Modul 1 Komunikasi Nirkabel Menggunakan Modul RF X-Bee : Untuk Implementasi Wireless Sensor Network (WSN)

Praktikum Jaringan Telekomunikasi 2 Komunikasi Nirkabel Menggunakan Modul RF X-Bee : Untuk Implementasi Wireless Sensor Network (WSN)

Modul 1 Komunikasi Nirkabel Menggunakan Modul RF X-Bee : Untuk Implementasi Wireless Sensor Network (WSN) 1. TUJUAN a. Membangun infrastruktur komunikasi wireless menggunakan modul RF Xbee b. Menguji koneksi client-sever pada komuniaksi wireless menggunakan teknologi DSSS c. Menguji keberhasilan pengiriman data menggunakan modul RF Xbee 2. DASAR TEORI Komunikasi nirkabel (wireless) sebagai media komunikasi pada jaringan komputer banyak digunakan untuk beberapa aplikasi saat ini. Sehingga proses pengiriman data menjadi lebih mudah dan lebih efisien. Xbee Pro adalah salah satu perangkat komunikasi data wireless yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz dengan menggunakan protokol standart IEEE 802.15.4. Xbee Pro sudah banyak digunakan untuk beberapa aplikasi diantaranya Wireless Sensor Network (WSN) untuk monitoring kelembaban, temperature, kecepatan dan angin. Selain itu digunakan untuk komunikasi robot. 2.1 DSSS Karakteristik dari sistem spread spectrum seperti terlihat pada gambar 1.

Gambar 1. Model umum sistem komunikasi digital spread spectrum Deretan data melalui blok channel encoder untuk menghasilkan sinyal analog dengan bandwidth relatif sempit disekitar center frequency. Sinyal ini dimodulasi menggunakan sederetan bit yang dikenal sebagai spreading code atau spreading squence. Speadingcode dihasilkan oleh pseudonoise. Pengaruh dari modulasi ini adalah meningkat bandwidth (penyebaran spectrum) secara signifikann dari sinyal yang dikirim. Pada sisi penerima deretan digit yang sama digunakan untuk proses demodulasi dari sinyal spread spectrum. Akhirnya sinyal melalui blok channel decoder untuk mendapatkan data kembali. Terdapat beberapa kelebihan pada sistem spread spectrum diantaranya : Sinyal tahan terhadap beberapa jenis noise dan pengaruh multipath. Awalnya aplikasi spread spectrum digunakan pada dunia militer untuk kekebalan terhadap jamming Dapat juga digunakan untuk menyembunyikan dan enkripsi sinyal. Hanya pengguna yang mengetahui spreading code yang dapat meng-decode data informasi Beberapa pengguna dapat menggunakan bandwith yang lebih tinggi dengan inteferensi yang sangat sedikit. Seperti digunakan pada aplikasi telepon selular, dengan sebuah teknik yang dikenal sebagai code division multiplexing (CDM) atau code division multiple access (CDMA) Dengan menggunakan Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS), masing-masing bit pada sinyal asli direpresentasikan oleh multiple bits pada sinyal yang dikirim menggunakan sebuah spreading code. Salah satu teknik pada direct sequence spread spectrum adalah mengkombinasikan deretan informasi digital dengan deretan bit spreading code menggunakan sebuah exclusive-OR (XOR). Salah satu contoh sinyal DSSS seperti terlihat di bawah ini.

