PERANCANGAN APLIKASI DETEKSI BIT CHECK IN ERROR PADA TRANSMISI DATA TEXT DENGAN SINGLE ERROR CORRECTION MENGGUNAKAN ALGORITMA HAMMING CODE Dedi Pariaman Deri (1011857) Mahasiswa Program Studi Teknik Informatika, STMIK Budidarma Medan Jl. Sisimangaraja No.338 Simpang Limun Medan www.stmik-budidarma.ac.id // E-mail : dpderi@gmail.com ABSTRAK Ketika data atau informasi ditransmisikan melalui nirkabel atau melalui kabel saluran, kesalahan mungkin dapat terjadi pada saat data tersebut ditransmisikan. Salah satu upaya yang dilakukan adalah dengan menerapkan error control coding. Hamming code merupakan contoh dari teknik error control coding yang ada. Kinerja Hamming code dibedakan atas jumlah bit parity yang dimiliki. Dalam hal ini pada saat data ditransmisikan atau dikirim data teks juga dapat mengalami kegagalan ( error). Error mengakibatkan perubahan isi dari data yang ditransfer kepada penerima (Receiver) berubah atau gagal. Salah satu cara untuk mendeteksi error yang sederhana adalah dengan menggunakan Hamming Code dengan single error correction. Dalam pendeteksiannya algoritma ini menggunakan operasi EX-OR (Exclusive OR) dalam proses pendeteksian error. Aplikasi ini dirancang dengan menggunakan Visual Basic (VB). Dari hasil pengujian sistem ini data yang akan dikirimkan akan dideteksi terlebih dahulu,setelah terdeteksi jika ada kesalahan maka aplikasi akan mengkoreksi dan mengecek kesalahan bit yang telah terdeteksi. Dalam hasil pengujian apabila data yang dikirim tidak sama dengan hasil yang diterima maka bit tersebut telah mengalami error, dan sistem akan mengkoreksi di posisi mana bit mengalami error. Key words: Perancangan Aplikasi, Deteksi Bit, single error correction, Hamming Code, Operasi EX-OR 1. Pendahuluan Noise merupakan suatu hal yang tidak bisa dihindari dalam sistem komunikasi. Desain sistem telekomunikasi dilakukan untuk mengetehui pengaruh dari noise tersebut terhadap informasi yang ditransmisikan. Salah satu upaya yang dilakukan adalah dengan menerapkan error control coding. Hamming code merupakan contoh dari teknik error control coding yang ada. Kinerja Hamming code dibedakan atas jumlah bit parity yang dimiliki. Pada telekomunikasi memungkinkan setiap orang untuk saling berkomunikasi secara cepat dalam jarak yang jauh sekalipun, komunikasi juga menjadi aspek yang sangat penting dalam pertukaran informasi. Dalam hal ini pada saat transmisi atau pengiriman data teks juga dapat mengalami kegagalan ( error). Error mengakibatkan perubahan isi dari data yang ditransfer kepada penerima (Receiver) berubah atau gagal. Dalam ilmu komputer, terdapat bermacam macam logika untuk mendeteksi dan mengoreksi error tersebut. Salah satu cara untuk mendeteksi error yang sederhana adalah dengan menggunakan Hamming Code dengan single error correction. Hamming Code adalah suatu algoritma pendeteksi error yang mampu mendeteksi beberapa error, namun hanya mampu mengoreksi satu error (single error correction). Algoritma pendeteksi error ini sangat cocok digunakan pada situasi dimana terdapat beberapa error yang teracak ( randomly occuring errors). Algoritma Hamming Code menyisipkan (n + 1) check bit ke dalam 2 n data bit. Algoritma ini menggunakan operasi EX-OR (Exclusive OR) dalam proses pendeteksian error. Input dan output data dari algoritma Hamming Code berupa bilangan biner. 2. Landasan Teori 2.1 Model Sistem Komunikasi Kata komunikasi merupakan sesuatu kata yang dapat diartikan sebagai cara untuk menyampaikan atau menyebarluaskan data dan informasi, sedangkan kata informasi berarti berita, pikran, pendapat, dalam berbagai bentuk. Teknologi komunikasi terus dikembangkan dengan tujuan memudahkan manusia dalam melakukan komunikasi jarak jauh yang lebih efisien, dengan metode telekomunikasi yang memanfaatkan teknologi elektronika yang dikenal dengan istilah teknik komunikasi data. Komunikasi merupakan cara untuk mengirimkan data menggunakan sistem transmisi elektronik dari satu komputer ke komputer lain atau dari satu komputer ke terminal 19
