Sistem Noma Pada Pengumpulan Data Jaringan Sensor Nirkabel Dengan Bantuan UAV

Fikri, Sinatriya Hudan Nur (2025) Sistem Noma Pada Pengumpulan Data Jaringan Sensor Nirkabel Dengan Bantuan UAV. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6022222010-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) merupakan teknologi akses jamak yang meningkatkan efisiensi spektrum dengan memungkinkan beberapa pengguna berbagi saluran yang sama secara bersamaan melalui pembagian daya. Teknologi ini sangat penting dalam konteks Jaringan Sensor Nirkabel (WSN) yang digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pemantauan lingkungan, pertanian cerdas, dan pengawasan keamanan. Namun, WSN menghadapi tantangan besar dalam efisiensi pengumpulan data dan manajemen daya. Dengan kemajuan teknologi Unmanned Aerial Vehicle (UAV), yang berfungsi sebagai node pengumpul data yang bergerak. Salah satu bentuk komunikasi yang digunakan adalah OMA yang membagi sinyal komunikasi dalam waktu, frekuensi, atau kode untuk melakukan pengiriman. Hal tersebut menyebabkan efisiensi spektrum dan kapasitas jaringan yang terbatas karena memerlukan alokasi sumber daya yang eksklusif untuk setiap pengguna. Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) merupakan salah satu teknologi kunci dalam meningkatkan efisiensi spektral pada sistem komunikasi nirkabel, termasuk dalam pengumpulan data pada jaringan sensor nirkabel (WSN). Dalam konteks ini, penelitian ini mengintegrasikan NOMA dengan bantuan Unmanned Aerial Vehicle (UAV) sebagai solusi untuk mengatasi keterbatasan bandwidth dan meningkatkan kinerja pengumpulan data dari sensor yang tersebar. Permasalahan utama yang dihadapi adalah terbatasnya sumber daya spektrum dan kebutuhan akan efisiensi transmisi dalam topologi jaringan yang dinamis. Untuk menyelesaikan permasalahan tersebut, dilakukan perancangan sistem berbasis alokasi daya adaptif menggunakan Channel Inversion Power Control (CIPC), teknik superposition coding pada pemancar, dan Successive Interference Cancellation (SIC) pada penerima UAV. Metode yang digunakan mencakup pengelompokan sensor menggunakan algoritma K-Means, penentuan rute UAV optimal dengan algoritma genetika, serta simulasi sistem untuk membandingkan performa NOMA dan OMA pada berbagai skenario jumlah sensor dan daya pancar. Hasil simulasi menunjukkan bahwa sistem NOMA memberikan performa yang unggul dibandingkan OMA. Pada skenario dengan 20 sensor dan daya pancar 30 dBm, NOMA menghasilkan sum rate sebesar 8.3 bps/Hz, lebih tinggi dibandingkan OMA yang hanya mencapai 4.9 bps/Hz. Efisiensi spektral total meningkat hingga 83%. Temuan ini membuktikan bahwa penerapan NOMA dalam sistem WSN berbasis UAV secara signifikan dapat meningkatkan kinerja komunikasi dan kapasitas jaringan.
=========================================================================================================================================================
Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) is a multiple access technology that enhances spectral efficiency by allowing multiple users to share the same channel simultaneously through power domain separation. This technology is particularly important in the context of Wireless Sensor Networks (WSNs), which are widely used in applications such as environmental monitoring, smart agriculture, and security surveillance. However, WSNs face major challenges in data collection efficiency and power management. With the advancement of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) technology—serving as mobile data collectors—communication methods such as Orthogonal Multiple Access (OMA) are commonly used, where communication signals are separated by time, frequency, or code. This leads to limited spectral efficiency and network capacity, as exclusive resource allocation is required for each user. NOMA is one of the key technologies for enhancing spectral efficiency in wireless communication systems, including data collection in WSNs. In this context, this research integrates NOMA with the assistance of UAVs as a solution to bandwidth limitations and to improve the performance of data collection from distributed sensors. The main problem addressed is the scarcity of spectral resources and the need for efficient transmission within dynamic network topologies. To address this issue, a system is designed using adaptive power allocation based on Channel Inversion Power Control (CIPC), superposition coding at the transmitter, and Successive Interference Cancellation (SIC) at the UAV receiver. The methods include sensor clustering using the K-Means algorithm, UAV route optimization using a genetic algorithm, and system simulation to compare the performance of NOMA and OMA under various sensor counts and transmission power scenarios. Simulation results show that the NOMA system outperforms OMA. In a scenario with 20 sensors and a transmission power of 30 dBm, NOMA achieves a sum rate of 8.3 bps/Hz, higher than OMA’s 4.9 bps/Hz. The total spectral efficiency increases by up to 83%. These findings demonstrate that the application of NOMA in UAV-based WSNs can significantly improve communication performance and network capacity.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	UAV, WSN, NOMA, Pengumpulan Data, UAV, WSN, NOMA, Data Collection
Subjects:	T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK5102.9 Signal processing. T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK5103.2 Wireless communication systems. Two way wireless communication T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK5101 Telecommunication
Divisions:	Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (ELECTICS) > Electrical Engineering > 20101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Sinatriya Hudan Nur Fikri
Date Deposited:	29 Jul 2025 02:57
Last Modified:	29 Jul 2025 02:57
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/122395

Actions (login required)

View Item