Sistem komunikasi diperlukan pada sistem sistem otomasi bangunan untuk menghubungkan perangkat-perangkat pada sistem koordinasi master-slave. Sistem komunikasi ini menggunakan sistem protokol Modbus dan dengan media Ethernet. II.8.1. Komunikasi Ethernet
Ethernet adalah teknologi jaringan komputer berdasarkan pada kerangka jaringan area lokal (LAN). Ethernet adalah suatu sistem jaringan dengan menggunakan media kabel Unshielded Twisted Pair (UTP) yang dibuat dan dipatenkan perusahaan Xerox. Ethernet merupakan implementasi dari metode CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access) yang dikembangkan tahun 1960 pada proyek wireless ALOHA di Hawaii University pada kabel coaxial. Ethernet asli diciptakan pada tahun 1976 di Xerox's Palo Alto Research Center (PARC). Sejak itu, Ethernet telah melalui empat generasi: Ethernet standard (10 Mbps), Fast Ethernet (100 Mbps), Gigabit Ethernet (1 Gbps), dan ten-Gigabit Ethernet (l0 Gbps). Standardisasi Ethernet telah dilakukan oleh IEEE pada tahun 1978.
Sistem komunikasi Ethernet harus menggunakan Ethernet Card sebagai adaptornya. Ethernet Card adalah jenis hardware jaringan komputer yang awalnya diciptakan untuk membangun sebuah Local Area Network (LAN). Hal ini digunakan untuk mendukung standar Ethernet untuk koneksi jaringan kecepatan tinggi melalui kabel dalam jaringan atau sering disebut sebagai kartu LAN. Ethernet Card berfungsi membantu pertukaran file dan data melalui jaringan komputer. Komputer-komputer ini berkomunikasi melalui jaringan komputer dengan bantuan dari akses fisik ke media jaringan dan sistem pengalamatan tingkat rendah melalui penggunaan alamat MAC (nomor seri unik 48-bit yang disimpan dalam ROM yang dilakukan pada Ethernet Card). Dalam sebuah jaringan, setiap komputer memiliki kartu dengan alamat MAC yang unik. Ethernet telah disetujui sebagai standar industri protokol LAN tahun 1983. Sebuah jaringan yang menggunakan protokol Ethernet sering disebut Ethernet network. Jaringan ini telah umum digunakan pada sistem komunikasi data yang membutuhkan pengiriman data jarak dekat dan reliable (handal).
Sistem komunikasi melalui Ethernet membagi aliran data ke dalam paket individual yang disebut frame. Setiap frame, berisi alamat sumber dan tujuan serta pengecekan error data sehingga data yang rusak dapat dideteksi dan dikirim kembali. Proses pengiriman frame pada Ethernet didasarkan pada standar IEEE 802.3 yang meliputi operasi half duplex dan full duplex. Format frame terdiri dari tujuh field yang ditunjukkan pada Gambar II.6.
Gambar II.6. Frame Ethernet[11]
Preamble field pertama dari frame 802.3 berisi 7 byte (56 bits) Os dan Is menjadi tanda sistem penerima ke frame dan memungkinkan untuk sinkronisasi waktu input yang hanya menyediakan pola peringatan dan time pulse (pulsa waktu). Pola 56-bit memungkinkan stasiun untuk kehilangan beberapa bit pada awal frame. Preamble ini sebenarnya ditambahkan pada lapisan fisik dan tidak resmi merupakan bagian dari frame.
II.8.2. Modbus TCP/IP
Protokol Modbus merupakan protokol buatan perusahaan Modicon pada tahun 1979 yang mempunyai beberapa tipe, salah satunya Modbus TCP/IP. TCP sendiri adalah singkatan dari Transmission Control Protocol dan IP adalah Internet Protocol. Pada sekitar tahun 1999, Modbus Remote Terminal Unit (RTU) yang media transmisinya adalah TCP/IP dipublikasikan. Setelah peluncuran itu, banyak device yang menggunakan Modbus TCP/IP, Modbus RTU mulai ditinggalkan.
Protokol TCP/IP ini digunakan bersama-sama dengan protokol transport untuk internet. Ketika informasi Modbus dikirim menggunakan protokol ini, data yang akan diteruskan ke TCP dimana informasi tambahan terpasang dan diberikan
kepada IP. IP kemudian menempatkan data dalam paket (atau datagram) dan mengirimkan. Spesifikasi Modbus TCP/IP ini adalah dengan menambahkan enam byte header di depan frame pesan Modbus RTU standar. CRC 16 tidak dikenal lagi di Modbus TCP/IP ini, karena TCP/IP sendiri merupakan protokol juga yang sudah mempunyai error correction sendiri. Default-nya, Modbus TCP/IP ini menggunakan port 502 TCP/IP.
