BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.2 Saran
Saran-saran yang diajukan agar menjadi masukan dalam kekurangan untuk pengembangan berikutnya adalah sebagai berikut:
1. Untuk pengembangan selanjutnya dapat dicoba untuk menggunakan modul Xbee lebih dari dua buah. dengan mengimplementasikan topologi star, tree, atau mesh.
2. Untuk pengembangan selanjutnya dapat ditambahkan sensor-sensor yang lain agar tidak hanya mengontrol tapi juga dapat memonitor suhu, konsumsi pemakaian listrik, dan lain-lain.
Nama : Raden Muhammad Prima Yahya Nama Panggilan : Prima
Tempat Tanggal Lahir : Serang, 28 November 1991
Agama : Islam
Alamat : Komplek Griya Bandung Indah Blok C 10 No 8 Bandung
No Telepon : 085974651154
Email : primayahya91@gmail.com Riwayat Pendidikan :
(1997-2003) SD Negeri Margahayu Raya (2003-2006) SMP Negeri 48 Bandung (2006-2010) SMK Negeri 4 Bandung
HOME MENGGUNAKAN MEDIA WIRELESSBERBASIS
ZIGBEE IEEE 802.15.4
TUGAS AKHIR
Disusun Untuk Memenuhi Syarat Kelulusan Pada
Program Studi Strata Satu Sistem Komputer di Jurusan Teknik Komputer
Oleh
Raden Muhammad Prima Yahya 10210147
Pembimbing
Susmini Indriani Lestariningati, M.T
JURUSAN TEKNIK KOMPUTER
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA
BANDUNG
2016
iv ABSTRAK...i ABSTRACT...ii KATA PENGANTAR...iii BAB I PENDAHULUAN...1 1.1 Latar Belakang... 1
1.2 Maksud dan Tujuan...2
1.3 Batasan Masalah... 2
1.4 Metodologi Penelitian...2
1.5 Sistematika Penulisan... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA...5
2.1 Komunikasi Data...5
2.1.1 Arah Pertukaran Data...6
2.1.2 Mode Transmisi... 7
2.1.3 Media Transmisi... 8
2.2 Jaringan Komputer...14
2.2.1 Jenis Koneksi... 14
2.2.2 Berdasarkan Area...15
2.2.3 Berdasarkan Media Penghantar... 16
2.3 Protokol Jaringan Komputer... 16
2.3.1 Model Referensi OSI... 17
2.3.2 TCP/IP Protocol Suite...19
2.4 Mikrokontroler...21
2.4.1 Arduino Uno... 21
2.4.2 Arduino Ethernet Shield...22
2.4.3 Arduino Xbee Shield...23
2.4.4 Arduino Relay Shield...24
2.4.5 Bahasa Perograman C Untuk Mikrokontroler... 25
2.5 Protokol Zigbee...25
2.5.1 Karekteristik Zigbee...26
2.5.2 Arsitektur Zigbee... 26
v
3.1 Komponen Sistem...30
3.1.1 Perangkat Keras... 30
3.1.2 Perangkat Lunak... 32
3.2 Instalasi Sistem... 33
3.2.1 Instalasi Arduino IDE 1.0.6.1... 33
3.2.2 Konfigurasi Arduino Uno... 34
3.2.3 Konfigurasi Arduino Ethernet Shield... 35
3.2.4 Instalasi X-CTU... 35
3.2.5 Konfigurasi Modul Zigbee...36
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA...40
4.1 Pengujian Kontrol Alat... 40
4.2 Pengujian Zigbee Terhadap Jangkauan Transmisi...41
4.3 Pengujian Zigbee Terhadap Interferensi...43
4.4 Pengujian Level Baterai Terhadap Zigbee...44
4.5 Analisa... 44
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...45
5.1 Kesimpulan... 45
1 [1] Mateusz Grabowski, Grzegorz Dziwoki, The IEEE Wireless Standards as an Infrastructure of Smart Home Network Computer Networks, Communications in Computer and Information Science Volume 39, 2009, pp 302-30, 2009.
