2.1. BAB II 2.2. Tinjauan Pustaka 2.1. Tinjauan Pustaka Sampai saat ini penulis belum menemukan karya tulis yang berhubungan dengan aplikasi android dengan menggunakan komunikasi Bluetooth. 2.2. Landasan Teori 2.2.1. Alat Pendeteksi Denyut Jantung Alat pendeteksi jantung ini merupakan hasil realisasi proyek akhir oleh Dwi Fitrianto dengan judul Realisasi Sistem Peringatan Kondisi Denyut Jantung Berbasis Mikrokontroller ATMega 8535 Dengan Komunikasi Bluetooth[6]. Gambar 1. Alat pendeteksi denyut jantung Alat ini memiliki spesifikasi sebagai berikut: 1. Sensor yang mendeteksi denyut nadi berupa phototransistor dan LED (red). Sensor dipasangkan pada jari menggunakan penjepit jari (finger clip). Mira Febriani 091331016 5
2. Alat menggunakan rangkaian filter aktif (low-pass) dan filter pasif pada rangkaian pengkondisi sinyal. Menggunakan operational amplifier (OP-Amp) sebagai rangkaian non-inverting amplifier. 3. Data yang diterima handphone android berupa jumlah denyut jantung per satuan menit (BPM). 4. Transmisi data menggunakan bluetooth dengan daya jangkau maksimal 100 meter terhadap handphone Android. 5. Tegangan input yang dibutuhkan adalah +5Vdc yang disupply dari baterai. 2.2.2. Jantung Jantung adalah organ yang sangat penting dalam tubuh manusia dan bertanggung jawab untuk memompa darah yang kaya akan oksigen ke jaringanjaringan tubuh. Sekitar 72 kali setiap menitnya jantung seseorang rata-rata memompa darah baru keseluruh tubuh [2]. Darah yang tidak mengandung oksigen akan disalurkan ke paru-paru dan darah yang mengandung oksigen akan disalurkan ke seluruh tubuh. Dengan memompa darah, oksigen akan disalurkan ke jaringan-jaringan yang berbeda untuk memproduksi energi yang dibutuhkan tubuh. Tanpa pasokan oksigen tetap yang dikirim melalui darah, jaringan kita tidak akan mendapatkan energi untuk melakukan tugas mereka bahkan akan mati. Ketika jantung berhenti berdetak seperti pada serangan jantung, seseorang dapat meninggal hanya dalam hitungan detik. Mira Febriani 091331016 6
Sumber: http://www.911medical.blogspot.com Gambar 2. Anatomi jantung manusia Pada keadaan istirahat, jantung orang dewasa akan berdenyut secara teratur antara 60-100 detak/menit (Beats Per Minute) [3] Kecepatan denyut jantung ditentukan oleh kecepatan signal listrik yang berasal dari pemacu jantung, yaitu SA node. Signal listrik yang berasal dari SA node mengalir melalui kedua serambiyang menyebabkan kedua serambi berkontraksi mengalirkan darah ke kedua bilik. Kemudian signal listrik mengalir melalui AV node lalu mencapai kedua bilik. Hal ini menyebabkan kedua bilik berkontraksi memompa darah keseluruh tubuh dan menghasilkan denyutan (pulse).pada saat istirahat, kecepatan signal listrik dari SA node berubahsemakin lambat, sehingga denyut jantung yang dihasilkan juga berubah lambat.pada saatseseorang berolah raga atau ketikasedang kegirangan, kecepatan signal listrik dari SA node menjadi cepat sehingga denyut jantung punmenjadi cepat. Mira Febriani 091331016 7
