Sebelumnya apakah itu analog?
Analog
adalah sinyal data dalam bentuk gelombang yang continue, yang membawa informasi
dengan mengubah karakteristik gelombang. Dua parameter/karakteristik terpenting
yang dimiliki oleh isyarat analog adalah amplitude dan frekuensi. Gelombang
pada sinyal analog yang umumnya berbentuk gelombang sinus memiliki tiga
variable dasar, yaitu amplitude, frekuensi, dann phase.
- Amplitude
Amplitude merupakan ukuran tinggi rendahnya tegangan sinyal analog.
- Frekuensi
Frekuensi adalah jumlah gelombang sinyal analog dalam satuan detik.
- Phase
Phase adalah besar sudut dari sinyal
analog pada saat tertentu.
Analog disebarluaskan melalui
gelombang elektromagnnetik (gelombang radio) secara terus menerus, yang banyak
dipengaruhi oleh factor “penggangu”. Analog merupakan bentuk komunikasi
elektromagnetik yang merupakan proses pengiriman sinyal pada gelombang
elektromagnetik dan bersifat variable yang berurutan. Jadi system analog
merupakan suatu bentuk komunikasi elektromagentik yang menggatungkan proses
pengiriman sinyalnya pada gelombang elektromagnetik.
Misalnya ketika seseorang
berkkomunikasi dengan menggunakan telepon, maka suara yang dikirim melalui
jaringan telepon tersebut dilewatkan melalui gelombang. Dan kemudian, ketika
gelombang ini diterima, maka gelombang tersebutlah yang diterjemahkan kembali
ke dalam bentuk suara, sehingga si penerima dapat mendengar apa yang
disampaikan oleh pembicara lainnya dari kamunikasi tersebut.
Sinyal analog merupakan pemanfaatan
gelombang elektronik. Proses pengiriman suara, misalnya pada teknologi telepon,
dilewatkan melaului gelombang elektronmagnetik ini, yang bersifat variable dan
berkelanjutan. Satu komplit gelombang dimulai dari voltase nol kemudia menuju
voltase tertinggi dan turun hingga voltase terendah dan kemali ke voltase nol.
Kecepatan dari gelombang ini disebut dengan hertz (Hz) yang diukur dalam satuan
detik.
Misalnya dalam satu detik,
gelombang dikirimkan sebanyak 10, maka disebut dengan 10 Hz.
Contohnya sinyal gambar televise, atau suara radio yang dikirimkan
secara berkesinambungan.
Pelayanan dengan menggunakan
sinyal ini agak lambat dan gampang eror dibandingkan dengan data dalam bentuk
digital. Gelombang analog ini disebut dengan baud. Baud adalah sinyal atau
gelombang listrik analog. Satu gelombang analog sama dengan satu baud.
Kelemmahan dari system ini
adalah tidak bias mengukur suatu dengan cukup teliti. Karena hal ini disebabkan
kemampuan mereka untuk secara konsisten terus menurus merekam perubahan yang
terus menerus terjadi,, dalam setiap pengukuran yang dilakukan oleh system
analog ini ada peluang keragu-raguan akaan hasil yang dicapai, dalam sebuah
system yang membutuhkan ketepatan kordinasi dan ketepatan angka-angka yang
benar dan pas, kesalahan kecil akibat kesalahan menghitung akan berdampak besar
dalam hasil akhir. System ini butuh ketepatan dan ketelitian yang akurat, salah
satu bentuknya adalah otak kita.
Contoh saja telepon yang
berbasis analog, telepon yang pada awalnya ditemukan pada tahun 1876, diniatkan
sebagai media untuk mengirimkan suara, dan salah satu penerapan konsep analog.
Sampai pada tahun 1960-an. Penerapan analog ini masih tetap bertahan. Setelah
itu mulai mengarah kepada teknologi digital. Begitu juga dengan televisi analog
yang menerjemahkan sinyal menggunakan gelombang radio. Pemancar televise
mengirim gambar dan suara melalui gelombang radio, diterima oleh antenna rumah
dan diterjemahkan menjadi gambar yang kita tonton.
Berbagai
contoh system analog :
· Perekam pita magnetic;
· Penguat audio;
· Computer analog : computer yang digunakan untuk
mengelola data, kualitatif, karena computer ini digunakan untuk memproses data
secara terus menerus dan mengenal data sebagai besaran fisik yang diukur secara
terus menerus kelluaran dari computer jenis ini adalah dalam bentuk dial dan
grafik. Contoh : besaran arus listrik.
Dan apakah sistem digital itu?
. Digital
merupakan sinyal data dalam bentuk pulsa yang dapat mengalami perubahan yang
tiba-tiba dan mempunyai besaran 0 dan 1. Sinyal digital hanya memiliki dua
keadaan, yaitu 0 dan 1, sehingga tidak mudah terpengaruh oleh derau, tetapi
tranmisi dengan sinyal digital hanya mencapai jarak jangkau pengirim data yang
relative dekat. Biasanya sinyal ini juga dikenal dengan sinyal
diskret. Sinyal yang mempunyai dua keadaan ini biasa disebut dengan bit.
Bit merupakan istilah khas pada sinyal digital. Sebuah bit dapat berupa nol (0)
atau satu (1). Kemungkinan nillai untuk sebuah bit adalah 2 buah (21).
