Makalah IOT HarditiasYonathanBobo 190403020021 [PDF]

Citation preview

MAKALAH INTERNET OF THING “Protokol Komunikasi Wireless HART , NFC, Bluetooth dan Piconet”



Di Susun Oleh : Harditias Yonathan Bobo(190403020021)



UNIVERSITAS PGRI KANJURUHAN MALANG FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI SISTEM INFORMASI



1



Kata Pengantar Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan Berkat dan KaruniaNya sehingga saya dapat menyelesaikan tugas makalah yang berjudul “Protokol Komunikasi Wireless HART , NFC, Bluetooth dan Piconet” ini tepat pada waktunya. Adapun tujuan dari penulisan dari makalah ini adalah untuk memenuhi tugas Dosen Dr. Khoerul Anwar, ST.,MT pada mata kuliah Internet Of Think. Selain itu, makalah ini juga bertujuan untuk menambah wawasan tentang Internet Of Thinnk bagi para pembaca dan juga bagi penulis. Saya mengucapkan terima kasih kepada bapak Dr. Khoerul Anwar, ST.,MT selaku dosen mata kuliah Internet Of Think yang telah memberikan tugas ini sehingga dapat menambah pengetahuan dan wawasan sesuai dengan bidang studi yang saya tekuni. Saya juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membagi sebagian pengetahuannya sehingga saya dapat menyelesaikan makalah ini. Saya menyadari, makalah yang saya tulis ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun akan saya nantikan demi kesempurnaan makalah ini.



2



Daftar Isi Kata Pengantar.........................................................................................................................2 Daftar Isi.....................................................................................................................................3 Bab 1..........................................................................................................................................4 Pendahuluan.............................................................................................................................4 Latar Belakang........................................................................................................................4 Rumusan Masalah..................................................................................................................4 Tujuan Masalah......................................................................................................................4 BAB 2.........................................................................................................................................5 PEMBAHASAN........................................................................................................................5 HART Communication..........................................................................................................5 NFC (Near Field Communication).........................................................................................9 Bluetooth Dan Piconet..........................................................................................................11 BAB 3.......................................................................................................................................14 PENUTUP................................................................................................................................14 Kesimpulan...........................................................................................................................14 Source...................................................................................................................................14



3



Bab 1 Pendahuluan A. Latar Belakang Internet of Things (IoT) merupakan visi di mana Internet meluas ke dunia nyata menjangkau benda sehari-hari. Peralatan rumah tangga, peralatan-peralatan pabrik, manusia, hewan dan lain-lain kondisinya dapat dipantau menggunakan peralatanperalatan sensor yang cerdas yang terkoneksi dengan internet. Perbedaa Internet of Things dengan Internet diantaranya adalah : a) Tidak Nampak. Hardware IoT kecil biasanya hanya melakukan pengukuran, penyimpanan dan mengkomunikasikan data dalam ukuran yang kecil; b) Jumlah node jaringan sangat banyak; c) Kecepatan transmisi rendah; d) Kecepatan transmisi IoT biasanya rendah sekitar 100kBps; e) Model identifikasi dan pengalamatan lain. Pengalamatan internet membutuhkan pemrosesan yang berat sehingga tidak cocok untuk computer yang kecil. Beberapa standar yang ditawarkan antara lain EPC, ucode,IPv6, 6LoWPAN, Handle System, atau Internet0; f) Berpusat pada mesin. Komunikasi berpusat dari mesin ke mesin; g) Berpusat pada penginderaan. B. Rumusan Masalah 1. Apa Itu HART? 2. Apa itu NFC ? 3. Apa itu Bluetooth dan Piconet ? C. Tujuan Masalah 1. Dapat Mengetahui tentang Hart 2. Dapat mengetahui tentang NFC 3. Dapat mengetahui tentang Bluetooth dan Piconet



