of  C l ea n A i r   I ni t i at i v f or   A s i an  C i t i es   [ 2 ] ,   i n dus t r i al   and   t r ans p or t at i on  ar e   t he   m ai s our c of   ai r   p ol l ut i on   i n   bi g c i t i es  i I nd ones i a.  T he  l o w   ai r  q ua l i t y   i s  v er y  d ang er  t o h um an heal t i f  ac c um ul at ed i n h i gh   c onc ent r at i on .  T her ef or e,  t he a i r   qua l i t y   i nf or m at i on  i s  v er y  i m por t ant  t o  i nf or m  t he  a i r  qu al i t y   l e v el  an d i t s   i m pac t  t o t he  hea l t h y   w i t h i n a  c er t ai n pe r i od.   A i r   qua l i t y   i nf or m at i on  i s  k now A ir   P ol l ut ant  S t an dar d  I nd ex  ( A P S I ,  or  k now n  as   I S P U   i n  I ndon es i a) .  B as ed  on   th e   r e gul at i on  o f   t he   Mi n i s t r y   of  E n v i r onm ent ,  R epub l i c  of  I nd ones i a   N o .  K EP - 45 / ME N LH / 10 / 19 97,  t h e d ef i n it io n  o f   I S P U   i s   t he   num ber   t hat   d oes   no t   h av a   un i t   des c r i bi n t h am bi en t   a i r   c on di t i on   i n   c er t ai l oc at i on  and  t i m e bas ed  on  t he  i m pac t  on hum an he al t h an d aes t het i c .  I S P U   i s  c ons i s t ed  b y  f i v e   m ai n par am et er s ,  nam el y   C O ,  SO 2   , N O 2   , O 3   a nd  du s t  par t i cl e s ( P M - 1 0)  [ 3] .   G as  pol l u t ant  m oni t or i ng  i s  a  w a y   t i nc r eas e  t h e a i r  qu al i t y .   Mon i t or i ng  b y  n et w or k   bas ed  s ens or   t hat   us e c a bl w as   v er y   ex pe ns i v w h en  i w i de  ar e t h er ef or e,   t he  us i ng  of   c o m m uni c at i on and i nf or m at i o t ec hn ol og y  be  a i m por t ant  an us ef ul   w a y .   O ne  t hi ng  c an  b done  i s  a i r  po l l ut i on m oni t or i ng  b y   us i n w i r el es s  s ens or  net w or k  ( W S N )  t ec hnol og y .   W S N  i s  a t ec hnol og y   t ha t  w as  us ed t o ac q ui r e a n d di s t r i b ut e d at a t hat  c on t r ol l ed   c ent r al l y   [ 4] .  T he a pp l i c at i on of   W S N  w as  v er y  ef f ec t i v i w i de  ge ogr ap hi c al  ar ea  or  i dang er ous   c ond i t i on,   b ec aus peo pl c an  not   c he c k   t he  ar ea  r out i n el y   [ 5,   6] .   T he  I E E E   802. 15. 4  i s   a s t a ndar d  pr ot oc ol   w hi c h   w as   pr opos e d t o o v er c om e t he  l o w - r at w i r el es s  per s on al   ar ea n et w or k s  ( LR - W PAN )  a n d   f oc us ed  on   W S N  en abl e.  Z i gB ee  de v i c w i t h I E E E  8 02. 15. s t andar d  i s   w i r el es s  c o m m uni c at i on  pr ot oc ol   w h i c h has  s om e adv a nt a ges ,   e.  g.  l o w   po w er   c ons um pt i on,  c he ap,   ha v i ng h i gh  f aul t  t ol er anc e,  f l ex i bl e,  a  l o w  r at e  dat a,  a nd h av i ng  hi gh   r el i a bi l i t y  per f or m anc l i k e c ont r o l l i ng a nd m oni t or i ng  [ 7 - 9] .   S t ud y   on a i r  p ol l ut i on m oni t or i ng  t hat  us ed  W S N  t ec hno l og y  h as  be en c on d uc t ed,   i nc l u di ng  dat a  ac qu i s i t i on   s y s t em  bas ed on  W S N  w i t h Z i g B ee/ I E E E  80 2. 15 . 4  pr ot oc o l  a nd  i nt er n et  ac c es s   w i t h s ens o r   f or  t he i nt egr at ed m eas ur em ent  of  I S P U  i n or d er  t o gi v e t he r ea l - t i m e and  non  r ea l - t i m e I S P U  m eas ur e m ent  i nf or m at i on of  t he  c or r es pon di n g f i v e I S P U   par am et er s .  I n pr e v i ous  s t u di es   i t   w as  de v e l op ed  W S N  us i ng  t he  Z i g B e e a nd  G ener al  P ac k et   R adi o S er v i c ( G P R S )   pr ot oc ol s   b as ed  o h y br i s t ar - m es t opol og y   an us i ng  D i j k s t r a   al g or i t hm  f or  t he r out i ng  of  m ul t i - hop c om m uni c at i on  a nd us i ng s i m ul at i ons  [ 10,   1 1] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI K A     I S S N :  1 693 - 6 930       H y br i d T r ee - L i k Mes h T o p ol o gy  as  N ew  W i r el es s  S en s or  N et w or k  ( Muha mma d  I qba l )     1167   I n c ont r as t  t o t he  af or em ent i one d t o pol og y ,  t h i s  s t ud y   i s  ai m ed t o d ev el o pe  a ne w   pl at f or m  of   W S N  ai r  po l l u t i on  m oni t or i n g s y s t em  pr ot ot y pe   bas e d o n h y br i d t r ee - lik e  m e s h   t opo l og y  b y   us i ng Z i gB ee  pr ot oc ol /  I E E E   802. 