bab ii wireless air mouse · 2013. 6. 13. · dijelaskan konsep-konsep dan teori mengenai sensor...

20
5 BAB II WIRELESS AIR MOUSE Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dipaparkan pada Bab I, tujuan skripsi ini adalah merancang dan merealisasikan wireless air mouse sebagai alat bantu presentasi. Wireless air mouse yang dirancang dapat dioperasikan pada permukaan alas maupun tanpa alas. Untuk memenuhi tujuan tersebut maka perlu dimengerti terlebih dahulu dasar-dasar teori yang berkaitan dengan sistem yang akan dirancang. Pada skripsi ini dirancang mouse komputer menggunakan bluetooth sebagai media penghubung antara PC dan mouse, sehingga tidak lagi membutuhkan media kabel. Untuk mendeteksi percepatan pergerakan yang dialami oleh mouse ketika digerakkan pada permukaan alas, dan mendeteksi kecepatan sudut putar yang dialami oleh mouse ketika berada di udara digunakan sensor inersia. Pada bab ini akan dijelaskan konsep-konsep dan teori mengenai sensor inersia, komunikasi bluetooth, dan beberapa teori lain yang berkaitan dengan perancangan pada skripsi ini. 2.1. Gerak translasi dan rotasi pada mouse Setiap gerak translasi mouse pada bidang datar akan diterjemahkan ke dalam perubahan koordinat kursor pada PC. Besarnya perubahan koordinat kursor proporsional terhadap perpindahan posisi yang dialami oleh mouse. seperti yang terlihat pada Gambar 2.5. Gambar 2.1 Perubahan posisi mouse dan koordinat kursor pointer mouse

Upload: others

Post on 17-Feb-2021

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 5

    BAB II

    WIRELESS AIR MOUSE

    Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dipaparkan pada Bab I, tujuan

    skripsi ini adalah merancang dan merealisasikan wireless air mouse sebagai alat bantu

    presentasi. Wireless air mouse yang dirancang dapat dioperasikan pada permukaan alas

    maupun tanpa alas. Untuk memenuhi tujuan tersebut maka perlu dimengerti terlebih

    dahulu dasar-dasar teori yang berkaitan dengan sistem yang akan dirancang.

    Pada skripsi ini dirancang mouse komputer menggunakan bluetooth sebagai

    media penghubung antara PC dan mouse, sehingga tidak lagi membutuhkan media

    kabel. Untuk mendeteksi percepatan pergerakan yang dialami oleh mouse ketika

    digerakkan pada permukaan alas, dan mendeteksi kecepatan sudut putar yang dialami

    oleh mouse ketika berada di udara digunakan sensor inersia. Pada bab ini akan

    dijelaskan konsep-konsep dan teori mengenai sensor inersia, komunikasi bluetooth, dan

    beberapa teori lain yang berkaitan dengan perancangan pada skripsi ini.

    2.1. Gerak translasi dan rotasi pada mouse

    Setiap gerak translasi mouse pada bidang datar akan diterjemahkan ke dalam

    perubahan koordinat kursor pada PC. Besarnya perubahan koordinat kursor

    proporsional terhadap perpindahan posisi yang dialami oleh mouse. seperti yang terlihat

    pada Gambar 2.5.

    Gambar 2.1 Perubahan posisi mouse dan koordinat kursor pointer mouse

  • 6

    Besarnya perubahan koordinat kursor yang diakibatkan oleh perpindahan posisi

    mouse dapat dirumuskan ke dalam Persamaan 2.1.

    xx SKx

    (2.1)

    yy SKy

    (2.2)

    Dengan,

    x

    = Koordinat kursor pointer arah x

    y

    = Koordinat kursor pointer arah y

    xS

    = Perpindahan posisi mouse pada sumbu x

    yS

    = Perpindahan posisi mouse pada sumbu y

    xK dan yK adalah konstanta pengali perubahan posisi mouse sehingga dapat

    diterjemahkan menjadi perubahan koordinat kursor pointer mouse. Pada kenyataannya

    besarnya nilai xK dan yK dapat bervariasi tergantung dari kebiasaan dan kenyamanan

    pengguna dalam menggunakan mouse.

