JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010
ISSN : 2086 - 4981
MEMBANGUN JARINGAN KOMUNIKASI DATA DENGAN KABEL LISTRIK JALA-JALA 50 Hz SEBAGAI MEDIA TRANSMISI )IMPLEMENTATION POWERLINE COMMUNICATION) DALAM PENDIDIKAN Legiman Slamet1 ABSTRACT The article is High-speed implementation power line communication (PLC), otherwise known as broadband over power line (BPL), can transmit an information signal of several hundred megabits per second over the power lines that transport electrical energy. Due to the existing widespread infrastructure, this technology promises to serve as the most effective transmission system for supporting many high speed data transmission applications. However, background and impulse noise are among principal impairments in PLC channels. This paper presents a unique adaptive wavelet based denoising technique as a solution to this problem. The technique was applied to artificially generated data and proved to be fast and robust. Moreover, the proposed algorithm is substantially automatic. The performance has been evaluated with a set of synthetic and experimentally recorded signals. Keywords : PLC, Powerline Communication (broadband Over powerline), algorithm
INTISARI Artikel ini adalah penerapan kekuasaan garis komunikasi kecepatan tinggi (PLC), atau dikenal sebagai broadband overs power line (BPL), dapat mengirimkan sinyal informasi dari beberapa ratus megabits per detik dari kabel listrik yang energi transportasi listrik. Karena infrastruktur yang luas, teknologi ini menjanjikan untuk melayani sebagai sistem transmisi yang paling efektif untuk mendukung banyak aplikasi transmisi data berkecepatan tinggi. Namun, latar belakang dan impulse noise adalah salah satu gangguan saluran utama dalam PLC. Makalah ini menyajikan suatu teknik denoising adaptif berbasis wavelet unik sebagai solusi untuk masalah ini. Teknik ini diterapkan pada data yang dihasilkan secara artifisial dan terbukti cepat dan kuat. Selain itu, algoritma yang diusulkan secara substansial otomatis. kinerja dievaluasi dengan menggunakan satu set sinyal sintetis dan eksperimental dicatat. Kata Kunci: PLC, Komunikasi Broadband (broadband over poweline), Algoritma
1
Jurusan Elektronika Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang
93
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010
PENDAHULUAN Sesungguhnya komunikasi itu sejak zaman purba sudah ada, tentunya sesuai dengan peradaban manusia itu sendiri. Power line Communication [1] digunakan untuk membuat sambungan telepon biasa, sehingga pemakainya dapat melakukan pembicaraan jarak jauh, melalui kabel listrik. Secara teknik jaringan listrik dipasangkan alat yang bernama modem listrik dan adaptor pada kedua sisinya, dan satu kabel listrik dengan memakai teknologi Spread Sprectrum yang dapat digunakan untuk multi sambungan telepon. Agar penggunanya tidak tersengat oleh aliran listrik, gelombang elektromagnet yang dipisahkan dengan alat Digital Powerline Communication yang berfungsi memblokir arus AC. Dan melewatkan untuk arus DC yang mengandung sinyal informasi spread sprectrum. Dalam hal ini tidak sebatas untuk percakapan telepon saja, kenyataanya bahwa kabel listrik juga bisa digunakan sebagai media komunikasi data dan bahkan dapat digunakan untuk mengakses berbagai fasilitas media