Kemungkinan nilai untuk 2 bit adalah sebanyak 4 (22), berupa 00,01,10, dan 11.
Secara umum, jumlah kemungkinan nilai yang terbentuk oleh kombinasi n bit
adalah sebesar 2n buah. Teknologi digital memiliki beberapa keistimewaan unik
yang tidak dapat ditemukan pada teknologi analog, seperti :
- Mampu mengirim informasi dengan kecepatan cahaya
yang mengakibatkan innformasi dapat dikirim dengan kecepatan tinggi.
- Penggunaan yang berulang-ulang terhadap informasi
tidak mempengaruhi kwalitas dan kuantitas informasi itu sendiri.
- Informasi dapat dengan mudah diproses dan
dimodifikasi ke dalam berbagai bentuk.
-Dapat
memproses informasi dalam jumlah yang sangat besar dan mengirimkannya secara
interaktif.
Pemahaman yang mudah tentang
analog dan digital adalah pada pita kaset lagu dan file mp3. Jia meng-copy
(menyalin) atau merekam pita kaset, tentu hasilnya banyak ditentukan oleh alat
perekamnya, kebersihannya “head” rekamnya, dan sebagainya, semakin banyak
merekam ke tempat lain, kualitas suaranya akan berubah. Tapi dengan meng-copy
file mp3, akan mendapatkan salinannya sama persis dengan aslinya, berapapun
banyaknya kamu menggandakannya. Kini ada juga yang menyalin lagu-lagu dari pita
kaset menjadi file, atau yang sering disebut “mendigital-isasi”. Namun dalam
bidang audio ini, system analog masih memiliki beberapa “keunggulan” dibanding
system digital, yang menyebabkan masih ada beberapa penggemar fanatic yang
lebih menyukai rekaman analog.
Perbedaan kamera analog
(manual) dan kamera digital hanya terletak pada media penyimpanannya, kalau
kamera sebelumnya “menyimpan” data gambar dalam bentuk film yang kamu proses
dulu untuk mendapatkan “foto”nya, sementara kamera digital menyimpan data
gambarnya dalam bentuk data “digital” yang bias langsung dilihat saat
setelah “terfoto”.
Dalam bidang telekomunikasi,
perbedaan telepon analog dan digital bukan berdasarkan jenis pesawat
teleponnya, namun pada “sistem” di sentral teleponnya, walaupun untuk mendukung
system sentral yang digital, diperlukan pesawat telepon khusus. Begitu juga
dengan siaran televise analog dan televise digital. Siaran analog kadang –
kadang terganggu dengan kendala cuaca, letak bangunan, dan penyebab lainnya,
sementara siaran digital memilii kualitas suara dan gambar yang lebih bagus,
karena “data”nya tidak mengalami “gangguan” saat dikirim ke TV Penerimanya.
Kelebihan informasi digital
adalah kompresi dan kemudahan untuk ditransfer ke media elektronik lain.
Kelebihan ini dimanfaatkan secara optimal oleh teknologi internet, misalnya
dengna menaruhnya ke suatu website atau umumnya disbut dengan meng-upload. Cara
seperti ini disebut online di dunia cyber.
System
tranmisi digital menyediakan :
v Tingkat pengiriman informasi yang lebih tinggi;
v Perpindahan informasi yang lebih banyak;
v Tingkat kesalah yang lebih rendah dibandingkan system analog;
v Peningkatan ekonomi.
Contoh
saja computer, computer mengolah data yang ada secara digital, melaui sinyal
listrik yang diterimanya atau dikirimkannya. Pada prinsipnya
computer hanya mengenal dua arus, yaitu on dan off, atau dengan istlah dalam
angkanya sering juga dikenal dengan 1 (satu) atau nol (0). Kombinasi dari arus
on atau ogg inilah yang membuat computer melakukan banyak hal, baik dalam
mengenal huruf, gambar, suara, bahkan film.
v Film yang menarik yang akan kita tonton dalam format digital.
Perkembangan tekonologi digital dari computer dapat mengakibatkan dampak
positif dari segala pihak yang dapat memanfaatkannya. Contohnya saja
untuk menerbitkan buku atau tulisan dapat secara online. Penjualan buku atau
tulisan dapat dilakukan melalui internet tanpa melalui penjualan seperti di
pasar. Pengguna dapat membaca abstraksi sebuah buku atau tulisan dan sebuah
buku utuh di took buku ini. Media digital seperti ini dapat hadir dengan membuat
tulisan atau buku.
v Buku yang memabg dari format computer atau dengan mengkonversikan
buku-buku yang teklah lama dicetak dulu dalam format online. Metode seperti ini
membutuhka software peranti lunak yang bernama optical character
recognition (OCR). Software ini kemudian akan mengkoversikan kalimat – kalimat
yang tercetak dalam karakter-karakter yang dapat dibaca computer.
Begitu
juga dengan televise digital, televise digital adalah standar baru transmisi
gambar dan suata untuk menggantikan system analog yang ada sekarang. Selain
keunggulan kualitas gambar/ suara, televise digital juga menjanjikan
penghematan yang luar biasa dalam hal lebar bandwidth sinyal siaran, krisis
keterbatasan alokasi frekuensi akan hilang sehingga akan lebih bantak channel
yang bias ditawarkan ke pemirsa. Tidak hanya itu, stasiun pemancar atau stasiun
televise juga bias menggunakan beberapa sinyal dalam satu lebar gelombang yang
sama, memungkinkan untuk melakukan siaran atau menambahkan isi atau informasi
tembahan dalam sinyal televise digital. Untuk yang memanfaatkan televise kabel/
satelit, bias memanfaatkannya untuk melihat jadwal atau informasi tambahan
dalam bentuk teks dalam sebuah program/channel tertentu.