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya - PENS

1


Gambar 2. Contoh dari Direct Squence Spread Spectrum 2.2 Modul RF Xbee Pro Salah satu contoh modul RF yang bekerja menggunakan teknologi DSSS adalah modul RF Xbee Pro. Modul RF ini merupakan radio frequency transceiver yaitu mendukung komunikasi secara full duplex. Xbee Pro bekerja pada frekuensi 2.4 GHz dengan menggunakan standart IEEE 802.15.4. Radio frequency transceiver ini merupakan sebuah modul yang terdiri dari RF receiver dan RF transmitter dengan interface serial UART asynchronous. Pada percobaan ini digunakan modul XB Starter Kit. XB Starter Kit merupakan modul komunikasi RF berbasis Xbee. Modul ini menggunakan standar IEEE 802.15.4 yang beroperasi di frekuensi 2,4 GHz. Pengaturan beberapa parameter modul dapat dilakukan dengan menggunakan program X-CTU. Modul ini dapat digunakan untuk beberapa aplikasi pengiriman data sensor. Spesifikasi modul XB Starter Kit yang digunakan seperti di bawah ini : Berbasis Xbee OEM RF Module Memiliki 1 pin jalur input dan 8 pin jalur input/output yang dapat dikonfigurasi (7 diantaranya dapat juga digunakan sebagai analog input) Memiliki 2 pin jalur PWM output yang juga dapat dikonfigurasi Tersedia jalur komunikasi UART TTL atau RS-232 Tersedia tactile switch Reset (untuk melakukan reset pada modul) dan LED indikator Catu data 5 volt DC Xbee Pro s1 XBee PRO merupakan modul radio Frekuensi yang beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz. Jangkauan XBee PRO 100 meter untuk indoor dan 1500 meter untuk outdoor. Pada XBee PRO ada 20 pin, namun yang sementara digunakan adalah 6 pin, yaitu VCC dan GND untuk tegangan suplay, DOUT merupakan pin Transmit (TX), DIN merupakan pin Receiver (RX), RESET merupakan pin reset XBee PRO dan yang terakhir adalah PWMO/RSSI merupakan indicator bahwa ada penerimaan data yang biasanya dihubungkan ke led yang di drive oleh transistor. Pada gambar 3 ditunjukkan bentuk fisik dari XBee PRO.


2

Praktikum Jaringan Telekomunikasi 2 Komunikasi Nirkabel Menggunakan Modul RF X--Bee : Untuk Implementasi Wireless Sensor Network (WSN)

Gambar 3. Modul XbeePro s1 XBee PRO juga merupakan salah satu modul telemetri yang dapat berfungsi sebagai RX dan TX sekaligus atau dapat melakukan komunikasi dua arah. Komunikasi serial pada modul XBee PRO ini sama dengan cara mengirim dan menerima data seperti komunikasi serial biasa. Program X-CTU Digi mengembangkan X-CTU CTU yang merupakan perangkat lunak yang digunakan untuk konfigurasi dan pengujian pada produk RFDigi. RF Banyak fitur yang disediakan dalam software ini untuk melakukan konfigurasi pada produk RF keluaran Digi salah satunya XBee-pro. XBee Support seluruh produk Digi. Jendela terminal yang terintegrasi. Mudah digunakan untuk tes jarak loopback. Tampilan indikator sinyal yang diterima (RSSI). Upgrade firmware modul RF. Menampilkan ASCII dan hexadecimal karakter di jendela terminal. Menulis tes paket dalam ASCII atau hexadecimal untuk transmisi dalam antarmuka terminal. Menyimpan dan mengambil konfigurasi modul umum digunakan (profil). Secara otomatis mendeteksi jenis modul. Mengembalikan parameter default pabrik. Menampilkan bantuan tentang setiap parameter radio. Program radio profil dalam lingkungan produksi menggunakan antarmuka baris perintah. Mengintegrasikan dengan Labview dan perangkat lunak uji produksi lainnya melalui antar muka baris perintah. Perangkat luna kini mudah digunakan dan memungkinkan untuk menguji Xbee di lingkungan sebenarnya dengan menggunakan komputer dan barang-barang barang yang disertakan dengan modem radio.

Gambar 4. Tampilan software X-CTU Politeknik Elektronika Negeri Surabaya - PENS

3


AT COMMAND Terdapat beberapa perintah untuk melakukan konfigurasi pada RF Modules. Konfigurasi ini dapat dilakukan dengan software yang terhubung dengan pengiriman data serial pada RF Modules seperti Hyper Terminal, Visual Basic dan X-CTU (DigiSoftware) ataupun hardware seperti Mikrokontroler. Untuk masuk ke ATCommand ini terlebih dahulu memasukan karakter “+++” pada terminal xctu kemudian tunggu beberapa detik sampai terminal merespon dengan OK jika respon OK sudah di dapatkan ATCommand bisa dimasukan. Untuk keluar dari AT Command mode ketikan ATCN. Berikut ini adalah beberapa command yang umumnya digunakanuntukmensetting RF Modulesdenganmenggunakansoftware X-CTU.

