## Efisiensi Daya Perangkat Wireless Sensor Network Pada Penerangan Jalan Umum (PJU)

## Berbasis Algoritma Leach
Aad Hariyadi 1 , Mochamad Taufik 2 , Hudiono 3 , Nurul Hidayati 4 , Amalia Eka
Rakhmania 5 , Ridho Hendra Yoga Perdana 6 1,2,3,4,5,6 Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang, Malang 1 aad.hariyadi@polinema.ac.id, 2 moch.taufik@polinema.ac.id, 3 hudiono@polinema.ac.id,
4 nurulhid8@polinema.ac.id, 5 amaliaeka.rakhmania@polinema.ac.id,
6 ridho.hendra@polinema.ac.id.

## Abstrak
Penggunaan  energi  saat  ini  sedang  menjadi  sorotan  pemerintah  Indonesia.  Salah  satu kendalanya  adalah  penggunaan  Penerangan  Jalan  Umum  (PJU).  Dengan  membuat  setiap penerangan  jalan  umum  dapat  berkomunikasi,  pemerintah  dapat  memantau  setiap penggunaan daya pada penerangan dengan menggunakan algoritma Leach, yang berfokus pada efisiensi daya dalam jaringan untuk menghemat penggunaan daya. Dalam algoritma Leach yang diusulkan, node akan mengirim data ke server melalui kepala cluster yang dipilih. Kemudian kepala cluster akan meneruskan data tersebut ke node master yang secara otomatis terhubung ke server. Dengan mengambil pendekatan seperti itu, penggunaan daya di setiap node  akan  efisien.  Performa  yang  diperoleh  dapat  mencapai  efisiensi  42%  pada  proses pengujian dibandingkan tanpa menggunakan algoritma Leach.
Kata kunci: wireless sensor network, algoritma Leach, efisiensi, energi, jaringan

## Abstract
The  use  of  energy  is  currently  in  the  spotlight  of  the  Indonesian  government.  One  of  the problems is the use of public street lighting. By making every public street lighting able to communicate, the government can monitor every power usage in the lighting by using the Leach algorithm, which focuses on power efficiency in the network to save power usage. In the proposed Leach algorithm, the node will send data to the server via a selected cluster head. Then the cluster head will forward the data to the master node automatically connected to the server.  By  taking  such  an  approach,  the  power  usage  at  each  node  will  be  efficient.  The performance  obtained  can  reach  an  efficiency  of  42%  in  the  testing  process  compared  to without using the Leach algorithm.
Keywords: wireless sensor network, Leach algorithm, efficiency, energy, network

## 1. Pendahuluan
Instansi  pemerintah  sedang  gencar  mencanangkan  penghematan  energi  pada Penerangan jalan umum [1]. Pengadaan layanan lampu penerangan di area publik menjadi perhatian  penting  karena  membutuhkan  10-20%  energi  listrik  dari  total  konsumsi  daya listrik  suatu  negara  [2]-[3].  Untuk  menangani  permasalahan  pemborosan  energi pemerintah berupaya melakukan penghematan energi pada penerangan jalan umum (PJU)

## Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 20 No. 2 Oktober 2021 Hal 101 - 112
yaitu dengan pengendalian dan pemantauan jarak jauh pada PJU tersebut [4]-[5]. Saat ini terdapat  teknologi  wireless  yang  dengan  penggunaan  daya  rendah  serta  efisien  ketika digunakan  untuk  pemantauan  dan  pengendalian  yang  disebut  Wireless  Sensor  Network (WSN)[4]-[6]. WSN merupakan suatu jaringan yang terdiri dari beberapa sensor node yang bersifat  individu  dan  diletakkan  ditempat-tempat  yang  ditentukan  [7].  Sistem  ini bertujuan  untuk  memantau  kondisi  suatu  area  dan  dapat  berinteraksi  dengan lingkungannya  dengan  cara  sensing,  controlling  dan  communication  terhadap  parameter– parameter yang digunakan [7]. Namun tiap sensor node ini mempunyai keterbatasan dalam beberapa hal, salah satu masalah pada penerapan jaringan WSN adalah daya  dan lifetime setiap perangkat node yang digunakan dalam jaringan [8]-[9].  Pemecahan masalah yang banyak dilakukan adalah dengan pengembangan dalam sistem komunikasi pada WSN [8]. Salah  satu  algoritma  yang  dikembangkan  untuk  efisiensi  energi  adalah  algoritma  low energy adaptive clustering hierarchy (Leach)[10]-[11]. Algoritma ini memiliki cara kerja sistem yang melakukan rotasi terhadap cluster head (CH) sebagai leader dari masing-masing node, yang  pemilihannya  dilakukan  secara  acak.  Karena  sifatnya  yang  acak,  distribusi  CH menjadi tidak seragam [11]. Namun dengan cara seperti itu sistem ini mampu membangun cluster  pada node yang saling berdekatan [12].
Pada  penelitian  ini  diusulkan  implementasi  algoritma  Leach  pada  WSN  yang diterapkan pada PJU untuk pemantauan jarak jauh. Sistem ini diimplementasikan dengan tujuan  menghemat daya pada  setiap  node WSN yang digunakan serta mengefisiensikan energi  yang  digunakan  pada  perangkat  komunikasi.  Pada  pendekatan  ini,  node  akan mengirimkan data ke master node (MS) melalui CH. Sehingga pengiriman data ke MS hanya dilakukan  oleh  CH,  kemudian  diteruskan  ke  server.  Sehingga  energi  yang  dikonsumsi masing-masing  node  sensor  menjadi  lebih  rendah.  Hasil  dari  penelitian  ini  diharapkan dapat mengurangi penggunaan daya untuk setiap node dan meningkatkan efisiensi energi yang  digunakan  pada  perangkat  WSN.  Selain  itu,  penghematan  energi  akan  diatur sedemikian rupa untuk tidak mengurangi kualitas informasi data yang dikirimkan.

## 2. Tinjauan Pustaka

## 2.1.   Wireless Sensor Network
Wireless Sensor Network (WSN) adalah kumpulan sejumlah  node yang berkomunikasi secara wireless dalam sebuah jaringan yang sama dan dapat bekerjasama [12]. Pada setiap node yang terdapat pada WSN terdiri atas tiga komponen utama,  yakni radio transceiver sebagai  alat  komunikasi  wireless,  mikrokontroler,  dan  sumber  energi.  Implementasi pemantauan dan pengendalian jarak jauh banyak yang menggunakan WSN [13].
WSN  secara  keseluruhan  harus  mampu  dan  handal  dalam  membaca  kondisi  objek yang  sedang  dipantau.  Selain  itu  node  sensor  yang  digunakan  harus  memiliki  kepekaan atau  sensitivitas  yang  tinggi.  Dalam  sebuah  node,  selain  bekerja  antar  komponen,  node sensor juga harus berkomunikasi dengan master node menggunakan komunikasi wireless. Sedangkan pada master node bertugas melakukan analisa, pemantauan dan penyimpanan data hasil deteksi dari  sensor[13].