[2] Sopandi, D. (2008).Instalasi Dan Konfigurasi Jaringan Komputer Bandung: Informatika Bandung.
[3] Sofana, I. (2008). Membangun Jaringan Komputer. Bandung: INFORMATIKA.
[4] Artanto, Dian. 2009. Merakit PLC dengan Mikrokontroler +CD. PT Elex Media Komputindo
[5] Forouzan, Behrouz A.Data Communication and networking. S.l. : Mc Graw-Hill, 2007. 4thEdition.
[6] Jusak. (2013).Teknologi Komunikasi Data Modern. Yogyakarta: Andi.
[7] Bejo, & Agus C, AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C Dalam Mikrokontroler ATMega8535. Graha Ilmu. Yogyakarta: 2008.
[8] S.S.Riaz Ahmed (2005), The Role Of Zigbee Technology In Future Data Communication System,Sthak Institute of Technologi.
[9] Bisry, Amin, & Khamdan, Rancang Bangun Komunikasi Data Wireless Mikrokontroler Menggunakan Modul Xbee Zigbee (IEEE 802.15.4), Institut Pertanian Bogor, Bogor, 2012.
1Raden Muham m ad Prima2SusminiIndrianiYahya,Lestariningati Universitas Komputer Indonesia Jl. Dipati Ukur No.112-116 Bandung 40132
Email: primayahya91@gmail.com, lestariningati@email.unikom.ac.id Abstrak
Isu mengenai sistem manajemen untuk lingkungan rumah atau smart home kini menjadi semakin populer saat ini. Dikarenakan sistem tersebut membantu pemilik rumah, lansia dan orang cacat, hingga mendukung penghematan energi. Sistem smart home dapat diimplementasikan menggunakan media kabel juga media wireless. Jaringan smart home dapat menggunakan standar spesifik ataupun standar terbuka seperti standar IEEE. Pemilihan standar terbuka lebih digemari dikarenakan dari efisiensi dari sisi biaya. Pemilihan media wireless dipilih karena tidak membutuhkan rekonstruksi terhadap bangunan yang sudah jadi. Zigbee merupakan salah satu dari standar terbuka dari IEEE 802.15.4, termasuk kedalam Wireless Personal Area Network (WPAN). Kelebihan Zigbee adalah konsumsi daya yang rendah serta biaya yang murah. Penelitian ini memfokuskan implementasi jaringan smart home dengan menggunakan Zigbee 802.15.4, yaitu pada kinerja jaringan di layer fisik. Karakteristik yang dianalisis adalah parameter utama dari layer fisik seperti jangkauan transmisi, interferensi, konsumsi energi dan pengaruhnya terhadap kecepatan pengiriman data. Dari hasil pengujian yang dilakukan dengan melakukan pengontrolan terhadap peralatan listrik menggunakan antar muka berbasis web, bahwa semakin jauh jarak antara pengirim dan penerima akan semakin besar waktu yang dibutuhkan untuk pengiriman data. Namun pada pengujian gangguan interferensi serta konsumsi energi berpengaruh terhadap keberhasilan transmisi data. Dapat disimpulkan bahwa implementasi standar terbuka menggunakan Zigbee telah berjalan dengan baik.
Keywords: Zigbee IEEE 802.15.4, Wireless, Smarthome, Transmisi, Interferensi
1. ENDAHULUANP
Sistem manajemen pada lingkungan rumah atau yang lebih dikenal sebagai sistemsmart home, menjadi sebuah isu yang semakin populer saat ini. Kelebihan dari sistem tersebut adalah membantu pemilik rumah sendiri dan juga dapat membantu orang lanjut usia (Lansia) serta orang cacat. Selain itu sistem ini juga dapat melakukan penghematan energi sehingga mengurangi emisi polusi. Sistem yang ada pasaran, cenderung membutuhkan harga yang mahal dan membutuhkan instalasi yang cukup rumit, sehingga untuk instalasi smart home perlu mengubah atau merekonstruksi kembali rumah yang akan dipasangkan smarthome tersebut. Definisi dari smart home dapat bervariasi, tergantung dari akar permasalahannya. Menurut Intertek, definisismart home adalah sebuah tempat tinggal atau kediaman yang menghubungkan jaringan komunikasi dengan peralatan listrik untuk memungkinkan dikontrol, dimonitor atau diakses dari jarak jauh [1].