    Ketika mouse berada di udara maka setiap perubahan sudut yang terjadi akan

    diterjemahkan ke dalam perubahan koordinat pointer mouse.

    Gambar 2.2 Perubahan sudut ketika menggerakkan mouse di udara

  • 7

    Persamaan 2.3 dan 2.4 menunjukkan bahwa perubahan sudut pada poros pitch,

    akan diterjemahkan sebagai translasi kursor ke arah vertikal, dan perubahan sudut pada

    poros yaw akan diterjemahkan sebagai translasi ke arah horisontal, dengan:

    xKx

    (2.3)

    yKy

    (2.4)

    Dengan,

    x

    = Perubahan translasi pada sumbu koordinat X

    = Perubahan sudut putar pada poros yaw

    xK = Sensitivitas kursor mouse pada sumbu koordinat X

    y

    = Perubahan translasi pada sumbu koordinat Y

    = Perubahan sudut putar pada poros pitch

    yK = Sensitivitas kursor mouse pada sumbu koordinat X

    2.2. Sensor Inersia

    Perkembangan teknologi MEMS (Micro Electro Mechanical System) telah

    melahirkan sebuah sensor inersia yang mampu mendeteksi dan mengukur percepatan,

    kemiringan sudut, goncangan, getaran serta putaran pada beberapa derajat kebebasan

    [2]. Pada skripsi ini digunakan dua jenis sensor inersia yaitu sensor akselerometer

    sebagai pengukur percepatan serta giroskop sebagai pengukur kecepatan sudut putaran.

    Pada sub bab selanjutnya akan dijelaskan mengenai sensor akselerometer dan giroskop

    serta beberapa teori lain yang berkaitan.

    2.2.1. Akselerometer

    Akselerometer merupakan sebuah sensor inersia yang mampu mengukur besar

    dan arah dari percepatan sebuah benda yang melekat padanya. Percepatan yang terukur

    berupa percepatan statis akibat gaya gravitasi bumi dan percepatan dinamis akibat

    pergerakan maupun getaran yang dialami akselerometer [3].

    Pada skripsi ini hanya akan dibatasi pada pembahasan gerak translasi dimensi

    dua, permodelan akselerometer serta pembahasan tentang sensor akselerometer yang

    digunakan dalam perancangan.

  • 8

    2.2.1.1 Permodelan sensor akselerometer

    Sensor akselerometer pada dasarnya menggunakan prinsip kerja sistem massa

    pegas. Sesuai dengan hukum Hooke yang mengatakan bahwa gaya yang bekerja pada

    sebuah pegas sebanding dengan konstanta pegas dan perubahan jarak pegas dari posisi

    normalnya [4]. Jika sebuah gaya bekerja pada sebuah pegas hingga pegas meregang,

    maka pegas akan memberikan gaya reaksi sebesar:

    xkF (2.5)

    Dengan F adalah gaya pegas, k adalah konstanta regangan pegas dan x

    perubahan panjang pegas akibat regangan. Berdasarkan hukum Newton ke dua yang

    mengatakan bahwa percepatan yang timbul oleh gaya yang bekerja pada suatu benda

    besarnya berbanding lurus dengan gaya tersebut dan berbanding terbalik dengan massa

    benda[4]. Dalam persamaan matematis dapat ditulis sebagai:

    amF (2.6)

    Dengan F adalah gaya yang bekerja pada benda, m adalah massa benda dan a

    adalah percepatan yang dialami benda tersebut. Gambar 2.1 menunjukkan sebuah massa

    yang dihubungkan dengan sebuah pegas yang dipasang pada sebuah sistem yang dapat

    bergerak. Jika sistem diberi gaya sebesar F sehingga mengalami percepatan ke arah a ,

    gaya tesebut akan menyebabkan pegas meregang atau merapat, sehingga berlaku

    persamaan:

    xkmaF (2.7)

