Download - tugas nirkabel
TUGAS PEMROGRAMAN NIRKABEL
PERKEMBANGAN TEKNOLOGI NIRKABEL MASA DEPAN
ZIGBEE : KOMUNIKASI WIRELESS BERDAYA RENDAH
Disusun oleh:
Irfansyah Adie Kusuma ( 0834010036 )
FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI
TEKNIK INFORMATIKA
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JATIM
2011
1
Kata Pengantar
Dalam perkembangan komunikasi tanpa kabel (wireless) ada banyak standard
atau platform yang dimanfaatkan. Kita mengenal teknologi Bluetooth, Wimax, dll.
Masing-masing menawarkan fitur yang berbeda beda dan memiliki kekurangan yang
berbeda pula. Bluetooth misalnya menawarkan fitur pemrosesan data yang besar
seperti video streaming dengan kekurangan membutuhkan daya yang besar. Ada
satu kebutuhan di level rendah untuk melakukan suatu kontrol pada suatu jaringan
dengan syarat konsumsi daya yang rendah. ZigBee yang menerapkan standar IEEE
802.15.4 merupakan solusi kedepan untuk itu. Makalah ini memberikan gambaran
umum tentang teknologi ZigBee yang mulai berkembang saat ini mulai dari standar
yang diterapkan, kelebihan serta kekurangannya serta beberapa aplikasinya yang
sedang dikembangkan. Apabila terdapat kesalahan didalam isi makalah ini, penulis
sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun karena penulis juga dalam
proses belajar mendalami sebuah teori dan praktik topik kali ini.
Penulis
2
DAFTAR ISI
Halaman Judul...................................................................................................1
Kata Pengantar..................................................................................................2
Daftar Isi.............................................................................................................3
Daftar Gambar...................................................................................................4
Daftar Tabel........................................................................................................5
BAB I Pendahuluan...........................................................................................6
BAB II Landasan Teori......................................................................................7
BAB III Perkembangan Teknologi Nirkabel.....................................................10
BAB IV Implementasi........................................................................................14
BAB V Kesimpulan............................................................................................16
Daftar Pustaka...................................................................................................17
3
Daftar Gambar
Gambar 1..........................................................................................................10
Gambar 2..........................................................................................................12
Gambar 3..........................................................................................................14
4
Daftar Tabel
Tabel 1..............................................................................................................11
5
BAB I
PENDAHULUAN
Teknologi jaringan saat ini telah berkembang dengan pesat. Berbagai macam
teknologi telah di kembangkan untuk membantu manusia dalam berkomunikasi.
Kalau pada era tahun 80-an teknologi jaringan komputer hanya mengandalkan
teknologi jaringan berbasis kabel, saat ini teknologi tersebut mulai banyak di
tinggalkan karena beberapa keterbatasannya, seperti besarnya biaya yang harus di
keluarkan oleh organisasi jika menggunakan teknologi ini (wired network), selain itu
teknologi ini juga tidak flexibel karena sangat tergantung pada kabel. Saat ini kalau
kita perhatikan mulai banyak perusahaan yang mulai menerapkan teknologi tanpa
kabel (wireless) atau yang biasa di sebut dengan Wireless Fidelity (WiFi). Hal ini
dapat kita lihat banyaknya perusahaan yang menawarkan Hotspot Area (area yang
terdapat jaringan internet berbasis WiFi) yang dapat di akses oleh semua orang baik
itu secara gratis maupun dengan cara registrasi ke penyedia layanan tersebut.
Melihat trend maraknya perusahaan yang menawarkan HotSpot Area di area
publik seperti tempat perbelanjaan (mall), perpustakaan, restoran, kaffe, dan bahkan
hampir semua lembaga pendidikan seperti perguruan tinggi sudah menyediakan
HotSpot are untuk mahasiswa mereka sebagai bagian dari fasilitas penunjang
program belajar mengajar mereka. Sehingga perlu kiranya kita mengetahui tentang
teknologi ini (WiFi), cara kerjanya, jenis-jenisnya, serta bagaimana sisi keamanan
jaringan ini yang merupakan isu yang sangat perlu untuk diperhatikan ketika kita
ingin beralih menggunakan teknologi ini.