atau layanan yang ada didunia maya. Misalnya browsing, e_mail,chating,game online dan lain sebagainya. Sebagai contoh PT PLN berhasil melaksanakan uji coba akses internet melalui kabel listrik ini untuk beberapa rumah di kompleks PLN Duren Tiga Jakarta. Hasil uji coba ini ternyata sangat memuaskan dalam arti berbagai fasilitas internet ternyata dapat mengakses dengan mudah dan cepat. Dan disisi lain pada saat mengakses internet, anggota keluarga yang lain masih dapat melakukan komunikasi percakapan telepon melalui sambungan PT telkom. Jika jaringan
ISSN : 2086 - 4981
kabel listrik mampu digunakan untuk mengakses fasilitas internet, maka diasumsikan juga bahwa kabel listrik dapat dibangun sebuah jaringan Local Area Network (LAN). Pekerjaan membangun jaringan LAN lebih mudah yaitu pada fase yang sudah memiliki sambungan kabel jaringan, daripada belum ada kabel jaringan, sehingga harus memasang kabel-kabel tersebut sepanjang gedung, bahkan kemungkinan dilakukan ditempat yang sangat sempit seperti diatas plafond. Dan dapat dipastikan bahwa disetiap gedung pasti ada penerangan yang berarti pasti ada jaringan instalasi listriknya. Powerline Communication atau yang lebih dikenal dengan istilah PLC, merupakan suatu revolusi dalam mendukung jaringan komputer dalam skala kecil seperti sebuah LAN, termasuk juga memberikan kesederhanaan dalam tugas-tugas pemasangan instalasi untuk menghasilkan jaringan komputer dengan kecepatan yang tinggi. Ada berbagai macam produk PLC, dan dalam jurnal ini menggunakan perangkat PLC .atau steker arus listrik AC (PLN) dapat digunakan bersama dengan kabelkabelnya untuk dihubungkan kesebuah komputer,server atau perangkat lain dengan aman dan dengan kecepatan mencapai 14 Mbit/s. Dengan menggunakan PLC maka sebuah komputer dapat ditempatkan dimana saja, dan menghubungkan saluran Ethernet keperangkat PLC. Untuk keperluan ini, biasanya PLC memiliki port Ethernet 10 base-T yang dapat dikoneksikan langsung ke komputer, hub atau ke broadband router. Jenis kabel untuk powerline berupa kabel listrik biasa, sedangkan untuk
94
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010
Ethernet menggunakan kabel UTP dengan categori 3 keatas.
ISSN : 2086 - 4981
hanya perlu dari router PLC utama ke internet ( ISP) ini dapat dilakukan baik menggunakan wireless ataupun menggunakan leased line (saluran kontak) dari setiap rumah ke router PLC tersebut dapat digunakan modem PLC. Apabila router PLC diatas dioperasikan oleh provider jaringan listrik mislnya, di gardu-gardu listrik sekitar perumahan,maka ini dapat merubah perusahaan jaringan listrik (PLN) juga menjadi penyedia jasa akses internet. Memang sekarang sudah cukup banayak provider yang menampilkan produk serta layanan yang berkaitan dengan PLC ini, karena tampaknya koneksi dengan cara merupakan salah satu solusi koneksi jaringan internet saat ini. Seperti terlihat pada gambar berikut ini.
PEMBAHASAN Pada komponen system tenaga listrik dibagi dalam 3 bagian utama, yaitu pembangkit, transmisi dan distribusi [2]. Adanya kendala ekonomis, maka dalam proses penyalurannya dilakukan transformasi tegangan oleh komponen transformator, sehingga pada masing-masing bagian memiliki level tegangan yang berbeda-beda,sehingga secara umum system tenaga listrik dibagi menjadi 4 bagian, seperti gambar 1.