15. an G P R S   f or  dat t r ans m i s s i on.   W hav al s p er f or m s   s o m t es t s   i t he  r ea l   s i t uat i on  f or   as p ec i f i c   I S P U   gas   nam el y   c ar bon  m onox i de  ( C O )  gas  en v i r o nm ent .  T he t es t i n g l oc at i on   i s  i n  B ogor   A gr i c u l t ur a l  U ni v er s i t y  c am pus .       2.  R e sea r ch  M et h o d   T he S t eps  of   s y s t em  pr ot o t y p e d es i g n ar e  t h ar c hi t e c t ur s y s t em  des i g n,  t he  s t at i on   node  des i gn,   t he  c o or di n at or   no de  des i g n,   a nd  w eb - bas e i n t er f ac des i gn .   T he  s y s t em   i m pl em ent at i on  i s  i n   t he  l abor at or y  s c al w h er e i t  i s  done  bas ed  on t he  pr e v i ous  s y s t em   des i g ns .   T he  dat ac qu i s i t i on  i s   c onduc t ed  i s t at i on  node  b y   m i c r oc ont r ol l er   A r dui no  Le onar do   c ons i s t i n g of  C O  s ens or  ( MQ - 7)  uni t ,  a nd L i ght  D ep ende nt  R es i s t or  ( LD R )  du m m y  t o r epl ac t he  S O 2,   N O 2,   and  O 3 s en s or s .  T he dat a f or m  t he s e ns or  dat a i s  s e nd f r om  t he  s t at i o n n ode  t t he c oor d i n at or  n od e,  us X B ee 2mW   W i r e A nt enn a - S er i es  2  w i r el es s l y .   T he  s y s t em   ar c hi t ec t ur e   de s i gn  of   t r ee   l i k m es t opo l og y   c ons i s t   of   c oor d i n at or   node ,   r out er s ,  an d en d de v i c e.  T he r out er  i s  s et t ed f or  abl e t o  c o m m uni c at es  a m ong r out er s  and ot her   end de v i c e.  T he adv a nt a ge s  of  t hi s  s y s t em  ar e t he abi l i t y  of  r out er s  f or  s el f - f or m i n g m ec hani s m ,   s e lf - heal i ng,   a nd  s u ppor t s   f or   m ul t i - hop   r out i n g.   W i t t hes c a pab i l i t i es ,   i f   t he   c o or di n at or   nod e   i o ne  c l us t er   w as   f ai l e or   do w n ,   on of   t h r out er s   i t he   c l us t er   w i l l   f or m   new   pat w i t r out er  i n t h e ne i gh bor  c l us t er s ,   s o t hat  t he c om m uni c at i o n bet w een  nod e c an b m ai nt a i ne d.   T he s y s t em  ar c hi t ec t ur de s i gn of  t r ee - lik e   m es h t opol og y   i s  s ho w n i n F i gur 1.           F i gur 1.  T opo l og y  H y br i T r ee - Li k e Mes h       2. 1.   S y st em  A n al ysi s   2. 1. 1 .  S yst em   P e r f o r m an c A n al ysi s   T hi s   s t ep  i s   t t es t   t h s y s t em   per f or m anc bas ed  on   t he  par am et er   Q ual i t y   of   S er v i c ( Q oS )  t hat  ar e t hr ou ghp ut ,   del a y   and p ac k et  l os s .   T h r ough put  i s  def i ne d i n f or m ul a ( 1) ,  w hi l del a y   i s   def i n ed  i f or m ul ( 2) ,   and   pac k et   l os s   r at i i s   def i ne i f or m ul ( 3)   [ 7 ] ,   [ 12 - 1 3] .   T he  W S N  anal y s i s  ai m s  t o de t er m i ne t he per f or m anc e of  s y s t em  i n t he r e al  e nv i r onm ent .  T he   ana l y s i s   i s   bas e on  t he  c o ndi t i o of   obj ec t   i t he  f i el d   b y   us i ng  t he  i ns t r um ent   t h at   us ed  i t h s t ud y .  T he t es t  s c enar i os  b as ed o n t h e num ber  of  hop s .        =     8             (   p ac k et   a r r i v a l   ti me        )             ( 1)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :  1 6 9 3 - 6 930   T E L KO M NI K A     V o l.   14 ,  N o 3,   S ept em ber  2016  :   11 66     1 174   1168     =   (               )                ( 2)             =                                      × 1 0 0   %    ( 3)       2. 1. 2 .  