Dalam membangun jaringansmart homedapat menggunakan media kabel atau media tanpa kabel (wireless). Didalam implementasi smart home
dapat menggunakan standard spesifik yang sudah ada untuk aplikasi rumah seperti standar KNX atau standar X10, atau dapat juga diimplementasikan dengan menggunakan standar terbuka (open
standard) seperti standard IEEE. Pemilihan standar terbuka merupakan pilihan yang lebih populer serta jika dilihat dari sisi biaya lebih efisien, serta jika menggunakan media kabel akan lebih sulit diimplementasikan pada bangunan yang sudah jadi, sehingga pemilihan tanpa kabel (wireless) lebih dipilih dikarenakan tidak harus merubah/merekonstruksi kembali bangunan tersebut. Implementasi smart home menggunakan Zigbee IEEE 802.15.4, merupakan standar terbuka yang digunakan untuk Wireless Personal Area Network (WPAN). Zigbee IEEE 802.15.4 merupakan teknologi yang memfokuskan data rate rendah, konsumsi daya rendah, biaya rendah, yang dapat bekerja dengan hanya menggunakan sebuah baterai saja yang dapat bertahan hingga satu tahun. Pada penelitian ini akan dianalisis secara fungsional jaringan smart home menggunakan standar wireless IEEE khususnya Zigbee 802.15.4.
Dengan merancang serta melakukan implementasi jaringan smart home dengan menggunakan standar terbuka yaitu Zigbee IEEE 802.15.4, yang akan diteliti adalah kinerja jaringan pada layer fisik (physical layer). Karakteristik yang akan dianalisis adalah parameter utama dari layer fisik seperti jangkauan transmisi, konsumsi energi, interferensi (interference) dan pengaruhnya terhadap kecepatan pengiriman informasi/data.
memperhatikan arsitertur standar yang dibuat lembaga standar industri dunia. Standar jaringan yang saat ini diakui dunia adalahThe Open System Connectionatau OSI yang dibuat oleh lembaga ISO (International Standar Organization), Amerika Serikat. Seluruh fungsi kerja jaringan komputer dan komunikasi antar entitas diatur dalam standar ini[2].
OSI adalah suatu standar komunikasi antar entitas yang terdiriatas 7 lapisan. Ketujuh lapisan tersebut mempunyai peran dan fungsi yang berbeda satu terhadap yang lain. Setiap layer bertanggung jawab secara khusus pada proses komunikasi data. Tujuan utama penggunaan model OSI adalah untuk membantu desainer jaringan memahami fungsi dari tiap-tiap layer yang berhubungan dengan aliran komunikasi data, termasuk jenis-jenis protokol jaringan dan metode transmisi. Model OSI dibagi menjadi 7 layer, dengan karakteristik dan fungsinya masing-masing. Berikut adalah layer pada model OSI.
Gambar 2.1 Layer Pada Model OSI 2.2. Protokol Zigbee
ZigBee adalah salah satu standar protokol komunikasi global yang dirumuskan oleh IEEE 802.15 seri yang keempat. WPAN low rate atau disebut ZigBee adalah teknologi terbaru dan memberikan spesifikasi untuk perangkat yang memiliki kecepatan data rendah, konsumsi daya yang sangat rendah dan karena itu ditandai dengan baterai yang tahan lama. Beberapa aplikasi dari Zigbee yaitu Home Automation, Zigbee Smart Energy, Telecommunication Application, dan Personal Home[3]. Hubungan antara IEEE 802.15.4 dan ZigBee adalah serupa dengan antara IEEE 802.11 dan Wi-Fi Alliance. Untuk tujuan non-komersial, spesifikasi ZigBee tersedia gratis untuk masyarakat umum.