Tabel 1. BPM manusia pada keadaan istirahat Usia Bayi Anak-anak Dewasa Denyut Nadi 100 160 BPM 60 140 BPM 60 100 BPM Cara Mengukur Denyut Jantung Dengan menggunakan 2 jari yaitu telunjuk dan jari tengah, atau 3 jari, telunjuk, jari tengah dan jari manis jika kita kesulitan menggunakan 2 jari. Temukan titik nadi ( daerah yang denyutannya paling keras ), yaitu nadi karotis di cekungan bagian pinggir leher kira-kira 2 cm di kiri/kanan garis tengah leher ( kira-kira 2 cm disamping jakun pada laki-laki ), nadi radialis di pergelangan tangan di sisi ibu jari. Setelah menemukan denyut nadi, tekan perlahan kemudian hitunglah jumlah denyutannya selama 15 detik, setelah itu kalikan 4, ini merupakan denyut nadi dalam 1 menit. Bila Anda semakin bugar, denyut nadi Anda sewaktu istirahat akan makin menurun, kuat dan lebih teratur. Namun denyut nadi bisa lebih cepat jika seseorang dalam keadaan ketakutan, habis berolah raga, atau demam. Umumnya denyut nadi akan meningkat sekitar 20 kali permenit untuk setiap satu derajat celcius penderita demam. Sedangkan untuk mengetahui kekuatan denyut jantung maksimal yaitu dengan rumus (1). Nadi Max = 80% x (220 Umur).......(1) dimana Umur adalah usia (Tahun) seseorang yang akan diukur jumlah denyut nadinya. Satuan Nadi Max adalah BPM (Beats Per Minute). Mira Febriani 091331016 8
Misalkan anda sekarang berusia 40 tahun, berdasarkan rumus (1) maka kekuatan maksimal jantung anda dapat dihitung seperti berikut: Nadi Max = 80% x (220 40) Nadi Max = 80% x (180) Nadi Max = 144 beats/minute Yang perlu diperhatikan adalah, denyut nadi yang terlalu cepat, terlalu lambat, atau tidak beraturan dapat berarti gangguan pada jantung.segeralah periksakan diri ke instansi kesehatan terdekat. 2.2.3. Android Perangkat lunak milik Google telepon seluler Android mungkin akan menjadi kesempatan besar selanjutnya bagi pengembang aplikasi perangkat lunak. Google memperkenalkan Open Handset Alliance dan Android Software Development Kit (SDK) pada waktu yang bersamaan.dalam beberapa bulan, lebih dari 1 juta orang mendownload berbagai macam versi SDK dari situs Google [1]. 2.2.2.1.Terminologi Android Pengembangan aplikasi Android dalam linkungan Eclipse membutuhkan pengetahuan tentang Eclipse dan Platform Android.Pemahaman hal-hal dibawah sangat membantu dalam pengembangan aplikasi Android menggunakan Eclipse. Open Handset Alliance Adalah sebuah organisasi yang dipimpin oleh Google Inc., yang terdiri dari organisasi-organisasi privat maupun public yang banyak. Android Produk unggulan dari Open Handset Alliance.Merupakan sebuah lingkungan operasi open source yang ditargetkan untuk telepon seluler. Mira Febriani 091331016 9
Emulator Sebuah peralatan perangkat lunak yang merepresentasikan system lain Biasanya menjalankan suatu program pada PC (IBM, Mac, Linux ) yang mengemulasikan lingkungan lain, seperti komputerisasi pada perangkat bergerak. Linux Sistem Operasi open source kernel pada jantung dari banyak platform komputer, termasuk server, komputer desktop, peralatan jaringan, dan komputerisasi pada telepon seluler. Android berjalan diatas kernel linux. Dalvik Virtual Machine Dalvik VM adalah sebuah lingkungan operasi yang ditemukan di Android stack yang menginterpretasikan kode aplikasi pada saat di-run.dalvik VM mirip dengan Java VM tetapi keduanya tidak kompatibel. 2.2.2.2.Dasar Android dan Peralatan yang Dibutuhkan Android adalah sebuah sistem operasi bersifat open source yang ditargetkan untuk platform telepon seluler.platform Android dapat digambarkan seperti tumpukan atau stack karena merupakan kumpulan dari komponenkomponen termasuk: - Sistem operasi berbasis kernel Linux - Lingkungan pemrograman Java - Rantai peralatan, termasuk compiler, resource compiler, debugger dan emulator. - Dalvik VM untuk aplikasi yang sedang berjalan. 