Proses node mulai dari sensing hingga pengiriman data menuju server dengan kapasitas yang  berbeda,  menjadi  penyebab  penggunaan  daya  yang  tinggi,  sedangkan  sensor  node biasanya  terletak  pada  pada  lokasi  yang  sumber  listriknya  terbatas.  Maka  sistem  yang digunakan harus rendah konsumsi energi tetapi tidak mempengaruhi proses pengiriman data [13].
Efisiensi Daya Perangkat Wireless Sensor Network Pada Penerangan Jalan Umum (PJU) Berbasis Algoritma Leach
Aad Hariyadi, Mochamad Taufik, Hudiono, Nurul Hidayati, Amalia E. R., Ridho H. Y. P.
Kehandalan  suatu  WSN  dapat  ditunjukkan  dengan  beberapa  karakteristik  sebagai berikut [13]:
a. Ukuran  yang  kecil,  node  sensor  harus  memiliki  ukuran  yang  fleksibel  untuk  dapat diletakkan pada berbagai lokasi.
b. Low  limited  power,  karena  penempatan  node  yang  tidak  bisa  terus  menerus  mengisi ulang daya, maka cara kerja sebuah node harus seoptimal mungkin agar mempunyai konsumsi daya rendah.
c. Low  cost,  perancangan  pada  node  sebisa  mungkin  menggunakan  komponen- komponen yang mudah didapat dengan biaya rendah.
d. Self-organizing,  node  sensor  harus  mampu  melakukan  komunikasi  dan mengkonfigurasi  konektivitas  pada  topologi  yang  berubah-ubah  sesuai  dengan sistem secara mandiri.
e. Tipe layanan, data yang dikirimkan oleh  node merupakan data hasil deteksi sensor, penggunaan sensor bergantung pada objek yang ingin dilihat nilainya.
f. Keandalan,  suatu  node  diatur  untuk  mampu  mengontrol  dan  memantau  data  pada objek  yang  dideteksi  serta  melakukan  perbaikan  ketika  terdapat  kesalahan  dalam komunikasi data.
g. Lifetime, masa hidup sebuah node harus dalam jangka panjang, maka pertimbangan pemilihan komponen dan algoritma sangat diperlukan.
Namun,  dalam  penggunaan  energi  satu  suatu  jaringan  memiliki  keterbatasan  dan harus diperbaiki, karena tidak sedikit WSN yang digunakan pada lingkungan yang minim energi. Terdapat beberapa faktor yang dapat menjadi kendala pada implementasi node, di antaranya [13]:
a. Jarak antar node atau dengan master node. Pemborosan energi pada node disebabkan oleh  peletakkan  jarak  yang  sangat  jauh,  sehingga  permasalahan  ini  harus  diatasi menggunakan algoritma routing yang berbasis hemat energi.
b. Ukuran data. Ketersediaan kanal bandwidth pada pengiriman data WSN dipengaruhi oleh besar kecil data yang dikirim. Maka diperlukan sistem pemampatan data tanpa merusak data yang dikirim.
c. Idle  listening.  Kondisi  perangkat  komunikasi  yang  terus  menyala  meskipun  sedang tidak  melakukan  transmisi  ataupun  mengolah  data.  Hal  ini  mengakibatkan overhearing (mengolah data yang bukan untuknya).
d. Collision. Ketika sebuah node dengan node yang lain tidak saling mengetahui waktu mengirim  data,  maka  akan  terjadi  tabrakan  saat  pengiriman  data.  Sehingga  ketika terjadi tabrakan data maka node akan mengirimkan ulang data tersebut, hal ini tentu akan membutuhkan energi tambahan yang disebabkan  proses dua kali pengiriman data.
Selain  permasalahan  yang  sudah  disebutkan,  teknologi  WSN  memiliki  kelebihan tersendiri, di antaranya[4]:
a. Dengan  sistem  wireless  maka  teknologi  WSN  dinilai  lebih  praktis  dan  fleksibel dibandingkan dengan wired sensor.
b. Sensor menjadi bersifat mobile, artinya node diatur agar memungkinkan dipindah titik pengukurannya untuk mendapatkan nilai deteksi lebih tepat tanpa harus mengubah perancangan denah tata letak dan area yang digunakan.
c. Meningkatkan kinerja kontrol dan pemantauan hingga maksimal.
d. Mengurangi total biaya sistem secara signifikan.
e. Dapat mengumpulkan data dalam jumlah besar.
f. Konfigurasi software lebih mudah.
g. Memungkinkan Komunikasi digital 2 arah.