Gambar 1. Pembangkit Transmisi dan Distribusi Dengan memahami diagram system tenaga listrik diatas, maka tidaklah susah bagi kita untuk mengetahui dimana titik tumpangsari atau disebut dengan istilah modulasi sinyal telekomunikasi yang di injeksikan ke jaringan listrik dari jaringan data ekternal, seperti kabel tembaga koaksial, kabel optic fiber, atau bahkan jaringan satelit, jelaslah bahwa dengan titik injeksinya pada jaringan listrik adalah pada trafo distribusi. Sistem PLC cukup menarik untuk digunakan. Karena membutukan koneksi ke infrastruktur jaringan internet yang lebih sedikit. Sebab koneksi dilakukan dengan memanfaatkan infrastruktur jaringan listrik yang telah ada.Seperti yang ditampilkan pada gambar berikut ini.Untuk koneksi ke jaringan internet
Gambar 2. Jaringan PLC Ide menggabungkan sinyalsinyal komunikasi dan listrik pada suatu jalur transformasi tunggal merupakan suatu harapan nyata. Teknologi PLC, zona pembagian aplikasi dibagi kedalam dua daerah prosedur yang diperuntukan untuk sisi luar gedung (outdoor) dan prosedur sisi dalam gedung (indoor).dalam zona outdoor, infrastruktur telekomunikasi konvensional digunakan untuk menghubungkan stasiun jaringan local dengan jaringan listrik atau suatu backbone internet khusus.Bergantung pada jarak dan kondisi local,koneksi dimungkinkan oleh saluran tembaga atau kabel
95
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010
optic ( fiber optic).stasiun jaringan local menggabungkan data dan sinyal data pada grid listrik dan mengirimkannya sebagai data stream ke setiap soket yang terhubung di rumah tangga, yaitu ke ujung user melalui jaringan tegangan rendah. Komponen system jaringan dijelaskan pada gambar dibawah ini[3].
ISSN : 2086 - 4981
Gambar 4. Adapter Ascom PLC Adapter indoor menyediakan interface antara jaringan dan internal, PC, printer dan telepon pada satu sisi dan jaringan backbone untuk internet, telepon dan aplikasi sejenis pada posisi lainnya. Adapter yang memiliki komunikasi pada frekwensi sistem outdoor juga tersedia untuk koneksi ke sistem indoor. Adapter dilengkapi dengan interface standar (Ethernet, USB,Analog A/B interface telepon) adapter pada gambar 4 diatas, dihubungkan antara soket dan terminal,sedangkan repeater untuk menguatkan sinyal yang melalui jarak yang lebih jauh.
Gambar 3. Sistem PLC ASCOM Titik akses outdoor (Outdoor Acces Point),melanjutkan data stream yang masuk ke jaringan indoor, dan suatu master indoor dalam control rumah tangga dan mengkoordinasikan semua sinyal data yang ditransmisikan , oleh adapter-adapter menengah memisahkan data dan daya pada soket dan melanjutkan data ke aplikasi perorangan. Teknologi powerline membawa data stream dan sinyal suara ke soket dalam suatu bangunan melalui jaringan tegangan rendah. Master outdoor, beraksi sebagai administrator untuk system outdoor dan sebagai gatway yang menghubungkan system PLC dengan jaringan backbone. Output Acces Point menghubungkan system outdoor dan system indoor. Sisi luar, menunjukkan fungsi dari adapter (slave) sedangkan sisi dalamnya bekerja sebagai master dan bertanggung jawab untuk administrator system indoor.
Gambar 5. Diagram koneksi PLC Pada unit-unit outdoor (master,ttitik akses dan repeater) dihubungkan dengan semua fasa yang menggunakan kabel tetap. Sinyal PLC dipisahkan antara dua dari tiga fasa. Sebagai hasilnya, pensinyalan dapat menjadi optimal – fasa, suatu pilihan yang tidak diberikan oleh adapter.Hal ini secara langsung dihubungkan ke soket
96
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010
melalui suatu kabel listrik konvensioanl, dengan sinyal yang dihubungkan antara konduktor fasa dan netral. Konsep ini ternyata sama dengan konsep pendistribusian tenaga listrik kerumah tangga, dimana besarnya beban atau daya pada ketiga fasanya selalu diupayakan seimbang(balans)
ISSN : 2086 - 4981
dua macam metode modulasi yang pertama adalah Teknik Modulasi CDM (Code Devision Multiplexing) atau spread spectrum .Dalam menggunakan metode ini, sinyal informasi dapat tersebar dalam kisaran frekwensi yang lebih lebar.Tingkat sinyal informasi dibuat sangat rendah dengan harapan tidak akan terganggu tingkat noise yang sangat tinggi di PLC. Kedua dengan Teknik Modulasi OFDM (Orthogonal Frekwensi division Multiplexing) metode modulasi ini dipergunakan banyak vendor karena dinilai cukup stabil. Efisiensi modulasinya dapat mencapai 5 bit per hz yang lebih tinggi dari metode modulasi lainnya.