2.2.4. Java Bahasa Java merupakan karyasun Microsystem Inc.Bahasa Java secara resmi diperkenalkan oleh Sun pada dunia tanggal 23 Mei 1995 dannetscapemenjadi perusahaan pertama yang memperoleh lisensi bahasa Java darisun[4]. Sedangkan, pembangunan Java itu sendiri sudah dimulai sejak tahun 1991, saat itu Stealth Project mengadakan pertemuanbrainstormingyang terdiri dari sekelompok insinyursundipimpin oleh Patrick Naughton dan James Gosling ingin Mira Febriani 091331016 10
merancang bahasa komputer untuk perangkat konsumer. Proyek ini diberi nama Green. Karena orang-orang di proyek Green berbasis C++ maka kebanyakan sintaks diambil dari C++, serta mengadopsi orientasi objek bukan prosedural. Pada tahun 1995,Netscapememutuskan membuatbrowseryang dilengkapi dengan Java diikuti olehibm, Symantec, Insprise,bahkanMicrosoft. Setelah itu, gaung Java mulai terdengar dan dengan strategi terbukanya membuat banyak industri melirik dan menyambutnya.sebagai bahasa yang menampung hampir seluruh kemampuan terbaik bahasa pemrograman yang pernah dikembangkan umat manusia, maka bahasa ini menjadi tidak mudah, sedikit rumit, dan kompleks.namun demikian, kita pantas sedikit bersusah agar dapat mampu menguasai salah satu perangkat terampuh yang pernah dibuat umat manusia. 2.2.5. Bluetooth Pendahuluan Bluetooth adalah sebuah teknologi komunikasi wireless (tanpa kabel) yang beroperasi dalam pita frekuensi 2,4 GHz unlicensed ISM (Industrial, Scientific and Medical) dengan menggunakan sebuah frequency hopping tranceiver yang mampu menyediakan layanan komunikasi data dan suara secara real-time antara host-host bluetooth dengan jarak jangkauan layanan yang terbatas (sekitar 10 meter). Bluetooth sendiri dapat berupa card yang bentuk dan fungsinya hampir sama dengan card yang digunakan untuk wireless local area network (WLAN) dimana menggunakan frekuensi radio standar IEEE 802.11, hanya saja pada bluetooth mempunyai jangkauan jarak layanan yang lebih pendek dan kemampuan transfer data yang lebih rendah [5]. Pada dasarnya bluetooth diciptakan bukan hanya untuk menggantikan atau menghilangkan penggunaan kabel didalam melakukan pertukaran informasi, tetapi juga mampu menawarkan fitur yang baik untuk teknologi mobile wireless dengan biaya yang relatif rendah, konsumsi daya yang rendah, interoperability yang menjanjikan, mudah dalam pengoperasian dan mampu menyediakan layanan yang bermacam-macam. Untuk memberi gambaran yang lebih jelas mengenai teknologi bluetooth yang relatif baru ini kepada pembaca, berikut diuraikan Mira Febriani 091331016 11
tentang sejarah munculnya bluetooth dan perkembangannya, teknologi yang digunakan pada sistem bluetooth dan aspek layanan yang mampu disediakan, serta sedikit uraian tentang perbandingan metode modulasi spread spectrum FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) yang digunakan oleh bluetooth dibandingkan dengan metode spread spectrum DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). Latar Belakang Bluetooth Pada bulan Mei 1998, 5 perusahaan promotor yaitu Ericsson, IBM, Intel, Nokia dan Toshiba membentuk sebuah Special Interest Group (SIG) dan memulai untuk membuat spesifikasi yang mereka namai bluetooth. Pada bulan Juli 1999 dokumen spesifikasi bluetooth versi 1.0 