Contoh
system digital saat ini (sebelum system analog)
· Audio recording (CDs, DAT, mp3,) Phone
system swithing;
· Automobile engine control ;
· Kawalan automasi (mesin dan robot dalam pembuatan
sesuatu produk dan lif);
· Movie effect, still dan video camera;
· Pengiraan (Computing).
Dari penjelasan tersebut
kita dapat mengetahui perbedaan antara analog dan digital, diantaranya:
Perbedaan system analog dan
digital telah dibagi atas beberapa perbedaan yang mana setiap definisi
perbedaan itu berbeda-beda, yaitu :
|
NO
|
ANALOG
|
DIGITAL
|
|
1
|
Teknologi lama
|
Teknologi baru
|
|
2
|
Dirancang untuk voice
|
Dirancang untuk voice dan opsi – opsi pengujian yang lengkap
|
|
3
|
Tidak efisien untuk data
|
Informasi discreate level
|
|
4
|
Permasalahan noisy dan rentang eros
|
Kecepatan lebih tinggi
|
|
5
|
Kecepatan lebih rendah
|
Overhead rendah
|
|
6
|
Overhead tinggi
|
Setiap signal digital dapat dikonversikan ke analog
|
C.1. PERBEDAAN ANALOG DAN DIGITAL MENURUT KARAKTERISTIK.
Karakteristik system digital
adalah bahwa ia bersifat diskrit,sedangkan system analogbersifat continue
sehingga pengukuran yang didapat sebenarnya lebih tepat dari system digital
hanya saja banyak keuntungan yang lain yang dimiliki oleh system digital.
Masing – masing system tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan sendiri
tergantung dari untuk kasus apa system tersebut digunakan.
Beberapa keunggulan dari
system digital adalah :
· Teknologi digital menawarkan biaya lebih rendah, keandalan (reability)
lebih baik, pemakaian ruangan yang lebih kecil dan konsumsi daya yang lebih rendah;
· Teknologi digital membuat kualitas komunikasi tidak tergantung pada jarak;
· Teknologi digital lebih bergantung pada noise;
· Jaringan digital ideal untuk komunikasi data yang semakin berkembang;
· Teknologi digital memungkinkan pengenalan layanan-layanan baru;
· Teknologi digital menyediakan kapasitas tranmisi yang besar;
· Teknologi digital menawarkan fleksebilitas.
C.2. MENURUT PESAN ATAU MESSAGE
Pesan analog adalah kuantitas
fisik yang bervariasi terhadap waktu dan dalam bentuk continue. Contoh sinyal
analog adalah tekanan akustik yang dihasilkan ketika kita berbicara dan arus
voice pada saluran telepon konvensional. Karena informasi terkandung pada
gelombang yang selalu berubah terhadap waktu, maka system komunikasi analog
harus dapat mentransmisikan gelombang ini pada tingkat fidelitas tertentu.
Fidelitas dapat diartikan seberapa mirip sinyal yang telah dikonvermasikan
dibandingkan dengan sinyal sumber asal atau sinyal sebelumnya. Semakin mirip
sinyal tersebut dengan sinyal sebelum konversi maka fodelitasnya semakin baik.
Pesan digital adalah deratan
symbol yang merepresentasikan informasi. Karena informasi terkandung dalam
symbol-simbol, maka system komunikasi digital harus dapat mengangkut
symbol-simbol tersebut dengan tingkat akurasi tertentu. Yang menjadi
pertimbangan utama dalam disain system adalah menjaga agar symbol tidak
berubah.
C.3. PERBEDAAN MENURUT CARA KERJA
System digital merupakan
bentuk sampling dari system analog. Digital pada dasarnya di code-kan dalam
bentuk bilangan biner (Hexa). Besarnya nilai suatu system digital dibatasi oleh
lebarnya/ jumlah bit (bendwidth). Jumlah bit juga sangat mempengaruhi nilai
akurasi system digital. Contoh kasus ada system digital dengan lebar 1 byte (8
bit).
Pada system analog, terdapat
amplifier di sepanjang jalur tranmisi. Setiap amplifier menghasilkan penguatan
(gain), baik menguatkan sinyal pesan maupun noise tambahan yang menyertai di
sepanjang jalur tranmisi tersebut. Pada siste digital, amplifier digantikan
regenerative repeater. Fungsi repeater selain menguatkan sinyal, juga
“membersihkan” sinyal tersebut dari noise. Pada sinyal “unipolar baseband”,
sinyal input hanya mempunyai dua nilai – 0 atau 1. Jadi repeater harus memutuskan,
maka dari kedua kemungkinan tersebut yang boleh ditampilkan pada interval waktu
tertentu, untuk menjadi nilai sesungguhnya di sisi terima.