Metode Sistem Modulasi Pada prinsipnya sistem transmisi PLC cukup sederhana, yaitu dengan cara “menupangkan” sinyal data telekomunikasi pada noise yang ada pada energi listrik. Namun, secara teknis untuk menumpangkan sinyal data diperlukan frekwensi rendah sebesar 1 sampai 50 HZ dan membutuhkan kondisi tegangan listrik yang stabil [4]. Disisi lain, kwalitas kirim suara dan data dipengaruhi oleh bandwidth, frekwensi yang digunakan, dan SNR Bandwidth tinggi dicapai dengan menggunakan kisaran frekwensi yang tinggi atau dengan menaikan level SNR. Untuk menaikan level SNR, dibutuhkan injeksi sinyal yang lebih tinggi. Sementara standar frekwensi yang dialokasikan untuk PLC berada pada 1 sampai 50 HZ. Powerline Communication harus bekerja dengan daya sinyal atau frekwensi yang rendah. Karena pada frekwensi tinggi bisa terjadi radiasi kabel listrik yang dapat menggangu frekwensi lainya. Ketentuan ini berlawanan dengan kebutuhan SNR yang tinggi karena beragam gangguan bisa muncul. Proses pencapaian nilai SNR yang bagus dihadapkan kendala munculnya efek radiasi oleh kabel listrik. Padahal nilai SNR yang dibutuhkan harus mampu mengatasi noise background yang mungkin muncul. Masalah hal tersebut dapat diatasi dengan cara menggunakan
Implementasi Skema Jaringan
Gambar 6. Skema Jaringan Secara khusus, frekuensi sinyal daya listrik adalah dalam range 50/60Hz. Dengan pengkondisian, sinyal-sinyal data ini dinaikkan ke frekuensi ultra tinggi dalam range 500/600MHz, sehingga data dapat dilapiskan ke atas kabel utama listrik tanpa terjadi kondisi saling melemahkan. Interferensi diminimalkan dengan memecah arus data ke bentuk paket-paket sebelum diinjeksikan ke dalam jaringan listrik. Sistem komersial dapat menawarkan laju data digital dalam kecepatan kelipatan lebih dari 32 kbps ke maksimum arus yang diperkirakan mencapai 1 Mbps. Laju data ini relatif sangat stabil, bebas dari noise dan menawarkan spektrum-
97
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010
spektrum yang dapat digunaan dalam range 6 dsn 10 MHz ke para pelanggan akhir dari jaringan distribusi, dan kira-kira spektrum 20 MHz ke para pelanggan yang lebih dekat dengan substasiun. Lebih penting lagi, sambungan ini adalah permanen. Nilai tambah bagi perusahaan-perusahaan listrik adalah bahwa sekali teknologi ini diimplementasikan akan memungkinkan mereka untuk memperoleh nilai tambah ke jaringan mereka sendiri dengan berkemampuan untuk membaca meteran listrik pintar dan mampu menyediakan peranti pengelolaan demand/supply cerdas yang memberi kemampuan pada perusahaan dalam mengimplementasikan sistem tarif yang inovatif ataupun sistem reward energi yang lain Inti dari teknologi ini adalah kemampuan untuk menyediakan Jaringan Daya Terkondisi Frekuensi Tinggi (HFCPN, high frequency conditioned power network) dimana melalui jaringan ini data dapat dilewatkan [5]. Sebagai mana ditunjukkan di atas, prinsip dasarnya adalah menginjeksikan sinyal-sinyal data ke dalam saluran daya listrik pada frekuensi 10 juta kali frekuensi dasar arus listrik (atau sekitar 500/600MHz). Untuk melakukan ini, dibutuhkan Unit-unit Pengkondisi (CU, conditioning units). Unit-unit ini merupakan pengkopel arah tiga terminal yang meliputi bagian high and low pass filter untuk membentuk suatu pengkopel arah frekuensi yang sensitif. Setiap CU mempunyai sebuah terminal jaringan (NP, network port), sebuah terminal distribusi komunikasi (CDP, communication distribution port), dan sebuah terminal distribusi listrik (Electricity Distribution Port), seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