mulai diluncurkan. Pada bulan Desember 1999 dimulai lagi pembuatan dokumen spesifikasi bluetooth versi 2.0 dengan tambahan 4 promotor baru yaitu 3Com, Lucent Technologies, Microsoft dan Motorola. Saat ini, lebih dari 1800 perusahaan di berbagai bidang antara lain di bidang semiconductor manufacture, PC manufacture, mobile network carrier, perusahaan-perusahaan automobile dan air lines bergambung dalam sebuah konsorsium sebagai adopter teknologi bluetooth. Perusahaan-perusahaan terkemuka tersebut antara lain seperti Compaq, Xircom, Phillips, Texas instruments, Sony, BMW, Puma, NEC, Casio, Boeing, dsb. Walaupun standar Bluetooth SIG saat ini dimiliki oleh grup promotor tetapi ia diharapkan akan menjadi sebuah standar IEEE (802.15). Aplikasi dan Layanan Protokol bluetooth menggunakan sebuah kombinasi antara circuit switching dan packet switching.bluetooth dapat mendukung sebuah kanal data asinkron, tiga kanal suara sinkron simultan atau sebuah kanal dimana secara bersamaan mendukung layanan data asinkron dan suara sinkron. Setiap kanal suara mendukung sebuah kanal suara sinkron 64 kb/s. Kanal asinkron dapat mendukung kecepatan maksimal 723,2 kb/s asimetris, dimana untuk arah Mira Febriani 091331016 12
sebaliknya dapat mendukung sampai dengan kecepatan 57,6 kb/s. Sedangkan untuk mode simetris dapat mendukung sampai dengan kecepatan 433,9 kb/s. Sebuah perangkat yang memiliki teknologi wireless bluetooth akan mempunyai kemampuan untuk melakukan pertukaran informasi dengan jarak jangkauan sampai dengan 10 meter (~30 feet). Sistem bluetooth menyediakan layanan komunikasi point to point maupun komunikasi point to multipoint. 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. Aplikasiaplikasi 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 connection via ethernet access point dan sebagainya. Gambar 3. Contoh perangkat Bluetooth Sumber: http://www.elektroindonesia.com/elektro/khu36g2.gif Diskripi Umum Sistem Bluetooth Sistem Bluetooth terdiri dari sebuah radio transceiver, baseband link controller dan sebuah link manager. Baseband link controller menghubungkan perangkat keras radio ke base band processing dan layer protokol fisik. Link Mira Febriani 091331016 13
manager melakukan aktivitas-aktivitas protokol tingkat tinggi seperti melakukan link setup, autentikasi dan konfigurasi. Secara umum blok fungsional pada sistem bluetooth dapat dilihat padagambar 3. Gambar 4. Blok diagram sistem Bluetooth Sumber: http://www.elektroindonesia.com/elektro/khu36g3.gif Karakteristik Radio Berikut beberapa karaketristik radio bluetooth sesuai dengan dokumen Bluetooth SIG yang dirangkum dalam Tabel 2. Tabel 2. Karakteristik Radio Parameter Transmitter: Frekuensi Maximum Output Power Spesifikasi ISM band, 2400-2483.5 MHz (mayoritas), untuk beberapa negara mempunyai batasan frekuensi sendiri (lihat tabel 2), spasi kanal 1 MHz. Power class 1 : 100 mw (20 dbm)power class 2 : 2.5 mw (4 dbm)power class 3 : 1 mw (0 dbm) Modulasi GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying), Bandwidth Time : 0,5; Modulation Index : 0.28 sampai dengan 0.35. Out of band Spurious Emission 30 MHz - 1 GHz : -36 dbm (operation mode), -57 dbm (idle mode)1 GHz 12.75 GHz: -30 dbm (operation mode), -47 dbm (idle mode)1.8 GHz 1.9 GHz: -47 dbm (operation mode), -47 dbm (idle mode)5.15 GHz 5.3 GHz: -47 dbm (operation mode), -47 dbm (idle mode) Mira Febriani 091331016 14