E n v i r o n m en t a l   A n al ysi s   T hi s   s t ep  i s   t ana l y z t he  s y s t em   ac c ur ac y   bas ed  on   t he  s ens or   da t t h at   ob t ai ned  i n   t he f i e l d,   w i t I S PU   c al c u l at i o n t h at   def i ne d b y  t he  Mi n i s t er  of  E nv i r onm ent  D ec r ee N o.  K E P - 45/ M E N L H / 10 / 19 97.  T he C al c ul at i ons   of   I S PU   w er d ef i ned  i n  f or m ul a ( 4) .  T he c al c ul at e d I S P U   des c r i be t h e a i r  qua l i t y   ba s ed on t h e I S P U  c at egor y .  T he num ber  and c at ego r y   of  I S P U   i s   s ho w ed  i n T ab l e 1 .  T he I S P U  c al c u l a t i o ns  ar e d ef i ne d  as  f ol l o w s:   a.   S i g ni f i c an t  c onc en t r at i on  of  am bi ent   (X x   ppm ,  m g/ m 3 , e tc   b.   S i g ni f i c an t  num ber  of  I S P U  ( 4)     X   I     =   (   ) +                 ( 4)     I  =  I S P U  c al c u l at ed   I a =   I S P U   upp er  l i m i t   I b  =   I S P U   lo w e r  lim it   X a =  u pper   l i m i t  am bi ent   Xb   =  l o w er   l i m i t  am bi ent   X x  =  s i gn i f i c ant  c onc e nt r at i on of  am bi ent  f r om  t he  m eas ur em ent .       T abl e 1.  T he  I ndex  a nd C at egor i es   o f  I SP U   I ndex   C at egor i es   0 - 50   G ood   51 - 100   M edi um   101 - 199   U nheal t hy   200 - 299   V er y  U nheal t hy   300 - l ebi h   H ar m f ul       3.   R e su l t a n d   D i scu s si o n     T he pr opos ed s y s t em  ar c hi t ec t ur w i t h T r ee - Li k e Mes h t op ol og y  i s  s ho w i n F i gu r e 2.             F i gur 2.  W S N   Ar c hi t ec t ur e  of   A i r  P ol l ut i o n Mo ni t or i n S y s t em       T hi s  s y s t em  c ons i s t s  of  s ev er a l  c om ponent s ,   i nc l ud es :  ( i )  C oor d i n at or  n ode  w hi c h   c ont r ol s   t he  da t c om m uni c at i on  w i t s ev er al   s t at i on  nodes   i Z i gB ee  net w or k .   ( i i )   S t at i on  no de   w her i t s   dat ac q ui s i t i o ns   s y s t em   c ons i s t i ng  of   m i c r oc ont r ol l er ,   Z i gB ee  m odul e,   a nd  s e v er a l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI K A     I S S N :  1 693 - 6 930       H y br i d T r ee - L i k Mes h T o p ol o gy  as  N ew  W i r el es s  S en s or  N et w or k  ( Muha mma d  I qba l )     1169   s ens or s .  T her e ar e t w o k i nds  of  s t at i on  n od e i . e.  r o ut er  s t at i on  no de  and  en d  de v i c e s t at i on  node .  E nd d ev i c e s t at i o node  i s  m ade f or  s ev er a l   hi er ar c h i c al  r o ut er  c om m u ni c at i ons .  T he  adv ant ages  of  t hi s  t y pe of  net w or k  ar e:  t he abi l i t y  t o  w or k  w i t h s el f - f or m i ng,  s el f - heal i ng,  a nd  s uppor t   w i t m ul ti - h op  r o ut i ng,   s t h at   t he  d at c a t h r ough  t he  o t her   r o ut er   s t at i on  no de  i f   t he  us ual  r ou t er  s t at i on no de  w as  f ai l ur e or  do w n.  ( i i i )  G P R S  ne t w or k  t hat  us ed as  t he dat a   t r ans m i s s i on  i w i d er   ar e w hi c r es u l t s   f r o m   Z i gB ee  net w or k / s t at i on  nod e,   an c onne c ts   to   t he  a i r   po l l u t i o m oni t or i n g   s y s t em   b y   ac c es s es   t he  i nt er net .   ( i v )   Z i gB ee  n et w or k   t hat   us ed  f or   dat a t r ans m i s s i on bet w een  s t at i o nod es   i n t he n et w or k .  ( i v )  Moni t or i ng c ent r w h i c h di s pl a y  t h i nf or m at i on w hi c h   r es ul t s  b y  n ode  s t at i on i W S N   w i t h w eb - bas e d i nt er f ac e ap pl i c at i o n.     3. 1 S ta ti o n   N o d e D esi g n   T he  s t at i on i s  a s et  of  i nt eg r at ed har d w ar e f or  ac qui r i n g t he I S P U  da t a an d t r ans m i t s   t he  dat w i r el es s l y   t t he  c o or di n at or   no de.   S t at i o nod c ons i s t s   of   s ens or ,   Leon ar do  D F R d ui n m odul w i t X B ee  so ck e t   boar d,   X B ee  2mW   W i r A nt en na - S er i es   an po w er   s uppl y .   