BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Konsep Sistem Teleoperasi Terdapat banyak tempat di dunia ini yang tidak memungkinkan untuk dihadiri oleh manusia, seperti bawah laut, daerah pertambangan atau penggalian yang amat dalam, daerah yang terkontaminasi radiasi nuklir tingkat tinggi, dan sebaagainya. Walaupun begitu, manusia masih harus melakukan banyak pekerjaan yang berkaitan dengan daerah yang berbahaya tersebut seperti pembangunan dan perawatan struktur pengeboran minyak bawah laut, ataupun pembersihan daerah dari radioaktif. Kehadiran manusia akan sangat membahayakan jiwanya ataupun menghasilkan biaya yang besar untuk melengkapi peralatan yang dapat menjamin keselamatan di daerah tersebut. Untuk itulah, kemudian dibangun suatu sistem yang dapat menjamin keselamatan manusia dengan caara pengoperasian alat yang dilakukan dari daerah lain yang aman. Sistem teleoperasi dibangun berdasarkan jenis pekerjaan yang harus dilakukan oleh manusia. Oleh karenanya, perancangan teleoperasi sangat bervariasi. Walaupun begitu, secara umum pembangunan sistem teleoperasi terdiri atas beberapa komponen utama, yaitu: 1. Pelaku operasi atau operator 2. Teleoperator sebagai alat yang dikendalikan dari jarak jauh 3. Media transmisi 4. Antar muka dengan operator 4
5. Pengendali Secara garis besar, sistem teleoperasi terbagi atas dua bagian utama, yaitu bagian pengendali lokal (Local/Client Side) dan bagian pengendali sisi jauh (Remote/Server Side). Gambar 2.1 Diagram komponen pembangun sistem teleoperasi 2.1.1 Bagian Pengendali Lokal (Local Site) Pengendali lokal merupakan bagian yang menjadi tempat dilaksanakan pengoperasian oleh operator, umumnya memanfaatkan teknologi komputer sebagai antar muka pengendalian yang tidak terhubung langsung dengan alat yang dikendalikan, tapi terhubung melalui media transmisi, internet. Antar muka ini biasanya ditampilkan dilayar monitor. Melalui antar muka dari komputer ini, operator diberi kewenangan untuk mengendalikan alat dengan mengirim data perintah ditampilkan dalam bentuk menu atau tombol kendali. Melalui menu atau tombol kendali inilah, dengan metode pengiriman data tertentu, aplikasi di sisi SISTEM TELEOPERASI 5
lokal mengartikan perlakuan yang diberikan operator menjadi suatu data perintah yang dapat dimengerti oleh aplikasi di remote site. 2.1.2 Bagian Pengendali Jarak Jauh (Remote Site) Pengendali jarak jauh merupakan bagian yang berhubungan langsung/tidak langsung dengan alat yang dikendalikan. Pada bagian ini terdapat suatu aplikasi yang menerima/melayani perintah dari local site. Perintah tersebut kemudian diteruskan ke alat yang dikendalikan untuk melakukan pekerjaan yang bersesuaian dengannya. Aplikasi yang ada di bagian ini sifatnya menunggu koneksi dari local site berupa perintah yang diberikan olehnya. Aplikasi ini dengan metode penerimaan data tertentu, akan mengartikan data perintah dari local site menjadi perintah yang dapat dimengerti oleh alat yang akan dikendalikan dan jika memungkinkan, akan mengirimkan data sebagai umpan balik ke local site. Selain sebagai pelayan dari perintah yang diberikan oleh local site, aplikasi di sisi ini dapat saja bertugas sebagai pengaman yang akan menentukan operator yang berhak untuk memberikan perintah. 2.2 Media Transmisi Untuk menjembatani jalur komunikasi antara local site dan remote site, diperlukan suatu media transmisi tertentu. Media ini bergantung dari kebutuhan dan peralatan pembangunan sistem teleoperasi. Terdapat berbagai macam media transmisi yang sering digunakan dalam sistem teleoperasi, seperti internet, teknologi nirkabel (gelombang radio, bluetooth, ataupun infra merah), dan satelit. SISTEM TELEOPERASI 6