Command +++ AT ATDL ATMY ATID ATCH ATSM ATWR ATCN

Tabel 1.ATCommand untuk konfigurasi Xbee-pro Keterangan Fungsi Respon harus (OK) Masuk ke mode AT Command Attention Cek AT Command (respon harus OK) Destination Melihat destination address di Xbee My ID Melihat address milik sendiri Melihat dimana Personal Area ID Network XBee Channel Melihat channel XBee saat ini Sleep Mode Mengaktifkan sleep mode Write Write command/configurasi Command Null Keluar dari mode ATCommand

Gambar di bawah ini adalah contoh dari penggunaan AT Command.

Gambar 1. Contoh Penggunaan ATCommand pada X-CTU Terminal 3. Peralatan yang Digunakan - 2 modul XB Starter Kit - 2 PC - Kabel serial - USB to DB-9 (bila diperlukan) - Volt meter Politeknik Elektronika Negeri Surabaya - PENS

4


4. Rangkaian

Gambar 4. Infrastruktur sistem komunikasi menggunakan modul RF Xbee Pada pembuatan sistem ini digunakan dua modul RF Xbee. Bisa menggunakan versi 1 atau 2. Modul Xbee terhubung dengan host (PC atau laptop) melalui port serial. Dijalankan program aplikasi pada masing-masing host (client dan server). Kedua modul Xbee terkoneksi dan pengiriman data dapat dilakukan. 4. Langkah Percobaan a. Instalasi dan Update X-CTU 1. Download dan install driver dan Program X-CTU http://www.digi.com/support/supporttype?type=drivers. Jalankan XCTU setup.exe dan ikuti petunjuk selanjutnya (proses instalasi digunakan pilihan default)

2. Installasi X-CTU


5


3. Jika instalasi sudah selesai maka Xbee akan terdeteksi pada COM port dan siap

untuk di konfigurasi pada terminal. 4. Setelah instalasi selesai, jalankan program X-CTU, pilih tab “Modem Configuration”, tekan tombol “Download new versions..”, dan tekan tombol “File...” 5. Arahkan ke folder “update” pada CD/DVD dan pilih xb24_15_4_10ec.zip b. Penggunaan 1 Modul XB Starter Kit 1. Pasang jumper J3, J4, dan J6 di posisi 2-3 2. Hubungkan modul XB Starter Kit dengan PC melalui kabel serial ke konektor RJ11 J1 Politeknik Elektronika Negeri Surabaya - PENS

6


3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

Hubungkan terminal biru J2 ke sumber tegangan 5V Jalankan X-CTU untuk memprogram Pilih tab PC Setting lalu tekan Test / Query untuk melihat versi firmware Pilih tab Modem Configuration Pilih COM port di status bar kiri bawah Tekan Load Pilih file “default.pro” Ubah Version sesuai dengan versi yang sebelumnya terbaca di PC Settings Tekan Write Tekan Read pada X-CTU. Jika berhasil maka konfigurasi akan ditampilkan. Jika gagal, maka akan muncul tampilan pemberitahuan. Pastikan hasilnya seperti di bawah ini : Modem : XB24 Function Set : XBEE 802.15.4 Version : 10EC Versi dapat berubah sesuai dengan firmware 13. LED Power D2 dan ON/SLEEP D3 seharusnya akan menyala terus. LED ASSC D4 dan LED bit 2 pada LED Logic Tester akan berkedip (nyala LED Logic Tester terbalik dengan LED ASSC D4) 14. Pilih Restore pada tab untuk penggunakan konfigurasi default 15. Klik read untuk menampilkan konfigurasi default