6
BAB II
LANDASAN TEORI
Wireless Technology atau teknologi nirkabel, atau lebih sering disingkat wireless
adalah teknologi elektronika yang beroperasi tanpa kabel. Wireless technology dapat
dimanfaatkan untuk komunikasi, dan pengontrolan misalnya. Untuk komunikasi,
dikenal wireless communication yaitu transfer informasi, berupa apapun, secara
jarak jauh tanpa penggunakan kabel misalnya ponsel, jaringan komputer nirkabel
dan satelit. Pengontrolan secara jarak jauh tanpa kabel adalah salah satu contoh
teknologi nirkabel. Misalnya penggunaan remote TV, mobil kontrol, dan remote
untuk membuka pintu garasi mobil. Masyarakat sudah akrab dengan teknologi
nirkabel. Baik karena masyarakat menggunakan ponsel ataupun karena mulai
banyak yang mengakses Internet melalui layanan hotspot.
Tekonologi utama yang banyak digunakan untuk membuat jaringan nirkabel adalah
keluarga protokol 802.11, dikenal juga sebagai Wi-Fi. Keluarga protokol 802.11 dari
protokol radio (802.11a,802.11b, dan 802.11g) telah menikmati popularitas yang luar
biasa di Amerika Serikat dan Eropa. Dengan menggunakan keluarga protokol yang
sama, para produsen di seluruh dunia telah membuat peralatan yang saling
interoperable. Keputusan ini telah tebukti menjadi anugrah yang luar biasa terhadap
industri dan para konsumen. Konsumen dapat memakai peralatan yang
menggunakan 802.11 tanpa harus takut terhadap ketergantungan terhadap suatu
pedagang. Hasilnya, konsumen bisa membeli peralatan murah dalam volume yang
sudah menguntungkan para produsen. Jika para produsen memilih untuk tetap
memakai protokol mereka sendiri, sepertinya tidak mungkin jaringan nirkabel dapat
semurah dan bisa ada dimana-mana seperti sekarang ini. Sementara protokol-
protokol baru seperti 802.16 (dikenal juga sebagi WiMax) sepertinya bisa
menyelesaikan beberapa kesulitan yang tampak pada 802.11, mereka tampaknya
harus melalui jalan yang panjang untuk dapat menyaingi popularitas peralatan
802.11. Ada banyak protokol di keluarga 802.11, dan tidak semua berhubungan
langsung dengan protokol radio itu sendiri.
7
Ada tiga (3) standar nirkabel yang sekarang di implementasikan di kebanyakan
peralatan yang sudah siap pakai, yaitu:
● 802.11b.
Disahkan oleh IEEE pada tanggal 16 September 1999, 802.11b mungkin adalah
protokol jaringan nirkabel yang paling populer yang dipakai saat ini. Jutaan alat-alat
untuk mendukungnya telah dikeluarkan sejak 1993. Dia memakai modulasi yang
dikenal sebagai Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) di bagian dari ISM
band dari 2.400 sampai 2.495 GHz. Dia mempunyai kecepatan maximum 11 Mbps,
dengan kecepatan sebenernya yang bisa dipakai sampai 5 Mbps.
● 802.11g.
Karena belum disahkan sampai Juni 2003, 802.11g merupakan pendatang yang
telat di pasar nirkabel. Biarpun terlambat, 802.11g sekarang menjadi standar
protokol jaringan nirkabel de facto karena sekarang dia pada hakekatnya dipakai di
semua laptop dan kebanyakan alat-alat handheld lainnya. 802.11g memakai ISM
band yang sama dengan 802.11b, tetapi memakai modulasi yang bernama
Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Dia punya kecepatan
maximum data 54 Mbps (dengan throughput yang bisa dipakai sebesar 22 Mbps),
dan bisa turun menjadi 11 Mbps DSSS atau lebih lambat untuk kecocokan dengan
802.11b yang sangat populer.
● 802.11a.
