Konsep Repeater Digital Video Broadcasting-Terrestrial (DVB-T) Terintegrasi dengan Sistem Peringatan Dini Bencana

Transkripsi

1 Konsep Repeater Digital Video Broadcasting-Terrestrial (DVB-T) Terintegrasi dengan Sistem Peringatan Dini Bencana Tunggul Arief Nugroho 1), Dina Angela 2), Sinung Suakanto 3) Dr. Ir. Sugihartono 4) Departemen Teknik Elektro dan Sistem Komputer Institut Teknologi Harapan Bangsa Laboratorium Telekomunikasi Radio dan Gelombang Mikro Institut Teknologi Bandung Bandung Abstrak Kegiatan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah merancang-bangun perangkat stasiun pengulang sinyal DVB-T untuk menyiarkan peringatan dini bencana yang menjangkau daerah terpencil. Makalah ini memaparkan konsep dari rancang-bangun sistem tersebut. Perangkat stasiun pengulang ini memiliki dua fungsi sekaligus, yaitu sebagai penerus sinyal yang menjangkau daerah terpencil dan sebagai perangkat penyiaran peringatan dini bencana di daerah tempat perangkat ini terpasang. Di dalam perangkat ini, sinyal DVB-T yang diterima dari stasiun pemancar DVB-T didemodulasi ke tingkat baseband kemudian kembali ke tingkat frekuensi kerjanya dengan proses modulasi. Sinyal peringatan dini bencana berasal dari sistem lain, yaitu Sistem Peringatan Dini Bencana. Sinyal ini yang digabungkan dengan sinyal baseband DVB-T tadi sehingga pemirsa siaran televisi dijital dapat seketika memperoleh berita peringatan dini bencana. Hasil akhir peneilitian ini adalah prototipe perangkat stasiun ulang DVB-T dengan kemampuan menyiarkan sinyal peringatan dini bencana yang siap diproduksi dan dikomersialkan. Kata kunci : repeater TV dijital, Sistem Peringatan Dini Bencana, OFDM, antena repeater, DVB-T. 1 Pendahuluan Jumlah penduduk Indonesia yang besar merupakan pasar potensial, banyak investor yang melakukan usaha pada lembaga penyiaran. Jumlah lembaga penyiaran terus bertambah sejak pihak swasta mulai diberikan ijin siaran nasional pertama kali pada tahun 90-an. Hal ini ditambah lagi dengan tumbuhnya stasiun televisi lokal di daerah yang melakukan siaran di hampir setiap kota propinsi. Perkembangan ini sangat menguntungkan pemerintah dan masyarakat. Penerapan sistem televisi dijital akan memberikan peningkatan kualitas performansi, biaya operasi yang lebih rendah dengan sistem yang lebih handal dan kemampuan memberikan multi layanan dalam satu kanal TV analog. Program Insentif RISTEK 2010 (KP ) Setelah melakukan uji coba, pemerintah Indonesia telah menetapkan standard yang akan digunakan, yaitu DVB-T. Alasan adopsi teknologi penyiaran dijital di Indonesia adalah berdasarkan kelebihankelebihannya, seperti:

2 Bertambahnya fitur-fitur dan layanan baru seperti data casting dan video on demand. Efisiensi dalam pemanfaatan spektrum frekuensi yang hanya seperenam dari TV analog dan daya pancar yang lebih baik. Salah satu usaha sangat penting untuk mendukung hal ini adalah kegiatan riset yang berhubungan dengan penyiaran berbasis dijital dengan mengacu pada arah kebijakan dan prioritas utama Agenda Riset Nasional (ARN) di bidang teknologi informasi dan komunikasi (TIK). Target yang ingin dicapai dalam jangka pendek adalah: 1. Mampu mengembangkan teknologi/industri nasional masa depan. 