BABII. LANDASAN TEORI
2.1
Multipath Propagation Menurut(Ekwe & Abioye, 2014), di dalam komunikasi nirkabel,
multipathpropagation adalah suatu fenomena yang mengakibatkan sinyal radio sampai ke antena penerima melalui 2 jalur atau lebih. Penyebab dari multipathpropagation dapat berupa: penghamburan karena atmosphere, pantulan dari ionosphere, pantulan dari air yang ada di tubuh manusia dan juga objek-objek lain seperti gunung ataupun bangunan. Untuk sampai ke antena penerima, sinyal radio tidak hanya melalui jalur Line of Sight(LOS), ini dikarenakan sinyal yang dikirimkan oleh antena pengirim tidak meninggalkan antena hanya dalam satu arah(ke arah antena penerima), namun arahnya adalah ke suatu rentang dari sudut antena tersebut diarahkan. Akibatnya adalah sinyal yang dikirimkan akan menyebar ketika meninggalkan antena pengirim dan sinyal yang telah tersebar ini akan mencapai objek lain yang tidak termasuk di jalur Line of Sight(LOS), seperti bukit, gedung, tanah, air dan lain-lain, seperti yang diilustrasikan pada gambar 2.1.
7
8
Gambar 2.1 Multipath Propagation Sinyal yang telah tersebar tadi bisa saja sampai bersamaan dengan sinyal yang melalui Line of Sight secara langsung. Jika sampai secara bersamaan/in phase, maka kekuatan dari sinyal yang diterima receiver akan bertambah, namun ada kalanya sinyal yang melalui Line of Sight sampai ke receiver secara tidak bersamaan/of phase dengan sinyal yang telah menyebar dan dipantulkan kembali oleh objek lain. Hal ini menyebabkan pelemahan sinyal yang diterima oleh antenna receiver, pelemahan sinyal inilah yang menyebabkan terjadinya fenomena fading pada sinyal yang telah dikirim. Menurut (Salas, 2014)fading adalah adanya variasi/perbedaan waktu dari receivedsignal yang sampai pada receiver. Berikut merupakan 4 jenis fading yang terjadi: 1. Frequency Selective Fading Fading kategori ini terjadi ketika beberapa bagian yang berbeda dari suatu spektrum sinyal yang ditransmisikan, mengalami pelemahan. Di
9
dalam suatu gambar grafik, channel spectral response yang muncul tidak
akan
rata
satu
sama
lain.
Akan
ada
bagian
yang
memudar/melemah dikarenakan adanya beberapa frekuensi yang gagal sampai ke antena penerima. 2. Frequency Non-Selective Fading Fading kategori ini terjadi ketika semua komponen frekuensi dari sinyal yang dikirimkan, mengalami tingkatan fading yang sama satu sama lain. Maka dari itu nama lain dari frequency non-selective adalah flat fading. 3. Slow Fading Slow fading adalah sebuah efek jangka panjang dari fading, yang menyebabkan terjadinya perubahan nilai rata-rata dari sinyal yang diterima. Biasanya slow fading dikaitkan dengan adanya pergerakan menjauh dari pengirim sehingga sinyal yang diterima akan melemah. Slow fading bisa diakibatkan oleh suatu fenomena yang bernama shadowing, dimana ketika suatu penghalang yang besar(misalnya sebuah bukit atau bangunan) mengaburkan/menghalangi jalur utama dari sinyal antara pengirim dan penerima. 4. Fast Fading Fast fading adalah komponen jangka pendek yang biasanya dihubungkan dengan multipath propagation. Fast fading dipengaruhi oleh kecepatan mobile terminal dan transmission bandwith dari sebuah sinyal. Di dalam suatu channel yang mengalami fast fading, laju perubahan dari channel tersebut lebih tinggi dari pada signal symbol
10
period, maka dari itu channel mengalami perubahan selama satu periode.
