PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI GRAPHICAL USER INTERFACE PADA SISTEM JARINGAN SENSOR NIRKABEL MENGGUNAKAN GEANY IDE
TUGAS AKHIR
Diajukan guna memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada Jurusan Teknik Elektro
Oleh : ERIK FERI FADLI NIM. 0604405001
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN-BALI 2012
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Denpasar, Juli 2012
Erik Feri Fadli
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
JUDUL
: PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI GRAPHICAL USER
INTERFACE
PADA
SISTEM
JARINGAN
SENSOR NIRKABEL MENGGUNAKAN GEANY IDE DISUSUN OLEH : ERIK FERI FADLI NIM
: 0604405001
JURUSAN
: TEKNIK ELEKTRO
BIDANG STUDI : TELEKOMUNIKASI KONSENTRASI : TELEKOMUNIKASI NIRKABEL PERIODE
: 2011/2012
DIUJI TANGGAL : 26 JULI 2012
MENYETUJUI Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Ir. Linawati, MEng.Sc, Ph.D
Widyadi Setiawan ST, MT
NIP. 19660824 199103 2 001
NIP. 19740815 200003 1 002 MENGETAHUI
Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana
Ir. I Nyoman Setiawan, MT. NIP. 19631229 199103 1 001
ABSTRAK
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, kini sudah semakin pesat. Seiring perkembangan teknologi, pemantauan keadaan suatu tempat tidak lagi dilakukan secara manual melainkan memanfaatkan Jaringan Sensor Nirkabel (JSN). Untuk aplikasi citra, seperti citra diam, video streaming dan pemantauan data dilakukan menggunakan sensor network dengan node yang dilengkapi dengan kamera. Pada JSN, node disebar dengan tujuan untuk menangkap adanya gejala atau fenomena yang hendak diteliti. Informasi yang ditangkap oleh node dapat diakses melalui berbagai platform seperti koneksi internet atau satelit sehingga memungkinkan user untuk dapat mengakses secara realtime melalui remote server. Pada tugas akhir ini dilakukan perancangan dan implementasi Graphical User Interface (GUI) menggunakan Geany IDE untuk mempermudah user untuk melakukan pengambilan data informasi melalui platform Imote2. Beberapa perintah disertakan untuk mempermudah user untuk melakukan pengambilan data informasi meliputi perintah capture citra, transmisi citra, kompresi citra, serta menampilkan citra terkompresi. Agar perancangan GUI dapat diimplementasikan perlu diperhatikan parameter-parameter seperti permission pada chmod, pseudo terminal untuk menjalankan perintah pada bash shell, serta alur dataflow pada perintah popen(). Dari hasil implementasi GUI menggunakan Geany IDE didapatkan waktu untuk satu kali capture citra pada platform Imote2 adalah lima detik yang menghasilkan citra berukuran 900 KB serta berekstensi .ppm. Proses transmisi citra berukuran 900 KB membutuhkan waktu satu detik menggunakan media transimi kabel USB dengan panjang 120 cm. Kompresi citra dengan teknik kompresi JPEG2000 terhadap citra berukuran 900 KB dengan ekstensi .ppm menggunakan rasio kompresi 100 membutuhkan waktu 0,232 detik dan menghasilkan citra dengan ekstensi .j2k yang berukuran 9 KB dengan tingkat penurunan kualitas citra yang tidak begitu signifikan jika diobservasi secara subyektif.
Kata Kunci : Jaringan Sensor Nirkabel, Graphical User Interface, bash shell, platform Imote2, pseudo terminal.