    Gambar 2.3 Sistem massa pegas untuk mengukur percepatan

  • 9

    Dari Persamaan 2.3 diketahui bahwa percepatan a akan menyebabkan benda

    bermassa m akan mengalami perpindahan posisi sebesar k

    max . Jika perpindahan

    posisi benda tersebut diketahui, maka dapat diketahui bahwa percepatan yang dialami

    oleh benda sebesar:

    m

    xka

    (2.8)

    2.2.1.2 Pengaruh gravitasi terhadap sensor akselerometer

    Ketika akselerometer dalam kondisi diam (statis), maka sensor akan mendeteksi

    adanya percepatan gravitasi yang bekerja padanya. Hal ini disebabkan setiap benda

    yang memiliki massa berada pada jangkauan gravitasi (dalam hal ini adalah bumi) akan

    terpengaruh oleh gaya gravitasi bumi yang besarnya dapat dituliskan dalam Persamaan

    2.9[5]:

    Fg = m g (2.9)

    Dengan,

    Fg = Gaya berat benda (N)

    m = Massa benda (kg)

    g = Percepatan gravitasi bumi (m/s2)

    Gambar 2.4 Sistem massa pegas pada bidang datar

    .

    Dari Gambar 2.4 dapat dilihat suatu massa pegas dalam keadaan diam pada

    bidang datar yang sejajar dengan permukaan bumi. Besarnya gaya gravitasi tidak

    menyebabkan perubahan posisi massa pada arah sumbu ukur. Jika massa pegas

    diletakkan pada bidang miring yang membentuk sudut sebesar terhadap arah gravitasi

  • 10

    bumi (Gambar 2.5) maka gaya gravitasi akan menyebabkan pegas mengalami perapatan

    atau peregangan sesuai besar percepatan yang dialami oleh massa pegas sebesar gcos .

    Gambar 2.5 Sistem massa pegas diposisikan pada keadaan miring

    Ketika terjadi pergerakan translasi, maka percepatan yang terukur oleh sensor

    akselerometer merupakan hasil penjumlahan antara percepatan ketika akselerometer

    bergerak translasi dan percepatan statis akibat gravitasi bumi, sesuai dengan Persamaan

    2.10.

    )cos(gaa translasiterukur (2.10)

    Dengan,

    terukura = Percepatan total (m/s2)

    translasia = Percepatan akibat gerak translasi (m/s2)

    g = Percepatan gravitasi bumi (m/s2)

    2.2.1.3 Sensor akselerometer LIS3LV02DL

    Sensor akselerometer yang digunakan tipe LIS3LV02DL keluaran ST

    Microelectronics yang mampu mengukur percepatan linier dalam tiga sumbu (x,y dan

    z). Jangkauan pengukuran dapat dipilih antara +/- 2g atau +/- 6g pada skala maksimal,

    di mana 1g merupakan 1 satuan percepatan rata-rata gravitasi bumi sebesar 9,8 m/s2

    (id.wikipedia.org). Gambar 2.6 adalah blok diagram dari akselerometer LIS3LV02DL

    yang digunakan.

  • 11

    Gambar 2.6 Blok diagram akselerometr LIS3LV02DL[6].

    Antarmuka keluaran LIS3LV02DL yang disediakan dapat dipilih menggunakan

    komunikasi I2C atau SPI. Konsumsi arus yang digunakan sangat rendah, berkisar antara

    0,6 mA hingga 0,8 mA. Selain itu pengguna juga dapat memilih keluaran data dengan

    ketelitian 12 bit atau 16 bit [6]. Konfigurasi pin dari sensor akselerometer dapat dilihat

    pada Gambar 2.4. Penjelasan dari masing-masing fungsi pin yang terdapat pada sensor

    dapat dilihat pada Table 2.1 [6].