2.2
Bluetooth Low Energy Menurut(Faragher & Harle), Bluetooth Low Energy adalah protokol
komunikasi jarak pendek yang bekerja pada frekuensi 2.4GHz. BLE bekerja secara asinkronus dan connectionless, dan juga BLE di desain agar dapat bekerja dengan baterai koin. Standar komunikasi BLE hanya memperbolehkan pesanpesan berukuran kecil, yang dikirim secara otomatis(tanpa perlu diminta oleh receiver) dengan refresh rate yang dapat diatur. Pesan yang berukuran kecil ini dapat digunakan receiver untuk memperkirakan jarak berdasarkan Received Signal Strength(RSS). Menurut (Gomez, Oller, & Paradells, 2012)BLE adalah teknologi yang dikembangkan oleh Bluetooth Special Interest Group untuk komunikasi jarak pendek. Berbeda dengan versi bluetooth yang sebelumnya, BLE dirancang khusus untuk bekerja dengan sumber tenaga yang kecil. Lalu menurut(Ryan), BLE memecah-memecah frekuensi 2.4GHz tadi menjadi 40 channel, dengan ukuran masing-masing channel adalah 2MHz. 37 channel yang disebut juga sebagai data channels, digunakan selama koneksi yang terjadi untuk mentransmisikan data, sedangkan 3 channel yang lain yang disebut sebagai advertising channel, digunakan untuk mem-broadcast informasi dan juga untuk membangun koneksi.
11
2.2.1 Arsitektur Perangkat Bluetooth Low Energy dapat bekerja di dalam beberapa kondisi dan peran tergantung dari fungsinya. Berikut adalah beberapa kondisi yang dapat dilakukan oleh perangkat BLE: -
Stand by: tidak ada transmisi data yang terjadi
-
Advertising: melakukan broadcast pada channel advertising
-
Scanning: mencari advertisiers
-
Initiating: menginisiasi koneksi ke advertiser
-
Connection: o Master role: berkomunikasi dengan device dalam mode Slave o Slave role: berkomunikasi dengan satu deivece dalam mode Master Untuk topologi jaringan dari perangkat BLE adalah
topologi bintang/star. Perangkat master dapat terhubung ke lebih dari satu buah slave namun slave hanya dapat terhubung ke satu master saja.
Gambar 2.2Topologi Jaringan BLE
12
2.3
BLE Beacon Menurut(Borowicz, 2015), pada dasarnya, BLE beacon tersusun atas
sebuah komputer ARM yang berukuran kecil, modul konektivitas dari bluetoothsmart dan sebuah antena, dimana semuanya ditenagai oleh sebuah baterai kecil. Frekuensi yang digunakan dari antena BLE beacon adalah frekuensi 2.4GHz. Antena dari BLE beacon adalah sebuah kabel pendek, yang disusun sedemikian rupa sehingga berbentuk zigzag. Alasan kenapa dibentuk zigzag adalah karena medan elektromagnetik dengan kabel yang lurus berbentuk seperti donat, ini mengakibatkan gelombang yang menyebar ke segala arah tidak memiliki kekuatan gelombang yang sama, maka solusi terbaik dari masalah tersebut adalah dengan membentuk ulang antena, dengan tujuan untuk mengubah medan elektromagnetik menjadi berbentuk bola. BLE beacon tidak memancarkan sinyalnya secara terus menerus, namun secara berkala (dalam rentang waktu tertentu). BLE beacon memancarkan sinyalnya dalam suatu rentang yang disebut sebagai advertising interval. Bisa dikatakan bahwa advertising interval adalah rentang waktu pengiriman paket data dari transmitter ke receiver. Advertising interval dapat diatur-atur nilainya sesuai dengan rentangsetting-an dari pabrikan masing-masing BLE beacon, BLE beacon yang dipakai pada penelitian ini (Estimote Beacon), rentang advertising interval adalah 100ms-10000ms.
13
2.4
Received Signal Strength Indicator Menurut (Bekkelien, 2012)Received Signal Strength Indicator(RSSI)
adalah suatu pengukuran dari kekuatan sinyal yang sampai kepada receiver. RSSI merupakan indikator yang bersifat relatif dan nilai dari RSSI bersifat fluktuatif/tidak tetap, namun biasanya jika nilai dari RSSI semakin besar, maka dapat dikatakan pula bahwa sinyal yang diterima semakin kuat pula. RSSI merupakan sebuah signed integer dengan ukuran 8 bit yang dapat menjadi tanda apakah received power pada receiver berada diatas/dibawah dari Golden Receiver Power Range(GRPR), dimana GRPR dianggap sebagai sebuah range yang ideal dari received signal(Cinefra, 2012/2013). Satuan untuk pengukuran RSSI adalah dB/dBm(Salas, 2014).
14