F i g ur e   3( a)  s ho w s  t he ar c hi t ec t ur e of  s t at i on n ode,   and  3( b )  s how s  t h e nod e s t at i on t hat  ha d be en  pac k aged.   T he  s t at i on   no de  c ons i s t s   of   s ev er a l   s e ns or s   w hi c ar us ed  f or   ai r   pol l ut i o det ec t i on.  A t   s t at i on nod e pr ot ot y pe ,   t her e ar f our   s ens or s  t hat   ar e :  one  C O  s ens or  ( MQ - 7 ) and  t hr ee  d um m y   s ens or s   ( LD R ) .   T he  dum m y   s ens or   i s   t he  s ens or   f or   s i m ul at i o bef or us i n t he r ea l  s ens or .   Leon ar do  D F R d ui no  m odul i s   us ed  t ac qui r and  pr oc es s   t he  s e ns or   dat a.   Le o nar do  D F R dui no  m odul i s   pr ogr am m ed  w i t h   t he   i nt egr a t ed   de v el opm ent   en v i r onm ent   ( I D E )   A r dui no   s of t w ar e [ 1 3] .  Le onar d o  D F R dui no pr ogr am m i ng i s  us ed f or  i ni t i a l i z a t i on l i k e s er i al   c o m m uni c at i on m ode,  b au d r at e s et t i ng ,  pi n - Mo de a n d ana l o gR ea d r ea di n g,  f un c t i on or  f or m ul a   ent er i ng,  g i v i ng  t h e pr o gr a m  del a y   t i m e,  and  pr i nt  t o t he s er i es ,  a nd s o  o n  [ 1 4] .  X B ee  2mW   W i r e   A nt e nna - S er i es  2 f r om  D i gi   i s  us ed f or   w i r e l es s l y  c om m uni c at i on b et w e en s t a t i on  no de a nd  c oor di n at or  n ode.  X B ee   o n  s t at i on  nod e i s  c onf i gur e as  t he en d de v i c w i t A T  m ode us i ng X - CT U s o f t w ar e.   T he po w er  s uppl y  us ed   i s   bat t er y ,  t h i s   ai m s  f or  pr ac t i c al l y  a nd  eas y   t o us e  i n t he  i s ol a t ed ar ea.         ( a)     ( b)     F i gur e 3.   ( a)  S t at i o N o de A r c hi t ec t ur e ;  ( b)   S t at i on   N o de       3. 2 I m p l e m e n ta ti o n  o f C o o r d i n a to r   N o d e   C oor d i nat or  nod e i s  d ef i ne d as  a s et  of  i nt e gr at e d h ar d w ar e t hat  s er v es  t o bu i l d an c ont r ol   t he  dat a c om m uni c at i on   w i t a n um ber  of  s t at i o n odes   t o a i r  p ol l ut i on  m oni t or i n c ent er .   C oor d i na t or   n ode   c ons i s t s   of   an   Le on ar do  D F R dui no   m odul w i t h   X B e s oc k et   boar d ,   X B ee  2mW   W i r A nt enn a - S er i es   2,   G P R S   m odul e,   t he  A r d ui n E t her n et   S hi e l d ,   G S m ode m   and  po w er  s up pl y .  F i gur e  4( a)  s ho w s  t he  ar c h i t ec t u r e of  c oor di nat or  no de,  an d F i gur 4( b)   s ho w s  t he  nod e c oor d i n at o r  t hat  h ad  bee n p ac k aged.   Leon ar do  D F R d ui n o m odul e   i s  pr ogr am m ed  b y  I D E  A r du i no   s of t w ar e.  Le onar d D F R dui no m odul e pr o gr am m i ng on t he c oor di nat or  n o de c ons i s t s  of  t hr ee par t s ,  s pec i f i c al l y :  t he  dec l ar at i o n,   i ni t i a l i z at i on a nd m ai n pr o gr am  [ 15] .  D e c l ar at i on s ec t i on  i s  us e d t o dec l ar e t he   f unc t i ons  f or  t h o per at i on  of  E t h er net  s hi el d,  s er v er  addr es s  s et t i ng,   I P  ad dr e s s  c oor di na t or   node s et t i n g,  an d s o on.  I ni t i al i z at i on s ec t i on  i s  us ed f or  a s er i al  c om m uni c at i on  m ode;   t he   f unc t i on i s  t o c onnec t  t h e c oor di n at or  no de an d s o on.   W hi l e t he m ai n pr ogr a m  i s  us ed  f o c o m m and t o pr i nt  t he s er v e r  r es pons e,  c om m and f or  s end  dat a  t o t he s er v er  a nd  s o on.   S ens or   Un i t   M i c r oc ont r ol l er  U ni t   P ow er   S uppl y   RF   T r ans c ei v er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :  1 6 9 3 - 6 930   T E L KO M NI K A     V o l.   14 ,  N o 3,   S ept em ber  2016  :   11 66     1 174   1170       ( a)     ( b)     F i gur 4.  ( a)  N ode  C oor d i n at or  A r c h i t ec t ur e ;  ( b)  C o or d i nat or   No de       3. 