JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Elektronika, dan Listrik Tenag.
Vol.
No.
Maret 2025, pp.
DOI: https://doi.
org/10.
35313/jitel.
p-ISSN: 2774-7972 e-ISSN: 2775-6696 Sistem visible light communication (VLC) menggunakan teknik asynchronous pulse position modulation (APPM) untuk komunikasi nirkabel Nanda Aulia Ilmatus Sakdiyah1*.
Belen Septian2.
Ali Zainal Abidin3 Universitas Multi Data Palembang Jl.
Rajawali No.
14, 9 Ilir.
Kec.
Ilir Tim.
II.
Kota Palembang.
Sumatera Selatan.
Indonesia Universitas Bangka Belitung Gang IV No.
Balun Ijuk.
Kec.
Merawang.
Kabupaten Bangka.
Kep.
Bangka Belitung.
Indonesia aulia@mdp.
id, 2belen16septian@gmail.
com, 3ali@mdp.
ABSTRAK
Visible Light Communication (VLC), yang berkomunikasi melalui cahaya tampak, merupakan teknologi potensial di era Industri 5.
Penggunaan VLC berkecepatan tinggi dapat diimplementasikan dengan menggunakan light-emitting diode (LED).
Metode modulasi yang sesuai sangat penting dalam meningkatkan kualitas sistem VLC.
Asynchronous Pulse Position Modulation (APPM) diusulkan dalam paper ini.
Metode ini merupakan pengembangan dari teknik modulasi Pulse Position Modulation (PPM).
Pengujian dilakukan dalam 2 kondisi yaitu kondisi gelap (Lux = .
dan kondisi terang dengan cahaya dari luar ruangan (Luv = .
Hasil pengujian menunjukkan bahwa didapatkan Vp dan frekuensi output lebih baik dalam kondisi gelap dan semakin jauh jarak transmisi, maka hasil yang didapatkan lebih rendah.
Kata kunci: VLC, modulasi.
APPM
ABSTRACT
Visible Light Communication (VLC), which communicates by visible light, is a potential technology in the Industry 5.
0 era.
High-speed VLC performance can be implemented using light-emitting diodes (LED.
Determining the suitable modulation method is very important in improving the quality of VLC system.
Asynchronous Pulse Position Modulation (APPM) is proposed in this paper.
This technique is a development of the pulse position modulation (PPM) modulation methods.
Testing was carried out under two conditions: dark (Lux = .
and bright with outside light (Lux = .
The results show that the Vp output and frequency were better in dark conditions and the further the transmission distance, the lower the results obtained.
Keywords: VLC, modulation.
APPM
PENDAHULUAN
Di era Industri 5.
0, teknologi informasi dan komunikasi makin berkembang.
Hal ini terlihat dengan munculnya berbagai teknologi terbarukan seperti Optical Wireless Communication (OWC) yang merupakan teknologi yang dapat menghemat spektrum frekuensi namun tetap memberikan kecepatan data yang tinggi.
Salah satu teknologi OWC yaitu Visible Light Communication (VLC).
VLC merupakan metode komunikasi nirkabel alternatif yang menggunakan cahaya tampak dengan panjang gelombang berkisar antara 380 nm hingga 780 nm sebagai media transmisi .
VLC menawarkan kecepatan tinggi .
dan jaringan lengkap, mirip dengan Wi-Fi.
VLC memiliki banyak manfaat pada pencahayaan baik untuk didalam ruangan maupun luar ruangan, lampu mobil, dan tempat umum yang memerlukan kemampuan menyediakan banyak koneksi untuk pengguna dan perangkat dalam jumlah besar .
VLC
berkecepatan tinggi dapat diimplementasikan dengan menggunakan light-emitting diode (LED) sebagai pemancar atau antena .
, .
Perkembangan penggunaan LED yang cepat telah menghasilkan kemajuan teknologi dalam dunia komunikasi.
Lampu LED memiliki berbagai keunggulan dibandingkan lampu buatan tradisional, termasuk masa pakai yang lebih panjang, konsumsi daya yang lebih rendah .
, harga yang lebih murah, dan kemampuan untuk mengubah tingkat iluminasi pada frekuensi tinggi melalui pergantian yang cepat.
LED memiliki berbagai macam tipe dengan karakteristik masingmasing .
Pengguna dapat menggunakan karakteristik ini sebagai referensi utama saat merancang Naskah diterima tanggal 31 Agustus 2024, disetujui tanggal 3 Maret 2025 *E-mail korespondensi Nanda Aulia Ilmatus Sakdiyah: Sistem visible light communication (VLC) A Vol.
5 No.
1 Maret 2025 sistem menggunakan perangkat LED, dalam hal lebar pita, disipasi daya, harga, kompleksitas, dan aplikasi khusus.