Disahkan juga oleh IEEE pada tanggal 16 September 1999, 802.11a memakai
OFDM. Dia punya kecepatan maximum data 54 Mbps, dengan throughput sampai
setinggi 27 Mbps. 802.11a beroperasi di ISM band antara 5.745 dan 5.805 GHz, dan
di bagian dari UNII band diantara 5.150 dan 5.320 GHz. Ini membuatnya tidak cocok
dengan 802.11b atau 802.11g, dan frekuensi yang lebih tinggi berarti jangkauannya
lebih pendek dari pada 802.11b/g dengan daya pancar yang sama. Memang bagian
dari spektrumnya relatif tidak dipakai dibandingkan dengan 2.4 GHz, sayangnya dia
hanya legal digunakan di sedikit negara di dunia. Tanyakan kepada pihak yang
berwenang sebelum memakai peralatan 802.11a, terutama untuk penggunaan di
luar ruangan. Peralatan 802.11a sebetulnya relatif murah, tapi tidak sepopuler
802.11b/g. Selain dari standar di atas, ada beberapa pengembangan pada
peralatan, kecepatan yang tinggi, enkripsi yang lebih kuat, dan jangkauan lebih jauh,
yang vendor-specific. Sayangnya pengembangan ini tidak bisa bekerja di antara
peralatan-peralatan dari produsen lain, dan membeli mereka berarti mengharuskan
8
anda memakai pedagang itu di semua bagian jaringan anda. Peralatan dan standar
baru(seperti 802.11y, 802.11n, 802.16, MIMO dan WiMAX) menjanjikan
pertambahan kecepatan dan bisa diandalkan yang signifikan, tetapi peralatan ini
baru mulai dijual ketika penulisan ini dimulai, dan ketersediaan barang dan
kecocokan dengan peralatan lain masih belum pasti.
9
BAB III
PERKEMBANGAN TEKNOLOGI NIRKABEL
Jaringan seluler adalah perpanjangan alami dari jaringan telepon dengan kabel
yang berkembang amat pesat di pertengahan abad 20. Kebutuhan akan mobilitas
dan harga dari memasang kabel baru yang meningkat, motivasi untuk koneksi
perorangan yang tidak tergantung akan tempat ke jaringan juga meningkat
merupakan faktor-faktor yang mendorong perkembangannya. Daerah jangkauan
yang luas hingga mencapai 1-2 km yang dapat bekerja bersama-sama dengan
jaringan disekitarnya untuk menciptakan suatu jaringan yang semu. Contoh dari
standar ini seperti GSM, IS-136, IS-95. Di pertengahan kebutuhan untuk daerah
jangkauan yang kecil justru meningkat. Grup kerja IEEE 802.11 untuk WLAN
dibentuk untuk membuat standard jaringan lokal tanpa kabel. Gambar 1 berikut
memberikan gambaran tentang pasar dari komunikasi tanpa kabel.
IEEE 802.11 memfokuskan pada fitur seperti kecepatan Ethernet, jarak jauh
(100m), message forwarding dan data melalui 2-11Mbps. WPAN megkhususkan
pada ruang di sekitar pengguna atau obyek yang tipikalnya hanya sampai 10m dari
semua arah. Fokus WPAN adalah biaya sedikit (low-cost), daya rendah (Low
power), jarak pendek (shortrange) dan ukuran yang sangat kecil. IEEE 802.15
adalah grup kerja untuk WPAN. WPAN dibedakan menurut data rate, konsumsi
10
baterai (Battery Drain) dan kualitas layanan (QoS). Untuk data rate tinggi (IEEE
802.15.3) cocok bagi aplikasi multimedia yang mensyaratkan QoS tinggi. Data rate
menengah (IEEE 802.15.1/Bluetooth) akan menangani beberapa proses mulai dari
cellphone sampai komunikasi PDA serta memiliki QoS yang cocok untuk komunikasi
suara. Sedangkan low rate WPAN (IEEE 802.15.4/LR-WPAN) ditujukan untuk
melayani suatu industri, perumahan dan aplikasi medis dengan konsumsi daya
rendah dan biaya yang sangat murah dibanding WPAN yang lain serta memerlukan
data rate dan QoS yang tidak terlalu tinggi.