## 2.2.   Algoritman Leach
Algoritma Leach adalah urutan atau langkah-langkah proses pengiriman data suatu WSN  menggunakan  sistem  Leach  [14].  Dalam  sistem  LEACH  terbagi  menjadi  beberapa sesi, tergantung dari jumlah CH yang diinginkan dan masa observasi [15]. Leach mengatur untuk  penetapan  tiap  node  akan  menjadi  CH  dalam  sebuah  sesi.  Akibatnya,  peran  node sebagai CH dapat berubah-ubah pada setiap sesi [15]. Algoritma Leach dibagi menjadi 2 fase, yaitu fase setup dan fase steady state yang diperlihatkan pada Gambar 1 [15].
a. Fase Setup
Pada fase setup merupakan tahap saat sistem akan menentukan node yang ditugaskan sebagai CH dan proses pembentukan cluster (algoritma clustering).
b. Fase Steady State.
Pada fase steady state adalah tahap ketika sistem melakukan transmisi data antar node (mengirim dan menerima data hasil deteksi). Proses steady state memakan waktu yang lebih lama dibandingkan dengan proses setup, karena pengiriman data terjadi melalui transmisi radio secara intensif.
Gambar 1. Ilustrasi fase dalam algoritma Leach [15]

## 2.3.   Protokol Leach
Leach merupakan protokol routing yang membentuk cluster dari kumpulan node sensor pada  WSN  berdasarkan  kekuatan  sinyal  yang  diterima  [14].  Algoritma  pada  Leach dilakukan  dengan  pemilihan  node  sebagai  CH  terlebih  dahulu.  Kemudian  dengan algoritma  clustering,  CH  akan  menentukan  node  sensor  dengan  jarak  yang  dekat  dengan dirinya sebagai anggota  cluster [16]. Protokol pada sistem ini menghemat energi karena hanya CH yang melakukan transmisi data ke Base Station (BS), untuk masing-masing node sensor  cukup  mengirim  data  ke  CH  yang  berada  pada  cluster  yang  sama,  hal  ini diperlihatkan  pada  Gambar  2.  Sehingga  daya  yang  dikonsumsi  lebih  efisien  dan  masa hidup jaringan bisa bertahan lebih lama [15].
Penggunaan  algoritma  Leach,  node-node  akan  dikelompokkan  dalam  sebuah  cluster atau lebih pada sebuah jaringan. Setiap cluster memiliki sebuah cluster head yang memiliki dua tugas ganda, yakni memantau data objek serta mengontrol pengiriman data dari node sensor ke BS. Algoritma Leach memiliki fitur-fitur sebagai berikut [15]:
Efisiensi Daya Perangkat Wireless Sensor Network Pada Penerangan Jalan Umum (PJU) Berbasis Algoritma Leach
Aad Hariyadi, Mochamad Taufik, Hudiono, Nurul Hidayati, Amalia E. R., Ridho H. Y. P.
a. Data  fusion,  yaitu  penggabungan  data  sehingga  mengurangi  disipasi  daya  dan menambah lifetime jaringan.
b. Adaptive, yaitu mudah untuk menyesuaikan diri saat pembentukan formasi cluster
c. Local compression, yaitu mengkompresi data agar ukuran data yang dikirim ke BS lebih kecil.
d. Randomization rotation, yaitu melakukan perputaran kedudukan CH secara acak pada setiap sesi.
e. Self-Organizing,  yaitu  tiap  node  sensor  memiliki  sistem  untuk  menentukan  sendiri menjadi CH atau node non-CH sesuai dengan bilangan acak yang didapatkan.
Gambar 2. Ilustrasi protokol Leach [15]

## 3. Metode

## 3.1.   Desain Node Sensor
Desain pada node sensor dan cluster head diperlihatkan pada Gambar 3. Terdapat 5 buah komponen pendukung pada sebuah sensor node, yaitu Arduino Uno sebagai pemroses data, sensor  arus  dan  tengangan  yang  berfungsi  untuk  memantau,  real  time  clock  digunakan sebagai penanda  waktu  serta  modul LoRa sebagai modul komunikasi. Sedangkan  pada algoritma 1 dijelaskan cara kerja pada node sensor.

## Algoritma 1: Cara kerja node sensor
Input: real time control (RTC)
1:   while RTC = 5 menit
2:   nyalakan semua fitur
3:   baca sensor
4:   kirim data sensor ke cluster head
5:   matikan semua fitur
Pada  algoritma  1  dijelaskan  urutan  kerja  dari  node  sensor.  Dimulai  dengan mikrokontroler membaca waktu yang diberikan oleh RTC untuk menentukan waktu node harus  aktif.  Desain  yang  digunakan  adalah,  pada  setiap  node  akan  aktif  setiap  5  menit sehingga pada waktu tersebut semua fitur pada node akan diaktifkan. Setelah semua fitur berhasil aktif, maka mikrokontroler akan mulai memberikan perintah kepada sensor arus dan tegangan untuk mulai melakukan pembacaan data terhadap nilai tegangan dan arus baterai yang dikonsumsi oleh node dan beban lampu penerangan. Setelah mikrokontroler membaca  hasil  sensing  maka  data  yang  terbaca  akan  dikirimkan  ke  CH  melalui  LoRa. Setelah data selesai mengirim data maka node sensor akan kembali idle atau mematikan semua fitur.

## Gambar 3. Skematik rangkaian node sensor dan CH

## 3.2.   Desain Cluster Head
Cluster  head  bertanggung  jawab  untuk  menerima  dan  meneruskan  data  dari  node sensor ke server. Cara kerja pada cluster head dijelaskan pada algoritma 2.

## Algoritma 2: Cara kerja cluster head
Input: real time control (RTC), transmisi data
1: while RTC = 5 menit
2:   nyalakan semua fitur
3:   if   transmisi data diterima
4: kirim transmisi data ke BS
5:   else
6: baca sensor
7: kirim data sensor ke BS
8: matikan semua fitur
Pada algoritma 2, secara umum berfungsi hampir sama dengan node sensor, akan tetapi pada  CH  mempunyai  dungsi  lebih  dibandingkan  dengan  node  sensor  yaitu  sebagai jembatan, antara node sensor dengan server. Proses sensing pada CH ini sama dengan node sensor. Tetapi setelah mengirimkan data yang dibaca oleh dirinya sendiri, maka CH akan menerima data dari node sensor yang berada dalam cluster yang sama. Setelah menerima data, kemudian data akan diteruskan ke server.