3 W eb - B a s e d  I n te r fa c e   A p p l i c a ti o n   T he appl i c at i on of   w eb - b a s ed i nt er f ac e al l o w s  us er  t o v i e w  a nd m oni t or  I S P U  dat a   i nf or m at i on f or m   t he f i el d,  b y   us i n g t h e I nt er net ,   an y t i m e and  an y w h er e.  F or  t he  d ev e l o pm ent  o f   w eb - bas e d ap pl i c at i on,   w e  us ed P H P ,  j av as c r i pt ,  a n d H T ML pr ogr am m i ng.  M y S Q w as  us ed  f or  dat abas e i n t he f or m  o f  a dat abas e m anagem ent  s y s t em  ( D B MS ) .  F i gur e 5  di s pl a y s  t h e   I SP U   w eb ap pl i c at i on of  t he  m oni t or i ng c ent er  bas e d on t he l oc at i on,  t he t y pe of  s ens or ,  and t he   v i s u al i z at i on  i a gr a ph.  T hi s  ap pl i c at i on c o ns i s t s  of  t he  H om m enu,  R e al t i m e Mo ni t or i n g,   D at a l og  Mo ni t or i n g,  C o nt ac t s ,  and  Log i n.  T he f unc t i on  of  eac h m enu c an b e  s een  i n T abl e  2.           F i gur e 5. W eb  A ppl i c at i on o f  Moni t or i ng  C en t er       T abl e 2.   Men u o w e b - bas ed a ppl i c at i on   M enu   D es c r i pt i ons   Ho m e   T hi s   f un c t i on  i s   f or  t he  w el c o m page,   and  t he  br i ef   des c r i pt i on  abo ut   ai r   pol l ut i on  m oni t or i ng   s y s t e m .   R eal - t im e   M oni t or i ng   T hi s   f unc t i on  i s   t o   di s pl ay   t he  ai r   p ol l ut i on  m ea s ur e m ent   dat i r eal - t i m i n   t he  f or m   of   t abl e   and gr aph bas ed on  f our  I S P U  par am e t er s .     D at al og  M oni t or i ng   T hi s  f un c t i on  i s  t o  di s p l ay  al l   o f   m e as ur e m ent s   dat a  bas ed  on f our  I S P U  par a m et er s .   C ont ac t   T hi s   f unc t i on i s   t o f a c i l i t at t he  v i s i t or  w hen  w ant  t o ex p r es s  t he  opi ni on,  c r i t i c i s m ,   s hor t   m e s s age,  and  ot her  i dea  t t he ad m i n of   t he  w ebs i t e.   Logi n   T hi s  f un c t i on  i s  f or  ad m i ni s t r at or  or  us er  l ogi n  pr oc e s s e s .       3. 4 S y s t e m  I m p l e m e n ta ti o n  a n d   D a ta  A c q u i s i ti o n   T he l oc at i o n of  i m pl em ent at i on t he a i r  pol l ut i on m oni t o r i ng s y s t em  i s  i n t he en v i r o nm ent   of  B ogor  A gr i c u l t ur a l  U n i v er s i t y  ( I P B )  c am pus .  F i gur e 6 di s p l a y  t h e l oc at i on of  a nod e i t he   env i r onm ent al   of  I P B   c a m pus .   I S P U   dat a   i nf or m at i on ,  t h at   r es u l t ed b y  t h e   s t at i on nod e   E t her ne t   S hi el d   M ic r o c o n t r o lle r  Un it   P ow er   S u ppl y   RF   T r ans c ei v er   M odul G P RS   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI K A     I S S N :  1 693 - 6 930       H y br i d T r ee - L i k Mes h T o p ol o gy  as  N ew  W i r el es s  S en s or  N et w or k  ( Muha mma d  I qba l )     1171   ac qui s i t i o n,   s e nt   t o   t he   c oo r di nat or   no de  w i r e l es s l y ,   a nd  w as   s h o w e b y   r e al - t i m at   m oni t or i ng   c ent er  w eb.  T he pr oc es s  of  dat a ac qu i s i t i on  w as  do ne  f or   f our  da y s ,  f r om  08. 00 a m  t o 17. 00 p m   i t he  e nv i r onm ent   of   B ogo r   A gr i c ul t ur al   U n i v er s i t y   ( I P B ) ,   D r am aga.   E ac s t at i o node  s en t   t he  dat t c oor di nat or   nod e e v er y   s ec o nd.   T hen d i d t he   r ec or di ng  at   eac h s t a t i o node  w i t f our   m ai n par am et er s ,  na m el y   C O ,  S O 2,  N O 2,  O 3,   w i t h t he num ber  of  dat a ar e 40 0 w i t h p a y l o ad   pac k et   at   52  b y t e s .   T he  d a t t y p i s   t he  t ex t   f ile ;   c on s i s t   of   t i m e,   t he  k i nd  of   s t at i on  nod e,   a nd  s ens or  v a l u e.           F i gur 6.  T he  Loc at i on  o f  N ode  in  I P B   C am pus         ( a)     ( b)     (c )   F i gur e 7.   T he  C om par at i on  of  t T hr oughput  ( a)   H o p;  ( b)  2 H o ps ;  an d ( c )  3 H o ps       3. 