ISSN : 2086 - 4981
Gambar 7 Distribusi Conditioning Unit memberikan kemampuan menyediakan beberapa hal diantaranya adalah : 1. Interkoneksi 1 Mhz 2. Propagasi arah sinyal 1 Mhz 3. Isolasi beban 1 Mhz 4. Titik penghentian jaringan yang cocok 1 MHz dibangun dan masih menyediakan pelayanan 100 amp, 230/240 volt, 50 Hz kepada pelanggan domestik. Pengalaman sebelumnya dalam menggunakan jaringan distribusi listrik untuk membawa sinyal-sinyal frekuensi rendah (khususnya 3-500 kHz untuk switching pada peralatanperalatan rumah tangga seperti sistem air panas, lampu jalanan, dll) menunjukkan bahwa atenuasi yang drastis dari sinyal-sinyal adalah jelas dikarenakan adanya capacitive reactance. Pengujian menunjukkan bahwa diatas 1 MHz, reactance induktif bisa di mulai menyelimuti capacitive reactance, dan jika pada impedansi saluran yang digunakan adalah sebesar 600 ohm, maka pada atenuasi bisa dapat diterima.
98
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010
Spesifikasi
ISSN : 2086 - 4981
digunakan, PowerLine menggunakan kabel listrik sedangkan LAN umum menggunakan kabel UTP, Fiber atau kabel Coaxial. Peralatan pendukung sebuah LAN seperti Hub atau Switch.. DAFTAR PUSTAKA [1] Brown P.A. Power Line Communication Past Present Future 3rd International Symposium on Powerline Communication and application. Lancaster UK 30 USA. 1999 [2] Brown P.A. SomeKey Factor Influencing Data Transmission Rates in the Power line Environment when Utilising Carrier Freqwensi above 1 Mhz. Tokyo Japan . 1998. [3] Dalby A.B. Signal Transmission on Power Line Internatinal Symposium on Power Line Communication and Its Application. Essen,Germany. 1997. [4] Burr A.G., Reed D.MW., Brown P.A. HF Broadcast Interfernce on LV Mains Distribusi Networks, International Symposium on Power Line Communication and its Application. Tokyo, Japan. 1998. [5] Dostert K. Telecommunication over the Power Distribution Grid, International Symposium on Power L:ine Communication and its Application. Essen, Germany. 1997.
Gambar 8. Distribusi Jaringan Dari penyelidikan dan penelitian diperoleh [4] bahwa ada dua aplikasi komunikasi data yang berbeda melalui jaringan distribusi listrik. Yang pertama, Norweb’s Digital PowerLine (DPL) yang merupakan aplikasi skala besar dimana jaringan distribusi induk listrik tegangan rendah digunakan sebagai pembawa untuk komunikasi data. KESIMPULAN Pada prinsipnya jaringan PowerLine Communication yang digunakan berfungsi sebagai media untuk mengconversi suatu data digital ke arus listrik agar data tersebut dapat dikirimkan melalui kabel listrik. Sebuah powerline yang telah disambungkan ke sebuah PC melalui port Ethernet dan steker listrik pada satu sisi, dan pada sisi lain juga dipasang yang sama, maka masing-masing powerline akan dapat mengenal MAC Address yang dimiliki oleh NIC pada PC-PC yang ada diseberang. Dengan mengenal MAC Address inilah maka PC dalam mengirimkan data ke PC lainnya. Membangun jaringan LAN dengan menggunakan PowerLine tidak berbeda dengan cara membangun sebuah LAN umumnya. Perbedaannya hanya terletak pada media transmisi data yang
99