tertentu. Kerangka/model komunikasi dasar yang sederhana adalah sebagai berikut[2]: dan komunikasi informasi. Selain itu bit juga satuan ukuran, yaitu kapasitas informasi dari sebuah digit biner. Gambar 1 : Kerangka komunikasi dasar Hal-hal yang berhubungan dengan komunikasi data diantaranya adalah: 1. Media transmisi, 2. Kapasitas data, 3. Tipe saluran transmisi, 4. Protokol, dan 5. Check error atau penanganan kesalahan transmisi. Proses transmisi data secara terperinci dapat dilihat pada gambar di bawah ini, Keterangan : Gambar 2 : Rincian proses transmisi data 1. Informasi yang di-input. 2. Data yang di-input. 3. Proses transmisi signal berupa signal analog. 4. Proses penerimaan signal berupa signal analog. 5. Data output. 6. Informasi output. Untuk menukar informasi diperlukan sebuah akses untuk mentrasmisikan data ke sinyal yang akan di tukar ke dalam pesan. Umumnya sinyal tidak dalam bentuk yang sesuai untuk transmisi. Sinyal itu kemudian ditransmisikan melalui sebuah medium dan diubah oleh pesawat penerima ke dalam bentuk yang sesuai untuk output. 2.2 Bit Bit merupakan singkatan dari Binary Digit. Kata Binary sendiri diambil dari nama Binary Number system (Sistem Bilangan Biner). Setiap angka yang terdiri dari 1 dan 0 disebut bit. Bit hampir selalu digunakan sebagai satuan terkecil dalam penyimpanan 2.3 Media Transmisi Media transmisi adalah jalur fisik yang menghubungkan antara sisi pengirim dan sisi penerima. Secara umum media transmisi dikategorikan ke dalam dua hal yaitu Guided Media dan Unguided Media. Media transmisi yang termasuk ke dalam kategori Guided Media adalah kabel twisted-pair, koaksial dan kabel serat optic ( fiber-optic), sedangkan media transmisi Unguided Media adalah gelombang radio, gelombang mikro dan inframerah. 2.4 Error Checking Pada Komunikasi Data Masalah yang harus dihadapi dalam sistem komunikasi apapun adalah terjadinya error yang menyebabkan sistem tersebut tidak sesuai dengan yang diinginkan. Hal ini terjadi juga pada sistem komunikasi data. Masalah utama dalam komunikasi data adalah realibility. Sinyal yang dikirim melalui medium tertentu dapat mengalami pelemahan, distorsi, dan adanya keterbatasan bandwidth. Hal tersebut dapat membuat data yang dikirim menjadi rusak, hilang, berubah, atau terduplikasi. Error yang terjadi tersebut dapat diakibatkan oleh berbagai hal seperti kesalahan dalam transmisi ( hardware), network interface, interferensi elektrik, noise (misal thermal noise), koneksi[5]. Pada saat data berada dalam transmission system terdapat kemungkinan data terkorupsi ( data error). Data error tersebut akan diperbaiki oleh receiver melalui proses error detection dan error correction. Proses error detection dilakukan oleh transmitter dengan cara menambahkan beberapa bit tambahan ke dalam data yang akan ditransmisikan. 2.5 Hamming Code Algoritma Hamming Code ditemukan oleh Richard W. Hamming pada tahun 1940-an. Algoritma Hamming Code merupakan salah satu algoritma pendeteksi error (error detection) yang mampu untuk mendeteksi beberapa error, namun hanya mampu mengoreksi satu error (single error correction). Algoritma pendeteksi error ini sangat cocok digunakan pada situasi dimana terdapat beberapa error yang teracak (randomly occuring errors)[10]. Algoritma Hamming Code menyisipkan beberapa buah check bit ke dalam data. Jumlah check bit yang disisipkan tergantung pada panjang data. 2.5.1 Cara Kerja Algoritma Hamming Code 20