Keuntungan kedua dari system
komunikasi digital adalah bahwa ktia berhubungan dengan nilai-nilai, bukan dengan
bentuk gelombang. Nilai-nilai bisa dimanipulasi dengan rangkaian-rangkaian
logika, atau jika perlu, dengan mikroprosesor. Operasi-operasi matematika yang
rumit bias secara mudah ditampilkan untuk mendapat fungsi-fungsi pemrosesan
sinyal atau keamanan dalam tranmisi sinyal. Keuntungan ketiga berhubungan
dengan range dinamis. Kita dapat mengilustrasikan hubungan ini dalam sebuah
contoh. Perekaman disk piringan hitam analog mempunyia masalah terhadap range
dinamik yang terbatas. Suara-suara yang sangat keras memerlukan variasi alur
yang ekstrim, dan sulit bagi jarum perekam untuk mengikuti variasi – variasi
tersebut. Sementara perekam secara digital tidak mengalami masalah karena semua
nilai amplitude-nya, baik yang sangat tinggi maupun yang sangat rendah, ditranmisikan
menggunakan urutan sinyal terbatas yang sama. Namun di dunia ini tidak ada yang
ideal. Demikian pula hallnya dengan system komunikasi digital. Kerugian system
digital dibandingkan dengan system analog adalah, bahwa system digital
memerlukan bandwidth yang besar. Sebagai contoh, sebuah kanal suara tunggal
dapat ditranmisikan menggunakan single-sideband AM dengan bandwidth yang kurang
dari 5 kHz. Dengan menggunakan system digital, untuk mentransmisikan sinyal
yang sama, diperlukan bandwidth hingga empat kali dari system analog. Kerugian
yang lain adalah selalu harus tersedia sinkronisasi. Ini penting bagi system
untuk mengetahui kapan setiap symbol yang terkirim mmullai dan kapan berakhir,
dan perlu meyakinkan apakah setiap symbol sudah terkirim dengan benar.
Secara mudahnya, digital itu
adalah 0 dan 1, atau logika biner, atau diskrit, sedang analog adalah
continous. Digital bisa dilihat sebagai analog yang dicuplik/disampling, kalau
samplingnya semakin sering atau deltanya makin kecil, katakana mendekati nol,
maka sinyal digital bias terlihat menjadi analog kembali. Menghitung sinyal
digital lebih gampang karena diskrit, sedang analog anda harus menggunakan
diferensial integral.
Kalau alat-alat yang digital,
itu yang dibuat dan bekerja didasarkan pada prisip digital, ini lebih gampang
dari analog, tapi sekarang ini analog menjadi trend lagi, karena digital dengan
clock yang semakin kecil Giga Herzt atau lebih, perilakunya sudah menjadi
seperti rangkaian analog, jadi diperlukan ahli-ahli rangakaian analog. Kalau
untuk telekomunikasi, mau tidak mau maksih melibatkan system analog, karena
harus menggunakan sinyal pembawa (carrier), komunikasi digitalpun hanya datanya
di digitalkan (digital (0-1) dimudulasikan dengan carrier sinyal analog) di
akhirnya harus diubah lagi jadi analog. Kalau contoh komponen yang bekerja
dengan prinsip analog : transistor, tabung TV, IC-IC TTL, IC Catu Daya. Digital
: IC Logika,microcontroller, FPGA. Rangkaian analog adalah kebutuhan dasar yang
tak tergantikan di banyak system yang kompleks, dan menuntut kenerja
yang tinggi.
Namun ada juga kelebihan yang dimiliki oleh sistem
analog
Dibalik system analog yang tergolong klasik ini teradat beberapa kelebihan
– kelebihannya, yaitu :
1. Pemrosesan sinyal dari alam secara alamiah, sinyal yang dihasilkan alam itu
adalah berbentuk analog. Misalnya sinyal suara dari mikrofon, seismograph dsb,
walaupun kemudian bias diproses dalam domain digital, sehingga banyak alat yang
mempunyai bagian ADC dan DAC. Pembuatan ADC dan DAC dengan presisi dan
kecepatan tinggi, komunikasi daya rendah itu sangat sulit, ini
memerlukan orang-orang analog;
2. Komunikasi digital untuk mengirim sinyal melalui kabel yang panjang
biasanya juga harus diubah dulu menjadi sinyal analog, memerlukan juga perancangan
ADC dan DAC;
3. Disk Drive Electronics Data Storage → binary (digital) dibaca oleh
“magnetic head” → ANALOG (small, fewmili Volt, high noise) disini sinyal perlu
di “amplified,filtered, and digitized”;
4. Penerimaan nirkabel (wireless) sinyal yang diambil/ diterima oleh antenna
penerima RF adalah ANALOG (fewmili volt, high noise);
5. Penerima optis menerima data kecepatan tinggi melalui jalur fiber optic
yang panjang data harus diubah menjadi bentuk cahaya (light) = ANALOG perlu perencanaan
rangkaian kecepatan tinggi, dan pita lebar (broad band) oleh orang analog.