    Gambar 2.7. Konfigurasi pin accelerometer

  • 12

    Tabel 2.1 Deskripsi pin LIS3LV02DL

    Pin Nama Pin Fungsi

    1 RDY/INT Data ready/inertial wake-up interrupt

    2 SDO SPI Serial Data Output

    3 SDA/

    SDI/

    SDO

    I2C Serial Data (SDA)

    SPI Serial Data Input (SDI)

    3-wire Interface Serial Data Output (SDO)

    4 Vdd_IO Power supply for I/O pads

    5 SCL/SPC I2C Serial Clock (SCL)

    SPI Serial Port Clock (SPC)

    6 CS SPI enable

    I2C/SPI mode selection (1: I

    2C mode; 0: SPI enabled)

    7 NC Tidak terkoneksi

    8 CK Eksternal clock, atau dihubungkan ke GND

    9 GND 0V supply

    10 Reserved Tidak terkoneksi atau dihubungkan menuju Vdd_IO

    11 Vdd Power supply

    12 Reserved Dihubungkan menuju Vdd

    13 Vdd Power supply

    14 GND 0V supply

    15 Reserved Tidak terkoneksi atau dihubungkan ke GND

    16 GND 0V supply

    Karakteristik dari sensor akselerometer LIS3LV02DL dapat dilihat pada Tabel

    2.2 [6]. Karakteristik tersebut diperoleh melalui pengukuran yang dilakukan pada

    tegangan VDD 3.3V dan suhu 25oC. Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa sensor

    akselerometer tipe ini mampu mengukur percepatan gravitasi dengan jangkauan

    pengukuran yang dapat dipilih antara 2g atau 6g. Sensor akselerometer ini memiliki

    resolusi pengukuran sebesar 1 mg (miligravitasi) pada lebar pita 40Hz.

  • 13

    Tabel 2.2 Karakteristik akselerometer LIS3LV02DL

    Parameter Kondisi pengujian Min. Type Max. Satuan

    Jangkauan

    pengukuran

    Full Scale = 2g 1.7 2 g

    Full Scale = 6g 5.3 6 g

    Resolusi alat Full scale = 2g

    Bandwidth=40Hz 1.0 Mg

    Sensitivitas

    Full scale = 2g

    Representasi 12

    bit

    920 1024 1126 LSB/g

    Full scale = 6g

    Representasi 12

    bit

    306 340 374 LSB/g

    Perubahan

    sensitivitas

    terhadap suhu

    0.025 %/oC

    Lebar pita sistem ODRx/4 Hz

    Jangkauan suhu

    pengoperasian -40 +85

    oC

    Sensitivitas dari akselerometer sebesar 1024 LSB/g, dapat diartikan percepatan

    1 gravitasi sebanding dengan keluaran data sebesar 1024. Sedangkan jika

    dikonfigurasikan pada skala penuh 6g, sensitivitasnya berkurang menjadi 340 LSB/g.

    Sensor akselerometer terpengaruh pada perubahan suhu lingkungan. Dalam datasheet

    disebutkan bahwa sensor ini akan berubah sebesar 0,025% tiap 1 oC.

    Sebagai antarmuka komunikasi data, sensor akselerometer LIS3LV02DL dapat

    diakses melalui protokol I2C maupun menggunakan protokol SPI (Serial Parallel

    Interface). Untuk memilih jenis komunikasi mana yang digunakan untuk melakukan

    akses sensor digunakan pin CS. Jika pin CS bernilai 1, maka protokol pengaksesan data

    menggunakan komunikasi I2C. Jika pin CS bernilai 0, protokol yang digunakan adalah

    SPI. Tabel 2.3 merupakan tabel pin yang digunakan untuk melakukan akses menuju

    sensor beserta fungsinya.

  • 14

    Tabel 2.3 Deskripsi pin antarmuka serial LIS3LV02DL

    2.2.2. Sensor Giroskop

    Giroskop merupakan sebuah sensor yang digunakan dalam sistem navigasi untuk

    menentukan orientasi gerak rotasi suatu objek. Sensor giroskop memiliki keluaran yang

    sensitif terhadap gerakan benda berputar yang sebanding dengan kecepatan sudut putar

    benda tersebut. Pada skripsi ini akan dijelaskan mengenai prinsip kerja giroskop serta

    pembahasan mengenai sensor yang digunakan.

    2.2.2.1 Permodelan sensor giroskop

    Di dalam ilmu fisika, jika sebuah benda bergerak lurus dalam kerangka yang

    berputar akan terlihat berbelok oleh pengamat yang diam pada kerangka tersebut.