Receiver : Actual Sensitivity Level -70 dbm pada BER 0,1%. Spurious Emission 30 MHz - 1 GHz : -57 dbm1 GHz 12.75 GHz : -47 dbm Max. usable level -20 dbm, BER : 0,1% 2.1.1 Pita Frekuensi dan Kanal RF Bluetooth beroperasi dalam pita frekuensi 2,4 GHz ISM, walaupun secara global alokasi frekuensi bluetooth telah tersedia, namun untuk berbagai negara pengalokasian frekuensi secara tepat dan lebar pita frekuensi yang digunakan berbeda. Batas frekuensi serta kanal RF yang digunakan oleh beberapa negara dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 3. Batas Frekuensi masing-masing negara Range Frekuensi Kanal RF Negara Eropa *) dan USA 2400 2483,5 MHz f = 2402 + k MHz k = 0,,78 Jepang 2471 2497 MHz f = 2473 + k MHz Spanyol 2445 2475 MHz f = 2449 + k MHz k = 0,,22 k = 0,,22 Perancis 2446,5 2483,5 MHz f = 2454 + k MHz k = 0,,22 Mira Febriani 091331016 15
*) Kecuali Spanyol dan Perancis Time Slot Kanal dibagi dalam time slot-time slot, masing-masing mempunyai panjang 625 ms. Time slot-time slot tersebut dinomori sesuai dengan clock bluetooth dari master piconet. Batas penomoran slot dari 0 sampai dengan 227-1 dengan panjang siklus 227. Di dalam time slot, master dan slave dapat mentransmisikan paket-paket dengan menggunakan skema TDD (Time-Division Duplex),lihat Gambar 4. Master hanya memulai melakukan pentransmisiannya pada nomor time slot genap saja sedangkan slave hanya memulai melakukan pentransmisiannya pada nomor time slot ganjil saja. Gambar 5. Time Slot Sumber: http://www.elektroindonesia.com/elektro/khu36g4.gif Protokol Bluetooth Protokol-protokol bluetooth dimaksudkan untuk mempercepat pengembangan aplikasi-aplikasi dengan menggunakan teknologi bluetooth. Layerlayer bawah pada stack protokol bluetooth dirancang untuk menyediakan suatu dasar yang fleksibel untuk pengembangan protokol yang lebih lanjut. Protokolprotokol yang lain seperti RFCOMM diambil dari protokol-protokol yang sudah ada dan protokol ini hanya dimodifikasi sedikit untuk disesuaikan dengan kepentingan bluetooth. Pada protokol-protokol layer atas digunakan tanpa Mira Febriani 091331016 16
melakukan modifikasi. Dengan demikian, aplikasi-aplikasi yang sudah ada dapat digunakan dengan teknologi bluetooth sehingga interoperability akan lebih terjamin. Stack protokol bluetooth dapat dibagi ke dalam empat layer sesuai dengan tujuannya. Berikut protokol-protokol dalam layer-layer di dalam stack protokol bluetooth yang tertera pada Tabel 4 dan Gambar 5. Gambar 6. Stack Protokol Bluetooth Sumber: http://www.elektroindonesia.com/elektro/khu36g5.gif Tabel 4. Protokol-protokol dan layer-layer di stack protokol Bluetooth Protocol Layer Protocols in the stack Bluetooth Core Protocols Cable Replacement Protocol Telephony Control Protocols Adopted Protocols Baseband, LMP, L2CAP, SDP RFCOMM TCS Binary, AT-commands PPP, UDP/TCP/IP, OBEX, WAP, vcard, vcal, IrMC, WAE Mira Febriani 091331016 17