(saat ini kecepatan receiver 10-40 Gb/s);
6. Sensor Video Camera → citra/image diubah menjadi arus menggunakan larik
fotodioda system ultrasonic → menggunakan sensor akustik untuk menghasilkan
tegangan yang propesional dengan amplitude accelerometer → mengaktifkan kantong
udara ketika kendaraan menabrak sesuatu, maka perubahan kecepatan
diukaran sebagai akselerasi itu adalah kerjaan Analog;
7. Mikroprosessor dan Memory walaupun sesungguhnya DIGITAL, tapi pada
kecepatan tinggi (high speed digital design), perilakunya mirip sinyal analog →
perlu pengertian tentang system analog;
Contoh Penerarapan Teknologi
Pengendali Berbasis Analog dan Digital
ZigBee
ZigBee adalah spesifikasi untuk jaringan
protokol
komunikasi
tingkat tinggi, menggunakan radio digital berukuran kecil dengan daya rendah, dan berbasis
pada standar
IEEE 802.15.4-2003 untuk jaringan
personal nirkabel
tingkat rendah, seperti saklar lampu nirkabel dengan lampu, alat pengukur listrik dengan inovasi In-Home
Display (IHD), serta perangkat-perangkat elektronik konsumen lainnya yang menggunakan jaringan
radio
jarak dekat dengan daya
transfer
data tingkat rendah.
Teknologi
yang memenuhi spesifikasi dari ZigBee adalah perangkat dengan pengoperasian
yang mudah, sederhana, membutuhkan daya sangat rendah serta biaya yang murah jika dibandingkan
dengan WPANs lainnya, yakni Bluetooth. ZigBee fokus pada aplikasi
Radio
Frequency
(RF) yang membutuhkan data
tingkat rendah, baterai
tahan lama, serta jaringan yang aman.
Tinjauan Teknis
ZigBee
adalah standar
jaringan mesh
nirkabel
dengan daya
rendah dan biaya yang murah. Pertama, biayanya yang murah memungkinkan teknologi
ini banyak digunakan sebagai pengendali jaringan
nirkabel dan aplikasi pemantauan. Kedua, penggunaannya dengan daya yang rendah
membuatnya dapat bertahan lama bahkan dengan baterai
berukuran lebih kecil. Ketiga, jaringan mesh
memberikan realibilitas yang tinggi serta jangkauan yang lebih luas. Namun
ZigBee tidak memiliki kemampuan seperti pada jaringan
kabel listrik
meskipun elemen-elemen
lain dari rangkaian standar OpenHAN telah didukung oleh OpenAMI]
dan UtilityAMI yang dapat langsung menghubungkannya dengan stopkontak arus
bolak-balik (AC). Dengan kata lain, ZigBee memang tidak ditujukan
untuk dapat mendukung jaringan kabel listrik,
namun lebih lebih ditujukan untuk pengukuran
cerdas dan aplikasi
cerdas. Akan tetapi, Penn Energy tengah
merencanakan ZigBee untuk kembali beroperasi melalui standar
OpenHAN.
Aliansi dan Merek Dagang
Aliansi
ZigBee adalah
sebuah asosiasi perusahaan yang bekerja sama untuk melakukan pemantauan yang
handal dan hemat biaya dengan menggunakan jaringan
nirkabel daya rendah,
serta melakukan pemantauan pada produk berdasarkan standar
global secara terbuka. Aliansi
ZigBee adalah sekelompok perusahaan yang mempertahankan dan mempublikasikan
standar
dari ZigBee. Istilah ZigBee bukan hanya sekedar standar
teknis saja, melainkan telah menjadi merek dagang
yang telah terdaftar. Peran utama dari masing-masing bagian dari ZigBee ini
adalah yang menstandarisasi keseluruhan tubuh yang mendefinisikan apakah ZigBee
itu, dan juga mempublikasikan profil-profil aplikasi
yang memungkinkan sejumlah vendor OEM untuk merancang produk yang
dioperasikan.
Hubungan
antara IEEE 802.15.4
dengan ZigBee adalah serupa dengan antara IEEE 802.11 dengan aliansi
Wi-Fi.
ZigBee 1.0 telah disahkan pada tanggal 14 Desember 2004 dan telah
tersedia untuk para anggota dari ZigBee. Tiga tahun setelah itu, hadir ZigBee
2007 yang diposting tepatnya pada tanggal 30 Desember 2007. Profil Aplikasi
ZigBee yang pertama, yakni home-automation, diperkenalkan pada tanggal 2
November 2007. Sebagaimana telah diberlakukan oleh NIST, spesifikasi Smart Energy Profile
2.0 akan menghapus ketergantungannya dengan IEEE 802.15.4. Para
produsen alat dan perangkat dimungkinkan untuk dapat mengimplementasikan MAC/PHY,
seperti IEEE
802.15.4(x) dan IEEE P1901, dibawah lapisan IP yang berbasis pada 6LoWPAN.
ZigBee
beroperasi pada pita radio
industri,
ilmiah,
dan medis,
yakni sebesar 868 MHz
di Eropa,
915 MHz
di Amerika Serikat dan Australia,
dan 2,4 GHz pada beberapa wilayah di seluruh
dunia. Teknologi
ini ditujukan untuk menghadirkan penggunaan yang lebih sederhana dan lebih
murah dari WPANs lainnya seperti Bluetooth.
Vendor-vendor chip
ZigBee biasanya menjual radio terintergrasi beserta pengontrol mikro dengan memori kilat
dengan besar antara 60 KB dan 256 KB.
