BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan Penelitian

Pada penelitian ini penulis akan membangun sistem komunikasi yang dapat melakukan proses mengirim dan menerima data antar sistem (transmit & receive). Sistem komunikasi ini berisfat (semi duplex) yaitu sistem komunikasi yang dapat mengirim dan menerima namun tidak dalam satu waktu secara bersamaan. Sistem komunikasi ini penulis kembangkan dengan memanfaatkan teknologi LoRa. Teknologi LoRa dapat dimanfaatkan dengan menggunakan modul LoRa yang telah dikonfigurasi. Sistem yang sedang penulis rancang dan bangun ini nantinya akan diimplementasikan pada produk ECO SLAM (Emergency Communication System with LoRa Messenger). Sebuah produk komunikasi yang ditujukan untuk digunakan pada kondisi darurat saat terjadinya bencana alam. Sistem transceiver (transmit & receiver) ini bertugas mengirimkan dan menerima data pesan pada produk tersebut.

2.2. Tinjauan Teori Dasar Penelitian

2.2.1 Komunikasi

Komunikasi adalah proses penyampaian informasi, gagasan, emosi, keahlian yang melalui penggunaaan simbol seperti kata-kata, gambar, angka, gerakan tangan dan lain- lain. Secara sederhana komunikasi dapat terjadi apabila ada kesamaan antara penyampaian pesan dan orang yang menerima pesan.[4] Oleh sebab itu, komunikasi bergantung pada kemampuan kita untuk dapat memahami satu dengan yang lainnya. Berbicara komunikasi dalam sebuah lingkup yang luas, menjadikan komunikasi tidak dapat berdiri sendiri dan tak terlepas dari berbagai pengaruh disekelilingnya. Sehingga, terbentuklah sebuah sistem yang disebut sistem komunikasi. Salah satu yang mempengaruhi Sistem komunikasi adalah perkembangan teknologi. Dengan semakin pesatnya perkembangan teknologi pada zaman ini, sistem komunikasi menjadi lebih kompleks dan memiliki ruang lingkup yang lebih luas. Hal ini tentunya berdampak positif pada proses komunikasi antar manusia saat ini.

Manusia dapat melakukan komunikasi secara tak langsung secara mudah dan praktis, jarak tak lagi menjadi penghalang dalam berkomunikasi.

2.2.2 Long Range (LoRa)

LoRa merupakan sistem komunikasi wireless, menawarkan komunikasi jarak jauh (>15 km di remote area) dan berdaya rendah (5–10 tahun). LoRa merupakan teknologi IoT yang di bangun oleh Cycleo of Grenoble (Prancis), lalu di akuisisi oleh Semtech pada 2012 LoRa bekerja pada frekuensi sub-GHz pada pita frekuensi 433-, 868-, 915-, 923-MHz bergantung pada regulasi masing masing negara. Untuk asia frekuensi LoRa yang digunakan adalah 433MHz.

Gambar 2.1 Perbandingan LoRa Dengan Teknologi Lain

LoRa memiliki kelebihan dibandingkan dengan jenis komunikasi lainya seperti seluler maupun WiFi. Pada gambar 2.1 terlihat LoRa memiliki kemampuan komunikasi jarak jauh seperti selular namun berdaya rendah, sehingga penggunaannya sangat cocok untuk perangkat yang dioperasikan tahunan dengan sumber daya baterai dan pada cakupan area yang luas. Namun demikian, LoRa memiliki keterbatasan dalam kecepatan transmisi data yaitu pada kisaran 0.3 -50 kbps. Walaupun demikian ini tidak menjadi masalah selama data yang dikirimkan sensor terbilang kecil ( orde 10–20 byte)

2.2.3 Bahasa pemrograman C

Bahasa Pemrograman C adalah sebuah bahasa pemrograman komputer yang bisa digunakan untuk membuat berbagai aplikasi (general-purpose programming language), mulai dari sistem operasi (seperti Windows atau Linux), antivirus, software pengolah gambar (image processing), hingga compiler untuk bahasa pemrograman, dimana C banyak digunakan untuk membuat bahasa pemrograman lain yang salah satunya adalah PHP. Meskipun termasuk general-purpose programming language, yakni bahasa pemrograman yang bisa membuat berbagai aplikasi, bahasa pemrograman C paling cocok merancang aplikasi yang berhubungan langsung dengan Sistem Operasi dan hardware. Ini tidak terlepas dari tujuan awal bahasa C dikembangkan.Bahasa pemrograman C dibuat pertama kali oleh Dennis M. Ritchie pada tahun 1972. Saat itu Ritchie bekerja di Bell Labs, sebuah pusat penelitian yang berlokasi di Murray Hill, New Jersey, Amerika Serikat.

Ritchie membuat bahasa pemrograman C untuk mengembangkan sistem operasi UNIX.

