1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 BTS (Base Transceiver Station) BTS (Base Transceiver Station) sering juga disebut sebagai Radio Base Station (RBS). BTS me...
BTS (Base Transceiver Station) BTS (Base Transceiver Station) sering juga disebut sebagai Radio Base Station (RBS). BTS merupakan penghubung antara terminal pelanggan dan Sentral dengan berbagai media Transmisi yang digunakan . Sering disebut juga sebagai cell site/shelter. Untuk mencakup suatu daerah pelayanan dibutuhkan satu atau lebih BTS, Tergantung jumlah sel di dalam pelayanan. Sebuah BTS bila ditinjau dari segi Arsitektur sebuah system jaringan selullar dan Data, dimana BTS itu sebagai salah satu Sub Sistemnya, Berfungsi sebagai pemancar dan penerima yang memberikan pelayanan kepada Mobile Station /Handphone dan jaringan Corporate. Ada juga yang menyebut BTS itu sebagai sebuah Modem, Karena merupakan interface antara Mobile Station dan MSC (Mobile Switching Center).
2.2.
Konsep Jaringan Komputer
2.2.1
Ethernet Ethernet adalah
sebuah
metode akses media jaringan dimana
semua host dijaringan tersebut berbagi bandwidth yang sama dari sebuah link. Ethernet menjadi popular karena ia mudah sekali disesuaikan dengan kebutuhan (scalable), artinya cukup mudah untuk mengintegrasikan teknologi baru seperti Fast Ethernet dan Gigabit Ethernet kedalam infrastruktur yang ada.Ethernet Menggunakan spesialisasi fisik layer physical dan Data Link.. Kelebihannya yang cukup menonjol
6
adalah
7
kemampuannya yang dapat mensupport berbagai protokol yang berada pada layer di atasnya dan juga dengan investasi cost yang bisa dikatakan relative murah. Untuk mengenal cara kerja TCP/IP , Perlu dipahami beberapa konsep dasar dalam teknologi jaringan computer. Dalam jaringan computer terdapat arsitektur standar yang dibuat oleh sebuah badan dunia. Standar yang dikenal sebagai OSI Reference model yang terdiri atas 7 Lapisan (layer) : 1. Lapisan fisik : Mentransmisikan data dari suatu node ke node yang lain 2. Lapisan data link : memformat data menjadi record dan mendeteksi kesalahan 3. Lapisan jaringan : menyebabkan lapisan fisik mentransfer frames dari node ke node 4. Lapisan transport : memungkinkan user node dan host node berkomunikasi 5. Lapisan sessions : bertugas mengatur dialog dalam pertukaran data 6. Lapisan penyaji : memformat data sehingga dapat disajikan oleh user. 7. Lapisan aplikasi : mengendalikan input user dari terminal dan melaksanakan program aplikasi pemakaian dalam host
8
Gambar 2.1 OSI Layer 2.2.2
Cara Kerja Ethernet Untuk dapat mengakses jaringan maka semua perangkat yang berbasis Ethernet menggunakan Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD), Yaitu sebuah protocol yang membantu peralatan jaringan untuk berbagi bandwidth
secara merata tanpa mengalami
kejadian dimana dua perangkat mengirimkan data pada saat yang bersamaan. CSMA/CD diciptakan untuk mengatasi masalah collision yang terjadi ketika paket paket dikirimkan secara serentak dari titik jaringan yang berbeda.
2.2.3
Internet Protocol (IP) Internet protocol didesain untuk digunakan pada jaringan berbasis paket (Packet-based network) seperti internet. Ia menyediakan mekanisme untuk mengirim datagram dari sumber ke tujuan (addressing) dan untuk fragmentasi jika dibutuhkan mengirimkan melalui small-packet networks. Sebuah datagram bisa jadi gagal mencapai tujuan karena beberapa hal :
Host tujuan tidak terhubung ke jaringan
Datagram rusak
Router salah mengarahkan datagram
Protokol
level
yang
lebih
tinggi
seperti
TCP
dapat
mengkompensasi tipe kegagalan ini. Internet control message protocol (ICMP) menyediakan mekanisme pelaporan masalah dan membuat pesan diagnostic, misalnya jika datagram tidak dapat mencapai tujuan atau ketika gateway tidak dapat memiliki kapasitas buffering untuk mem-forward sebuah datagram.