Vendor-vendor Chip dan Perangkat
- Atmel ATmega128RFA1
- Digi-International XBee XB24CZ7PIS-004
- Freescale MC13213
- Ember EM250
- Jennic JN5148
- Renesas uPD78F8056/57/58, M16C/6B3 dan R8C/3MQ
- STMicroelectronics STM32W
- Samsung Electro-Mechanics ZBS240
- Texas Instruments CC2530 dan CC2520
Radio merupakan komponen
yang dapat berdiri sendiri untuk digunakan pada semua jenis prosesor
atau pengontrol mikro. Pada
umumnya ZigBee dijual secara terpisah dan dapat bediri sendiri, namun para
vendor chip
seringkali menawarkan perangkat lunak ZigBee yang telah tersusun.
Dikarenakan ZigBee dapat diaktivasi (dari modus padam ke modus
aktif) dalam waktu kurang dari 30 mdet, lama delay data dikirimkan bisa sangat
rendah dan perangkat bisa jadi sangat responsif, terutama jika dibandingkan
dengan wake-up delays dari Bluetooth
yang biasanya berlangsung selama kurang lebih tiga detik. Dikarenakan ZigBee
lebih banyak menghabiskan waktu dalam keadaan padam, rata-rata daya konsumsinya bisa jadi
sangat rendah, sehingga menyebabkan baterai
dapat bertahan lebih lama.
Susunan
perangkat ZigBee yang pertama dirilis dinamakan dengan ZigBee 2004.
Susunan yang kedua dirilis, dinamakan ZigBee 2006, menggantikan struktur
MSG/KVP yang digunakan pada tahun 2004 dengan
pengelompokkan pustaka. ZigBee 2007, yang kemudian setelah itu dirilis,
mengandung dua susunan profil, yakni susunan profil 1 (hanya disebut dengan
ZigBee yang menawarkan ruang jaringan yang sangat kecil pada Memori RAM dan memori kilat,
yang digunakan untuk urusan rumah tangga dan komersil ringan, dan susunan
profil 2 (disebut dengan ZigBee Pro) yang menawarkan lebih banyak fitur,
yakni di antaranya multi-casting, dan many-to-one-routing
and high security dengan Symmetric-Key
Key Exchange (SKKE). Meskipun begitu, kedua susunan profil
ZigBee ini, baik profil 1 dan profil 2, sama-sama dapat bekerja dengan segala aplikasi
ZigBee.
ZigBee 2007sepenuhnya kompatibel dengan
perangkat ZigBee 2006. Perangkat ZigBee 2007 dimungkinkan untuk
bergabung dan beroperasi pada jaringan ZigBee 2006 begitu pula
sebaliknya. Oleh karena terdapatnya perbedaan pada pilihan routing,
maka dari itu perangkat ZigBee Pro harus diubah terlebih dahulu menjadi non-routing
ZigBee End-Devices (ZEDs) pada jaringan ZigBee 2006, begitu pula
pada perangkat ZigBee 2006 pada jaringan ZigBee 2007 juga harus
diubah menjadi ZEDs terlebih dahulu pada jaringan ZigBee Pro. Aplikasi-aplikasi
yang terdapat pada perangkat-perangkat tersebut bekerja sama persis, terlepas
dari susunan profil mereka masing-masing.
Lisensi
Spesifikasi
dari ZigBee tersedia secara gratis untuk masyarakat umum untuk tujuan
non-komersil. Adopter (Keanggotaan tingkat awal dalam Aliansi ZigBee)
menyediakan akses ke spesifikasi dan izin yang belum dipublikasikan untuk
menciptakan produk-produk agar spesfikasi dan izin tersebut dapat digunakan
oleh pasar.
Klik yang
dilakukan melalui lisensi
pada spesifikasi dari ZigBee membutuhkan seorang pengembang komersil untuk
bergabung dalam Aliansi ZigBee. Hal ini kemudian menjadi masalah bagi
pengembang opensource
karena konflik pada biaya tahunan dengan GPU Lisensi Publik Umum (GPL).
Dikarenakan GPL
tidak membuat perbedaan antara penggunaan komersil dan non-komersil, mustahil
untuk menerapkan susunan ZigBee berlisensi GPL, ataupun menggabungkan
sebuah implementasi ZigBee dengan kode berlisensi GPL. Persyaratan untuk para pengembang, untuk bergabung dengan
Aliansi ZigBee ini juga menimbulkan konflik dengan lisensi-lisensi
perangkat
lunak gratis.
Kegunaan
Protokol
ZigBee ditujukan untuk digunakan dalam aplikasi
yang membutuhkan kecepatan data dan konsumsi daya yang rendah. Fokus ZigBee beberapa tahun terakhir adalah
untuk menetapkan tujuan umum dari jaringan mesh,
yang murah dan dapat dengan sendirinya terorganisir, yang kemudian dapat
digunakan untuk pengawasan dalam bidang industri,
penginderaan, pengumpulan
data dalam bidang medis,
alarm
peringatan kebakaran (asap)
dan penyusup, building automation, home automation, dan lain
sebagainya. Jaringan yang dihasilkan kemudian ini nantinya
hanya membutuhkan daya
yang rendah. Berikut merupakan beberapa area untuk aplikasi
ZigBee:
- Hiburan dan Pengawasan Rumah Tangga – smart lighting, pengendali temperatur, pengawasan dan keamanan, leisure (film dan lagu)
- Jaringan Sensor Nirkabel – dimulai dengan sensor individual seperti Telosb/Tmote dan Iris dari Memsic.