## 3.3.   Desain Master Node
Master  node  memiliki  tugas  untuk  menerima  data  dari  node  (pada  jaringan  tanpa algoritma Leach) dan dari CH (pada jaringan dengan algoritma Leach). Pada penelitian ini master node menggunakan raspberry Pi sebagai untuk mengolah data dan raspberry pi juga dilengkapi dengan modul wireless LoRa sebagai transceiver. Selain sebagai pengolah data master node juga berfungsi sebagai server lokal dan akan mengirimkan data tersebut kepada server. Diagram skematik pada master node diperlihatkan pada Gambar 4.
Efisiensi Daya Perangkat Wireless Sensor Network Pada Penerangan Jalan Umum (PJU) Berbasis Algoritma Leach
Aad Hariyadi, Mochamad Taufik, Hudiono, Nurul Hidayati, Amalia E. R., Ridho H. Y. P.
Gambar 4. Skematik rangkaian master node

## 3.4.   Desain Perangkat
Terdapat tiga buah bagian dalam perancangan sistem yang akan dibuat, yaitu sensor node,  node  CH  dan  master  node.  Blok  diagram  perancangan  sistem  yang  akan  dibuat diperlihatkan pada gambar 5.
Gambar 5. Diagram blok perangkat
Pada diagram  blok sistem  yang diperlihatkan pada  Gambar  5, node  sensor  berfungsi melakukan  sensing  pada  lampu  dan  baterai,  menggunakan  sensor  arus  dan  tegangan. Kemudian mikrokontroler pada node akan mengirimkan data ke CH menggunakan modul LoRa.  CH  menerima  data  yang  dikirim  oleh  node  sensor  melalui  LoRa.  Selain mentransmisikan data dari node sensor, CH juga mengirimkan data hasil pembacaan sensor yang  terdapat  pada  CH  itu  sendiri.  Tujuan  pengiriman  dapa  yang  dilakukan  oleh  CH adalah kepada master node.

## 3.5.   Pemampatan Data pada Algoritma Leach
Kompres data pada sistem algoritma Leach bertujuan untuk memampatkan data yang akan  dikirim,  ketika  data  sudah  berhasil  dimampatkan  maka  energi  yang  digunakan untuk proses transmisi data akan semakin kecil yang dijelaskan pada algoritma 3.
Gambar  6  menujukkan  format  pengiriman  data  pada  algoritma  Leach.  Dalam  satu paket  pengiriman  data  terdapat  dua  bagian.  Di  antaranya,  frame  header  paket  yang berisikan alamat data akan dikirim dan frame data berisikan data hasil sensing dari setiap node. Frame header memuat alamat lengkap, yakni dari mana data berasal, CH tujuan, dan master  node  tujuan.  Sedangkan  frame  data  memuat  tanggal  dan  jam  proses  sensing,  nilai tegangan  dan  arus  yang  terukur.  Namun  pada  tampilan  website  isi  dari  frame  tidak ditampilkan, hanya menampilkan frame data sebagai nilai yang dipantau.

## Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 20 No. 2 Oktober 2021 Hal 101 - 112

## Algoritma 3: Pemampatan data pada algoritma Leach
Input: data
1: setiap data di node yang akan dikirimkan di pecah menjadi 2 frame (header dan value)
2: kirim data masing-masing frame ke CH secara serial
3: while CH menerima data frame dari node
4:   Menyusun data frame sesuai dengan urutan
5:   setiap data frame yang sudah disusun akan ditambahkan header CH sehingga menjadi slot CH
6:   kirim data frame ke BS
Gambar 6. Ilustrasi pemampatan data yang dikirim