Algoritma Hamming Code merupakan salah satu algoritma pendeteksi error (error detection) dan pengoreksi error (error correction) yang paling sederhana. Algoritma ini menggunakan operasi logika XOR (Exclusive OR) dalam proses pendeteksian error (error detection) maupun proses pengoreksian error (error correction), sedangkan input dan output data dari algoritma Hamming Code berupa bilangan biner. Untuk data 2 n bit, jumlah check bit yang disisipkan ada sebanyak c = (n + 1) bit. Sehingga didapat tabel kenaikan data bit dan check bit seperti berikut: Tabel 1 : Tabel kenaikan data bit dan check bit Data Bit Check Bit 2 2 4 3 8 4 16 5 32 6 64 7 128 8 256 9 Check bit yang disisipkan ke dalam data ditempatkan pada posisi yang dihitung berdasarkan rumus perhitungan posisi check bit berikut: C i = 2 i 1 Sehingga didapat tabel posisi check bit seperti berikut: Tabel 2 : Tabel posisi check bit Check Bit Posisi C 1 1 C 2 2 C 3 4 C 4 8 C 5 16 C 6 32 C 7 64 C 8 128 C 9 256 Check bit ini yang digunakan untuk melakukan proses pendeteksi error (error detection) dan pengoreksi error (error correction). Algoritma proses pendeteksi error (error detection) dan pengoreksi error (error correction) dari algoritma Hamming Code adalah sebagai berikut: 1. Hitung panjang data input dari algoritma Hamming Code yang merupakan hasil penjumlahan dari panjang input data dan panjang check bit. Panjang data output dari algoritma Hamming Code sama dengan panjang data input dari algoritma Hamming Code. 2. Tandai semua posisi bit yang merupakan posisi dari check bit. Posisi selain posisi check bit merupakan posisi dari data bit. 3. Tentukan rumus perhitungan dari masing-masing check bit. Untuk n = 1 hingga jumlah dari check bit, lakukan hal berikut: a. Catat semua posisi dimana bit n dari member position bernilai 1, kecuali posisi bit itu sendiri. Member position merupakan bentuk biner dari posisi bit. b. Rumus dari check bit n sama dengan operasi XOR dari posisi posisi yang dicatat. 4. Hitung nilai dari check bit untuk data input dan data output. 6. Jika nilai check bit input tidak sama dengan nilai check bit output berarti terdapat kesalahan (error). 7. Lakukan operasi XOR terhadap check bit input dan check bit output. 8. Konversikan hasil operasi XOR ke dalam bentuk bilangan desimal. 9. Jika nilai dari hasil operasi XOR lebih besar daripada panjang data input atau nilai dari hasil operasi XOR sama dengan posisi dari check bit, maka terdapat lebih dari satu kesalahan (error). 10. Jika tidak, maka jumlah kesalahan ( error) hanya satu dan hasil operasi merupakan posisi data yang terdapat kesalahan (error). 3 Analisa dan Perancangan 3.1 Analisa Pada bab ini penulis akan membahas mengenai analisis dan implementasi dari algoritma Hamming Code untuk mendeteksi check in error pada transmisi data teks dengan tujuan untuk mengetahui dimana letak kesalahan ( error) pada saat data ditransmisikan dan bagaimana cara untuk mendeteksi ketika terjadinya kesalahan (error) tersebut. 3.1.1 Analisa Transmisi Data Transmisi data merupakan proses pengiriman data dari satu sumber ke penerima data, dengan kata lain transmisi hanya dapat terjadi apabila terdapat pihak pengirim data ( transmitter) dengan pihak penerima (receiver). Dalam suatu transmisi data dapat terjadi gangguan-gangguan yang tidak diharapkan. Gangguangangguan tersebut disebut dengan noise. Bila terjadi noise, maka data yang ditransmisikan akan terjadi kesalahan. Didalam transmisi data yang penting, 21