4



BAB 2 PEMBAHASAN A. HART Communication  HART merupakan singkatan dari “Highway Addressable Remote Transducer” yang bisa diterjemahkan sebagai Transducer berada pada remote area (jauh) . HART adalah sebuah protokol yang dikembangkan oleh Rosemount yang dibuat berdasarkan standar komunikasi Bell 202.  HART merupakan open protokol yang berarti dapat digunakan dan dikembangkan oleh siapapun. HART memiliki dua modulasi sekaligus dalam komunikasinya yaitu menggunakan analog (4-20mA) dan Digital yaitu FSK (Frequency Shift Keying). Protokol HART menggunakan sinyal analog 4-20mA sebagai sinyal yang ditumpangi dari hasil mengkonversi pengukuran di Transmitter. dimisalkan pengukuran temperatur memiliki range pengukuran 20 Celcius hingga  100 Celcius maka dalam konversi ke  sinyal analog akan menjadi 4-20 mA yang berarti ketika temperatur 20 Celcius maka sinyal analognya adalah 4 mA dan ketika maksimum 100 Celcius maka sinyal analognya adalah 20mA. perubahan sinyal analog linear dengan perubahan temperaturnya. Kemudian protokol HART yang menumpang dijalur analog 4-20mA menggunakan modulasi digital untuk berkomunikasi dengan cara mengirimkan data serial yang di modulasi dengan FSK (Frequency Shift Keying). data Analog di konversi kedalam digital kemudian dikirimkan melalui serial line dan dimodulasi. Sebelumnya, FSK adalah sebuah metode penyisipan data melalui gelombang sinyal  dengan cara menyisipkan frekuensi. pada komunikasi HART, Frekuensi yang digunakan adalah 2200 Hz dan 1200Hz. frekuensi 2200Hz diterjemahkan sebagai ‘0’ dan 1200Hz diterjemahkan sebagai ‘1’. Pada saat HART digunakan untuk Point-toPoint maka sinyal analog dan digital dikirimkan pada saat yang sama, master dapat mengambil data analog ataupun data digital pada waktu yang sama. Sedangkan pada saat digunakan untuk multi-drop atau multi point, maka data yang digunakan hanyalah data digital.



5



Komunikasi Point-to-point



Jadi pada saat HART digunakan dengan mode multidrop maka data yang digunakan adalah data digital sedangkan I akan tetap pada 4mA. dan HART hanya dapat digunakan untuk 15 Slave address walaupun memungkinkan Untuk penggunaan dua jenis data sekaligus (Digital dan Analog) untuk mutlipoint maka harus digunakan sebuah multiplexer yang berfungsi sebagai pemilih jalur komunikasi yang sebenarnya ini merupakan komunikasi point-to-point.



Komunikasi Multi-point / Multi drop



6



Komunikasi dengan MultiPlexer Kembali ke signaling HART, Modulasi FSK dilakukan pada Arus (I) dengan amplitudo +0,5 mA dan -0,5 mA. atau pada tegangan (V) 300-500 mV



FSK in Current Loop (atas) dan FSK in Voltage



7



Berikut merupakan paket data dari HART. yang dikirim melalui serial. Field Name



Length (Bytes)



Purpose



Preamble



5-20



Synchronization and Carrier Detect



Start Byte



1



Specifies Master Number



Address



1-5



Specifies slave, Specifies Master and Indicates Burst Mode



Command



1



Numerical Value for the command to be executed



Number of Data Bytes



1



Indicates the size of the Data Field



Status



Master (0) Slave (2)



Execution and Health Reply



Data



0-253



Data associated with the command



Checksum



1



XOR of all bytes from Start Byte to Last byte of Data



Keunggulan komunikasi HART:    



Data dapat di transmisikan melalui kabel eksisting (yang sudah ada) bisa berupa kabel power. HART dapat mengambil data secara analog ataupun digital Panjang kabel yang digunakan dapat lebih dari 3000 meter (3Km) Bidirectional & multidrop



Kekurangan:  



Komunikasi digital nya cukup lambat yaitu 1200Bps (dibandingkan dengan modbus) Maksimum slave yang dapat digunakan hanya 15