    Fenomena tersebut dikenal dengan istilah efek coriolis [7]. Efek coriolis dapat

    dijelaskan melalui Gambar 2.8.

    Gambar 2.8 Efek coriolis benda yang bergerak lurus pada cakram berputar

  • 15

    Jika memperhatikan Gambar 2.8 dapat dilihat bahwa ketika sebuah partikel

    bergerak lurus dengan kecepatan v

    pada cakram yang diputar searah jarum jam, maka

    lintasan partikel akan mengalami pembelokan. Hal ini disebabkan karena adanya

    pengaruh rotasi piring terhadap gerak dari peluru. Semakin cepat cakram berputar,

    semakin besar pula pembelokan partikel yang terjadi.

    Gambar 2.9 Percepatan coriolis[7]

    Efek coriolis ini akan menghasilkan gaya rotasi yang arahnya tegak lurus dengan

    kecepatan v

    (Gambar 2.8) yang besarnya sesuai dengan persamaan:

    vmamF cc

    2 (2.11)

    Dengan,

    cF

    = Gaya coriolis (N)

    m = Massa (kg)

    ca

    = Percepatan coriolis (m/s2)

    = Kecepatan sudut (rad/s)

    Dari Persamaan 2.11 didapat bahwa besarnya pecepatan coriolis ca

    berbanding

    lurus secara proporsional dengan nilai

    . Selanjutnya percepatan coriolis

    dikonversikan ke dalam besaran elektrik sehingga kecepatan putar dapat dengan mudah

    diukur dan diolah.

  • 16

    2.2.2.2 Sensor Giroskop ITG3205

    Sensor giroskop ITG3205 merupakan sensor pengukur kecepatan sudut yang

    mampu mengukur pada tiga sumbu pengukuran. Sensor ini merupakan produk keluaran

    dari IvenSense yang telah menggunakan teknologi MEMS dalam proses produksinya.

    Ada beberapa parameter yang menentukan karakteristik dari sensor ini dari sensor

    ITG3205 antara lain [8]:

    1. Sensitivitas

    Sensitivitas dari giroskop merupakan kecepatan putar minimum yang dapat

    dideteksi oleh sensor. Pada giroskop dengan keluaran data digital, sensitivitas

    dinyatakan dalam satuan bit terkecil per kecepatan putar atau LSB/(°/s). Giroskop

    dengan resolusi tinggi dapat mendeteksi perubahan orientasi yang kecil. Pada

    sensor ITG3205 memiliki resolusi sebesar 14,375 LSB/(°/s). Dengan kata lain, tiap

    1 bit perubahan pada LSB berbanding lurus dengan kecepatan sudut sebesar

    1/14,375 /(°/s).

    2. Full-scale Range

    Full-scale Range merupakan jangkauan maksimum besarnya kecepatan

    putar yang dapat dideteksi oleh sensor. Sebagai contoh, sensor giroskop

    ITG3205[9] memiliki full-scale range sebesar ±2.000°/s. Artinya, sensor ini dapat

    mendeteksi kecepatan putar maksimum 2.000° dalam satu detik atau 34,8894 rad/s.

    3. ZRO (Zero Rate Output)

    Zero Rate Output pada sensor giroskop merupakan besarnya keluaran

    sensor saat diam (tidak berotasi). Dalam implementasinya untuk mengukur arah

    hadap, yaitu dengan mengintegralkan kecepatan sudut (keluaran giroskop),

    keluaran giroskop harus di-offset dengan ZRO-nya terlebih dahulu agar nilai ZRO

    ini tidak ikut diintegralkan dari waktu ke waktu.

    4. Short- or Long-term Drift

    Pada saat diam, meskipun sudah di-offset dengan ZRO, data keluaran sensor

    giroskop tidak akan tetap 0°/s, tapi berubah-ubah. Perubahan ini kecil dan dengan

  • 17

    frekuensi yang lambat, akan tetapi sangat terasa nantinya jika diintegralkan dalam

    jangka waktu yang lama. Short or Long-term Drift merupakan nilai peak-to-peak

    dari keluaran giroskop saat tidak ada rotasi.