2. Mampu mengembangkan pemancar dan penerima serta aplikasi pada program penyiaran TV dijital. Sementara itu negara Indonesia dengan luas wilayah sedemikian besar menyimpan pula potensi bahaya bencana alam, seperti: tanah longsor, letusan gunung berapi, gelombang Tsunami, gempa bumi dan lain-lain. Berbagai perangkat peringatan dini telah dikembangkan dan terpasang di daerahdaerah rawan bencana; demikian pula instalasi untuk penyiaran sinyal peringatan dini, seperti sirene, siaran radio, televisi, dsb. Dengan berkembangnya program televisi dijital, maka secara bertahap sistem siaran televisi dijital diharapkan dapat menjangkau daerah-daerah terpencil. Perangkat relay atau repeater televisi dijital merupakan perangkat stasiun pengulang untuk meneruskan sinyal TV dijital dari sebuah pemancar televisi dijital ke lokasi tertentu. Cara yang dilakukan di dalam penelitian ini adalah dengan menerima sinyal televisi dari satu pemancar pada satu frekuensi tertentu, melakukan proses deteksi lalu mengembalikan lagi sinyal hasil deteksi ke bentuk sinyal televisi dijital pada frekuensi yang berbeda; yang kita kenal sebagai cara modulasi ulang (re-modulation). Di dalam proses modulasi ulang tersebut, disisipkan sinyal peringatan dini bencana, sehingga setiap penonton siaran televisi dapat secara langsung melihat tayangan peringatan dini bencana tersebut. Tayangan peringatan dini bencana akan muncul secara otomatis seketika dan mengandung petunjuk dalam format Gambar 1: Arsitektur sistem repeater televisi dijital yang dilengkapi dengan kemampuan peringatan dini bencana. audio-visual mengenai prosedur evakuasi terhadap bencana tersebut. Secara garis besar, arsitektur perangkat yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 1. 2 Tujuan dan Manfaat 2.1 Tujuan Penelitian Penelitian desain dan realisasi repeater TV dijital DVB-T terintegrasi dengan Sistem Peringatan Dini Bencana di daerah terpencil ini memiliki tujuan: 1. Merancang dan merealisasikan prototipe perangkat prototipe stasiun penerus (relay, repeater) televisi dijital dengan standar DVB-T untuk menjangkau daerah terpencil dengan siaran televisi dijital. (a) Menambahkan pada perangkat repeater yang dibuat dengan kemampuan penyiaran peringatan dini bencana di daerah terpencil yang dicakup oleh stasiun repeater tersebut diatas. (b) Menghasilkan inovasi teknologi yang mendukung penyiaran berbasis dijital yang memiliki nilai komersial dan dapat menjadi substitusi impor, dalam hal ini stasiun repeater televisi dijital.

3 (c) Mendukung program pemerintah RI, dalam hal ini Departemen Komunikasi dan Informatika dalam kegiatan migrasi sistem penyiaran analog ke dijital. 2.2 Manfaat Penelitian Salah satu kendala besar pada migrasi penyiaran TV analog ke sistem penyiaran TV dijital adalah mahalnya perangkat transmisi. Harga perangkat transmisi berkisar pada angka USD untuk satu perangkat. Selain relatif mahal, perangkat tersebut tidak tersedia di dalam negeri, kebanyakan bergantung pada penyedia teknologi dari luar negeri. Sedangkan pada saat ini terdapat ratusan stasiun relay pemancar yang tersebar di seluruh Indonesia. Dengan banyaknya lembaga