Proses pengiriman pada protokol ini menggunakan beberapa rangkaian frame (bingkai). Mulanya, Transmission Control Protocol (TCP) harus membuat sambungan sebelum mentransfer data, karena merupakan protokol berbasis koneksi. Master (Client) di Modbus TCP menetapkan koneksi dengan Slave (Server). Server menunggu untuk koneksi masuk dari Client. Setelah sambungan dibuat, Server kemudian merespon permintaan dari klien sampai klien menutup koneksi. Gambar II.7. berikut ini merupakan rangkaian frame pesan Modbus TCP/IP antara master dan slave.
Gambar II.7. Frame Pesan Modbus TCP/IP Antara Master dengan Slave.[12] 1) Transaction ID adalah dua byte yang di-copy oleh slave untuk membalas
pesan. Jika master sedang meminta banyak transaksi aktif yang simultan, berarti slave tidak akan pernah salah memberikan informasi.
2) Protocol adalah dua byte yang harus diisi dengan nol
3) Byte count adalah dua byte data yang menghitung total byte pesan setelahnya (Unit ID, Function Code dan data yang dikirmkan). Panjang dari byte tersebut selalu kurang dari 256 dan byte awal selalu bernilai nol. 4) Satu byte Unit ID ini seperti Slave Adderss pada Modbus RTU.
II.8.3. Topologi Star
Jaringan komputer berfungsi untuk menghubungkan 2 komputer atau lebih. Dalam implementasinya ada beberapa topologi jaringan yang digunakan. Topologi jaringan sendiri adalah suatu cara / konsep yang digunakan untuk menghubungkan dua komputer atau lebih, berdasarkan hubungan geometris antara unsur-unsur dasar penyusun jaringan, yaitu node, link, dan station. Topologi ini memiliki node inti/tengah yang disambungkan ke node lainnya. Penulis pada tugas akhir ini memakai jaringan komunikasi topologi star. Gambar II.8. berikut ini memperlihatkan topologi star.
Gambar II.8. Topologi Star.[13]
Topologi Star mempunyai karakteristik tersendiri dibandingkan dengan toplogi lainnya. Beberapa karakteristik topologi star adalah:
1) Setiap node berkomunikasi langsung dengan konsentrator (HUB).
2) Bila setiap paket data yang masuk ke konsentrator (HUB) kemudian di- broadcast keseluruh node yang terhubung sangat banyak (misalnya memakai hub 32 port), maka kinerja jaringan akan semakin turun.
3) Sangat mudah dikembangkan.
4) Jika salah satu ethernet card rusak, atau salah satu kabel pada terminal putus, maka keseluruhhan jaringan masih tetap bisa berkomunikasi atau tidak terjadi down pada jaringan keseluruhan tersebut.
Topologi ini mempunyai kelebihan dibandingkan dengan topologi lainnya. Kelebihan topologi star di antaranya adalah sebagai berikut.
1) Cukup mudah untuk mengubah dan menambah komputer ke dalam jaringan yang menggunakan topologi star tanpa mengganggu aktvitas jaringan yang sedang berlangsung.
2) Apabila satu komputer yang mengalami kerusakan dalam jaringan maka komputer tersebut tidak akan membuat mati seluruh jaringan star.
3) Kita dapat menggunakan beberapa tipe kabel di dalam jaringan yang sama dengan hub yang dapat mengakomodasi tipe kabel yang berbeda.
Terlepas dari beberapa kelebihan tersebut, topologi star juga mempunyai beberapa kekurangan. Kekurangan topologi ini yaitu:
1) Memiliki satu titik kesalahan, terletak pada hub.Jika hub pusat mengalami kegagalan, maka seluruh jaringan akan gagal untuk beroperasi.
2) Membutuhkan lebih banyak kabel karena semua kabel jaringan harus ditarik ke satu central point, jadi lebih banyak membutuhkan lebih banyak kabel daripada topologi jaringan yang lain.
3) Jumlah terminal terbatas, tergantung dari port yang ada pada hub.
4) Lalulintas data yang padat dapat menyebabkan jaringan bekerja lebih lambat.