Teknologi ZigBee merupakan teknologi dengan data rate rendah (Low Data
Rate), biaya murah (Low cost), protokol jaringan tanpa kabel yang ditujukan untuk
otomasi dan aplikasi remote control. Komite IEEE 802.15.4 kemudian mulai bekerja
pada standar data rate rendah tidak lama kemudian. Aliansi ZigBee dan IEEE
kemudian memutuskan untuk bergabung dan ZigBee merupakan nama komersiil
dari teknologi ini. ZigBee diharapkan mampu memberikan biaya yang murah serta
daya yang rendah untuk koneksitas antara peralatan dengan konsumsi daya baterai
hingga beberapa bulan atau bahkan beberapa tahun tetapi tidak memerlukan
transfer data setinggi yang digunakan Bluetooth.
11
Prinsip kerja ZigBee
ZigBee memanfaatkan penuh kelebihan dari physical radio yang amat berguna
dari standar IEEE 802.15.4. ZigBee menambahkan jaringan logika, keamanan
(security) dan perangkat aplikasinya (Application Software).
Stack Protocol
Stack protocolnya terdiri atas PHY dan MAC layer dari IEEE,
Network/Security layer serta Application framework dari ZigBee Alliance flatform
serta Application/Profiles yang bisa berasal dari ZigBee atau OEM. Fitur dari
Stack Protocol Zigbee seperti:
Mudah diaplikasikan dengan mikrokontroler berkapasitas rendah seperti
mikrokontroler 8 bit 80C51 dari ATMEL
Memiliki stack protocol yang sangat Compact
Mendukung hingga slave yang amat sederhana sekalipun
Gambar 2 memperlihatkan struktur dari stack protokol ZigBee.
Tugas masing-masing bagian dari protokol ZigBee:
a. Layer Aplikasi (Application layer)
Merupakan bagian yang mengkoordinasikan antara kode khusus aplikasi antara
driver perangkat keras dengan segala sesuatu yang diperlukan pada
suatu proyek pembuatan aplikasi.
12
Dibagian ini mencakup ZDO (ZigBee Device Object) berperan untuk:
Menentukan peranan dari perangkat ke jaringan (misal sebagai Koordinator
ZigBee ataukah hanya perangkat akhir)
Melakukan inisiatif atau merespon permintaan binding
Memastikan koneksi yang aman diantara salah satu perangkat keamanan
ZigBee seperti public key, symmetric key, dan lain sebagainya.
b. Layer pendukung aplikasi (Application Support layer)
Bagian terendah dari layer aplikasi yang memberikan layanan:
Pencarian (Discovery): berkemampuan mencari perangkat lain yang bekerja
didalam wilayah operasi sebuah perangkat
Binding: menyatukan 2 atau lebih perangkat berdasarkan layanan masing-
masing dan kebutuhannya dan juga melanjutkan pesan diantara perangkat
perangkat pembatas.
c. Layer jaringan (Network layer)
Secara dinamis melakukan fungsi yang berhubungan dengan jaringan seperti :
Secara dinamis mengatur, mengkonfigurasi jaringan serta self healing beast
Pengamatan dari titik-titik terminal
Melakukan fungsi routing dan keamanan.
d. MAC layer
Menerapkan pengalamatan berdasarkan 64- bit IEEE dan pengalamatan pendek 16-
bit. MAC mengkoordinasi transceiver untuk mengakses jalur radio bersama (shared
radio link). Karakteristik jaringan:
Kemampuan jaringan maksimum bisa mencapai 264 node
Menggunakan pengalamatan lokal, jaringan sederhana hingga 65000 (264)
node dapat dibentuk
Karakteristik dan Topologi jaringanKarakteristik dasar dari sebuah jaringan ZigBee:
Memiliki hampir 65536 node jaringan (Client)
Optimatisasi untuk aplikasi yang kritis terhadap waktu
Koneksi ke jaringan: 30 ms (tipikal)
Waktu aktifasi dari sleep slave: 15ms (tipikal)
Akses kanal slave aktif: 15 ms (tipikal)
ZigBee memiliki 3 topologi model jaringan yaitu topologi star, Mesh (Peer to Peer)
serta Cluster Tree.