Jenis-jenis Alat/Perangkat
Terdapat
tiga jenis perangkat ZigBee:
- ZigBee Coordinator (ZC): Perangkat yang paling ulung, dimana koordinatornya membentuk pangkal dari jaringan yang menjembataninya ke jaringan-jaringan lain. Tepatnya terdapat satu koordinator ZigBee pada tiap jaringan, karena alat ini adalah alat yang menjalankan jaringan dari awal. Alat ini juga dapat menyimpan informasi mengenai jaringan, termasuk di antaranya pula bertindak sebagai trust center dan respositori untuk kunci keamanan.
- ZigBee Router (ZR): Selain dari menjalankan fungsi aplikasi, Router juga dapat bertindak sebagai perantara, yang dapat menyampaikan data dari perangkat yang satu ke perangkat yang lain.
- ZigBee End Device (ZED): Memiliki fungsi untuk menyampaikan pada parent node (baik koordinator maupun router), yang mana, alat ini tidak dapat merelay data dari perangkat atau lainnya. Hubungan ini memungkinkan simpul untuk berada dalam keadaan padam dalam waktu yang cukup lama, sehingga menghasilkan daya baterai yang lebih tahan lama. ZED hanya membutuhkan memori dalam jumlah kecil, oleh karena itu produksinya dapat lebih murah dibandingkan dengan ZC dan ZR.
Protokol
Protokol
membangun riset algoritma terbaru (Ad hoc
On-Demand Distance Vector, neuRFon) untuk mengkonstruksikan simpul jaringan
ad hoc
dengan kecepatan rendah secara otomatis. Pada beberapa contoh jaringan besar,
umumnya jaringan tersebut terbagi menjadi
kelompok-kelompok kecil. Selain itu, jaringan
ini juga membentuk sirat, ataupun kelompok tunggal. Profil aplikasi yang ada
umumnya berasal dari protokol ZigBee yang mendukung jaringan suar dan non-suar.
Jaringan non-suar
menggunakan mekanisme akses saluran tanpa celah CSMA/CA. Pada tipe jaringan
ini, router
ZigBee umumnya memiliki penerima yang cenderung akif sehingga membutuhkan catu daya yang lebih kuat.
Namun, hal ini menyebabkan jaringan-jaringan
yang heterogen diterima oleh beberapa alat atau perangkat secara terus-menerus
sementara yang lain melakukan transmisi hanya ketika stimulus
eksternal telah terdeteksi. Contoh umum dari jaringan heterogen yakni saklar lampu nirkabel.
Simpul ZigBee yang terpasang pada lampu dapat melakukan penerimaan secara
terus-menerus karena terhubung langsung ke listrik
dari sumber pusatnya (PLN,
di Indonesia), sementara saklar lampu bertenaga baterai akan tetap dalam keadaan padam hingga saklar tersebut
ditekan. Saklar
kemudian menyala, menyampaikan perintah kepada lampu, menerima balasan,
dan kemudian kembali ke keadaan padam.
Pada
jaringan suar, jaringan khusus yang disebut dengan ZigBee Routers
mentrasmisikan suar
periodik untuk mengkonfirmasi kehadiran mereka kepada simpul-simpul jaringan
lainnya. Simpul dimungkinkan berada dalam keadaan padam di antara suar-suar
yang ada, yang mana hal ini dapat menyebabkan turunnya siklus-kerja mereka
serta memperpanjang daya
tahan baterai
mereka. Interval dari dari suar-suar tersebut dapat berkisar antara 15.36
milidetik hingga 15.36 mdet * 214 = 251.65824 detik pada 250 kbit/s,
dari 24 milidetik hingga 24 mdet * 214 = 393.216 detik pada 40
kbit/s dan dari 48 milidetik hingga 48 mdet * 214 = 786.432 pada 20
kbit/s. Meskipun begitu, operasi dari siklus kerja rendah membutuhkan waktu
yang signifikan, yang dapat menimbulkan konflik dengan biaya produk yang
rendah.
Pada
umumnya, protokol ZigBee dapat meminimalisir waktu aktif radio dalam rangka
menghemat daya.
Dalam jaringan suar,
simpul hanya perlu berada dalam keadaan aktif ketika suar sedang
ditransmisikan. Pada jaringan
non-suar, konsumsi daya bersifat asimetris, beberapa alat selalu aktif, sementara
yang lain menghabiskan sebagian besar waktu dalam keadaan padam.
ZigBee RF4CE
Pada tanggal
3 Maret 2009, RF4CE (Radio Frequency for Consumer Electronics)
Consortium setuju untuk bekerja dengan Aliansi ZigBee untuk bersama-sama
memberikan standar spesfikasi pada radio pengendali jauh berbasis frekuensi.
ZigBee RF4CE dirancang untuk digunakan dalam berbagai macam produk-produk elektronik
dengan pengendali jarak jauh audio/visual,
seperti televisi
dan boks set-top. ZigBee RF4CE
ini menyediakan multi-vendor pengendali jarak jauh interoperable
sebagai solusi pada elektronik konsumen, yakni jaringan komunikasi
nirkabel dua arah dengan konektivitas yang kuat, murah, dan sederhana.