## 3.6.   Slot dan Penjadwalan Dalam Pengiriman Data
Penjadwalan  saluran  untuk  pengiriman  data  pada  algoritma  Leach  dimaksudkan untuk menghindari adanya tabrakan data serta implementasi sistem  idle pada  kontroler agar node tidak mengalami overhearing. Penjadwalan diterapkan pada node sensor dan CH dengan sistem pengiriman paket data dari node sensor akan diatur waktu pemgirimannya oleh CH menuju ke server [17].
Untuk  penjadwalan  saluran  pengiriman  data  pada  algoritma  Leach  ditentukan  oleh banyaknya cluster dalam sistem yang dibangun. Untuk implementasi satu  cluster berarti semua  node  dalam  cluster  hanya  akan  menggunakan  satu  saluran  menuju  CH  dengan pergantian  waktu  tunggu  (queue)  berdasarkan  random  delay  yang  didapatkan  masing- masing node dari program yang sudah diunggah pada mikrokontroler. Pada penelitian ini random delay ditentukan dari 0 s/d 5000 ms.
Perbedaan  jumlah  cluster  akan  memengaruhi  jumlah  saluran  yang  akan  digunakan untuk  pengiriman  data  dari  node  sensor  menuju  ke  server  [18].  Untuk  implementasi  dua cluster maka ada dua saluran yang digunakan sesuai dengan CH dalam sistem. Setiap node yang tergabung dalam cluster terdekat dari CH akan mengirimkan datanya melalui saluran milik  CH  dalam  satu  cluster.  Setiap  cluster  hanya  dapat  menggunakan  saluran  dari  CH yang  tergabung  dalam  satu  cluster  saja.  Penjadwalan  pada  saluran  CH  untuk  algoritma Leach satu cluster akan ditunjukan pada Gambar 7.
Pada  Gambar  7,  dapat  dilihat  bahwa  untuk  masing-masing  node  akan  mengirimkan data pada CH sesuai dengan urutan dari random  delay yang sudah didapatkan masing- masing  node.  Ketika  node  dalam  kondisi  menunggu  antrian,  maka  node  berada  dalam kondisi  aktif  tetapi  tidak  melakukan  transmisi  data.  Setelah  node  mengirim  data  ke  CH kondisi node akan mati sesuai dengan program idle pada mikrokontroler. Untuk slot pada master  node  akan  menerima  semua  data  dari  CH  selama  kondisi  node  menyala.  Setelah semua proses transmisi data selesai maka semua node akan berada pada kondisi idle selama
Efisiensi Daya Perangkat Wireless Sensor Network Pada Penerangan Jalan Umum (PJU) Berbasis Algoritma Leach
Aad Hariyadi, Mochamad Taufik, Hudiono, Nurul Hidayati, Amalia E. R., Ridho H. Y. P.
5 menit untuk setiap satu putaran transmisi data. Namun  slot schedule ini hanya berlaku untuk satu cluster, sedangkan untuk dua cluster akan ditunjukkan pada Gambar 8.
Gambar 7. Slot schedule algoritma LEACH satu cluster
Gambar 8. Slot schedule algoritma Leach dua cluster
Untuk penjadwalan slot implementasi algoritma Leach dua cluster ditunjukkan pada Gambar 8. Pada node sensor akan mengirimkan data pada CH yang tergabung dalam satu cluster, tetapi antrian pada dua cluster bisa lebih panjang. Tampak pada Gambar 13 antrian untuk node sensor sebanyak dua slot. CH akan mengalami kondisi aktif tanpa melakukan transmisi data ketika melakukan antrian dengan cluster tetangga untuk proses pengiriman data  ke  server.  