penyiaran baru, saat ini tercatat sekitar 11 lembaga penyiaran nasional dan lebih dari 100 TV lokal, mengakibatkan persaingan yang sangat ketat. Sumber pemasukan berupa iklan atas program yang disiarkan membuat lembaga penyiaran lebih banyak memberikan prioritas pada bagaimana membuat program acara dengan peringkat setinggi-tingginya daripada untuk pengubahan perangkat menuju penyiaran dijital. Hanya saja dengan berbagai kelebihan TV dijital dan kelemahan TV analog, serta telah diprogramkannya migrasi ke TV dijital selambat-lambatnya pada tahun 2015 untuk kota besar dan tahun 2020 secara nasional, membuat setiap lembaga penyiaran harus menyiapkan diri. Hal ini membuka peluang ekonomi yang besar dari pemanfaatan hasil riset. Apabila teknologi dikuasai oleh sumber daya manusia (SDM) nasional dan perangkatnya dapat dibuat sendiri, maka harga yang ditawarkan dapat jauh lebih rendah dan akan memberikan manfaat pada dukungan akan kesinambungan pemeliharaan dan pengembangan teknologi yang digelar. Peluang ekonomi lainnya adalah adanya ketentuan pemerintah yang mensyaratkan adanya komponen lokal pada setiap produk teknologi informasi dan komunikasi (TIK) yang dipasarkan di Indonesia. Apabila kegiatan ini telah selesai, prototipe yang dihasilkan dapat dibuat menjadi chipset dengan melakukan desain rangkaian terintegrasi, sehingga dapat dilakukan produksi massal dengan harga yang bisa lebih rendah lagi. 3 Digital Video Broadcastring Terrestrial (DVB-T) 3.1 Teknologi DVB-T Salah satu standar yang cukup populer di Eropa dan negara-negara lain adalah standar DVB (Digital Video Broadcasting). Data dijital yang digunakan dalam standar DVB merupakan data terkompresi dalam format MPEG-2. Pemilihan format kompresi ini dilandasi pertimbangan karena kualitas kompresi yang baik dan dari sudut pandang komersial juga menguntungkan. Disamping itu format MPEG-2 juga telah menjadi standar dalam sistem video dijital di dunia seperti dalam format DVD[4]. Sebagai sistem yang open-source, DVB telah mengalami banyak proses penyempurnaan dan selanjutnya terbagi atas beberapa katagori disesuaikan akan kebutuhan. Saat ini salah satu pengembangan DVB yang menarik adalah penggunaan standar DVB dalam penyiaran televisi dijital terrestrial (DVB-T) dan hand-held (DVB-H) [8]. DVB-T lebih dikenal dengan siaran televisi dijital menjadi standar yang banyak dipakai di dunia dan juga tengah diadaptasi di Indonesia karena beberapa kelebihannya, terutama karena kehandalan DVB-T yang mampu mengirimkan sejumlah besar data pada kecepatan tinggi secara point-to-multipoint. Sistem DVB-T, merupakan sistem penyiaran langsung dari pemancar bumi (terrestrial) ke pemirsa di rumah. Fungsi pemancar bumi adalah untuk mentransmisikan data dijital MPEG-2 yang telah dimodulasi menjadi gelombang VHF/UHF untuk dipancarkan menggunakan antena pemancar. Sistem modulasi dijital yang dipakai dalam sistem DVB-T adalah modulasi OFDM (orthogonal frequency division multiplex) dengan pilihan tipe modulasi QPSK, 16QAM atau 64QAM. Dengan menggunakan sistem ini, bandwidth yang digunakan (sekitar 6-8 MHz) dapat menjadi efisien sehingga memungkinkan pemakaian satu kanal untuk beberapa konten.