c. Penggunaan 2 Modul XB Starter Kit 1. Konfigurasi Xbee Menggunakan terminal X-CTU Pada tahap ini dilakukan konfigurasi pada XBee menggunakan perangkat lunak X-CTU. Untuk konfigurasi XBee menggunakan pengalamatan manual (short 16-bit addresses). Parameter-parameter yang perlu diatur pada pengalamatan modul XBee adalah : a) CH (Channel) b) PAN ID (Personal Area Network Identifier) c) MY (Source Address) d) DL (Destination Address Low) e) SM (Sleep Mode) Konfigurasi CH (channel) dilakukan untuk mengatur dan membaca channel operator antar Modul Xbee, untuk dapat saling berhubungan konfigurasi channel ini harus sama dengan Xbee yang akan saling berhubungan. Default dari konfigurasi channel ini adalah 0x0C atau bisa ditulis C langsung. Sedangkan range nilai channel adalah 0x0B - 0x1A (XBee) dan 0x0C - 0x17 (XBee-PRO) pengaturan yang mempunyai fungsi yang sama dan berhubungan dengan konfigurasi channel adalah konfigurasi PAN ID. PAN ID ini digunakan untuk xbee yang berada dalam satu jaringan agar bisa saling berkomunikasi. Pengaturan parameter lain diatas dapat dilakukan melewati jendela “Modem Configuration” maupun pada terminal X-CTU menggunakan perintah AT Command. Untuk pengaturan menggunakan terminal X-CTU, hal pertama yang harus dilakukan adalah masuk pada mode AT Command dengan mengetikkan tiga karakter “+++” secara berurutan. Setelah modul XBee merespon “OK”, dilakukan pengaturan alamat. Berikut ini contoh perintah yang digunakan untuk konfigurasi pengalamatan pada terminal XCTU.


7


Gambar 5. Konfigurasi XBee pada Terminal X-CTU

Untuk dapat masukdalam mode AT Command, diperlukan delay pada terminal x-ctu minimal selama satu detik. Sebelum mengetikkan tiga karakter “+++” dan menunggu respon “OK”. Setelah respon “OK” muncul barulah AT Command dapat dimasukan. Hal ini perlu diperhatikan dalam konfigurasi XBee menggunakan perintah AT Command, adanya guardtime ini dibutuhkan agar modul XBee memberikan respon “OK” yang mengartikan bahwa mode AT Command dapat dijalankan. Setiap setelah mengetikkan perintah AT Command harus diketikkan ENTER agar perintah tersebut dijalankan. Selanjutnya setelah selesai mengetikkan command yang dibutuhkan, hal yang perlu dilakukan adalah mengetikkan perintah ATWR kemudian ENTER dan dilanjutkan dengan ATCN kemudia nENTER. Hal ini diperuntukkan agar setting yang telah dilakukan menjadi permanen. Konfigurasi alamat Xbee di PC A CH :C PAN ID :1 Address ID : 1111 Destination Address : 2222

Konfigurasi alamat Xbee di PC B CH :C PAN ID :1 Address ID : 2222 Destination Address : 1111


8


Menggunakan Modem Configuration X-CTU Masuk pada tab modem Konfiguration kemudian atur pada masing-masing Xbee seperti parameter dibawah ini : Konfigurasi alamat Xbee di PC A CH :C PAN ID :1 Address ID : 1111 Destination Address : 2222 Konfigurasi alamat Xbee di PC B CH :C PAN ID :1 Address ID : 2222 Destination Address : 1111

Yang perlu diperhatikan dari kedua konfigurasi pada masing-masing Xbee disini adalah penggunaan PAN ID dan Channel, untuk menghubungkan 2 Xbee PAN ID dan Channel Xbee yang digunakan harus sama, hal ini menunjukan bahwa 2 Xbee yang dipakai disini berada dalam satu jaringan untuk bisa saling berkomunikasi. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah alamat sumber (MY) dan alamat tujuan harus sesuai dengan pembagian. Dari konfigurasi diketahui bahwa Source ID Xbee A adalah 1111 dengan Destination address adalah Source ID milik Xbee B. Begitu pula konfigurasi pada Xbee B dengan source ID 2222 dan destination ID 1111. Dengan konfigurasi ini Xbee sudah dapat digunakan untuk melakukan komunikasi serial.


9


Dari pengiriman yang dilakukan text dengan warna biru adalah text yang dikirim oleh Xbee sumber dan text dengan warna merah adalah text yang diterima oleh destination xbee.


10

Modul 1 Komunikasi Nirkabel Menggunakan Modul RF X-Bee : Untuk Implementasi Wireless Sensor Network (WSN)

Recommend Documents