    5. Jumlah sumbu pengukuran

    Ada banyak giroskop yang diproduksi yang memiliki lebih dari satu sumbu

    pengukuran. ITG3205 produksi Invensense memiliki 3 sumbu pengukuran [8].

    Gambar 2.10 Sumbu pengukuran giroskop ITG3205

    Jumlah sumbu pengukuran menentukan kapabilitas dari giroskop dalam

    mendeteksi rotasi. Misalnya, giroskop dengan hanya dua sumbu pengukuran tidak

    cukup untuk menentukan arah hadap dalam ruang. Untuk mengukur rotasi atau arah

    hadap dalam ruang dibutuhkan 3 sumbu pengukuran.

    2.3. Metode integral numerik aturan trapezoidal

    Pada dasarnya perhitungan integral adalah suatu cara untuk menghitung luasan

    daerah di bawah suatu fungsi pada selang pengukuran tertentu. Di dalam analisis

    numerik, integral numerik merupakan suatu cara untuk melakukan pendekatan

    perhitungan integral tertentu (lihat Persamaan 2.18) dari sejumlah data numerik [9].

    b

    a

    dxxf )( (2.12)

    Aturan trapezoidal merupakan perhitungan integral numerik dengan melakukan

    pendekatan luasan di bawah grafik f(x) sebagai luasan trapesium (Gambar 2.10).

  • 18

    Gambar 2.11 Fungsi f(x) (hitam) didekati dengan fungsi linier (merah)

    Sesuai dengan Gambar 2.11 di atas, maka untuk melakukan pendekatan dalam

    perhitungan integral numerik digunakan persamaan:

    …………………(2.13)

    2.4. Bluetooth

    Bluetooth adalah sebuah teknologi komunikasi wireless (tanpa kabel) yang

    beroperasi pada pita frekuensi 2,4 GHz. Bluetooth menggunakan teknik pengiriman

    dengan pola lompatan frekuensi (frequency hopping transceiver) yang mampu

    menyediakan layanan komunikasi data dan suara secara real-time (waktu nyata) antar

    perangkat bluetooth dengan jarak jangkauan layanan yang terbatas (sekitar 10 meter).

    Pada dasarnya bluetooth diciptakan bukan hanya untuk menggantikan atau

    menghilangkan penggunaan kabel di dalam melakukan pertukaran informasi, tetapi juga

    mampu menawarkan fitur yang baik untuk teknologi mobile wireless dengan biaya yang

    relatif rendah, konsumsi daya yang rendah, mudah dalam pengoperasian dan mampu

    menyediakan bermacam-macam layanan.

    2.4.1. Aplikasi Dan Fitur

    Produk bluetooth dapat berupa PC card atau USB adapter yang dimasukkan ke

    dalam perangkat. Perangkat-perangkat yang dapat diintegerasikan dengan teknologi

    bluetooth antara lain : mobile PC, mobile phone, PDA (Personal Digital Assistant),

    headset, kamera, printer, router dan sebagainya. Aplikasi-aplikasi yang dapat disediakan

    oleh layanan bluetooth ini antara lain : PC to PC file transfer, PC to PC file synch (

    notebook to desktop), PC to mobile phone, PC to PDA, wireless headset, LAN

  • 19

    connection via ethernet access point dan sebagainya. Gambar 2.12 adalah contoh modul

    dan beberapa aplikasi bluetooth.

    Gambar 2.12 Beberapa contoh modul aplikasi Bluetooth

    2.4.2. Topologi Jaringan Bluetooth

    Teknologi bluetooth memiliki dua macam koneksi, yaitu koneksi point to point

    yang hanya terdiri dari dua unit bluetooth dan koneksi point to multipoint di mana kanal

    komunikasi digunakan oleh beberapa unit bluetooth bersama-sama. Dua atau lebih unit

    bluetooth yang menggunakan kanal bersama-sama membentuk piconet (dapat

    dianalogikan dengan sel pada teknologi telepon seluler dan Wireless LAN). Salah satu

    unit bluetooth yang memulai koneksi berlaku sebagai master dari piconet dan unit

    lainnya sebagai slave, hingga tujuh unit slave dapat aktif bersamaan dalam sebuah

    piconet.