2.2.4
Transmission Control Protocol (TCP) Transmission control protocol (TCP) adalah protocol pada layer transport dari stack jaringan TCP/IP. TCP sangat reliable, berorientasi koneksi host-to-host untuk digunakan pada packet switched network. TCP memecah stream byte yang continue menjadi segmen-segmen dan
9
mengirimkannya sebagai frame IP. Sekumpulan protocol TCP/IP dimodelkan sebagai berikut.
Gambar 2.2 Arsitektur Protocol TCP/IP
Dalam TCP/IP terjadi penyampaian data dari protocol yang berada disatu layer ke protocol yang berada di layer lainnya. Setiap protocol memperlakukan semua informasi yang diterimanya dari protocol lain sebagai
data.
Untuk
menghubungkan
antara
1
komputer
ke
komputer/perangkat lainnya digunakan NIC (Network interface Card) serta kabel jaringan komputer seperti RJ45.
2.3
Pengertian Metro Ethernet
Jaringan Metro Ethernet secara umum didefinisikan sebagai jaringan yang menghubungkan jaringan LAN yang terpisah secara geographis dan juga menghubungkan jaringan WAN atau jaringan backbone yang secara umum dimiliki oleh provider. Jaringan Metro Ethernet menyediakan layanan koneksi melintasi metro geographis dengan menggunakan
teknologi
ethernet
sebagai
protokol
utama
dan
memungkinkan untuk aplikasi broadband. Saat ini Ethernet memiliki dua
10
kunci aplikasi layanan utama yang menyita banyak perhatian serta pertumbuhan, yaitu koneksi ke jaringan internet public serta koneksi antara LAN corporate yang terpisah secara geographis. Dalam Metropolitan Area Network (MAN), teknologi ethernet sangat potensial untuk meningkatkan kapasitas jaringan dengan cost yang efektif dan menawarkan service yang beragam. Dasar penggunaan ethernet pada MAN secara umum dikenal dengan Metro Ethernet Network (MEN) bahkan beberapa provider menawarkan jaringan Metro Ethernet tersebut untuk jaringan WAN. Metro ethernet merupakan salah satu solusi teknologi untuk High End Market (HEM) dalam memberikan solusi terintegrasi untuk layanan voice, data dan video. Metro ethernet network memiliki karakteristik antara lain :
Teknologi transmisi kabel optik berbasis Ethernet.
Dapat mengakomodasi layanan berupa voice, data, high speed internet access dan video
Kecepatan tinggi hingga Gigabit Ethernet/1000Mbps.
Keunggulan layanan dengan Metro Ethernet :
Tingkat kehandalan tinggi dengan dukungan sitem transmisi Fiber Optic dan network yang handal
Keberagaman protokol aplikasi dan jenis aplikasi
Tingkat keamanan yang tinggi karena merupakan jaringan private
Jaminan bandwidth karena dalam jaringan private
2.4 Arduino Uno 2.4.1
Pengertian Arduino Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328. Uno memiliki 14 pin digital input/output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, resonator keramik 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Uno dibangun berdasarkan apa yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, sumber daya bisa menggunakan power USB (jika terhubung ke computer dengan kabel USB) dan juga dengan adaptor atau baterai.
11
Arduino Uno berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal tidak menggunakan FTDi chip driver USB-to-serial. Sebaliknya, fitur ATmega16U2 (ATmega8U2 sampai versi R2) deprogram sebagai converter USB-to-serial. Revisi 2 dari Uno memiliki resistor pulling 8U2 HWB yang terhubung ke tanah, sehingga lebih mudah untuk menggunakan mode DFU.
Gambar 2.3 Arduino UNO
Papan Arduino Uno Rev 3 memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut : -
Pertama adalah pinout: ada penambahan pin SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat dengan pin RESET, IOREF yang memungkinkan shield untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari papan/AVR, yang beroperasi dengan 5 V dan dengan Arduino yang beroperasi 3.3 V
-
Kedua adalah pin tidak terhubung, yang dicadangkan untuk kebutuhan mendatang.
-
Reset sirkuit yang sangat kuat
-
ATmega16U2 menggantikan ATmega8U2
2.4.2 Sumber Daya Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Untuk sumber
12
daya eksternal (non-USB) dapat berasal baik dari adaptor AC_DC atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan memasukkan 2.1mm jack DC ke colokan listrik papan. Baterai dapat dimasukkan pada pin header Gnd dan Vin dari konektor daya. Board dapat beroperasi pada pasokan eksternal dari 6 sampai 20 Volt. Namun jika tegangan kurang dari 6 Volt kemungkinan tidak stabil pada perangkat sangat besar. Jika menggunakan lebih dari 12 V regulator tegangan bisa panas dan merusak papan. Rentang yang dianjurkan adalah 7 sampai 12 Volt.