4 3.2 Prinsip Perencanaan Siaran TV Dijital Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam perencanaan jaringan TV dijital, yaitu: 1. Perencanaan harus mampu mengakomodasi konversi dari layanan broadcasting analog menuju layanan broadcasting dijital khususnya dalam hal daerah cakupan, sehingga masyarakat yang semula telah menerima siaran analog selanjutnya dapat menerima siaran dijital secara berkelanjutan. Set Top Box (STB) yang akan mengkonversikan sinyal TV dijital ke sinyal analog TV. Bagian-bagian utama dari perangkat repeater televisi DVB-T yang terintegrasi dengan Sistem Peringtan Dini Bencana dapat dilihat pada diagram blok pada Gambar 3. Sedangkan fungsi dari sistem pemancar yang mengacu pada standard DVB-T dideskripsikan dalam diagram blok pada Gambar4[8]. 2. Perencanaan harus mampu menggunakan mode operasional yang mendukung bit rate serta bit error rate yang dibutuhkan. 3. Siaran televisi dijital menggunakan pita frekuensi yang telah ditetapkan ITU untuk kepentingan broadcasting, yaitu pada VHF-UHF. Gambar 2: Arsitektur umum sistem penyiaran televisi dijital. 4. Kanal yang digunakan untuk transmisi dijital harus memiliki lebar yang sama dengan kanal yang digunakan untuk transmisi analog. 5. Pemancar televisi dijital diupayakan barada dalam satu lokasi dengan pemancar analog, bahkan sebaiknya menggunakan suatu menara dan antena bersama. Hal ini dapat memaksimalkan layanan pada area tersebut, memaksimalkan efisiensi spektrum, mengurangi interferensi terhadap layanan broadcasting lainnya, serta alasan lingkungan dapat memperkecil pengaruh radiasi terhadap lingkungan. 6. Perencanaan harus sedemikian hingga dapat menghindari terjadinya interferensi terhadap siaran analog yang telah ada[3]. 3.3 Arsitektur DVB-T Arisitektur Sistem Penyiaran TV Dijital dapat dilihat seperti pada Gambar 2. Sistem ini mempunyai pemancar DVB-T yang dipancarkan dengan menggunakan antena UHF. Bagi pengguna yang masih menggunakan TV analog maka masih memerlukan Digital Gambar 3: Diagram blok repeater DVB-T terintegrasi dengan Sistem Peringatan Dini Bencana Program siaran video dan audio yang dihasilkan akan dikodekan dan dikompresi pada blok MPEG-2 source coding. Source coding dan MPEG-2 multiplexing (MUX) adalah untuk melakukan kompresi audio, video dan multiplexing data menjadi suatu program streaming. Satu atau lebih dari PS digabung menjadi satu MPEG-2 TS (Transport Stream). Dua TS yang berbeda, misalnya SDTV dan HDTV, dapat ditransmisi ulang bersamaan dengan menggunakan teknik yang disebut Hierarchical Transmission, dengan menggunakan splitter.

5 Tahap penyusunan spesifikasi Berdasarkan analisa permasalahan dan informasi yang diperoleh dari studi literature terutama standard DVB-T ETSI EN maka dapat ditentukan spesifikasi dari prototipe yang akan dirancang dan dibuat. Spesifikasi ini akan meliputi spesifikasi, perangkat hardware dan software aplikasi yang dibuat. Gambar 4: Diagram blok pemancar DVB-T[8]. 4 Metodologi Kegiatan rancang-bangun repeater TV DVB-T terintegrasi dengan Sistem Peringatan Dini Bencana di daerah terpencil ini akan terdiri atas 2 tahap utama, yaitu tahap untuk produksi dan tahap untuk komersialisasi. Tahap tersebut diuraikan sebagai berikut: Tahap persiapan Tahap ini merupakan tahap untuk melakukan koordinasi dengan tim peneliti untuk melakukan pembagian tugas dan mematangkan rencana penelitian. Termasuk dalam tahap ini adalah melakukan inventarisasi kebutuhan dan menyusun jadwal kegiatan lebih detail. Tahap pendefinisian masalah dan pengumpulan data Masalah dirumuskan sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai dan melalui pengenalan lapangan dari