2.2.1 Internet Perkembangan internet yang pesat, baik dalam hal teknologi maupun penggunaan yang semakin meluas, sangat berpeluang untuk memanfaatkan sebagai media transmisi. Internet merupakan suatu jaringan raksasa komputer dunia yang terhubung melalui suatu protokol tertentu. Protokol merupakan pengatur metode berkomuniokasi di antara komputer. Agar komputer dapat terhubung, komputer yang terkait haruslah menggunakan protokol yang sama. Komputer yang terhubung dengan internet berkomunikasi dengan menggunakan TCP (Transmission Control Protocol) dan UDP (User Datagram Protocol). 2.2.1.1 TCP/IP TCP/IP merupakan protokol jaringan komputer terbuka dan bisa terhubung dengan berbagai jenis perangkat keras dan lunak. TCP terdiri beberapa layer atau lapisan yang memiliki fungsi tertentu dalam komunikasi data. Setiap fungsi dari layer selain dapat bekerjasama dengan layer pada tingkat lebih rendah atau lebih tinggi, juga bisa berkomunikasi dengan layer sejenis pada remote host (peering). IP adalah jantung TCP/IP yang memiliki peran sebagai pembawa data yang independen. IP dibagi atas kelas network A, B, dan C. Sedangkan kelas D untuk keperluan reverse IP yang boleh diabaikan. IP ditulis dalam bilangan desimal dari 0 sampai 255. Data yang mengalir antar layer atau antar host dienkapsulasi dan diberi header agar tiap layer bisa memprosesnya. Sebuah host tidak tahu alamat IP gateway di network lain, tetapi data mengalir ke host tujuan di jaringan lain melalui gateway network-nya setelah diberi penentuan ruting alamat IP. TCP/IP adalah salah satu perangkat lunak jaringan komputer (networking SISTEM TELEOPERASI 7
software) yang terdapat dalam suatu operating system, dan dipergunakan dalam banyak komunikasi data dalam local area network (LAN) maupun Internet. TCP singkatan dari Transfer Control Protocol dan IP singkatan dari Internet Protocol. TCP/IP menjadi satu nama karena fungsinya selalu bergandengan satu sama lain dalam komunikasi data. Layanan dalam TCP/IP yang berbeda dikelompokkan menurut fungsi fungsinya. Protokol protokol transpor mengendalikan pergerakan data antara dua mesin, dan mencakup : 1. TCP (Transmission Control Protocol) Protokol ini bersifat connection-based, artinya kedua mesin pengirim dan penerima tersambung dan berkomunikasi satu sama lain sepanjang waktu. 2. UDP (User Datagram Protocol) Protokol ini bersifat connectionless (tanpa koneksi), artinya dikirim tanpa kedua mesin penerima dan pengirim saling berhubungan. Ini seperti mengirim surat lewat kantor pos, surat dikirim oleh pengirim namun ia tidak pernah bisa tahu apakah surat tersebut sampai di tujuan atau tidak. Berikut sifat-sifat protokol TCP/IP : 1. Merupakan protokol standar yang terbuka, gratis dan dikembangkan terpisah dari perangkat keras komputer tertentu. Karena itu protokol ini banyak didukung oleh vendor perangkat keras, sehingga TCP/IP merupakan pemersatu perangkat keras komputer yang beragam merk begitu juga sebagai pemersatu berbagai perangkat lunak yang beragam merk sehingga walau anda memakai perangkat keras dan perangkat lunak komputer yang berlainan SISTEM TELEOPERASI 8
dengan teman anda pada jaringan komputer berbeda, anda dan teman anda dapat berkomunikasi data melalui Internet. 2. Berdiri sendiri dari perangkat keras jaringan apapun. Sifat ini memungkinkan TCP/IP bergabung dengan banyak jaringan komputer. TCP/IP bisa beroperasi melalui sebuah Ethernet, sebuah token ring, sebuah saluran dial-up, sebuah X- 25 dan secara virtual melalui berbagai media fisik transmisi data. 3. Bisa dijadikan alamat umum sehingga tiap perangkat yang memakai TCP/IP akan memiliki sebuah alamat unik dalam sebuah jaringan komputer lokal, atau dalam jaringan komputer global seperti Internet. 