8



9



B. NFC (Near Field Communication)  Near Field Communication atau NFC adalah Teknologi yang memungkinkan dua perangkat elektronik berkomunikasi secara nirkabel ketika perangkat-perangkat tersebut berada dalam jarak dekat. Tentunya, untuk dapat berkomunikasi nirkabel secara NFC ini, kedua perangkat tersebut harus dilengkapi dengan chip NFC baik perangkat yang memancarkan sinyal maupun perangkat yang menerima sinyalnya. NFC bekerja mirip dengan RFID, bedanya adalah jarak jangkauan NFC lebih pendek apabila dibanding dengan RFID. Jangkauan komunikasi NFC hanya sekitar 10cm atau sekitar 4 inci. Pada dasarnya, NFC menggunakan prinsip kopling induktif dan beroperasi pada frekuensi 13,56 MHz yaitu frekuensi tinggi (HF) dari spektrum radio yang bebas lisensi. Saat ini, standar NFC mendukung kecepatan transmisi data hingga 424 kbit/s. Karena tidak ada konektor fisik yang digunakan, komunikasi NFC ini lebih andal dan tidak mengalami keausan kontak, korosi atau kotoran yang menghambat koneksi seperti yang biasanya dialami oleh sistem komunikasi yang menggunakan konektor fisik. Cara Kerja NFC (Near Field communication) Sama seperti teknologi WIFI maupun Bluetooth, NFC juga bekerja berdasarkan prinsip pengiriman dan penerimaan informasi melalui gelombang radio. Near Field Communication atau NFC juga memiliki standar tertentu yang dipergunakan untuk tranmisi data secara nirkabel. Dengan kata lain, perangkat-perangkat NFC ini juga harus mematuhi spesifikasi tertentu untuk dapat saling berkomunikasi dengan baik. Teknologi yang digunakan dalam NFC ini didasarkan pada teknologi RFID (Radio Frequency Identification atau Identifikasi Frekuensi Radio) yang lebih dulu ditemukan yaitu dengan menggunakan induksi elektromagnetik untuk mengirimkan informasi. Perangkat NFC menghasilkan gelombang radio frekuensi tinggi (High Frequency) spektrum 13,56MHz. Ketika salah satu perangkat NFC berada cukup dekat dengan perangkat NFC lainnya, kedua perangkat ini akan menimbulkan induksi magnetik yang dapat memindahkan energi (daya) dan data dari satu perangkat ke perangkat lainnya. Prinsip kerja kopling induksi ini juga hampir sama dengan prinsip kerja pada perangkat pengisian daya nirkabel (Wireless Charging) namun daya yang dihasilkan oleh perangkat NFC ini relatif kecil yaitu sekitar 15mA sehingga tidak dapat digunakan untuk pengisian baterai pada pada Smartphone atau perangkat lainnya. Penggunaan kopling induksi inilah yang menjadi teknologi NFC berbeda dengan teknologi nirkabel lainnya seperti WIFI dan Bluetooth.



10



Jenis-jenis Perangkat NFC Terdapat dua jenis perangkat NFC yaitu Perangkat NFC Pasif dan Perangkat NFC Aktif.  



 







Perangkat NFC Pasif (Passive NFC device) adalah perangkat NFC yang dapat mengirim informasi ke perangkat NFC lain tanpa memerlukan sumber daya sendiri. Contoh Perangkat NFC Pasif diantara seperti NFC tag. Perangkat NFC Aktif (Active NFC Device) adalah perangkat NFC yang dapat mengirim dan menerima data dengan perangkat pasif serta dapat berkomunikasi dengan perangkat aktif. Smartphone dan NFC Reader sejauh ini merupakan bentuk paling umum dari perangkat NFC aktif. Model Operasi NFC Perangkat NFC dapat beroperasi dalam tiga model yang berbeda berdasarkan standar yang ditentukan oleh Forum NFC. Model Pembaca (Reader Mode) : Dalam model ini, Perangkat yang berkemampuan NFC seperti Ponsel dapat membaca atau menulis data ke salah satu jenis tag yang didukung dalam format data NFC standar. Model Emulasi Kartu (Card Emulation Mode) : Perangkat atau Ponsel yang berkemampuan NFC bertindak sebagai tag ketika melakukan kontak dengan perangkat lain yang bertindak seperti pembaca (reader), data-data dari ponsel pintar tersebut akan dipindahkan dari ponsel pintar ke pembaca (reader) NFC tersebut. Contohnya seperti Pembayaran dari Ponsel pintar, Ponsel Pintar bertindak sebagai Tiket. Model Peer to Peer (Peer to Peer Mode) : Dalam model ini, dua perangkat berkemampuan NFC dapat saling bertukar data. Kedua-duanya dapat berfungsi sebagai reader maupun writer.