riset yang akan dilakukan dari studi literatur dan melihat kondisi eksisting dari teknologi dan sumber daya yang tersedia. Perumusan masalah ini bertujuan agar seluruh tim peneliti dapat mengetahui persoalan yang akan dihadapi selama melakukan riset dan mebuat batasan dari lingkup penelitian. Pengumpulan data dikumpulkan berdasarkan studi literatur yang telah dilakukan. Pada tahap ini dilakukan pengumpulan data dan informasi yang berhubungan dengan permasalahan. Pada akhir tahap ini akan disusun laporan singkat mengenai perkembangan yang telah dicapai dan penyusunan makalah. Tahap perancangan sistem repeater televisi dijital Berdasarkan spesifikasi teknis yang telah ditentukan selanjutnya dirancang konfigurasi sistem berupa susunan subsistem-subsistem yang diperlukan. Tahap perancangan subsistem penerima DVB-T Bagian subsistem pertama yang dirancang adalah Penerima DVB-T yang terdiri dari penguat RF, Rangkaian Mixer, Penguat IF dan Demodulator DVB-T. Tahap realisasi subsistem penerima DVB-T Kegiatan dalam tahap ini berupa realisasi dari sub-sistem penerima DVB-T yang sesuai dengan rancangan dalam butir 5. tersebut diatas. Tahap perancangan subsistem re-modulator DVB-T Hasil keluaran penerima berupa sinyal baseband DVB-T akan diumpankan ke bagian berikutnya, yaitu bagian modulator sebagai perwujudan proses re-modulator pada perangkat repeater. Perancangan pada tahap ini menghasilkan desain modulator TV dijital yang bekerja pada frekuensi kerja yang berbeda dengan frekuensi kerja sinyal masukan penerima. Implementasi perangkat keras dan perangkat lunak re-modulator DVB-T Dalam tahap ini dilakukan implementasi perangkat keras dan perangkat lunak yang diperlukan untuk memfungsikan proses remodulator yang menggunakan sinyal baseband DVB-T sebagai masukannya.

6 5 Implementasi Tahap Awal Tabel 1: Daftar Komponen Sistem yang dibutuhkan 5.1 Implementasi Prototipe Modul Sistem Seperti yang telah diuraikan pada bagian sebelumnya bahwa arsitektur dari sistem yang akan dikembangkan adalah seperti pada Gambar 1. Konsep ini direalisasikan ke dalam bentuk prototipe modul untuk bagian pemancar DVB-T dan Sistem Informasi untuk BMG (Badan Metrologi dan Geofisika) Server dalam hal penanganan mekanisme pemasukan datadata bencana beserta informasi mitigasinya. Hasil yang telah diperoleh sejauh ini ditunjukkan oleh Gambar 5. Perangkat penerima terdiri dari Digital Set Top Box dan televisi analog. Sistem tersebut diimplementasikan dengan kebutuhan perangkat seperti yang diuraikan pada Tabel 1. Tahap awal ini direalisasikan dengan menggunakan perangkat lunak Stream Player untuk memancarkan aliran file-file multimedia. Pada langkah penelitian selanjutnya, tentunya file-file multimedia ini akan digantikan dengan berupa stream dari DVB-Receiver dan/atau file-file multimedia yang berhubungan dengan mitigasi bencana alam. Filefile multimedia tersebut berformat TS (Transport Stream) supaya bisa ditransfer oleh DVB-Modulator. Implementasi dari pemancar DVB-T menggunakan komputer yang telah dipasang modul Dectec DT- 300[2122] sebagai DVB-Modulator sekaligus sebagai pemancarnya. Perangkat lunak Stream Player akan dikembangkan lagi untuk untuk berfungsi sebagai crossconnect. Pengujian sederhana dilakukan dengan menggunakan sebuah file berekstensi *.ts untuk dipancarkan. Hasil sementara penerimaan siaran pada TV analog penerima yang telah terhubung dengan set-top-box ditunjukkan oleh Gambar 6. No. Modul Nama Perangkat dan Fungsi 1 DVB- Dectec DT- Modulator 300 Fungsi: Untuk memodulasikan siaran televisi ke dalam format DVB menggunakan teknik modulasi OFDM. 2 Antena Antena Servis UHFFungsi: Sebagai pemancar siaran ke penerima televisi. 3 Komputer 1 set PC Server ServerFungsi: Menerima interrupt dari BMG dan mengolah interrupt tersebut untuk disisipkan dalam program TV yang sedang berjalan. 4 Set-Top-Box 1 unit Set-Top- BoxFungsi: Sebagai penerima siaran TV digital dan mengubah formatnya agar bisa diterima oleh TV analog. 5 Penerima Televisi analogfungsi: Menampilkan hasil penerimaan siaran TV dijital. Gambar