Tidak
seperti banyaknya pengendali jarak jauh RF yang ada pada
masa kini, yang memerlukan penggunaan perantara base-station dalam
penerimaannya, ZigBee RF4CE dirancang untuk dibangun di dalam perangkat elektronik konsumen. Ini merupakan teknologi
yang ideal untuk komunikasi dua arah antara alat dan pengendali jarak jauh.
Standar ZigBee RF4CE menyediakan lapisan jaringan
yang sederhana serta standar profil aplikasi
yang dapat digunakan sebagai solusi multi-vendor interoperabel untuk digunakan
di rumah.
Terdapat
beberapa karakteristik dari ZigBee RF4CE, yakni beroperasi pada pita frekuensi
2.4 GHz menurut IEEE 802.15.4,
merupakan solusi operasi frekuensi pada tiga saluran, menggunakan mekanisme hemat-daya untuk pengendali jarak jauh dan perangkat CE, memiliki mekanisme
penemuan dalam konfirmasi aplikasi sepenuhnya, keamanan melalui skema standar
industri
AES-128, memiliki
mekanisme keamanan kunci generasi, memilki profil pengendali jarak jauh sederhana untuk
produk-produk CE,
serta dapat bekerja dengan segala vendor baik yang standar maupun yang
spesifik.
Perangkat Lunak dan Perangkat Keras
Perangkat
lunak dirancang agar mudah untuk dikembangkan pada mikroprosesor
yang kecil dan murah. Desain radio yang digunakan oleh ZigBee telah dioptimalkan secara
seksama dengan biaya yang rendah dalam produksi skala besar. Perangkat ini
memiliki beberapa tahap analog dan sedapat mungkin menggunakan sirkuit
digital. Meskipun radio sendiri tidak mahal, proses kualifikasi dari ZigBee
melibatkan validasi penuh dalam persyaratan lapisan fisik.
Jumlah lapisan fisik ini menghasilkan beberapa
keuntungan karena pada dasarnya semua radio berasal dari semikonduktor
yang menggunakan karakteristik RF yang sama. Di sisi lain, kegagalan fungsi lapisan fisik
yang tanpa disertai sertifikasi dapat melumpuhkan daya tahan baterai
pada perangkat-perangkat lainnya dalam jaringan ZigBee. Ketika protokol-protokol
lain dapat menutupi sensitivitas yang buruk ataupun masalah-masalah esoterik
lainnya, radio
ZigBee memiliki hambatan teknis yang sangat ketat, yakni daya dan lebar pita
yang dibatasi. Dengan demikian, radio-radio yang ada diuji dengan standar ISO 17025 berdasarkan
panduan yang dikeluarkan oleh Clause 6 dari standar 802.15.4-2006. Kebanyakan
vendor berencana untuk mengintegrasikan radio dan pengendali
mikro dalam chip
tunggal yang menggunakan perangkat yang lebih kecil.
Sejarah
- Jaringan ZigBee-style mulai dipahami pada sekitar tahun 1998, yakni pada waktu ketika banyak pemasang mulai menyadari bahwa Wi-Fi dan Bluetooth akan menjadi kurang dapat kompatibel dengan banyak aplikasi. Terutama para insinyur melihat adanya kebutuhan akan jaringan ad hoc self-organizing radio digital.
- Standar IEEE 802.15.4-2003 disempurnakan pada Mei 2003 yang kemudian digantikan oleh publikasi IEEE 802.15.4-2006
- Pada musim panas tahun 2003, Philips Semiconductors, pendukung utama jaringan mesh, berhenti berinvestasi. Namun, Philips Lighting terus melanjutkan partisipasinya dan tetap menjadi anggota promoter dari Direksi Aliansi ZigBee.
- Aliansi ZigBee mengumumkan bahwa keanggotaannya telah berjumlah mencapai lebih dari dua kali lipat pada tahun sebelumnya dan telah berkembang menjadi lebih dari 100 perusahaan anggota, yang tersebar pada 22 negara pada bulan Oktober 2004. Kemudian pada April 2005, keanggotaannya berkembang lagi menjadi lebih dari 150 perusahaan, dan setelah itu pada Desember 2005 keanggotaannya mencapai hingga 200 perusahaan.
- Spesifikasi ZigBee disahkan pada 14 Desember 2004
- Aliansi ZigBee mengumumkan mengenai ketersedian spesifikasi 1.0 untuk masyarakat umum yakni pada 13 Juni 2005, yang pada waktu itu lebih dikenal dengan spesifikasi ZigBee 2004.
- Aliansi ZigBee mengumumkan mengenai penyempurnaan dan ketersediaan anggota langsung dari standar ZigBee pada versi yang telah ditingkatkan pada September 2006, yang pada saat itu dikenal sebagai spesifikasi ZigBee 2006.
- Pada akhir tahun 2007, ZigBee Pro tengah disempurnakan dan diselesaikan.
Asal-usul Nama ZigBee
ZigBee
merupakan padanan dari kata Zig, yang berarti gerakan zig-zag, dan Bee,
yang berarti lebah madu. Hal ini dikarenakan Zigbee memiliki
sifat komunikasi yang mirip dengan lebah madu, yakni melakukan gerakan-gerakan
tidak menentu dalam menyampaikan informasi
dari lebah madu yang satu kepada lebah madu yang lainnya.
Sumber :
0 komentar:
Posting Komentar