2.3. Modul Xbee
pada spesifikasi IEEE 802.15.4 radio fisik dan beroperasi pada band berlisensi termasuk 2.4 GHz, 900 MHz dan 868 MHz. Basis XBee berasal dari modul MaxStream dan Digi, modul ini memungkinkan komunikasi wireless dalam jangkauan hingga 30 meter (dalam ruangan) atau 100 meter (luar ruangan). XBee dapat digunakan sebagai pengganti kabel serial, dapat juga digunakan sebagai mode perintah untuk suatu
broadcast, dan pilihan menghubungkan suatu jaringan.
Gambar 2.2. Modul Xbee
2.4.Arduino Xbee Shield Xbee Shield memungkinkan Arduino untuk berkomunikasi secara nirkabel menggunakan Zigbee. Modul ini dapat berkomunikasi hingga 100 meter di dalam ruangan atau 300 kaki di luar ruangan (dengan line-of-sight). Hal ini dapat digunakan sebagai pengganti serial / USB atau dapat memasukkannya ke dalam mode perintah dan mengkonfigurasi untuk berbagai pilihan jaringan
broadcast dan mesh. Xbee Shield juga menyediakan pin header untuk penggunaan pin digital 2 sampai 7 dan input analog (pin digital 8 sampai 13 tidak terhalang oleh Shield, sehingga dapat menggunakan header di papan itu sendiri).
Gambar 2.3. Arduino Xbee Shield
Xbee Shield memiliki dua jumper (lengan plastik removable kecil yang masing-masing cocok ke dua dari tiga pin berlabel Xbee / USB). Ini menentukan bagaimana komunikasi serial Xbee yang terhubung ke komunikasi serial antara mikrokontroler (ATmega8 atau ATmega168) dan FTDI USB-to-serial chip pada board Arduino.
mengendalikan 4 relay. Memliki daya maksimal DC 90W atau AC 360VA. Hal ini dimungkinkan untuk mengontrol perisai Relay melalui Arduino / DFRduino menggunakan IOS digital dengan eksternal 7 sampai 12V. Dengan dibangun soket xbee, maka dapat dikontrol secara nirkabel melalui Xbee / bluetooth / WPM. Hal ini membuat solusi ideal untuk otomatisasi dan robotika. Berikut gambar bentuk fisik Arduino Relay Shield.
Gambar 2.4. Arduino Relay Shield 2.6.ArduinoEthernet Shield
Arduino Ethernet Shield menambah kemampuan arduino board agar terhubung ke jaringan komputer. Ethernet shield berbasiskan cip ethernet Wiznet W5100. Ethernet library digunakan dalam menulis program agar arduino board dapat terhubung ke jaringan dengan menggunakan arduino ethernet shield. Pada ethernet shield terdapat sebuah slot micro-SD, yang dapat digunakan untuk menyimpan file yang dapat diakses melalui jaringan. Onboard micro-SD card reader diakses dengan menggunakan SD library. Berikut adalah gambar dari Arduino Ethernet Shield
Gambar 2.5. Arduino Ethernet Shield 2.7.Arduino Uno
Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328. Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input
analog, 16 MHzosilatorkristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor
Gambar 2.6 Arduino UNO 3.ETODE PENELITIANM
Metode penelitian yang akan digunakan adalah sebagaimana berikut:
1. Studi Pustaka, merupakan pengumpulan informasi yang akan dibutuhkan pada perancangan dengan cara mencari referensi, membaca dan mempelajari buku, jurnal ilmiah artikel yang berkaitan dengan penelitian. 2. Perancangan, merupakan rancangan kebutuhan
sistem yang dibutuhkan.