    Beberapa piconet dapat saling berhubungan dengan jaringan piconet lain dan

    hubungan antar jaringan piconet ini disebut dengan scatternet. Meskipun setiap piconet

    hanya boleh memiliki sebuah master, namun slave dapat terdaftar dan aktif pada

    beberapa piconet. Sebuah master pada sebuah piconet dapat menjadi slave pada piconet

    yang lainnya seperti tampak pada Gambar 2.13. Masing-masing piconet yang berada

    dalam jaringan scatternet tidak boleh tersinkronisasi frekuensinya, jadi setiap piconet

    harus memiliki pola loncatan frekuensi (FHSS-nya) sendiri-sendiri.

  • 20

    Gambar 2.13 Topologi jaringan Bluetooth [10]

    2.4.3. Protokol Bluetooth

    Protokol diperlukan untuk komunikasi antara peralatan yang berbeda tipe. Setiap

    peralatan biasanya mengunakan beragam protokol. Demikian juga dengan peralatan

    bluetooth, untuk dapat saling berinteraksi diperlukan berbagai macam protokol di

    dalamnya. Susunan protokol yang terdapat pada bluetooth dapat dilihat pada gambar di

    bawah ini.

    Gambar 2.14 Layer-layer di dalam stack protokol Bluetooth [10]

  • 21

    Protokol-protokol tersebut dibagi menjadi 4 lapisan yaitu :

    1. Bluetooth Core Protocol

    Protokol inti dari bluetooth terdiri dari:

    a. Baseband dan Link Control bersama-sama mengatur radio frekuensi

    (RF link) untuk menghubungkan bluetooth membentuk suatu koneksi.

    Lapisan ini bertanggung jawab untuk menyamakan frekuensi transmisi

    dengan peralatan bluetooth lainnya.

    b. Audio berhubungan langsung dengan baseband. Dua buah peralatan

    bluetooth yang mendukung audio dapat saling mengirim dan menerima

    data suara, hanya dengan mengaktifkan link audio.

    c. Link Manager Protocol (LMP) bertanggung jawab untuk membangun

    hubungan (autentifikasi dan enkripsi, kontrol dan negosiasi untuk paket-

    paket yang berasal dari baseband) antara peralatan bluetooth.

    d. Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) berfungsi

    untuk mendukung multiplexing protokol pada level yang lebih tinggi dan

    menyampaikan informasi.

    e. Service Discovery Protocol (SDP) berfungsi untuk meminta informasi

    alat, service, dan karakteristik dari peralatan lain. Alat-alat tersebut harus

    mendukung service yang sama agar dapat menetapkan koneksi satu sama

    lain.

    2. Cable Replacement Protocol

    a. Radio Frequency Communications (RFCOMM) adalah protokol yang

    dibuat untuk mengantikan kabel serial (contohnya untuk koneksi laptop

    dan ponsel). Protokol inilah yang dipakai penulis pada pembuatan

    program aplikasi pada handphone untuk komunikasi serial dengan

    modul bluetooth.

    3. Telephony Protocol

    Pada lapisan ini terdapat dua protokol yaitu:

    a. Telephony Control Protocol – Binary (TCS-BIN) berfungsi untuk

    mentransfer data dari hp melalui core bluetooth.

    b. AT-Command berfungsi sebagai pengontrol telepon dan modem.