7 Gambar 5: Arsitektur implementasi tahap awal. serta mitigasi yang perlu dilakukan. Tampilan dari data-data tersebut seperti pada Gambar8. Pekerjaan selanjutnya dari penelitian ini adalah membangun sistem penerima DVB-T dan mengembangkan sistem Stream Player dengan fitur untuk crossconnect.. Fungsi crossconnect secara sederhana adalah untuk menyisipkan atau menimpa stream yang aktif dengan informasi-informasi yang terkait dengan bencana. Tahap terakhir adalah mengintegrasikan semua sistem sehingga bisa berfungsi dengan baik. Pekerjaan ini dapat dilihat seperti pada Gambar 9. Gambar 6: Hasil penerimaan TV dari pemancar DVB- T Gambar 7: Tampilan sistem informasi EWS 5.2 Implementasi Sistem Informasi Peringatan Dini Implementasi Sistem Informasi Peringatan Dini dilakukan dengan membangun sebuah server dimana pengambil keputusan (asumsi BMG Server) dapat memberikan informasi tentang bencana beserta filefile atribut lain yang terkait secara online. Oleh karena itu, perlu dibangun suatu sistem informasi yang terkait dengan hal tersebut. Sistem ini dikembangkan dengan menggunakan database terpusat dan bisa diakses secara remote menggunakan Internet oleh siapa pun, dalam hal ini adalah para pengambil keputusan terkait dengan bencana. Tampilan dari sistem informasi ini dapat dilihat pada Gambar 7. Menu-menu yang dirancang masih sederhana, yaitu terbatas untuk pemasukan data-data bencana untuk bisa ditampilkan/disisipkan pada repeater/pemancar DVB-T. Terdapat beberapa atribut pada proses pemasukannya, seperti: judul, waktu kejadian, dampak, daerah yang terkena dampak, waktu terkena dampak, tindakan darurat, pesan peringatan Gambar 8: Tampilan peringatan bencana 6 Kesimpulan 1. Konsep rancang-bangun repeater DVB-T untuk menyiarkan peringatan dini bencana ini telah direalisasikan ke dalam bentuk prototipe modul sistem pemancar DVB-T dan prototipe sistem

8 [5] PT. Telemetri Indonesia. TIRMS Brochure. Jakarta. [6] Seamus O Leary. Understanding Digital Terrestrial Broadcasting. Artech House, [7] Roger S. Pressman. Software Engineering A Practitioners Approach. McGraw-Hill, Gambar 9: Skema sistem yang akan dibuat pada tahap berikutnya. informasi yang telah diuji secara fungsionalitas. Hasil pengujian ini telah dapat digunakan sebagai tahap awal untuk realisasi tahap berikutnya, [8] J.H Stott. The how and why of COFDM. European Broadcasting Union (EBU) Technical Report Winter 1998,EBU, [9] B. Y.Wu. Digital television terristerial broadcasting Modul sistem untuk penerima DVB-T belum dapat diintegrasikan dengan sistem informasi deteksi bencana dini karena masih memerlukan sistem crossconnect-nya. Acknowledgment Penelitian ini didanai oleh Kementrian Riset dan Teknologi dalam Program Insentif tahun 2010 (KP ). Daftar Pustaka [1] ETSI EN Digital Video Broadcasting (DVB); Framing Structure, Channel Coding and Modulation for Digital Terestrial Television, volume v [2] et.al. Bertocco, M. Cross-layer measurement for the analysis of a dvb-t system performance at the end user level. In Proc. Of Instrumentation and Measurement Technology Conference 2006, Sorento-Italy, [3] Direktorat Penyiaran Ditjen SKDI Depkominfo. Siaran pers tentang penyiaran digital, [4] Dewan Riset Nasional (DRN). Agenda riset nasional , 2006.