4. Protokol ini distandardisasi dengan skala tinggi secara konsisten, dan bisa memberikan servis kepada user-user di dunia. Arsitektur Protocol TCP/IP Karena belum ada standarisasi model OSI, TCP/IP yang berkembang kemudian adalah berupa protokol dengan tiga sampai lima lapis fungsi saja. Berikut contoh arsitektur protokol TCP/IP empat lapis :!4. Lapisan aplikasi, terdiri dari aplikasi dan proses yang memakai jaringan.!3. Lapisan transportasi data host ke host, membuat servis pengiriman data antar komputer (end-to-end).!2. Lapisan Internet, menentukan datagram dan pengatur (handle) ruting data.!1. Lapisan Akses Jaringan (network access layer), terdiri dari ruting untuk mengakses jaringan fisik. Pada proses pengiriman data dalam sebuah komputer akan didorong melalui lapisan-lapisan itu (stack) dari lapisan aplikasi sampai lapisan akses jaringan SISTEM TELEOPERASI 9
sehingga terkirim melalui sarana komunikasi data dan diterima oleh komputer yang jauh. Oleh komputer yang jauh, data diterima dan kemudian didorong dari lapisan akses jaringan ke lapisan aplikasi. Setelah diterima oleh lapisan aplikasi barulah data bisa ditampilkan di layar monitor untuk diakses oleh usernya. Dalam setiap layer di atas, ditambahkan informasi kontrol untuk memastikan pengiriman/penerimaan data berjalan baik. Infomasi kontrol ini disebut sebuah header sebab ini ditempatkan di depan data yang dikirimkan. Pada setiap lapisan itu setiap header akan selalu ditempatkan dibagian depan data. Penambahan informasi terhadap data pada proses pengiriman/penerimaan data ini disebut encapsulasi (encapsulation). Struktur data yang melalui lapisan protokol TCP/IP di atas bisa digambarkan pada Gambar 2.2. Pada gambar tersebut aplikasi mempergunakan TCP adalah data stream, sedangkan aplikasi memakai UDP berupa data message. Pada lapisan transpor TCP menyebut data sebagai segment. Sedangkan UDP menyebut data sebagai packet. Di lapisan Internet, semua data dilihat sebagai blok data yang disebut datagram. Kemudian pada lapisan akses jaringan setiap potongan data yang dikirim disebut frame. Gambar 2.2 Struktur data pada lapisan protokol TCP/IP SISTEM TELEOPERASI 10
2.2.1.2 Internet Protocol (IP) IP adalah bangunan blok Internet. Fungsinya yaitu : 1. Menentukan datagram, yang merupakan unit dasar transmisi data di Internet. 2. Menentukan skema pengalamatan Internet. 3. Memindahkan data di antara lapisan akses network dan lapisan transpor host ke host. 4. Melalukan ruting datagram ke host jauh (remote host). 5. Membuat fragmentasi (pemecahan data menjadi serpihan data) dan menyatukan ulang datagram. Karakteristik IP : 1. Merupakan protokol yang tidak harus tersambung (connectionless protocol). Artinya IP tidak mengontrol pertukaran informasi (biasa disebut sebagai handshake) dalam menyelenggarakan sambungan antar komputer sebelum ada komunikasi data. Sebaliknya pada protokol yang berorientasi pada sambungan (connection oriented protocol) akan mengontrol informasi pertukaran data dengan sistem yang berjauhan (remote system) untuk mem-verifikasi apakah itu sudah siap menerima data sebelum data dikirim kepadanya. Pada saat sambungan terhubung dengan baik, sistem akan memberi kabar bahwa sambungan sudah terjadi. 2. IP tidak memberikan pengecekan error dan perbaikan error ke lapisan lainnya, karena itu IP juga disebut sebagai protokol yang tidak baik (unreliable protocol). Tapi bukan berarti IP tidak bisa merupakan protokol seperti itu. IP dapat menyelenggarakan pengiriman data dengan akurat ke dalam jaringan, SISTEM TELEOPERASI 11