13
BAB IV
IMPLEMENTASI
Beberapa implementasi dari ZigBee
Diawal dijelaskan bahwa teknologi ZigBee hadir karena tidak adanya standar
yang mengakomodasi kebutuhan khusus dari sebagian besar aplikasi kontrol dan
sebagian besar perangkat pemantau jarak jauh (remote monitoring) yang
membutuhkan penerapan jaringan tanpa kabel dengan kompleksitas rendah, serta
solusi dengan biaya murah, mampu dipakai selama bertahun-tahun menggunakan
baterai yang murah untuk aplikasi pemantauan saja serta mampu menangani
jaringan yang luas. Lingkup aplikasi teknologi ini akan banyak pada perangkat
kontrol dan pemantau (monitoring). Wilayah penerapan ZigBee ditunjukkan pada
gambar 3.
Gambar 3. Implementasi Zigbee
Lighting Control
Transformer lanjut (Philips Lighting)
Kontrol lampu tanpa kabel
Ballast yang dapat diatur terang-redupnya
Saklar lampu dimana saja
Susunan lampu yang khusus
Hemat energi pada saat hari yang cerah
Jaringan lanjut
Penambahan sensor
Jaringan lain
14
HVAC Energy Management
Pengaturan energi di Hotel
Sebagian besar pengeluaran untuk hotel
Pengaturan HVAC terpusat memungkinkan pelaku hotel untuk memastikan
kamar yang kosong tidak didinginkan
Kemampuan retrofit T-stats yang memakai baterai dapat dipakai demi
kenyamanan
Pengaturan ruangan secara personal dapat dilakukan saat check-in
Asset Management
Pada suatu kontainer, sensor-sensor akan membentuk sebuah jaringan jala
(Mesh)
Kontainer yang majemuk pada sebuah kapal membentuk sebuah mesh untuk
melaporkan data sensor
Meningkatkan keamanan melalui on-truck dan on-ship deteksi tamper
Pemrosesan kontainer yang lebih cepat.
Data manifest dan sensor diketahui sebelum kapal berlabuh.
Dan masih banyak hal lainnya untuk mengimplementasikan Zigbee seperti control
manajemen rumah atau supermarket.
15
BAB V
KESIMPULAN
ZigBee adalah jaringan rumah-daerah yang dirancang khusus untuk
menggantikan proliferasi individu remote kontrol. ZigBee diciptakan untuk memenuhi
kebutuhan pasar untuk biaya-efektif, berbasis standar jaringan nirkabel yang
mendukung kecepatan data rendah, konsumsi daya rendah,
keamanan, dan kehandalan Aliansi ini bekerja sama dengan IEEE untuk
memastikan terpadu, lengkap, dan jaringan interoperable untuk pasar. Aliansi
ZigBee juga akan berfungsi sebagai tes resmi dan kelompok sertifikasi untuk
perangkat ZigBee.
ZigBee adalah satu-satunya standardsbased teknologi yang membahas
kebutuhan yang paling terpencil pemantauan dan control dan sensorik aplikasi
jaringan. Spesifikasi 802.15.4 hanya mencakup lapisan jaringan yang lebih rendah
(MAC dan PHY). Untuk mencapai interoperabilitas atas berbagai aplikasi seperti
Home, Industri atau Gedung Otomasi, lapisan yang lebih tinggi harus standar juga.
Aliansi ZigBee telah menghasilkan standar tersebut, menggunakan 802.15.4
nirkabel (umumnya dalam 2,4 GHz band) sebagai transportasi rendah-tingkat.
Melalui penggunaan 'profil', spesifikasi dapat disesuaikan sesuai bidang berbagai
aplikasi. Keunggulan utama dari ZigBee adalah berdaya rendah (low power)
sehingga meskipun hanya disuplai dengan baterai biasapun mampu untuk
dihidupkan, melakukan pengecekan, mengirim data dan mematikan hanya dalam
waktu kurang dari 30 ms. Ini akan membuat baterai menjadi tahan lama.
16
DAFTAR PUSTAKA
www.zigbee.com
P. Tri Riska Ferawati Widiasrini, “Wireless berdaya rendah”, 2005, Jogjakarta.
M.Sunitha, “Zigbee Technology”,2006, HI-TECH CET
Rina Fiati,”Teknologi Wireless Masa Depan”,2010, Kudus
17