iv
ABSTRACT
Development of science and technology, is now increasing rapidly. Along with the development of technology, monitoring the state of a place is no longer done manually but use Wireless Sensor Network. For image applications, such as still images, video streaming and monitoring of data is done using a sensor network with nodes equipped with camera. At WSN, nodes deployed in order to catch any symptoms or phenomena to be studied. The information captured by the node can be accessed through various platforms such as internet or satellite connection allowing users to access real-time via the remote server. In this final project conducted the design and implementation of Graphical User Interface (GUI) with Geany IDE to simplify the user to perform data retrieval through Imote2 platform. Some commands are included to facilitate the user to perform data retrieval include image capture, image transmission, image compression and display the compressed image. In order to implement GUI, parameters such as permissions on chmod, a pseudo terminal must be determined to run a command on the bash shell, as well as command line dataflow on popen(). From the results of using Geany IDE GUI implementations obtained that time to capture images at one time from Imote2 platform is five seconds that generates an image that have size of 900 KB and .ppm extension. Transmission process of 900 KB sized image takes one second using the USB cable with a length of 120 cm. Image compression using JPEG2000 compression techniques for image size 900 KB with 100 of compression ratio are takes 0.232 sec and produces images with .j2k extension and 9 KB in size with decreased levels of image quality is not significant if observed subjectively.
Keywords : Wireless Sensor Network, Graphical User Interface, bash shell, Imote2 platform, pseudo terminal.
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadapan Tuhan Yang Maha Esa atas karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir yang berjudul “PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI GRAPHICAL USER INTERFACE
PADA SISTEM JARINGAN SENSOR NIRKABEL
MENGGUNAKAN GEANY IDE”. Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 pada Program Studi Teknik Elektro, Konsentrasi Teknik Telekomunikasi, Universitas Udayana. Dalam penyusunan Tugas Akhir, penulis banyak memperoleh petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak. Sehubungan dengan hal tersebut pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Bapak Prof. Ir. I Wayan Redana, MA. Sc.Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. 3. Bapak Made Sukarsa, ST. MT, selaku Pembimbing Akademik 4. Ibu Ir. Linawati, M.Eng.Sc, Ph.D selaku Dosen Pembimbing I Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan bimbingannya. 5. Bapak Widyadi Setiawan.,ST. MT, selaku Dosen Pembimbing II Tugas Akhir yang telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingannya. 6. Bapak Nyoman Putra Sastra, ST. MT, selaku dosen Teknik Elektro Universitas Udayana yang telah menyumbangkan ide dan masukan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 7. Orang tua, kakak-kakaku, tetangga kost yang telah memberikan dukungan moril dan material selama penyusunan Tugas Akhir ini. 8. Teman Seperjuangan, Friska Suwiadhi Natha, I Made Wiasta, Nyoman Surya Jaya, I Putu Mahendra dan rekan-rekan mahasiswa lain yang telah memberikan banyak bantuan, informasi, dan masukan dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
iii
Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam Tugas Akhir ini, saran-saran yang membangun sangat diharapkan untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengharapkan semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan kontribusi dalam pengembangan ilmu pengetahuan yang bermanfaat bagi kita semua.
Denpasar,
Juli 2012
Penulis
iv
DAFTAR ISI
JUDUL ............................................................................................................