Pin listrik yang tersedia adalah sebagai berikut :
VIN. Input tegangan ke papan Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal dapat disediakan melalui pin ini, atau jika menggunakan sumber tegangan melalui colokan listrik.
5 V. Pin ini merupakan output 5 V yang telah diatur oleh regulator papan Arduino. Papan dapat diaktifkan dengan daya, baik dari colokan listrik DC (7-12 V), konektor USB (5 V), atau pin VIN board (7-12 V). Jika tegangan dimasukan melalui pin 5 V atau 3.3 V secara langsung (tanpa melewati regulator) dapat merusak papan Arduino. Penulis tidak menyarankan itu.
Tegangan
pada pin 3.3 V dihasilkan oleh regulator on-board.
Menyediakan arus maksimum 50 mA.
GND. Pin untuk ground.
IOREF. Pin ini di papan Arduino memberikan tegangan referensi ketika mikrokontroler beroperasi. Sebuah shield yang dikonfigurasi dengan benar dapat membaca pin tegangan IOREF sehingga dapat memilih sumber daya yang tepat agar dapat bekerja dengan 5 V atau 3.3 V.
13
Tabel 2.1 Data Spesifikasi Arduino Uno
2.4.3 Memori ATMega328 memiliki 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk boatloader). ATMega328 juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis dengan perpustakaan/library EEPROM).
2.4.4
Input dan Output Masing-masing dari 14 pin digital Uno dapat digunakan sebagai input dan output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Mereka beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor pullup internal (terputus secara default) dari 20-50 kOhms. Selain itu, beberapa pin berfunsi special :
Serial : pin 0 (Rx) dan 1 (Tx) digunakan untuk menerima (Rx) dan mengitimkan (Tx) data serial TTL. Pin ini terhubung dengan pin ATMega8U2 USB-to-Serial TTL.
Eksternal interupsi : pin 2 dan 3 dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt pada nilai yang rendah (low value), rising atau falling edge, atau perubahan nilai. Lihat fungsi attachInterrupt() untuk rinciannya.
14
PWM: pin 3,5,6,9,10, dan 11 menyediakan 8-bit PWM dengan fungsi analogWrite()
SPI: pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) mendukung komunikasi SPI dengan menggunakn perpustakaan SPI
LED: pin 13. Built-in LED terhubung ke pin digital 13. LED akan menyala ketika diberi nilai HIGH
Arduino Uno memiliki 6 input analog, berlabel A0 sampa A5, yang masing-masing menyediakan resolusi 10 bit (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default mereka mengukuru dari ground sampai 5 Volt, perubahan tegangan maksimal menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference(). Selain itu, beberapa pin tersebut memiliki spesialisasi fungsi, yaitu TWI: pin A4 atau SDA dan A5 atau SCL mendukung komunikasi TWI menggunakan perpustakaan wire. Ada beberapa pin lainnya yang tertulis di board :
AREF. Tegangan referensi untuk input analog. Dapat digunakan dengan fungsi analogReference().
Reset. Gunakan LOW untuk mereset mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset.
2.4.5
Komunikasi Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan computer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. ATMega328 menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (Rx) dan 1 (Tx). Pada ATMega16U2 saluran komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada computer. Firmware 16U2 menggunakan standar driver USB COM, dan tidak ada driver eksternal diperlukan. Namun, pada Windows, diperlukan file .inf . Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data tekstual sederhana akan dikirim ke dan dari papan Arduino. Rx dan Tx LED di papan akan berkedip ketika data sedang
15
dikirim melalui chip USB-to-Serial dan koneksi USB computer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1) ATMega328 juga mendukung I2C (TWI) dan komunikasi SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk perpustakaan Wire berfungsi menyederhanakan
penggunaan
bus
I2C.
untuk
komunikasi
SPI,
menggunakan perpustakaan SPI.
2.4.6 Perlindungan Arus USB Arduino Uno memiliki polyfuse reset yang melindungi port pada USB computer dari arus pendek atau berlebih. Meskipun kebanyakan computer
memberikan
perlindungan
internal
sendiri,
sekering
menyediakan lapisan perlindungan tambahan. Jika lebih dari 500 mA, sekering otomatis bekerja.