tetapi IP tidak dapat memastikan apakah data itu sudah diterima dengan baik atau tidak. Untuk keperluan ini dilakukan oleh protokol pada lapisan lainnya. Sebuah alamat IP berisi satu bagian network dan satu bagian host, tetapi formatnya tidak sama pada setiap alamat IP. Sejumlah bit alamat dipakai di sini untuk mengidentifikasi network, angka dipakai untuk mengidentifikasi host, dan beragam kelas alamat IP. Ada tiga kelas utama alamat IP yaitu kelas A, B, dan C. Ketentuan kelas alamat IP : 1. Kurang dari 128 adalah alamat kelas A, byte pertama adalah bilangan network, tiga byte berikutnya adalah alamat host. 2. Dari 128 sampai 191 adalah alamat kelas B, dua byte pertama sebagai alamat network, dua byte terakhir sebagai alamat host. 3. Dari 192 sampai 223 adalah alamat kelas C, tiga byte pertama sebagai alamat network, dan byte terakhir sebagai alamat host. 4. Lebih besar dari 223 adalah alamat reserved dan bisa kita abaikan (tidak dipergunakan). Sebagai contoh : 1. Sebuah network memiliki alamat IP 026.104.0.19. Ini bisa ditulis juga dengan 26.104.0.19 menjelaskan adanya host dengan alamat IP nomor 104.0.19 dalam network 26 yang termasuk kelas A. 2. Alamat IP 128.66.12.1 menunjukan alamat IP host 12.1 di dalam network nomor 128.66 yang termasuk kelas B. 3. Alamat IP 167.205.42.164 menunjukan alamat IP host nomor 42.164 di dalam SISTEM TELEOPERASI 12
network nomor 167.205 yang termasuk dalam kelas B. 2.2.1.3 Socket Socket merupakan jembatan yang menghubungkan suatu aplikasi berbasis jaringan dengan lapisan TCP/UDP pada sistem operasi. Gambar berikut menunjukan ilustrasi mengenai socket. Gambar 2.3 Ilustrasi socket Sebuah socket umumnya digunakan pada aplikasi yang menyangkut perpindahan data melalui jaringan komputer. Socket menyediakan jalur untuk mentransfer data ke tujuan. Seperti terlihat pada gambar di atas, terdapat dua pasang socket, yaitu yang digunakan untuk proses pengiriman data dan proses penerimaan data. Pada aplikasi client-server, socket digunakan dalam implementasi program sisi client dan server. Saat client mengirimkan request, socket pengiriman ada pada sisi client, sementara socket penerimaan ada pada sisi server. Pada saat server mengirimkan response, socket pengiriman ada pada server, sementara socket penerimaan ada pada sisi client. Sebuah socket dilengkapi dengan alamat, yang terdiri dari IP address tujuan dan nomor port. Nomor port merupakan bilangan bulat yang digunakan untuk membedakan layanan-layanan yang berjalan pada komputer server yang sama. SISTEM TELEOPERASI 13
Pengguna layanan menggunakan nomor port ini untuk menghubungi komputer server. Dengan menggunakan nomor port yang standar, komunikasi dapat terjadi antara beberapa komputer dari jarak jauh untuk mengerjakan berbagai layanan jaringan karena baik pengirim maupun penerima saling mengetahui kemana data harus dikirim menggunakan nomor port tersebut. 2.2.2 Sistem Telemetri Radio Sistem telemetri radio merupakan sistem pengiriman data jarak jauh menggunakan frekuensi gelombang radio, yakni sekitar 60 1000 MHz. Sinyal data dimodulasi dengan sinyal carrier/pembawa dengan berbagai cara, yakni amplitude shift keying (ASK), frequency shift keying (FSK), phase shift keying (PSK), dan lain-lain. Pada tugas akhir ini akan digunakan modulasi ASK. Gambar 2.4 Modulasi amplitudo, (bawah) sinyal TTL data, (tengah) sinyal bandlimited, (atas) sinyal ASK. Apabila diinginkan sinyal dari pemancar diterima oleh penerima tertentu saja, maka sinyal dapat diberi suatu alamat/address yang unik untuk tiap penerima sehingga penerima hanya akan mengolah sinyal yang alamatnya sesuai. SISTEM TELEOPERASI 14