3. Implementasi, merupakan pembuatan sistem, menerapkan hasil rancangan.
4. Pengujian dan Analisa, merupakan pengujian dari implementasi yang telah dikerjakan. Pengujian akan dilakukan pada gedung Unikom untuk pengujian jarak terhadap kecepatan pengiriman informasi. Pengambilan data dibagi dua yaitu didalam gedung serta di luar gedung. Untuk pengambilan data pengaruh interferensi dan konsumsi energi akan dilaksanakan di ruang Laboratorium Komunikasi Data. Analisa diambil setelah melaksanakan pengujian.
5. Kesimpulan, penarikan kesimpulan dari hasil analisa pengujian alat.
4.ASIL DAN PEMH BAHASAN
4.1. Perancangan Sistem Sistem yang dibangun digambarkan pada gambar 4.1 berikut ini.
Gambar 4.1. Blok Diagram Sistem
4.2. PengujianAlat KontrolMelaluiAntar Muka Berbasis Web Sebelum melakukan pengujian pada layer fisik, terlebih dahulu melakukan pengujian pada antar
dari antar muka.
Gambar 4.2. Tampilan Antar Muka Tabel 4.1 Hasil Pengujian Pengontrolan Smarthome Menggunakan Antar Muka Berbasis
Web
No PeralatanJenis Relay PeralatanStatus 1 Lampu 1 Aktif 2 Lampu 2 Aktif 3 Lampu 3 Aktif 4 Kipas Angin 4 Aktif
Dari hasil pengujian antar muka bahwa semua fungsi yang ada telah berfungsi dengan baik.
4.3. Pengujian Jarak Jangkauan terhadap Kecepatan DataPengiriman
Untuk melihat pengaruh jarak terhadap kecepatan pengiriman informasi/data, dilakukan 2 skema pengujian, yaitu pengujian dilakukan dengan kondisi bebas halang (outdoor) serta kondisi banyak halangan (indoor). Kondisi bebas halang hanya didapat pada kondisi diluar gedung Unikom. Berikut adalah hasil pengujian jarak jangkauan serta pengaruh terhadap kecepatan pengiriman data. Tabel 4.2. Hasil Pengujian Jarak Jangkauan diluar
Gedung serta pengaruh terhadap Kecepatan Pengiriman Data
Pada kondisi indoor dilakukan pengujian dengan cara menempatan modul transmitter di ruang Laboratorium Digital, serta memindahkan
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Jarak Jangkauan didalam Gedung serta pengaruh terhadap
Kecepatan Pengiriman Data
No Ruang (meter)Jarak Keberhasilan PengirimanKecepatan Data (detik) 1 4521 7 Ya 0 2 4519 15 Ya 0 3 4517 23 Ya 0 4 Labkom 3 46 Ya 1 5 Labkom 4 50 Tidak
-Dari hasil pengujian jarak jangkauan terhadap kecepatan pengiriman data, semakin jauh jarak antara pengirim dan penerima, waktu yang dibutuhkan untuk pengiriman data semakin besar.
4.4. PengujianInterferensi terhadap Kecepatan PengirimanData
Berikut adalah hasil pengujian interfernsi terhadap kecepatan pengiriman data. Interferensi dari gangguan yang diberikan dijelaskan pada tabel 4.4, dimana jenis gangguan yang diberikan adalah memberikan peralatan lain yang menggunakan wireless yang didekatkan pada modul Xbee.
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Interferensi terhadap Kecepatan Pengiriman Data
No InterferensiJenis Frekuensi
Kecepatan Pengiriman Data (detik) 1 Bluetooth 2.4GHz 0 2 Wifi 2.4GHz 0 3 Sinyal telepon selular 1800MHz 0 Dari hasil pengujian yang dilakukan bahwa memberikan gangguan berupa sinyal frekuensi lain pada modul Xbee, tidak memberikan pengaruh terhadap kecepatan pengiriman data.
4.5. Pengujian DayaKonsumsiterhadap Kecepatan DataPengiriman
Berikut adalah hasil pengujian konsumsi daya Xbee. Level baterai yang diberikan adalah mulai dari kondisi baterai penuh hingga menurun ke 10% untuk melihat pengaruhnya terhadap pengiriman data.