Pengukuran Bluetooth Pada dasarnya ada tiga aspek penting didalam melakukan pengukuran bluetooth yaitu pengukuran RF (Radio Frequency), protokol dan profile.pengukuran radio dilakukan untuk menyediakan compatibility perangkat radio yang digunakan di dalam sistem dan untuk menentukan kualitas sistem. Pengukuran radio dapat menggunakan perangkat alat ukur RF standar seperti spectrum analyzer, transmitter analyzer, power meter, digital signal generator dan bit-error-rate tester (BERT). Hasil pengukuran harus sesuai dengan spesifikasi yang telah di ditetapkan diantaranya harus memenuhi parameter-parameter yang tercantum pada Tabel 1. Dari informasi Test & Measurement World, untuk pengukuran protokol, dapat menggunakan protocol sniffer yang dapat memonitor dan menampilkan pergerakan data antar perangkat bluetooth.selain itu dapat menggunakan perangkat Ericsson Bluetooth Development Kit (EBDK). Ericsson akan segera merelease sebuah versi EBDK yang dikenal sebagai Blue Unit. Pengukuran profile dilakukan untuk meyakinkan interoperability antar perangkat dari berbagai macam vendor. Struktur profile bluetooth sesuai dengan dokumen SIG dapat dilihat padagambar 6. Sumber: Bluetooth SIG Gambar 7. Struktur Profile Bluetooth Mira Febriani 091331016 18
Contoh : LAN access profile menentukan bagaimana perangkat bluetooth mampu mengakses layanan-layanan pada sebuah LAN menggunakan Point to Point Protocol (PPP). Selain itu profile ini menunjukkan bagaimana mekanisme PPP yang sama digunakan untuk membentuk sebuah jaringan yang terdiri dari dua buah perangkat bluetooth. Fax profile menentukan persyaratan-persyaratan perangkat bluetooth yang harus dipenuhi untuk dapat mendukung layanan fax. Hal ini memungkinkan sebuah bluetooth cellular phone (modem) dapat digunakan oleh sebuah komputer sebagai sebuah wireless fax modem untuk mengirim atau menerima sebuah pesan fax. Selain ketiga aspek di atas yaitu radio, protokol, profile maka sebenarnya ada aspek lain yang tidak kalah pentingnya untuk perlu dilakukan pengukuran yaitu pengukuran Electromagnetic Compatibility (EMC) dimana dapat mengacu pada standar Eropa yaitu ETS 300 8 26 atau standar Amerika FCC Part 15. Fungsi Security Bluetooth dirancang untuk memiliki fitur-fitur keamanan sehingga dapat digunakan secara aman baik dalam lingkungan bisnis maupun rumah tangga. Fitur-fitur yang disediakan bluetooth antara lain sebagai berikut: Enkripsi data. Autentikasi user Fast frekuensi-hopping (1600 hops/sec) Output power control Fitur-fitur tersebut menyediakan fungsi-fungsi keamanan dari tingkat keamanan layer fisik/ radio yaitu gangguan dari penyadapan sampai dengan tingkat keamanan layer yang lebih tinggi seperti password dan PIN. Bluetooth FHSS vs WLAN DSSS Sebenarnya mengapa bluetooth lebih memilih metode FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) dibandingkan dengan DSSS (Direct Sequence Spread Mira Febriani 091331016 19
Spectrum). Alasan yang membuat mengapa bluetooth tidak menggunakan DSSS antara lain sebagai berikut : 1. FHSS membutuhkan konsumsi daya dan kompleksitas yang lebih rendah dibandingkan DSSS hal ini disebabkan karena DSSS menggunakan kecepatan chip (chip rate) dibandingkan dengan kecepatan simbol (symbol rate) yang digunakan oleh FHSS, sehingga cost yang dibutuhkan untuk menggunakan DSSS akan lebih tinggi. 2. FHSS menggunakan FSK dimana ketahanan terhadap gangguan noise relatif lebih bagus dibandingkan dengan DSSS yang biasanya menggunakan QPSK ( untuk IEEE 802.11 2 Mbps) atau CCK ( IEEE 802.11b 11 Mbps). Walaupun FHSS mempunyai jarak jangkauan dan transfer data yang lebih rendah dibandingkan dengan DSSS tetapi untuk layanan dibawah 2 Mbps FHSS dapat memberikan solusi cost-efektif yang lebih baik. Mira Febriani 091331016 20