Gambar 2.5 Ilustrasi penggunaan alamat sinyal untuk memilah data dari dua gelombang dengan frekuensi carrier yang sama. 2.3 Antarmuka Komputer Antarmuka antara komputer dengan peralatan elektronik yang lazim digunakan ialah port serial, port parallel, dan universal serial bus. Dalam tugas akhir ini akan digunakan antarmuka dengan komputer menggunakan port parallel. Port parallel merupakan tipe soket pada PC (personal computer) untuk antarmuka dengan berbagai peralatan, dikenal sebagai printer port atau Centronics port, dengan komunikasi paralel dua arah menggunakan standar IEEE 1284. Gambar 2.6 memperlihatkan kaki- kaki pada port parallel tipe IBM, atau DB25. Penjelasan fungsi tiap pin dijelaskan dalam Tabel 2.1 berikut. Gambar 2.6 Bentuk fisik port parallel, (a); kaki-kaki pada port parallel, (b). SISTEM TELEOPERASI 15
No. Pin Nama Sinyal Arah* Deskripsi 1 Strobe O Mempertahankan sinyal antara 2.8 hingga 5.0 volt. Turun menjadi 0.5 volt ketika komputer mengirim satu byte data. 2-9 Carry Data I/O Data satu byte. Bit 1 ditandai dengan tegangan 5 volt, dan bit 0 ditandai dengan tegangan di bawah 0.5 volt. 10 Acknowledge I Seperti pin 1, tetapi turun tegangan untuk memberitahu komputer bahwa data telah diterima. 11 Busy I Jika printer/alat dalam keadaan busy, pin 11 dihighkan. Tegangan diturunkan di bawah 0.5 volt untuk memberitahu komputer bahwa printer/alat telah siap menerima data. 12 Paper Out I Printer/alat memberitahu komputer bahwa kertas cetak telah habis dengan menghighkan pin 12. 13 Select I Selama tegangan pin 13 high, komputer menganggap printer/alat sedang online. 14 Linefeed O Sinyal perintah auto feed. 15 Error I Jika printer mengalami masalah, pin 15 dilowkan untuk memberitahu komputer bahwa telah terjadi error. 16 Initialize O Ketika tugas pencetakan baru telah siap, komputer melowkan pin 16. 17 nselect O Komputer melowkan pin 17 untuk membuat printer menjadi offline. 18-25 Ground - Ground *: O, dari komputer ke alat, I, dari alat ke komputer. Tabel 2.1 Deskripsi tiap pin pada port parallel. Alamat tipikal port parallel pada PC dengan bus ISA ialah sebagai berikut. LPT1: 0x3BC LPT2: 0x378 LPT3: 0x278 LPT1: 0x378 LPT2: 0x278 LPT1: 0x378 Jika terdeteksi 3 port. Jika terdeteksi 2 port. Jika terdeteksi 1 port. SISTEM TELEOPERASI 16
2.4 Streaming Video Streaming Video adalah proses pengiriman data (dalam hal ini berupa gambar) secara kontinu/terus-menerus yang dilakukan secara broadcast melalui internet untuk ditampilkan pada layar client. Hal ini merupakan bidang yang menarik untuk dijelajahi karena relatif baru dengan biaya yang cukup murah dengan semakin murahnya peralatan elektronik. Aplikasi video stream dari salah satunya untuk memonitoring kondisi ruangan, informasi video akan dikirimkan melalui saluran komunikasi, termasuk jaringan, kabel telepon, saluran ISDN atau radio. Informasi video mempunyai bandwidth yang lebar (sangat banyak byte per detik yang dikirimkan), yang oleh karenanya sangat membutuhkan teknologi kompresi video untuk mengurangi kebutuhan bandwidth sebelum dikirimkan melalui saluran komunikasi. Peralatan yang perlu ditambahkan hanya kamera video sederhana. Sekedar gambaran singkat, sebuah kanal video yang baik tanpa dikompresi akan mengambil bandwidth sekitar 9 Mbps. Dengan teknik kompresi yang sudah ada pada hari ini, kita dapat menghemat sebuah kanal video sekitar 30 Kbps. Itu berarti sebuah saluran Internet yang tidak terlalu cepat sebetulnya dapat digunakan untuk menyalurkan video. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengiriman video adalah : - Jika kita menggunakan video hitam-putih akan memakan bandwidth lebih kecil daripada jika kita melakukan konferensi menggunakan video berwarna. - Jika kita menggunakan kecepatan pengiriman frame per second (fps) video yang rendah, akan memakan bandwidth yang lebih rendah dibandingkan fps yang tinggi. Video yang cukup baik biasanya dikirim dengan kecepatan SISTEM TELEOPERASI 17
sekitar 30 fps. Jika dikirimkan tanpa kompresi, sebuah video dengan 30 fps akan mengambil bandwidth kira-kira 9Mbps, amat sangat besar untuk ukuran kanal komunikasi data. SISTEM TELEOPERASI 18