Slot  pada  master  node  secara  bergantian  akan  digunakan  oleh  CH  dari masing-masing cluster secara bergantian. Setelah semua proses transmisi data selesai maka semua  node  akan  berada  pada  kondisi  idle  selama  5  menit  untuk  setiap  satu  putaran transmisi data.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pada pengujian jaringan tanpa menggunakan algoritma Leach digunakan tiga (3) node sensor  yang  semuanya  mengirim  data  hasil  sensing  pada  master  node  secara  bersamaan. Hasil  pengujian  disajikan  dalam  Gambar  9.  Pada  pengujian  jaringan  yang  tidak menggunakan  algoritma  Leach  dalam  transmisinya  data  diambil  pada  jam  yang  sudah ditentukan.  Dari  Gambar  9  tampak  semua  node  pada  jam  yang  sama  mengalami penurunan  nilai  tegangan  dengan  yang  hampir  sama.  Penyebabnya  adalah  semua  node langsung mengirimkan datanya ke master node tanpa melalui perantara. Tegangan baterai pada  seluruh  node  berada  pada  nilai  sekitar  7,5  volt  di  waktu  yang  bersamaan.  Maka dengan begitu dapat dikatakan bahwa masa hidup jaringan tapa menggunakan algoritma Leach maksimal sebesar 60 jam.
Gambar 9. Grafik masa hidup baterai pada jaringan non -Leach
Pengujian  pengujian  dengan  menggunakan  algoritma  Leach.  Digunakan  dua  buah node sebagai sensor node dan satu node sebagai CH. proses pengiriman data dari masing- masing node menuju ke perangkat user menggunakan metode algoritma Leach. Data hasil pengujian disajikan pada Gambar 10.
Gambar 10. Grafik masa hidup baterai jaringan algoritma LEACH .
Pada  Gambar  10  tampak  tegangan  baterai  CH  lebih  cepat  turun  nilainya  dibanding dengan node sensor. Hal ini disebabkan tugas CH yang harus mengirimkan data 3 kali lebih banyak dibanding node sensor. Tegangan baterai CH sudah menyentuh tegangan minimal pada nilai 7,5 Volt. Maka perangkat pada CH sudah mati. Sistem tidak bisa melanjutkan proses  pengiriman  data  ketika  CH  sudah  tidak  menyala.  Namun  untuk  node  sensor kondisinya  masih  menyala  karena  tegangan  yang  tersisa  belum  menyentuh  tegangan minimal, dengan nilai tegangan rata-rata kelima node adalah 8 Volt. Node masih mampu melakukan aktifitas sensing namun datanya tidak dapat sampai ke server dikarenakan CH dalam kondisi tidak aktif. Sehingga dapat dikatakan bahwa masa hidup jaringan  ketika menggunakan algoritma Leach maksimal sebesar 100 jam.
Jika  dibandingkan,  masa  hidup  pada  implementasi  algoritma  Leach  dalam  sebuah cluster sebesar 100 jam dengan implementasi jaringan tanpa algoritma Leach dalam jumlah cluster  yang  sama  juga  sebesar  58  jam,  maka  nilai  efisiensinya  dapat  dihitung menggunakan persamaan 1.
𝐿 1 − 𝐿 2 𝐿 1 × 100% (1) 100  −  58 100 × 100%  =  42%
Efisiensi Daya Perangkat Wireless Sensor Network Pada Penerangan Jalan Umum (PJU) Berbasis Algoritma Leach
Aad Hariyadi, Mochamad Taufik, Hudiono, Nurul Hidayati, Amalia E. R., Ridho H. Y. P.
di mana L 1 adalah masa hidup dengan algoritma Leach sedangkan L 2 adalah masa hidup jaringan tanpa jaringan Leach.
Berdasarkan  hasil  perhitungan  menujukkan  bahwa  implementasi  Algoritma  Leach dalam  satu  cluster  memiliki  penggunaan  daya  lebih  efisien  42%  dibandingkan  dengan tanpa menggunakan algoritma Leach.