11



C. Bluetooth Dan Piconet 2.1   Definisi Bluetooth adalah suatu teknologi komunikasi wireless yang memanfaatkan frekuensi radio ISM 2.4 GHz untuk menghubungkan perangkat genggam secara terpisah (handphone, PDA, computer, printer, dan lain-lain) dengan jangkauan yang relatif pendek. Perangkat-perangkat genggam yang terpisah tersebut dapat saling bertukar informasi atau data dengan menggunakan Bluetooth. Bluetooth juga merupakan teknologi yang dikembangkan pertama kali oleh vendor Ericsson pada tahun 1994. Bluetooth bisa dikatakan mirip dengan WiFi, namun hanya saja WiFi memiliki tenaga yang lebih kuat sehingga jangkauan dan dan kecepatan koneksinya lebih jauh dan cepat dibandingkan dengan Bluetooth, namun bluetooth sangat cocok digunakan untuk koneksi atau mengirim data keserver jarak dekat. Piconet adalah jaringan Bluetooth kecil yang menghubungkan perangkat seluler secara nirkabel dalam jarak pendek radius 10m, menggunakan gelombang radio frekuensi ultra-tinggi (UHF), untuk membentuk jaringan area pribadi (PAN). Sebuah piconet dapat dibentuk oleh paling banyak 8 stasiun, salah satunya adalah node master dan node slave lainnya. Dengan demikian, dapat menampung maksimal 7 budak. Node master adalah stasiun utama yang mengelola jaringan kecil. Stasiun slave adalah stasiun sekunder yang disinkronkan dengan stasiun utama. Komunikasi dapat terjadi antara node master dan node slave dengan cara satu-ke-satu atau satu-ke-banyak. Namun, tidak ada komunikasi langsung yang terjadi di antara budak. Setiap stasiun, baik master atau slave, dikaitkan dengan alamat perangkat tetap 48-bit. Selain tujuh budak aktif, bisa ada hingga 255 jumlah node yang diparkir. Ini berada dalam status daya rendah untuk konservasi energi. Satu-satunya pekerjaan yang dapat mereka lakukan adalah menanggapi bingkai suar untuk aktivasi dari node master. 2.2  Perkembangan Bluetooth Nama bluetooth berawal dari proyek prestisius yang dipromotori oleh perusahaanperusahaan raksasa internasional yang bergerak di bidang telekomunikasi dan komputer, di antaranya Ericsson, IBM, Intel, Nokia, dan Toshiba. Spesifikasi bluetooth dikembangkan pada tahun 1994 oleh Jaap Haartsen dan Sven Mattison yang bekerja pada Ericsson Mobile Platform di Lund, Swedia. Pada saat itu Ericsson mengkaji teknologi radio pengganti kabel dengan daya dan biaya rendah agar dapat digunakan pada berbagai perangkat konsumen. Selain itu juga karena kebutuhan-kebutuhan lain, antara lain jejak memori (footprint) kecil untuk digunakan pada perangkat berukuran kecil, kebutuhan untuk melakukan transmisi data dan suara jika mungkin secara bersamaan dan kemampuan untuk bekerja di seluruh dunia. ·      Bluetooth 1.0 dan 1.0B (Juli 1999) Bluetooth versi ini memiliki banyak problem dan masih ditemukan kesulitan untuk membuat produk yang interoperable. Pada versi ini, dibutuhkan perintah manual pada Hardware Device Address (BD-ADDR) transmisi pada saat proses koneksi di antara dua device dalam satu jaringan, selain itu keamanan pengguna tidak terjamin, dan juga penggunaan protokol tanpa nama (anonymite mode) tidak dimungkinkan. 12