2.4.7
Karakteristik Fisik Panjang maksimum dan lebar PCB Uno masing-masing adalah 2,7 dan 2,1 inci dengan konektor USB dan colokan listrik yang melampaui dimensi tersebut. Empat lubang sekrup memungkinkan papan harus terpasang ke permukaan. Perhatikan bahwa jarak antara pin digital 7 dan 8 adalah 0,16 tidak seperti pin lainnya.
2.4.8
Programming Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino. Pilih Arduino Uno dari Tool lalu sesuaikan dengan mikrokontroler yang digunakan. Pada ATMega328 pada Arduino Uno memiliki bootloader yang memungkinkan pengguna untuk meng-upload program baru tanpa menggunakan programmer hardware eksternal dengan menggunakan protocol dari bahasa C.
16
Sistem dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows) atau programmer DFU (Mac OS X dan Linux) untuk memuat firmware baru.
2.4.9
Perangkat Lunak Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan meng-upload ke board Arduino. Hal ini dapat berjalan pada sistem operasi Windows, Mac OS X, dan Linux. Berdasarkan pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya.
Gambar 2.4 Tampilan Framework Arduino Uno
2.4.10 Otomatis Software Reset Tombol reset Arduino Uno dirancang untuk menjalankan program yang tersimpan di dalam mikrokontroler dari awal. Tombol reset terhubung ke ATMega328 melalui kapasitor 100 nf. Setelah tombol reset ditekan cukup lama untuk me-reset chip, software IDE Arduino dapat juga berfungsi untuk meng-upload program dengan hanya menekan tombol upload pada software IDE Arduino.
2.5
Ethernet Shield
17
Ethernet shield merupakan sebuah shield Ethernet mikrokontroler Arduino. Ethernet shield ini merupakan sarana pengembangan TCP/IP berbasi modul jaringan W5200 yang berfungsi sebagai jembatan antara mikrokontroler dengan jaringan internet atau Ethernet tanpa memerlukan bantuan komputer. Ethernet shield ini cocok untuk aplikasi-aplikasi embedded yang membutuhkan komunikasi dengan jaringan internet atau Ethernet, seperti serial to Ethernet converter, web server, smart house, dsb. Ethernet shield adalah sebuah shield modul jaringan yang menyertakan chip w5200 (TCP/IP hardware chip), Ethernet PHY (IP101A), dan MAG-Jack (RJ45 dengan X’FMR). Modul ini merupakan pilihan tepat dan murah jika ingin membangun system berbasis internet, Gambar dibawah ini menampilkan modul Ethernet shield
Gambar 2.5 Ethernet Shield Untuk menghubungkan ethernet shield dengan komputer, hub, atau router gunakan kabel ethernet standar (CAT5 atau CAT6 dengan konektor RJ45). Board Arduino berkomunikasi dengan W5100 dan SD card menggunakan bus SPI (melalui ICSP header). Bus ini terwakili oleh pin 11, 12, dan 13. Pin 10 digunakan untuk mengaktifkan chip W5100. Ada beberapa LED yang digunakan sebagai indikator pada Ethernet Shield ini, yaitu : 1. PWR : mengindikasikan ada tidaknya tegangan yang mensupply shield
18
2. LINK : mengindikasikan koneksi jaringan, dan berkedip saat lalu-
lintas data 3. FULLD : mengindikasikan bahwa koneksi jaringan merupakan full
duplex 4. 100M : mengindikasikan koneksi jaringan 100 Mb/s 5. RX : berkedip ketika shield menerima data 6. TX : berkedip ketika shield mengirim data 7. COLL : berkedip ketika network collisions terdeteksi
2.6 Sensor Suhu dan kelembaban DHT11 DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. Sensor ini sangat mudah digunakan bersama dengan Arduino. Memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP program memory, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka module ini menyertakan koefisien tersebut dalam kalkulasinya. DHT11 termasuk sensor yang memiliki kualitas terbaik, dinilai dari respon, pembacaan data yang cepat, dan kemampuan antiinterference. Ukurannya yang kecil, dan dengan transmisi sinyal hingga 20 meter, membuat produk ini cocok digunakan untuk banyak aplikasiaplikasi pengukuran suhu dan kelembaban
Gambar 2.6 Sensor Suhu dan Kelembaban DHT11 Spesifikasi :
19
1. Supply Voltage: +5 V 2. Temperature range : 0-50 °C error of ± 2 °C 3. Humidity : 20-90% RH ± 5% RH error 4. Interface : Digital
2.7
Analog Gas Sensor MQ5 Gas sensor MQ5 adalah sebuah Sensor yang dapat digunakan baik di industri maupun rumah untuk mendeteksi LPG, natural gas dengan mengabaikan noise gas seperti alkohol, dan asap rokok. Module sensor ini sudah dilengkapi dengan potensiometer untuk mengatur sensitifitas sensor.