## 4. Kesimpulan
Penggunaan  algoritma  Leach  dalam  satu  cluster  mempunyai  efisiensi  lebih  baik sebesar  42%  dibandingkan  tanpa  menggunakan  metode  Leach.  Akan  tetapi  dalam penggunaan algoritma Leach waktu hidup atau lifetime CH menjadi lebih cepat habis, hal ini dikarenakan tugas CH yang lebih berat dibandingkan dengan tugas node sensor. Secara keseluruhan  dengan  nilai  rata-rata  penggunaan  daya  pada  masing-masing  perangkat dengan menggunakan algoritma Leach mempunyai kinerja lebih baik dibandingkan tanpa menggunakan algoritma Leach.

## Ucapan Terimakasih
Penelitian  ini  didanai  oleh  program  Penelitian  Swadana  Regular  Kompetisi  dari Politeknik Negeri Malang (023.18.2.677606/2021)

## Daftar Pustaka
[1] T. U. Syamsuri, “Kontrol Lampu Jalan untuk Menghemat Energi,”  Pros. SENTIA 2015, vol. 7, pp. 28–33, 2015.
[2] R.  L.  Nurbed,  R.  Munadi,  and  R.  Mayasari,  “Prototype  Smart  Street  Lighting  Di Wireless  Sensor  Network  (  Prototype  Smart  Street  Lighting  in  Wireless  Sensor Network ),” pp. 1–9.
[3] M. Taufik, A. E. Rakhmania, and Y. N. Afnani, “Prepaid water meter card based on internet of things,” IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., vol. 732, no. 1, 2020.
[4] N.  Afrian  et  al.,  “Rancang  Bangun  Pengendali  Utama  Pada  Sistem  Kontrol  Dan Monitoring Lampu Penerangan jalan umum Tenaga Surya Menggunakan Wireless Sensor Network Dengan Human Machine Interface Terpusat,” vol. 1, no. 1, pp. 1– 10, 2017.
[5] H.  Hudiono,  M.  Taufik,  R.  H.  Y.  Perdana,  and  W.  R.  Rohmah,  “Design  and implementation  of  centralized  reading  system  on  analog  postpaid  water  meter,” IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., vol. 732, no. 1, 2020.
[6] H.  Darmono,  R.  H.  Y.  Perdana,  and  W.  Puspitasari,  “Observation  of  greenhouse condition based on wireless sensor networks,” IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., vol. 732, no. 1, 2020.
[7] M.  Syaifudin,  F.  Rofii,  and  A.  Qustoniah,  “Rancang  Bangun  Sistem  Monitoring Tempat  Sampah  Rumah  Tangga  Dan  Penerangan  Jalan  Berbasis  Wireles  Sensor Network (Wsn),” Transmisi, vol. 20, no. 4, p. 158, 2019.
[8] W. Cahyadi, M. A. Wahyudi, and C. S. Sarwono, “Analisis Perbandingan Konsumsi Energi dan Masa Hidup Jaringan pada Protokol LEACH, HEED, dan PEGASIS di Wireless Sensor Network,” J. Rekayasa Elektr., vol. 14, no. 2, 2018.
[9] W. Puspitasari and H. Y. R. Perdana, “Real-time monitoring and automated control of greenhouse using wireless sensor network: Design and implementation,” 2018 Int.

## Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 20 No. 2 Oktober 2021 Hal 101 - 112
Semin. Res. Inf. Technol. Intell. Syst. ISRITI 2018, pp. 362–366, 2018.
[10] H.  L.  D.  A.  N.  Non-Leach,  “Optimasi  Network  Lifetime  Pada  Jaringan  Sensor Nirkabel Dengan Efisiensi Energi Menggunakan Teknik,” vol. XV, no. 1, 2020.
[11] D. Wahyudi, M. U. H. Al Rasyid, and I. Syarif, “Implementasi Algoritma Clustering untuk Efisiensi Energi di Wireless Sensor Network,” INOVTEK Polbeng - Seri Inform., vol. 4, no. 2, p. 168, 2019.
[12] K.  Fallo,  W.  Wibisono,  and  Kun  Nursyaful  Priyo  Pamungkas,  “Pengembangan mekanisme  grid  based  clustering  untuk  peningkatan  kinerja  LEACH  pada lingkungan  Wireless  Sensor  Network  Development  of  a  grid-based  clustering mechanism  to  improve  Leach  performance  in  the  Wireless  Sensor  Network environment,” J. Ilm. Teknol. Sist. Inf., vol. 5, no. 34, pp. 152–161, 2019.
[13] Ifa  Afidah  Rosuliya,  “Implementasi  Routing  Protokol  Wireless  Sensor  Network Pada Mikrokontroler Implementation Routing Protocol Wireless Sensor Network Of Microcontroller Based,” 2015.
[14] F. F. Kusumastuti, I. Wahidah, and R. Mayasari, “Analisis Perbandingan Konsumsi Daya  dan  Masa  Hidup  Jaringan  pada  Protokol  Routing  LEACH  dan  HEED  di Wireless Sensor Network,” Conf. Inf. Technol. Inf. Syst. Electr. Eng., pp. 57–64, 2016.
[15] M.  A.  Permana,  “Analisa  Algoritma  LEACH  Pada  Jaringan  Sensor  Nirkabel,” Proceeding Semin. Tugas Akhir Jur. Tek. Elektro FTI-ITS, pp. 1–6, 2012.
[16] I. Tonapa, J.R., Widiasari, “Analisis Ketahanan Energi Oleh Low Energy Adaptive Clustering  Hierarchy  (  LEACH  )  Pada  Cluster  Head  Wireless  Sensor  Network (  WSN  )  Analisis  Ketahanan  Energi  Oleh  Low  Energy  Adaptive  Clustering
Hierarchy ( LEACH ) Pada Cluster Head Wireless Sensor Network,” no. April, pp.
1–13, 2016.
[17] V. K. Ta, H. Oh, and M. Ieee, “A pipelined cooperative transmission protocol for fast and reliable image delivery in wireless sensor networks,” pp. 1–14, 2020.
[18] R. H. Y. Perdana, H. Hudiono and A. F. N. Luqmani, "Water Leak Detection and Shut-Off  System  on  Water  Distribution  Pipe  Network  Using  Wireless  Sensor Network,"  2019  International  Conference  on  Advanced  Mechatronics,  Intelligent Manufacture and Industrial Automation (ICAMIMIA), 2019, pp. 297-301.