Sebelumnya, sistem operasi UNIX dibuat menggunakan bahasa assembly (assembly language). Akan tetapi bahasa assembly sendiri sangat rumit dan susah untuk dikembangkan. Dengan tujuan mengganti bahasa assembly, peneliti di Bell Labs membuat bahasa pemrograman B. Namun bahasa pemrograman B juga memiliki beberapa kekurangan, yang akhirnya di lengkapi oleh bahasa pemrograman C. Dengan bahasa C inilah sistem operasi UNIX ditulis ulang. Pada gilirannya, UNIX menjadi dasar dari banyak sistem operasi modern saat ini, termasuk Linux, Mac OS (iOS), hingga sistem operasi Android.

Gambar 2.2 Bahasa C

RSSI merupakan teknologi yang digunakan untuk mengukur indikator kekuatan sinyal yang diterima oleh sebuah perangkat wireless. Namun, pemetaan langsung dari nilai RSSI yang berdasarkan jarak memiliki banyak keterbatasan, karena pada dasarnya, RSSI rentan terhadap noise, multi-path fading, gangguan, dan lain sebagainya yang mengakibatkan fluktuasi besar dalam kekuatan yang diterima. Daya yangditerima oleh antenna (Pr) ditempatkan pada jarak ddari antenna pemancar dengan jumlah yang diketahui ditransmisikan daya (Pt) dan diberikan oleh persamaan Friis.

Gambar 2.3 Persamaan Friis

dimana Gt merupakan Gain dari antena pemancar, Gr adalah Gain dari antena penerima dan λ adalah panjang gelombang. Kebalikan dari faktor yang berada dalam tanda kurung disebut sebagai free space path loss. Meskipun persamaan ini tidak dapat diterapkan di lingkungan indoor terestrial biasa atau pada komunikasi RF outdoor, perlu diketahui bahwa kekuatan sinyal yang ditransmisikan dapat melemahkan sesuai dengan jarak. Cara yang lebih realistis untuk mengkorelasikan RSSI jarak adalah dengan menggunakan log jarak path loss models yang memprediksi pertemuan sinyal path loss dengan jarak dalam lingkungan indoor.

2.2.4 SNR

Signal to Noise Ratio atau biasanya disingkat dengan SNR atau S/N Ratio adalah ukuran yang digunakan untuk membandingkan tingkat Sinyal yang diinginkan dengan tingkat Kebisingan atau Noise yang tidak diinginkan yang diambil dari latar belakang. Dengan kata lain, Signal to Noise Ratio ini juga dapat didefinisikan sebagai rasio daya sinyal terhadap daya noise yang dinyatakan dalam satuan decibel (dB). Dalam bahasa Indonesia, Signal to Noise Ratio ini juga sering diterjemahkan menjadi Rasio Sinyal terhadap Noise.

Gambar 2.4 Signal to Noise Ratio[9]

Sinyal yang diinginkan dapat berupa ucapan ataupun musik, suara atau bunyi yang diinginkan pengguna dalam melakukan perekaman dengan mikrofon. Sinyal-sinyal tersebut tentunya harus direkam dengan sejelas dan sekeras mungkin. Sedangkan suara yang berada di latar belakang yang biasanya dapat berupa dengungan suara AC, suara pesawat terbang yang lewat, noise listrik dan noise lainnya yang tidak diinginkan dalam perekaman. Dengan kata lain, sebuah mikrofon yang baik adalah mikrofon yang dapat merekam sinyal yang tinggi dengan noise yang rendah. Oleh karena itu, tingkat Signal to Noise Ratio merupakan salah satu spesifikasi yang sangat penting dalam menentukan kualitas sebuah Mikrofon.

Rasio Sinyal terhadap Noise atau Signal to Noise ini dihitung dengan mengambil level sinyal yang diinginkan dan mengurangi level sinyal noise yang tidak diinginkan. Jadi, semakin tinggi nilai Rasio Signal to Noise-nya, semakin baik mikrofonnya. Hal ini dikarenakan semakin besar sinyal yang diinginkan yang direkam dan semakin sedikit noise yang ditangkap. SNR yang dinyatakan dengan dB ini biasanya adalah dalam angka positif kecuali perangkat Mikrofon tersebut menangkap lebih banyak Noise daripada sinyal yang diinginkan atau mungkin sudah rusak.

2.3. Tinjauan Komponen Penelitian 2.3.1 Modul LoRa Ra-02 SX1278

Modul dengan tipe Ra-02 SX1278. Modul ini merupakan keluaran AI-Thinker, memiliki konsumsi daya yang cukup rendah serta dapat bekerja dengan baik diluar ruangan. Modul ini juga memiliki dimensi yang sesuai dengan kebutuhan perancangan alat kami. Namun terdapat beberapa perbedaan dengan modul sebelumnya, sehingga modul ini tidak kami gunakan sebagai modul utama dalam perancangan alat.

Gambar 2.4 Modul LoRa Ra-02 SX1278 [8]

Perbedaan yang paling mencolok dari modul LoRa ini adalah tidak terdapatnya antenna pribadi, sehingga diperlukan antenna tambahan agar modul ini dapat bekerja sebagai sistem komunikasi.