kesalahan-kesalahan transmisi harus dapat dideteksi dan diperbaiki. 3.1.2 Analisa Bit Error Selama pengiriman data baik berupa sinyal digital maupun sinyal analog, data yang dikirim berupa bit dapat mengalami perubahan dan kesalahan ( error), hal ini disebabkan karena terjadinya gangguan pada sinyal ( noise) pada saat data ditransmisikan melalui sistem transmisi sehingga pesan atau data yang diterima mengalami perubahan ketika sampai pada receiver. Berikut adalah contoh bit ketika mengalami perubahan atau error : Misalkan data yang dikirim karakter D dimana D = 1000100 sedangkan data yang diterima menjadi 1000000. Dari contoh ini dapat diketahui letak dan posisi dimana bit mengalami perubahan atau error, dan dapat digambarkan seperti pada gambar 3 berikut ini: Gambar 3 : Data bit yang mengalimi error. 3.1.3 Analisa Deteksi Bit Check In Error Error Detection adalah proses pelacakan kesalahan selama transmisi data berlangsung, yaitu perubahan satu atau beberapa bit dari nilai 1 ke 0 atau sebaliknya. Contoh untuk menentukan error detection dapat ditentukan dengan parity check. Parity check menambahkan sebuah bit pada setiap pengiriman sejumlah bit, sehingga jumlah bit bernilai 1 selalu genap/ganjil. Parity bit dapat mendeteksi kesalahan 1 bit atau Kesalahan bit dalam jumlah ganjil, namun tidak dapat mendeteksi kesalahan dalam jumlah genap. 3.1.4 Analisa Algoritma Hamming Code Berikut adalah contoh data teks yang akan ditransmisikan dan mengalami kesalahan ( Error) menggunakan algoritma Hamming code: Data teks yang akan di transmisikan adalah DEDI Penyelesain: 1. Data masing-masing karakter terlebih dahulu diubah ke dalam kode ASCII kemudian di- XORkan. Data teks yang dikirim DEDI = 0100 0100 0100 0101 0100 0100 0100 1001 sedangkan data yang diterima menjadi DEDI = 0100 0000 0100 0101 0100 0100 0100 1001 Bentuk transmisi data teks yang akan ditransmisikan dapat digambarkan seperti pada gambar 4 berikut: Gambar 4 : Proses transmisi data mengalami error 2. Hitung panjang data input dan output dari Algoritma Hamming Code. Untuk data 2 n bit, jumlah check bit yang disisipkan ada sebanyak c = (n + 1) bit. Panjang input dan output data = 32 bit = 2 5 sehingga jumlah check bit : 5 + 1 = 6 dan panjang data input dan output dari Algoritma Hamming Code = 32+6 bit = 38 bit. 3. Tandai semua posisi bit yang merupakan posisi dari check bit. Posisi selain posisi check bit merupakan posisi dari data bit. Rumus perhitungan posisi check bit : C i = 2 i 1 C 1 = 2 1 1 C 2 = 2 2 1 C 3 = 2 3 1 C 4 = 2 4 1 C 5 = 2 5 1 = 2 0 = 2 1 = 2 2 = 2 3 = 2 4 = 1 = 2 = 4 = 8 = 16 dan seterusnya. 4. Hasil 4.1 Implementasi Program Misalkan panjang data input dan output = 32 bit, Data yang akan di transmisikan adalah karakter DEDI. Data Input DEDI = 0100 0100 0100 0101 0100 0100 0100 1001 Sedangkan data Output yang diterima menjadi 0100 0000 0100 0101 0100 0100 0100 1001 Gambar 5 : Form Main Input dan Output 22
Untuk langkah langkah pendeteksian single error dengan Hamming Code adalah sebagai berikut: 1. Langkah 1 Membuat tabel check bit. menggunkan logika XOR. Tombol Next berfungsi untuk manampilkan perhitungan check bit data Output selanjutnya. 4. Langkah 4 Menghitung check bit dari data output. Gambar 6 : Membuat tabel check bit untuk data input dan Output Setelah data input dan data output di inputkan maka selanjutnya adalah dengan membuat tabel Check bit sesuai dengan panjang data yang telah diperoleh. 2. Langkah 2 Mencari rumus dari check bit - 1. Gambar 9 : Menghitung check bit dari data output Pada tahap ini Setelah rumus Check bit di dapat maka dilakukan proses perhitungan nilai dari check bit output dengan menggunkan logika XOR sebagai perbandingan apakah hasil dari perhitungan sama atau tidak jika tidak maka data bit telah mengalami error. 