  • 22

    4. Adopted Protocol

    Pada lapisan paling atas ini terdapat banyak protokol yang dapat diterapkan,

    yaitu:

    a. OBEX (Object Exchange) diadopsi dari IrDa (Infrared Data

    Association), merupakan protokol yang menyediakan layanan transfer

    data secara simple. Aplikasi yang menggunakan protokol ini dapat

    berupa sinkronisasi, transfer file, dan push object.

    b. TCP/UDP/IP juga diterapkan di dalam bluetooth agar dapat berkoneksi

    dengan unit lain yang dihubungkan seperti internet.

    c. PPP pada bluetooth didisain untuk berjalan di bawah RFCOMM untuk

    melakukan koneksi point to point.

    d. Wireless Aplication Protocol (WAP) berada pada lapisan paling atas

    dari RFCOMM/L2CAP. WAP adalah protokol untuk berkomunikasi

    melalui internet antara web server dan sebuah telepon seluler. Tujuannya

    adalah untuk membawa isi internet ke dalam telepon seluler digital dan

    terminal nirkabel lainnya.

    2.4.4. Keamanan bluetooth

    Bluetooth dirancang dengan berbagai fitur keamanan sehingga aman untuk

    digunakan. Fitur – fitur keamanan yang disediakan oleh bluetooth yaitu: [10]

    1. Autentifikasi yang akan memastikan identitas peralatan bluetooth lain yang

    hendak dihubungkan. Autentifikasi dapat dilakukan dengan pairing

    (memasukan kata kunci).

    2. Pairing adalah suatu prosedur autentifikasi yang membuktikan keaslian dua

    alat berdasarkan sebuah kata kunci, dengan demikian akan menciptakan

    hubungan yang dapat dipercaya antara alat tersebut. Kata kunci yang sama

    harus dimasukkan pada kedua alat tersebut. Pairing hanya dilakukan satu

    kali pada saat pertama kali kedua alat terhubung.

    3. Otorisasi adalah suatu proses untuk menentukan apakah alat diizinkan untuk

    menggunakan suatu layanan dari alat lain. Interaksi pemakai mungkin

    diperlukan kecuali jika alat yang terkoneksi tersebut telah diatur untuk selalu

    dipercaya. Biasanya pemakai dapat mengatur otorisasi diaktifkan atau

  • 23

    dimatikan untuk setiap alat lainya. Otorisasi selalu membutuhkan

    autentifikasi.

    4. Enkripsi untuk melindungi komunikasi dari penyadapan. Sebagai contoh,

    untuk memastikan bahwa tidak ada orang lain yang dapat mengetahui data

    apa yang di kirimkan dari laptop ke ponsel. Panjang kunci enkripsi antara 8

    – 128 bit.

    2.4.5. FHSS

    Dalam frequency hopping systems, carrier atau pembawa mengubah-ubah

    frekuensi, atau melompat, menurut urutan yang bersifat pseudorandom [11]. Urutan

    pseudorandom merupakan suatu daftar beberapa frekuensi ke arah mana pembawa akan

    melompat pada suatu interval waktu yang ditetapkan sebelum terjadi pengulangan pola

    tersebut. Pemancar menggunakan urutan lompatan ini untuk memilih frekuensi

    pancarnya. Pembawa masih akan berada pada suatu frekuensi tertentu selama jangka

    waktu yang ditetapkan (yang dikenal dengan dwell time), dan kemudian menggunakan

    sedikit waktu untuk melompat ke frekuensi berikutnya (hop time). Bilamana daftar

    frekuensi tersebut telah terpakai semua, maka pemancar akan mengulangi urutan

    tersebut.

    Gambar 2.15 Single frequency hopping system

  • 24

    Gambar 2.15 memperlihatkan suatu frequency hopping system yang

    menggunakan urutan lompatan (hop sequence) 5 frekuensi pada suatu band yang

    berukuran 5 MHz. Dalam contoh ini, urutannya adalah sebagai berikut :

    1. 2,449 GHz

    2. 2,452 GHz

    3. 2,448 GHz

    4. 2,450 Ghz

    5. 2,451 Ghz

    Setelah radio memancarkan informasi pada pembawa 2,451 GHz, radio tersebut

    akan mengulang hop sequence (urutan lompatan), kemudian dimulai lagi dari frekuensi

    2,449 GHz. Proses pengulangan urutan lompatan akan terus berlanjut hingga informasi

    diterima secara lengkap. Radio Penerima disinkronisasi terhadap hop sequence radio

    pemancar agar dapat menerima frekuensi yang sesuai pada waktu yang tepat.