i
PERNYATAAN .............................................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR .............................................. iii ABSTRAK ...................................................................................................... iv ABSTRACT .................................................................................................... v KATA PENGANTAR ................................................................................... vi DAFTAR ISI .................................................................................................. vii DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... x DAFTAR TABEL . ........................................................................................ xii DAFTAR SINGKATAN ................................................................................ xiii
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang ........................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ...................................................................................... 2
1.3
Tujuan ........................................................................................................ 2
1.4
Manfaat ...................................................................................................... 2
1.5
Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ........................................................ 2
1.6
Sistematika Penulisan ................................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Jaringan Sensor Nirkabel .......................................................................... 5 2.1.1 Arsitektur Jaringan Sensor Nirkabel ............................................... 6 2.1.2 Komponen Jaringan Sensor Nirkabel ............................................ 6
2.2
Pengertian Citra Digital ............................................................................. 7 2.2.1
Kompresi Citra .............................................................................. 7
2.2.1.1 Lossy Compression ....................................................................... 8 2.2.1.2 Lossless Compression ................................................................... 8 2.3
JPEG2000 .................................................................................................. 10
vii
2.4
2.3.1
Kompresi Citra pada JPEG2000 ................................................... 11
2.3.2
Discrete Wavelet Transform (DWT) ............................................ 14
2.3.3
Kuantisasi ...................................................................................... 17
2.3.4
Embedded Block Coding with Optimized Truncation ................... 17
2.3.5
Rate Control .................................................................................. 19
2.3.6
Organisasi bit-stream .................................................................... 20
2.3.7
Decoding ....................................................................................... 21
Protocol Stack ........................................................................................... 23 2.4.1
Physical Layer ............................................................................... 23
2.4.2
Data Link Layer ............................................................................ 24
2.4.2.1 Medium Acces Control (MAC) ..................................................... 24 2.4.2.2 Error Control ................................................................................ 25
2.5
2.6
2.4.3
Network Layer ............................................................................... 25
2.4.4
Transport Layer ............................................................................ 26
2.4.5
Application Layer .......................................................................... 26
Komponen Imote2 ..................................................................................... 27 2.5.1
Radio Board (IPR2400/IPR2410) ................................................. 28
2.5.2
Scalar Sensor Board (ITS400) ..................................................... 29
2.5.3
Multimedia Sensor Board (IMB400) ............................................ 29
2.5.4
Interface Board (IIB400) .............................................................. 29
2.5.5
Baterry Board ............................................................................... 30
Linux ......................................................................................................... 31 2.6.1
Change Mode (chmod)................................................................... 31
2.6.2
Bahasa Pemrograman C ................................................................. 34
2.6.2.1 Geany Integrated Development Environment ................................ 35 2.6.3
OpenJPEG ...................................................................................... 36
BAB III MATERI DAN METODE 3.1
Tempat dan Waktu Penelitian .................................................. ................. 38
3.2
Data ............................................................................................................ 38 3.2.1 Sumber Data ...................................................................................38
viii
3.2.2 Jenis Data.................................................................... ................... 38 3.2.3 Teknik Pengumpulan Data .............................................................39 3.3
Spesifikasi hardware dan software ........................................................... 39 3.3.1
Spesifikasi hardware..................................................................... 39
3.3.1.1 Perangkat untuk koneksi laptop ................................................... 39 3.3.1.2 Rangkaian penyusun modul elektronika ........................................ 39 3.3.2 3.4
Spesifikasi software ....................................................................... 40
Metode Perancangan ................................................................................. 40
3.4.1 Perancangan penelitian.............................................................................. 41 3.5
Perancangan dan Realisasi ........................................................................ 41
3.6
Alur Perancangan dan Realisasi ................................................................ 42
3.7
Time Schedule Pelaksanaan....................................................................... 43
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Gambaran Umum....................................................................................... 44
4.1.1 Inisialisasi jaringan .................................................................................... 44 4.1.2 Instalasi Geany IDE ................................................................................... 45 4.2
Perancangan Teknik Kompresi Citra menggunakan GUI ......................... 46
4.3
Perancangan dan Implementasi GUI menggunakan Geany IDE ............... 48
4.3.1 Perancangan teknik capture citra pada platform Imote2 ........................... 48 4.3.2 Perancangan GUI ....................................................................................... 50 4.3.3 Implementasi rancangan sistem ................................................................. 52 4.3.4 Implementasi GUI ..................................................................................... 53
BAB V PENUTUP 5.1
Simpulan .................................................................................................... 57
5.2
Saran .......................................................................................................... 58
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1
Arsitektur jaringan sensor nirkabel .................................................