5. Langkah 5 Mencari posisi error (bad bit). Gambar 7 : Mencari rumus dari check bit - 1 untuk data input dan output Setelah tombol Next ditekan Pada gambar 4.3 di atas maka akan tampil form pencarian rumus check bit ke-1 dan akan berlanjut sampai bit ke-n sesuai dengan jumlah check bit yang didapat pada panjang data. 3. Langkah 3 Menghitung check bit dari data input. Gambar 10 : Mencari posisi error (bad bit) untuk data Input dan Output Gambar 8 : Menghitung check bit dari data input Setelah rumus Check bit di dapat maka dilakukan proses perhitungan nilai dari check bit input dengan Pada gambar 4.7 di atas adalah tahap terakhir untuk pendeteksian bit error dan mengetahui di posisi mana bit mengalami error. Tombol Back dipakai untuk menunjukkan langkah-langkah sebelum proses pencarian bad bit. 5. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Setelah menyelesaikan perancangan alikasi deteksi bit check in error dengan Single Error Correction dengan algoritma Hamming Code, maka penulis dapat menarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Deteksi bit check in error dapat dilakukan apabila data text yang di kirim atau di transmisikan terhadap 23
receiver telah mengalami perubahan sehingga data yang kirim tidak sama dengan data yang di terima oleh receiver. 2. Dalam penerapannya Algoritma Hamming Code dalam mendeteksi bit check in error hanya mampu melakukan deteksi kerusakan sebanyak satu bit atau disebut dengan single bit error detection. Sebaliknya Algoritma hamming code tidak dapat mendeteksi jika terdapat lebih dari satu error bit. Jika terdapat kasus tersebut error bit yang terdeteksi hanya satu saja. 3. Dalam pembuatan ataupun perancangan aplikasi deteksi error pada Visual Basic 6.0 haruslah sesuai dengan spesifikasi keperluan program baik Hardware maupun Software agar sesuai dengan kebutuhan sebuah aplikasi sebagai penunjang sistem atau aplikasi tersebut. 5.2 Saran Dalam hal ini penulis ingin memberikan beberapa saran yang mungkin berguna untuk pengembangan lebih lanjut pada perancangan aplikasi deteksi bit error antara lain: 1. Deteksi bit check in error juga dapat dikembangkan ke dalam data selain data text misalkan data image atau yang lainnya. 2. Ada baiknya jika data yang mengalami error lebih dari satu bit sebaiknya dapat menggunakan metode ataupun algoritma yang mendukung dalam mengkoreksi dan mendeteksi kesalahan bit error seperti Algoritma CRC (Cyclic Redundancy Check), gabungan Algoritma LRC ( Longitudinal Redundancy Check) dan VRC ( Vertical Redundancy Check) dan sebagainya. 3. Sebelum pembuatan ataupun perancangan aplikasi deteksi error pada Visual Basic 6.0 ada baiknya spesifikasi keperluan program baik Hardware maupun Software haruslah sesuai dengan kebutuhan program sebagai penunjang dan pendukung sistem atau aplikasi tersebut agar berjalan sesuai dengan keinginan user. Correction System Menggunakan Metode Hamming Code Pada Pengiriman Data Text. [6]. http://id.scribd.com/doc/23302441/atenuasi-dan- Distorsi, Diakses pada 14 april 2013 [7]. http://bambangherlandi.web.id/elektronikadigital/, Diakses pada 15 april 2013 [8]. Gupta, Brajesh K. and Rajeshwar Lal dua. 2012. 30 BIT Hamming Code For Error Detection and Correction with even parity and odd parity Check Method by using VHDL. [9]. Saragih, Arlando Saragi dan Hanapi Gunawan, 2011, Simulasi Penyembunyian Error pada Citra Menggunakan Metode Multi Directional Interpolation (MDI). [10]. Purnomo, Galih, Metode Hamming. [11]. Maharani, Tamara, Pratiarso, Aries dan Arifin, Simulasi Pengiriman Dan Penerimaan Informasi Menggunakan Kode BCH. [12]. Suhartono, Deteksi Error Pada Regester Geser Tingkat N-K. Daftar Pustaka [1]. Jogyanto HM, Analisis & Desain, Penerbit ANDI, Yogjakarta, 2005 [2]. Jusak, Teknologi Komunikasi Data Modern, Penerbit ANDI, Yogyakarta, 2013 [3]. Ariyus, Doni & Andri, Rum K.R, Komunikasi Data, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2008 [4]. http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/452/jbptuniko mpp-gdl-ripaldyper-22564-2-unikom_r-i.pdf, Diakses pada 10 april 2013 [5]. Albar, Ahmad Alfi, Poltak dan Sani, Arman. Perancangan Error Detection System And Error 24