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