4 S y st em  P er f o r m an ce  A n a l y si s   T es t i ng of  t he s y s t em  per f or m anc co n si st s   of  t he f ol l o w i ng  t w o s c en ar i os :  ( i )  1  ho p and   2 hops  us ed  i n or m al  c ond i t i on,   t h at   i s  no  t he de v i c t hat   f ai l ur e or  do w n.   ( i i )   3 hops  us ed   w hen   t he   c oor d i na t or   a t   o n of   c l us t er   w as   do w n.   T he  s ec on s t at i o n ode   f or m ed  t he  ne w   pat h  i n  t h net w or k  t o r eac h t h e c oor di n at or .  T he  f ol l o w i ng  ar e  t he  a nal y s i s  of  t he  t hr e per f or m anc e i nd i c at or s  n a m el y  t hr oug hpu t ,  d el a y   and  pac k et  l os s .     3 . 4 . 1 .  T h r o u g h p u A n al ysi s   T he  m eas ur e m ent   of   t hr ou ghp u t   w as   do ne  b y   m eas ur i ng  t he  s et   of   dat t h at   s en t   f r o m   t he no de  s our c t o t he no de  t ar ge t   at   a c er t a i un i t   of  t i m e,   t hat  i s   k bps  ( k i l bi t  per  s ec ond) .   T he t hr ough put  f or  1 h op,  2 ho ps ,  an d 3 h ops  i s  s ho w i n T abl e 4.  T he r es ul t s  ar 1 ho Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :  1 6 9 3 - 6 930   T E L KO M NI K A     V o l.   14 ,  N o 3,   S ept em ber  2016  :   11 66     1 174   1172   s c enar i h as   a h i gh er  t hr ou ghpu t  t ha n 2 h ops  a nd 3  ho ps ,  and t he 2  hops   s c enar i o has   a h i g her   t hr oug hpu t   t ha hops .   T he  r ed uc t i o of   ho i nc r e as es   32. 0 6%   of   t hr ou ghp ut   or   0. 52  k bps .   T hi s  i s  bec a us e t he r e duc t i on  of  t he   h op  dec r eas es   t he c o nnec t i on  of  t he  s t at i o n n o des .  T he  c o m par i s on of  t hr o ugh put   b et w ee n 1  hop ,  2  hops ,   and  3 ho ps  c an b e s een  i n  F i g u r e 7.       T abl e 4.  T hr oug hpu t  f or  1  H op,   2 H o ps ,  an d 3 H ops   Ho p   S t at i on  nodes   T hr oughput  ( k bps )   M in im u m   M a xi m u m   A v er age     1   1   1. 486   3. 036   2. 615   3   1. 288   3. 617   2. 399   4   1. 430   2. 419   2. 253     2   2   1. 106   2. 633   1. 972   5   1. 112   2. 080   1. 809   6   1. 631   1. 825   1. 756   3   2   0. 844   1. 588   1. 389       3. 4. 2 .  D el a y   A n al ysi s   T he del a y  m eas ur em ent  i s  def i ned as  t h e av er ag e of  a di s t anc e b et w e en t h e p ac k e t   ar r i v a l  t i m e and  pac k et  s t ar t  t i m e.  T he un i t   of  t i m e,  t ha t  i s   us ed,  i s  s ec o nd.  T he  d el a y  f or  1  ho p,   2 ho ps ,  an d 3  hops   i s  s ho w n i n  T abl 5.  T he r es ul t s   ar e 1 h op s c en ar i o s h o w s  a  l es s  del a y  t han   2 hops  an d 3 h ops ,  an d t he 2 ho ps  s c enar i dem ons t r at es  a l es s  de l a y  t h an  3 hops .  T he   r educ t i o of  1 h op  dec r eas es  23. 28%  of  de l a y  or  0. 06  s ec ond.  T hi s  i s   bec aus e  t he r e duc t i on  of   hop  d ec r eas es   t he  s t at i o nodes   w hi c ar e   c o nnec t e d.   T he  c o m par i s on  of   t hr ou ghpu t   bet w ee n   1 ho p,  2  hops ,   and  3 h ops   c an be s e en  i n F i gur e  8.       T abl e 5.  D el a y  f or  1  H op,  2  H ops ,  a nd 3  H ops   Ho p   S t at i on  nodes   D el ay  ( s )   M in im u m   M a xi m u m   A v er age     1   0. 137   0. 28   0. 160   1   3   0. 115   0. 323   0. 173     4   0. 172   0. 291   0. 179     2   0. 158   0. 376   0. 211   2   5   0. 200   0. 374   0. 227     6   0. 228   0. 255   0. 237   3   2   0. 262   0. 493   0. 290         ( a)     ( b)     (c )   F i gur e 8.   T he  C om par at i on of   D el a y  ( a)  1  H op;  ( b)  2 H ops ;  an d ( c )  3 H o ps   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI K A     I S S N :  1 693 - 6 930       H y br i d T r ee - L i k Mes h T o p ol o gy  as  N ew  W i r el es s  S en s or  N et w or k  ( Muha mma d  I qba l )     1173   3. 4. 3 .  