5
Gambar 2.2
Proses pengkodean JPEG2000 ........................................................ 10
Gambar 2.3
Sub-tahapan pre-processing ............................................................ 10
Gambar 2.4
Contoh tiling dari citra babon 8-bit ................................................. 11
Gambar 2.5
Komponen model citra .................................................................... 11
Gambar 2.6
ICT dari citra babon......................................................................... 12
Gambar 2.7
Struktur DWT .................................................................................. 13
Gambar 2.8
Proses DWT untuk komponen Y dari citra babon........................... 13
Gambar 2.9
Tahap I DWT dari citra babon 8-bit ............................................... 14
Gambar 2.10 Tahap II DWT dari citra babon 8-bit ............................................... 15 Gambar 2.11 Tahap III DWT dari citra babon 8-bit ............................................. 15 Gambar 2.12 Contoh devisi dari subband-subband menjadi block code .............. 16 Gambar 2.13 Urutan scan garis dalam sebuah blok .............................................. 17 Gambar 2.14 Contoh distribusi lapisan kualitas untuk tahap II DWT ................. 18 Gambar 2.15 Contoh pemisahan daerah................................................................ 19 Gambar 2.16 Organisasi code stream.................................................................... 20 Gambar 2.17 Proses decode JPEG2000 ................................................................ 20 Gambar 2.18 Aplikasi praktis dari stándar JPEG2000 .......................................... 21 Gambar 2.19 Protokol pada jaringan sensor nirkabel ........................................... 22 Gambar 2.20 Board Imonte2 ................................................................................. 26 Gambar 2.21 (a) Imote2 radio board (b) arsitektur Imote2 radio board .............. 27 Gambar 2.22 Basic sensor board .......................................................................... 28 Gambar 2.23 Multimedia sensor board ................................................................. 28 Gambar 2.24 Interface board ................................................................................ 29 Gambar 2.25 Battery board ................................................................................... 29 Gambar 3.1
Rancangan seluruh sistem ............................................................... 34
Gambar 3.2
Flowchart perancangan dan realisasi ............................................... 36
x
Gambar 4.1
Compilation successfully ................................................................. 51
Gambar 4.2
Implementasi rancangan system ...................................................... 52
Gambar 4.3
Implementasi capture citra .............................................................. 53
Gambar 4.4
Implementasi transmisi citra............................................................ 54
Gambar 4.5
Implementasi kompresi citra ........................................................... 54
Gambar 4.6
Implementasi display citra terkompresi........................................... 55
Gambar 4.7
Perbandingan citra terkompresi dan citra asli ................................. 56
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Numerical Permission ..........................................................................32
Tabel 2.2
Kelas pada chmod .................................................................................33
Tabel 2.3
Operator pada chmod ............................................................................33
Tabel 2.4
Mode pada chmod .................................................................................33
Tabel 2.5
Contoh perintah chmod .........................................................................34
Tabel 3.1
Time Schedule Pelaksanaan Tugas Akhir ............................................42
xii
DAFTAR SINGKATAN
ADC
= Analog to Digital Converter
ARQ
= Automatic Repeat Request
CHMOD
= Change Mode
CODEC
= Compression Decompression
CPU
= Central Processing Unit
DWT
= Discrete Wavelet Transform
EBCOT
= Embedded Block Coding with Optimized Truncation
EOC
= End of code stream
EOG
= Eye of Gnome
FEC
= Forward Error Control
FTP
= File Transfer Protocol
GDLN
= Global Development Learning Network
GUI
= Graaphical User Interface
ICT
= Irreversible Color Transform
IDE
= Integrated Development Environtment
Imote2
= Intel Mote generasi ke-2
IP
= Internet Protocol
JBIG
= Joint Bi-level Image Experts Group
JPEG
= Joint Photographic Expert Group
JSN
= Jaringan Sensor Nirkabel
HH
= High-High
HL
= High-Low
HTTP
= Hipertext Transfer Protocol
LH
= Low-High
LL
= Low-Low
LSB
= Least Significant Bit
NTSC
= National Television Systems Committee
MAC
= Medium Acces Control
MSB
= Most Significant Bit
x
MSE
= Mean Square Error
NFS
= Network File System
PC
= Personal Computer
PIR
= Passive Infra Red
PSNR
= Peak Signal to Noise Ratio
RGB
= Red, Green dan Blue
SMTP
= Simple Mail Transfer Protocol
SWT
= Standard Widget Toolkit
UART
= Universal Asynchronous Receiver-Transmitter
USB
= Universal Serial Bus
YCM
= Yellow Cyan Magenta
xi