·      Bluetooth 1.1 dan 1.2 (Oktober 1999) Digunakan masks pada perangkat Hardware Device Address (BD-ASSR) untuk melindungi pengguna dari identity snooping (pengintai) maupun tracker. Penggunaan protokol tanpa nama (anonymite mode) sudah tersedia namun tidak diimplementasikan, sehingga konsumen biasa tidak dapat menggunakannya. Adaptive Frequency Hopping (AFH) digunakan dalam hopping sequence untuk memperbaiki daya tahan dari gangguan frekuensi (AFH bekerja dengan cara mendeteksi device-device yang lain yang ada dalam spektrum dan menghindari frekuensi yang digunakan oleh device-device tersebut). ·      Bluetooth 2.0 (10 November 2004) Diperkenalkan Enhanced Data Rate (EDR) untuk mempercepat transfer data. Dengan EDR dimungkinkan kecepatan transmisi menjadi tiga kali lipat bahkan sampai 10 kali lipat pada kasus tertentu. Berkurangnya kompleksitas multiple simultaneous connection dengan menggunakan bandwith tambahan. Penggunaan konsumsi daya yang lebih rendah. ·      Bluetooth 2.1 (26 Juli 2007) Menyediakan informasi tambahan selama prosedur inquiry untuk mengijinkan filtering device yang lebih baik sebelum koneksi dilakukan. Berkurangnya konsumsi daya ketika device berada pada mode sniff low-power. Memungkinkan kunci enkripsi untuk direfresh, sehingga memungkinkan enkripsi yang lebih baik. Selain itu juga memungkinkan pembentukan koneksi bluetooth yang aman secara otomatis ketika interface radio Near Field Communication (NFC) tersedia (NFC=Salah satu teknologi wireles yang berbasis RFID (Radio Frequency Identification) dengan kapasitas 212 kbps dengan range jarak 0-20 cm dan range frekuensi 13,56 Mhz.). ·         Bluetooth 3.0 Bluetooth v3.0 + HS diperkenalkan pada 21 April 2009 yang menyediakan kecepatan hingga 24 Mbit/s. Pada versi ini link Bluetooth hanya digunakan untuk pairing dan pembentukan jalur akses data, sementara pengiriman dan penerimaan data menggunakan link wireless 802.11 (sama seperti Wi-Fi). Fitur baru dan utama dari versi ini adalah Alternate MAC/PHY (AMP) yang memberikan dukungan link 802.11 untuk transfer data yang lebih cepat. “HS” pada versi ini merupaka singkatan dari High Speed melalui penggunaan link 802.11. ·         Bluetooth 4.0 Teknologi dengan penggunaan daya yang rendah menjadi salah satu bahasa utama pada tahun selanjutnya. Bluetooth Low Energy (BLE) adalah hasil yang didapat dan akhirnya melahirkan Bluetooth v4.0. Konsumsi daya yang kecil, waktu pemakaian yang lebih lama, biaya produksi yang rendah, jangkauan yang lebih besar serta kecepatan transfer hingga 1 Mbit/s menjadi ke unggulan Bluetooth v4.0 ini. BLE tidak digunakan pada semua perangkat oleh karna itu Bluetooth V4.0 menggunakan teknologi Dual Mode, yaitu mengaktifkan dua tipe wireless. Koneksi wireless Bluetooth Classic yang masih banyak digunakan pada perangkat yang ada dan BLE sebagai standar baru penggunaan koneksi wireless. [IRW]