Tabel 4.5. Hasil Pengujian Konsumsi Baterai terhadap Keberhasilan Pengiriman Data No Level PenggunaanBaterai (%) PengirimanData No (meter)Jarak Keberhasilan PengirimanKecepatan
Data (detik) 1 10 Ya 0 2 20 Ya 0 3 30 Ya 0 4 40 Ya 0 5 50 Ya 0 6 60 Ya 1 7 70 Tidak
-Dari hasil pengujian yang dilakukan dapat dianalisis bahwa level baterai memberikan pengaruh terhadap keberhasilan pengiriman data. 5.ESIMPULANK
Dari hasil pengujian yang dilakukan, dapat ditarik kesimpulan sebagaimana berikut:
1. Dari hasil pengujian jarak jangkauan terhadap kecepatan pengiriman data adalah semakin jauh jarak antara modul pengirim dan penerima, waktu yang dibutuhkan untuk pengiriman data akan semakin besar. Untuk pengaruh interferensi tidak mempengaruhi pengiriman data. Sedangkan apabila daya pada baterai dibawah 40% maka tidak dapat melakukan pengiriman data.
2. Dari hasil pengujian penggunaan Zigbee dapat digunakan untuk pada jaringan smarthome, dikarenakan menggunakan standar terbuka, seperti standar IEEE, telah berfungsi dengan baik. Bahkan kelebihan dari Zigbee dapat dirancang untuk membuat jaingan yang lebih luas lagi sehingga dapat diimplementasikan pada bangunan yang memiliki jumlah lantai yang banyak.
6. EFERENSIR
[1] Mateusz Grabowski, Grzegorz Dziwoki, The IEEE Wireless Standards as an Infrastructure of Smart Home Network Computer Networks, Communications in Computer and Information Science Volume 39, 2009, pp 302-30, 2009. [2] Behrouz A. Fororuzan, TCP/IP Protocol Suite,
Mc Graw Hill, Fourth Edition, 2006. [3] www.zigbee.org
[4] Behrouz A. Forouzan, Data Communication and Networking, Mc-Graw Hill, Fourth Edition, 2007.
iii
Untaian puji serta syukur diiringi sujud kehadirat Allah SWT. atas segala limpahan karunia, inayah dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis ini. Shalawat serta salam, semoga senantiasa tercurah kepada sang pemimpin tauladan Rasulullah Muhammad SAW, juga kepada keluarga, para sahabat, serta para pengikutnya yang meniti jalan perjuangannya hingga hari akhir. Selama melaksanakan tugas akhir dan penyusunan laporan akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, baik material maupun spiritual. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya selama melaksanakan studi dan menyelesaikan Tugas Akhir ini kepada:
1. Kedua Orang Tua, dan keluarga besar tercinta yang senantiasa tidak henti-hentinya berdoa mencurahkan cinta, kasih sayang, perhatian, nasihat, serta motivasi sehingga Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Ibu Susmini Indriani Lestariningati, M.T selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan arahan, saran, nasihat, motivasi dan bimbingan kepada Penulis selama menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Ibu Sri Supatmi, M.T selaku Dosen Wali atas segala dukungannya baik akademik maupun non akademik.
4. Bapak Dr. Wendi Zarman, M.Si selaku Ketua Jurusan Teknik Komputer Universitas Komputer Indonesia.
5. Seluruh staff dosen dan karyawan di Jurusan Teknik Komputer.
6. Teman-teman seluruh angkatan, khususnya kelas 10 TK-4 dan lab komunikasi data yang telah banyak membantu selama studi maupun selama proses pengerjaan Tugas Akhir.
Akhir kata dengan segala kerendahan hati penulis meminta maaf apabila dalam penyusunan karya tulis ini masih terdapat kekurangan dan kesalahan. Dengan mengharap Ridho Allah SWT. mudah-mudahan karya tulis ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan juga pembaca pada umumnya.
Bandung, Februari 2016