Gambar 2.7 Analog Gas/Smoke Sensor MQ5 Spesifikasi : 1. Power supply needs: 5V 2. Interface type: Analog 3. Pin Definition: 1-Output 2-GND 3-VCC 4. High sensitivity to LPG, natural gas, town gas 5. Small sensitivity to alcohol, smoke 6. Fast response 7. Stable and long life 8. Simple drive circuit 9. Size: 40x20mm
20
2.8
PIR Sensor PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Tidak seperti sensor infrared
kebanyakan yang
terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.
Gambar 2.8 PIR Sensor
Sensor gerak menggunakan modul PIR sangat simpel dan mudah diaplikasikan karena Modul PIR hanya membutuhkan tegangan input DC 5V cukup efektif untuk mendeteksi gerakan hingga jarak 5 meter. Ketika tidak mendeteksi gerakan, keluaran modul adalah LOW. Dan ketika mendeteksi adanya gerakan, maka keluaran akan berubah menjadi HIGH. Adapun lebar pulsa HIGH adalah ±0,5 detik. Sensitifitas Modul PIR yang mampu mendeteksi adanya gerakan pada jarak 5 meter memungkinkan membuat alat pendeteksi gerak dengan keberhasilan lebih besar. Dengan output yang hanya memberikan 2 logika High dan Low ini dapat digunakan untuk aplikasi sensor gerak yang berfariatif. Misal jika ingin langsung aplikasikan pada alarm, kita tinggal membuat rangkaian
21
driver untuk mengaktifkan alarm tersebut. Atau misal ingin digunakan untuk mengaktifkan lampu, maka tinggal di buat driver untuk memberikan sumber tegangan ke lampu. Modul sensor gerak PIR memiliki output yang langsung bisa di hubungkan dengan komponen digital TTL atau CMOS dan juga dapat lansung dihubungkan ke mikrokontroler. Efektifitas pendeteksian gerakan menggunakan sensor gerak ini dipengaruhi oleh faktor penempatan sensor gerak PIR tersebut. Posisi sensor gerak harus diletakan pada lokasi yang dapat membaca semua gerakan yang ada dalam ruangan atau daerah yang dimonitor oleh sensor gerak PIR.
Spesifikasi : 1. Working Current: 15uA 2. Input Voltage: 3.3 ~ 5V, 6V Maximum 3. Working Temperature: -20 ~ 85 ℃ 4. Output Voltage: High 3V, low 0V 5. Output Delay Time(High Level): About 2.3 to 3 Seconds 6. Detection angle: 100 ° 7. Detection distance: 7 meters 8. Output Indicator LED(When output HIGH, it will be ON) 9. Pin limit current: 100mA 10. Connection Interface: PH2.0-3 11. Module size: 30mm × 22mm
2.9
Sensor Arus SCT 013-000 Merupakan sebuah alat sensor arus non-invansive dengan maksimum pengukuran 100 A, Sensor ini merupakan salah satu jenis alat yang dapat mengukur arus AC, Sensor ini memungkinkan melakukan pengukuran Arus AC tanpa mengupas kabel.
22
Gambar 2.9 Sensor Arus STC013-000
2.10
Pengenalan Hyper Text Markup Language (HTML) Untuk menampilkan data, tulisan, dan berbagai konten lainnya pada sebuah web diperlukan sebuah bahasa sehingga dapat dengan mudah diterjemahkan oleh sebuah browser dan dapat dengan mudah dilihat dan dipahami oleh pengguna internet. Bahasa yang paling utama digunakan adalah Hyper Text Markup Language atau biasa disingkat HTML. Pada penggunaannya, HTML menggunakan apa yang disebut sebagai tag sebagai caranya untuk mendefinisikan segala sesuatu, baik itu untuk mendefinisikan warna, ukuran, letak, dan sebagainya. Secara umum tag HTML dibagi menjadi dua bagian, yakni tag yang bersifat tunggal dan tag yang bersifat ganda. Tag HTML yang bersifat tunggal tidak memerlukan sebuah tag pasangan yang berfungsi sebagai penutup tag. Pada Tabel 2.2 terdapat beberapa contoh tag dan fungsinya :