2.3  Keunggulan  dan Kelemahan Buetooth 13



a.      Keunggulan dari Bluetooth antara lain: 1.      Bisa transfer file secara gratis 2.      Jangkauan lumayan luas yaitu sampai radius 10m selama tidak ada penghalang berupa tembok  atau gangguan elektromagnetis 3.      Dapat dimanfaatkan untuk multiplayer pada game-game tertentu 4.      Dapat digunakan untuk transfer file dari komputer ke handphone dan sebaliknya. b.      Kelemahan dari Bluetooth antara lain: 1)      Terkadang, transfer file dari handphone merk A ke handphone merk B berjalan lambat. Pada kesempatan lain, transfer file dari handphone merk B ke merk A bisa berjalan dengan kecepatan transfer hingga dua kali lipat kecepatantransfer A ke B. Contoh : Transfer file dari HP Nokia ke HP Sony Ericssonmisalnya 676kb/menit, tapi transfer file Nokia ke Sony ericsson bisa sampai 1MB/menit. Dengan kata lain, kecepatan transfer bluetooth tidak tetap dan tergantung dari perangkat yang mengirim dan yang menerima. 2)      Terkadang lagi, pada transfer file, terdapat yang menyusup ke dalam file yang hendak dikirim, sehing ga selain mendapatkan file, handphone penerima juga mendapatkan virus. Tips : Seringkali dic irikan dengan pesan ” Terima pesan bluetooth dari perangkat tak dikenal?” Untuk meminimalkan kemungkinan mendapat virus, lebih baik tidak usah menerima pesan dari perangkat yang dikenal. 2.4  Proses Kerja Bluetooth, seperti banyak sistem teknologi nirkabel lainya, berlandas pada teknologi yang menggunakan lompatan frekuensi. Teorinya dalah, jika ada interferensi pada salah satu frekuensi, lainya dianggap bersih. Bluetooth membagi pita ISM menjadi 79 kanal, menyakelarnya di antara mereka dalam pola acak tersamar 1600 kali per detik disebut ‘frequency hopping’. Ini sangat cepat dibandingkan dengan sistem lompatan frekeunsi lainya, yang lebih memberikan keunggulan bagi Bluetooth. Dalam sistem lompatan frekuensi, setiap lompatan frekuensi yan gmenemukan interfrensi membuang data paket yan gdikirim selama terjadinya lompatan itu. Ini berarti bahwa jika satu dari 79 kanal Bluetooth digunakan oleh teknologi lain, atau jaringan piko bluetooth lainya, ia akan kehilangan satu paket dari setiap 79 paket yang dikirim. Namun, jika teknologi lain tersebut merupakan pemindahan frekuensi hanya pada 50 kali perdetiknya, ia akan mengalami interferensi dari Bluetooth pada setiap lompatan dan akan kehilangan setiap paket yang ditransmisikan. Gambar berikut mengilustrasikan lompatan frekuensi jaringan piko Bluetooth dalam pola acak tersamar.



14



BAB 3 PENUTUP A.Kesimpulan  NFC memang fitur yang menarik bagi banyak orang, apalagi dengan fungsi – fungsinya yang beragam. Sayangnya, tidak semua smartphone memiliki fitur ini. Hanya smartphone dengan merk dan tipe tertentu saja yang memiliki fitur ini. oleh karena itu, pastikan anda mencari tahu dulu apakah smartphone anda atau smartphone yang akan anda beli memiliki fitur NFC.  bluetooth diciptakan bukan hanya menggantikan atau menghilangkan penggunaan kabel didalam melakukan pertukaran informasi, tetapi juga mampu menawarkan fitur yang baik untuk teknologi mobile wireless dengan biaya yang relatif rendah, konsumsi daya yang rendah, interoperability yang menjanjikan, mudah dalam pengoperasian dan mampu menyediakan layanan yang bermacam-macam. B.Source https://www.rifqion.com/menulis/apa-itu-hart-communication/ https://teknikelektronika.com/pengertian-nfc-near-field-communication-cara-kerjanfc/ https://whiesaramadhan1.blogspot.com/2014/03/makalah-bluetooth-dan-wifi.html https://www.tutorialspoint.com/what-is-piconet https://qwords.com/blog/apa-itu-nfc/



15