P ack et   L o ss R at i o   A n a l y si s   P ac k et   l os s  r at i ( P LR )   i s   t he r at i o  bet w ee n t he  l os s   pac k et s   w i t t he  t ot a l   n um ber  of   s ent   pac k et   t t he  des t i n at i on  t hr ou gh  c er t ai t r ans m i s s i on  m edi a.   T he  l os s   pa c k et   dur i ng  t h e   pac k et  t r ans m i s s i on f or  1  hop ,  2  ho ps ,  an d 3  ho p s  c an be  s een  i n T abl e  6 .   B e t w ee n t he  s c enar i os   of   h op  a nd  h ops ,   t h l os s   pac k et   i s   not   t oo  d i f f er ent ,   t hi s   i s   bec a us t he  ab i l i t y   of   t he  de v i c e  an d t he  ba nd w i dt h s t i l l  a bl e  t o  ac c om m odat e t he  am ount   of  da t a.   B et w een  t h s c enar i of   h ops ,   w i t h   hop  and   hops ,   t h l os s   p ac k e t   i nc r eas ed  b y   0. 0 1% .   T he  i nc r eas ed   of  pac k et  l os s  i s  c aus ed b y   t he c oor di nat or  node t h at  d o w n at  one of  t he c l us t er s ,  w hi c h l e ads  t f or m i ng t he  l on ger  n e w  p at h.       T abl e 6.   P ac k et   l os s  r at i f or  1 H o p,  2  H ops ,   and  3   H o ps   Ho p   S t at i on  nodes   T he nu m ber  of   s t ar t ed  pac k et   T he nu m ber  of   ar r i v ed pac k et   P ac k et  l os s  r at i (% )     1   400   397   0. 01   1   3   400   396   0. 01     4   400   393   0. 02     2   400   394   0. 02   2   5   400   397   0. 01     6   400   396   0. 01   3   2   400   388   0. 03       3 .4 .4 E n v i r o n m e n ta l  A n a l y s i s   T he s ens or  dat a an d t he  I S P U  da t f r o m  t en s t at i o ns  n ode ar e s h o w i n T abl 3.   B as ed  on t h e r es u l t s  of  C O  m eas ur em ent ,  w as   obt a i n ed t hat  t he I S P U   i n t he  en v i r onm ent  of  I P B   c a m pus  i s  0 or  i a go od c at eg or y .  T hi s  i n di c at es  t hat   t he a i r  qua l i t y   i n t he e nv i r on m ent  of  I P B  i s   good  f or  C O  par am e t er .       T abl e 3.  T he  R es ul t s  of  C O   M eas ur em ent  i n 1 S t at i on  N ode     S t at i on  N ode   CO   I SP U   ppm   C al c ul at ed   C at egor i es   1   25   0   good   2   25   0   good   3   26   0   good   4   26   0   good   5   26   0   good   6   27   0   good   7   27   0   good   8   28   0   good   9   28   0   good   10   28   0   good       3. 5 S y st em  T est i n g   T he t es t i ng  of  a s y s t em  w hi c had  do ne b y   ac c es s es  t he  w ebs i t of  ai r  p ol l ut i on   m oni t or i ng s y s t em  i n r eal  t i m e  w as  w or k ed w el l .  T he s y s t em   is   abl e t o gi v e t he I S P U  i nf or m at i on   i n r ea l  t i m e i n f our   par am et er s  t hat   ar e C O ,  S O 2,  N O 2 ,  dan O 3.  F i g u r e 4 d i s pl a y i ng t he  w ebs i t of   ai r   po l l ut i on  m oni t or i n s y s t em   f or   eac s t at i o n od an s ens or   and   t h v i s ua l i z at i on   b y   t he   c har t .       4 .  C o n c l u s i o n   T he  W S N   of   ai r   pol l ut i o m oni t or i ng  s y s t em   i s   abl t gi v e   t h I S P U   i nf or m at i on  i n   t h r eal   t i m e.     P er f or m an c t e s t i ng  of   t he   c or r es pon di ng  W S N   w i t h   t r ee - l i k m es t opo l og y   s h o w s   t hat  t h e r educ t i on  of  1 hop i nc r eas ed 32 . 06%   of  t hr oug hput  or  0 . 52 k bps  and d ec r eas ed 2 3. 28 %   of  del a y   or  0. 06 s ec on d,  s o t hat  t h f ew er  hops   pr od uc ed hi gher  t hr o ug hput  b u t  l o w er  d el a y .   Wh i l e pac k et  l os s  r at i o i nc r eas ed o nl y  f or  us i ng 3 h ops ,  t hat   w as  0. 01% ,  t hi s  bec a us e f or  3 hops   t her w as  t he f or m i ng of  a  ne w  p at t hat   w as  l ong er .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :  1 6 9 3 - 6 930   T E L KO M NI K A     V o l.   14 ,  N o 3,   S ept em ber  2016  :   11 66     1 174   1174   R ef er en ces   [1 ]   R es os udar m o B P ,  M ahi  B R ,   K unc or o A ,  H a nday an i  S B .  E m i s i  p ol u s i   udar a  da n ai r  s un gai  d al a m   s t r uk t ur  i ndu s t r i   I ndo ne s i a D e v el o pm ent 1997 ;  25( 3) .   [2 ]   [ CA I - A s i a]   C l ean  A i r   I ni t i at i v f or   A s i a C i t i e s   C ent er .   I n done s i a:   a i r   qu al i t y   pr o f i l e - 201 ed i t i on .   P as ig  C i t y ,  P hi l i ppi nes .   20 10.   [3 ]   [ B A P E D A L]  B adan P e ngen dal i an D am pak   Li ng k un gan.   P ed om an t ek n i s  p er hi t ung an da n pel ap or a n   s er t a i nf o r m as i  i nde k s   s t andar  penc em ar   uda r ( I S P U ) .   J a k a r t a  (I D ):  BAPED AL ;   1 9 9 7 .   [4 ]   Lew i s   F L.     W i r el e s s   s e ns or   ne t w or k .   S m ar t   E nv i r o nm e nt s :   T ec hn ol o gi e s ,   P r ot oc o l s ,   and  A ppl i c at i on s .   N ew   Y or k :  J oh W i l ey .  20 04.   [5 ]   M a rt i n e z  K,  H a rt  J K,   O ng R .  E nv i r onm ent a l  s ens or  ne t w or k s .   C om put er 2 004;   37 ( 8) :  50 - 5 6.   [6 ]   R oy  S ,  A nur a g D ,  B a ndy opa d hy ay  S .  T es t bed  i m pl e m en t at i on of  a  pol l ut i on  m on i t or i ng  s y s t em  u s i n g   w i r el es s   s e ns or   ne t w or k   f or   t he  pr ot e c t i o o f   p ubl i c   s p ac e s .   I nt er nat i on al   J o ur nal   of   B u s i ne s s   D at C om m uni c at i ons  and  N et w or k i ng ( I J B D C N ) .  2009 ;   5 (4 ):  1 6 - 32 .   [7 ]   A k y i l di z   I F ,   S u   W ,   S an k ar a s ub r am an i a m   Y ,   C ay i r c i   E .   A   s ur v ey   on  s en s or   net w or k s .   C om m uni c at i o n s   M aga z i ne,  I E E E .   200 2;   40 ( 8) :  102 - 11 4.   [8 ]   U i k ey   R ,   S har m S .   Z i gB ee  C l us t er   T r ee  P er f or m anc I m pr o v em ent   T ec hni que.   I nt e r nat i on al   J our n a l   of  A pl i c at i on s  ( 0 975 - 8887)  v o l um e .  201 3;  62 .   [9 ]   XU   D engy uan,  et  al .   P ow er  B al anc e A O D V  A l gor i t hm  of   W S N  i A gr i c u l t u r e   M oni t or i ng.   T E LK O M N I K A  ( T el ec om m uni c a t i on  C om put i ng  E l ec t r on i c s  an d C on t r ol ) .   2 013;  11( 4 ) 811 - 81 8.   [ 10]   Al m a z ro i ,   A bdu l al eem   A l ,   N g adi   M A .   R obus t   P a t C on s t r u c t i o f or   R e l i a bl D a t T r ans m i s s i o ns   i n   N ode  D i s j oi nt   M ul t i pat R ou t i ng.   T E LK O M N I K A   ( T el ec om m uni c at i on  C om put i ng  E l e c t r oni c s   an d   C ont r ol ) .  201 5;  1 3( 3 ) :  904 - 92 1.   [ 11]   X M ,   M a L,   X i a F ,  Y uan  T ,  Q i an J ,  S ha o   M.   D es i gn and i m p l em ent at i on of  a w i r el e s s  s en s or  net w or k   f or  s m ar t  hom es . In   U bi q ui t ous   I nt e l l i gen c e &  C om p ut i n g and  7t h  I nt er nat i on al  C o nf er enc o n   A ut ono m i c  &  T r us t ed C om p ut i ng ( U I C / A T C ) ,  2010 7t h I nt er n at i on al  C onf er en c e on   I EEE.  2 0 1 0 :   2 39 - 243   [ 12]   Bi rl a   J ,  Sa h  B,  BR C M  B.  Pe rf o rm a n c e  M e t ri c s  i n  A d - ho c  N et w or k .   B R C M ,  B ahal .   20 12.   [ 13]   M r a z   L,   C er v enk V ,   K om o s ny   D ,   S i m ek   M .   C om pr e he ns i v p er f or m an c a nal y s i s   of   Z i gB e e   t ec h nol o gy  bas ed o n r ea l   m ea s ur e m ent s .   W i r el es s  P er s  C o m m un .   2013;  71:   2783 28 03.   [ 14]   A z i z   M ,  R us t am i  E ,  M aul i na W ,  R ah m at  M ,  A l at as  H ,  S em i nar  K B .   M eas ur i n g ai r  pol l ut a n t s  s t an dar d   i nde x  ( I S P U )  w i t h ph ot on i c s  c r y s t a l  s e ns or   bas ed on w i r el e s s  s ens or  net w or k  ( W S N ) I nt er nat i on a l   C onf er en c e on I ns t r um e nt at i on ,  C om m uni c at i on,  I n f o r m at i on T ec hn o l ogy   and  B i om e di c a l   E ngi ne er i n g.  B a ndun g,  I n don e s i a.   201 1:   3 48 - 3 51 .   [ 15]   M ar gol i s  M .   A r dui no c oo k bo ok .  O ' R ei l l y  M edi a,  I nc .   20 11     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.