Tabel 2.1 Spesifikasi Modul LoRa

Nama Komponen Modul LoRa Ra-02 SX1278

Fungsi Sebagai sistem komunikasi

Input - Pesan teks dari smartphone (Pada pengirim) - Sinyal yang termodulasi (Pada penerima) Output - Sinyal yang termodulasi (Pada pengirim)

- Pesan teks ke smartphone (Pada penerima)

Rentang frekuensi 410/525MHz

Deskripsi Kebutuhan Performansi

- Berat 0,45 gr

- Dimensi 17×16×3,2 mm

- Dapat bekerja pada suhu untuk diluar ruangan - Membutuhkan daya yang sedikit pada

operasinya

Tabel 2.2 Spesifikasi tegangan dan arus Modul LoRa SX1278

Item Nilai Unit

Power Supply 3,3 V

Transmit Current 93 mA

Receive Current 12,5 mA

Standby Current 1,6 mA

Untuk jarak jangkauan komunikasi, modul ini memiliki RF Output Power Range dengan maksimal sebesar 18 dBm. Frekuensi yang digunakan yaitu 433/470 MHz. Dengan menggunakan rumus rugi-rugi power, dapat dilakukan dengan rumus sebagai berikut”

FSPL (dB) = 20log10 (d) + 20log10(f) + K

Jarak komunikasi yang akan kami rancang harus dapat bekerja dengan minimal jarak 2,5 Km. Modul ini memiliki frekuensi 433/470 MHz, dan konstanta yang digunakan untuk jarak dengan satuan kilometer dan frekuensi dengan satuan MHz adalah 32,44. Maka apabila diimplementasikan ke dalam rumus FSPL akan menjadi:

FSPL (dB) = 20log10(2,5) + 20log10(433) + 32,44

= -93,128 dB

Mikrokontroler dapat dianggap sebagai otak dalam perancangan alat kami atau pusat dari seluruh subsistem yang akan kami rancang. Pemilihan mikrokontroler yang tepat dan sesuai kebutuhan dapat memberikan persentase lebih dalam keberhasilan dalam perancangan alat kami.

Gambar 2.5 Mikrokontroler firebeetle ESP8266 [5]

Mikrokontroler dengan tipe Firebeetle ESP8266 ini memiliki berat 24 gr serta dimensi 58×29mm dimensi yang sesuai dengan kebutuhan dalam perancangan alat kami.

Mikrokontroler ini dapat bekerja pada -40°C hingga +85°C, sangat baik mengingat alat kami harus dapat bekerja pada luar ruangan dengan berbagai macam temperatur suhu.

Gambar 2.6 Pin mikrokontroler ESP8266 [5]

Dilengkapi dengan memori flash SPI luar sebesar 16MB, ESP8266 memiliki ketersediaan untuk program dan penyimpanan firmware. Firebeetle ESP8266 kompatibel dengan pemrograman Arduino

Tabel 2.3. Spesifikasi ESP8266-03

Nama Komponen ESP8266-01

Fungsi Memberikan akses bagi box APASY untuk menerima atau mengirim data kepada database Input Input sinyal dari mikrokontroler

Output Data identitas pengguna

Kebutuhan Kuantitatif Catu daya DC 3.3V dan jaringan internet Deskripsi Kebutuhan

Performansi

Akses Jaringan Wi-Fi untuk sistem terhubung dengan database

2.3.3 Baterai Lithium Ion

Gambar 2.7 Baterai Li-ion [10]

Baterai yang akan kami gunakan disini adalah baterai Lithium Ion (Li-ion) 18650, baterai ini bersifat rechargeable, sehingga dapat digunakan kembali ketika sudah habis dengan cara diisi kembali. Satu buah baterai ini cukup dalam penggunaan alat ini karena dapat memberikan tegangan 3,7 Volt dan memiliki kapasitas 1000 mAh.

Deskripsi Baterai

Fungsi - Sebagai penyuplai daya dalam mengoperasikan seluruh alat

Input - Tegangan AC 220 pada saat charging

Output - Tegangan DC 3,7 Volt 1000 mAh per selnya

Deskripsi Kebutuhan Performansi

- Dimensi baterai yang sesuai dengan alat

- Dapat memberikan tegangan DC 3,7 Volt 1000 mAh per selnya

Tegangan kerja baterai 18650 adalah 3,7 Volt. Maksimum dapat di cas 4,2 Volt dan baterai kosong pada 3,0 Volt. Sedang kemampuan menyimpan arus listrik beragam tergantung produksinya. Dan secara umum diketahui baterai ini maksimal memiliki kapasitas 3600 mAh. Ada juga varian 3400 mAh, 2500 mAh, 2200 mAh, 1500 mAh dan sebagainya.

Namun maksimal yang dapat diproduksi hingga kini hanya dapat menyimpan arus maksimal 3600 mAh. mAh merupakan singkatan dari mili Ampere hour, satuan untuk kapastias arus listrik yang dapat disimpan baterai. Misalkan seseorang memiliki battery 18 650 dengan kapasitas 1000 mAh. Ini artinya, baterai tersebut dapat menyuplai arus listrik 1000 mA (1 Ampere) selama satu jam.