Kemampuan yang ditawarkan LED menjadi komponen yang penting untuk pengembangan sistem VLC karena daya tahan, keamanan, ukuran, dan fleksibilitasnya .
Teknik modulasi merupakan aspek penting dalam penerapan sistem VLC .
Teknik modulasi yang digunakan akan mempengaruhi kinerja VLC .
Pada VLC, strategi modulasi harus memungkinkan transmisi data berkecepatan tinggi dan kualitas pencahayaan yang baik sehingga harus dipertimbangkan: peredupan dan kedipan saat transmisi dilakukan.
Teknik modulasi utama yang sering digunakan yaitu pulse position modulation (PPM) dan on-off keying (OOK) .
Teknik modulasi OOK merupakan salah satu modulasi paling sederhana dalam implementasi perangkat keras dan mudah diterapkan umumnya digunakan untuk modulasi dalam sistem VLC.
Zaiton, dkk .
melakukan penelitian dengan modulasi OOK dan PPM, dihasilkan bahwa OOK dapat menghasilkan kecepatan data yang tinggi dibandingkan PPM, namun jarak yang bisa dijangkau oleh OOK pendek, sedangkan PPM memiliki keunggulan dalam hal jarak transmisi yang dapat ditempuh dan path loss.
Ibrahimy, dkk .
telah melakukan penelitian dengan membandingkan beberapa teknik modulasi antara lain OOK.
PPM, dan Pulse Amplitude Modulation (PAM) dengan kondisi media transmisi adalah lautan.
Hasil simulasi menunjukkan bahwa teknik modulasi PPM lebih baik dibandingkan dengan modulasi lainnya.
Teknik modulasi PPM dapat mentransmisikan lebih dari satu buah informasi dalam satu pulsa cahaya sehingga menghasilkan nilai Bit Error Ratio (BER) yang baik.
Agir, dkk .
menggunakan teknik L-Pulse Position Modulation (L-PPM) untuk sistem VLC, berdasarkan hasil simulasi didapatkan keunggulan dalam hal efisiensi energi, kapasitas transmisi, dan jarak transmisi yang sesuai.
Synmez .
mengusulkan modifikasi pada PPM, hasil simulasi yaitu arsitektur yang diusulkan lebih rendah dibandingkan dengan skema tradisional karena satu akumulator sudah memadai dalam penerima PPM dan VPPM yang dimodifikasi dan meningkatkan proses Ahmed, dkk .
menguji beberapa skema modulasi untuk VLC, hasil simulasi didapatkan bahwa MPPM menyediakan komunikasi yang andal dibandingkan dengan skema lain yang digunakan.
Dari penelitian yang telah dijabarkan di atas, penggunaan modulasi PPM memiliki keunggulan dibandingan teknologi modulasi lainnya, namun belum adanya metode asynchrounous yang digunakan pada modulasi PPM yang diajukan.
Oleh karena itu, pada penelitian ini dikembangkan metode asynchronous dengan Pulse Position Modulation.
Improvement yang diusulkan dapat menghasilkan kualitas yang baik dan teknik ini juga memberikan efisiensi terhadap penggunaan komponen sehingga berbiaya rendah.
Literatur makalah ini terdiri dari pendahuluan yang menjelaskan latar belakang serta penelitian yang telah dilakukan sebelumnya.
Pada bagian metode penelitian menjelaskan perancangan sistem, pengujian.
PPM transmitter.
PPM receiver dan redaman yang digunakan dalam proses penelitian.
Kemudian implementasi dan hasil pengujian dijelaskan pada hasil dan pembahasan kemudian dilanjutkan dengan kesimpulan.
METODE PENELITIAN
Sistem VLC yang diusulkan memiliki beberapa bagian yaitu perancangan sistem dan perancangan rangkaian elektronik.
Percobaan ini dilakukan di udara terbuka dengan jarak 5 sentimeter hingga 2 Untuk lebih jelasnya akan dibahas mengenai blok diagram, rangkaian elektronik, dan pengukuran yang dilakukan.
1 Perancangan Sistem Perancangan sistem terdiri dari bagian pengirim .
dan penerima .
seperti pada Gambar 1.
Pada bagian transmitter, sinyal informasi atau data diubah menjadi sinyal listrik oleh function generator dan kemudian diubah menjadi cahaya, yang dikomunikasikan melalui LED.
LED yang digunakan dalam pengujian ini yaitu LED biru tipe CREE XP-E Royal Blue yang memiliki keunggulan peka terhadap cahaya tampak.
Penggunaan LED memberikan konsumsi daya rendah, masa pakainya lama dan panas yang dihasilkan minimum.
JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Elektronika, dan Listrik Tenag.
Vol.
5 No.
1 Maret 2025 Nanda Aulia Ilmatus Sakdiyah: Sistem visible light communication (VLC) A Gambar 1.
Blok diagram VLC yang diusulkan Saat data dikirimkan dalam bentuk cahaya tampak.
LED memancarkan cahaya tampak sesuai dengan data pengirim.
Rangkaian transmitter ini terdiri dari banyak komponen dan alat pendukung, meliputi function generator.
LED, dan rangkaian transmitter.
Komponen yang digunakan pada rangkaian sederhana yaitu IC NE555N.
Transistor RF244N.
Resistor 33 .
Resistor 330 .
Resistor 1 K, dan Kapasitor 2,2 F/50V.
Pada bagian receiver, gelombang cahaya tampak yang dikirimkan akan diterima oleh fotodioda, yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
Kemudian output yang dihasilkan berupa sinyal yang ditunjukkan pada oscilloscope.
Komponen yang digunakan yaitu IC LM32.
Photodioda.
Kapasitor Polyester 2A222j.
Kapasitor 1 F/50V.
Resistor 10 K.
Resistor 1 K.
Resistor 560 .
Resistor 4,7 K.
2 Pengujian Pengujian dilakukan dengan jarak yang berbeda antara transmitter dan receiver.
Jarak yang diukur dimulai dari 5 cm hingga 200 cm dengan kelipatan 5 dan juga pengujian dilihat dari sudut datang cahaya.
Pengujian beradasarkan sudut dilakukan untuk menguji seberapa besar jangkauan fotodioda dalam menangkap data yang diberikan.
Rinciannya ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1.
Data pengujian terhadap sudut datang cahaya Jarak .
Sudut datang Cahaya 3 PPM Transmitter Gambar 2 menunjukkan rangkaian modulator untuk skema modulasi PPM.
Sinyal PPM dapat dihasilkan dari bentuk gelombang Pulse Width Modulation (PWM) yang telah dimodulasi sesuai dengan bentuk gelombang sinyal input.
Gambar 2.
Rangkaian modulator PPM JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Elektronika, dan Listrik Tenag.
Nanda Aulia Ilmatus Sakdiyah: Sistem visible light communication (VLC) A Vol.
5 No.
1 Maret 2025 4 PPM Receiver Pada receiver akan dilakukan proses demodulasi.
Gambar 3 menunjukkan rangkaian demodulator untuk skema modulasi PPM.
Gambar 3.
Rangkaian Rangkaian demodulator PPM 5 Redaman Redaman dalam komunikasi merupakan akibat dari menurunnya level daya sinyal dan daya sinyal rata-rata yang diterima.
Peristiwa redaman juga dapat terjadi ketika tidak ada penghalang antara pemancar dan penerima.
Masalah yang disebabkan oleh interferensi pada kanal propagasi berdampak signifikan terhadap kelangsungan komunikasi antara pengirim dan penerima.
Rumus yang digunakan untuk menentukan redaman dapat dilihat pada persamaan .
ycIyceyccycaycoycaycu (%) = ycOycyycnycu Oe ycOycyycuycyc y 100% ycOycyycnycu Vpin adalah besar Vp keluaran transmitter dan Vpout adalah besar Vp keluaran receiver.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil implementasi perancangan dari modulasi PPM yang diusulkan pada penelitian dapat dilihat pada Gambar 4.
Pengujian sistem VLC dilakukan untuk menguji jarak terjauh yang dapat diterima sinyal informasi dan hasil pengukuran berdasarkan sudut datang sinyal informasi.
Pengujian dilakukan dengan 2 skenario, yakni dalam kondisi gelap .
ux =.
dan kondisi mendapatkan cahaya dari luar ruangan dan lampu ruangan ( lux = .
yang dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4.
Hasil sistem VLC JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Elektronika, dan Listrik Tenag.
Vol.
5 No.
1 Maret 2025 Nanda Aulia Ilmatus Sakdiyah: Sistem visible light communication (VLC) A Pengujian pertama dilakukan untuk memastikan jarak yang masih dapat diterima sinyal informasi dengan rentang dari 0 cm sampai 200 cm.
Pengujian dilakukan sebanyak 1 kali dengan 40 jarak yang berbeda yakni 5 cm, 10 cm, 15 cm, 19 cm, 20 cm, 21 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm, 40 cm, 45 cm, 50 cm, 55 cm, 60 cm, 65 cm, 70 cm, 75 cm, 80 cm, 85 cm, 90 cm, 95 cm, 100 cm, 105 cm, 110 cm, 115 cm, 120 cm, 125 cm, 130 cm, 135 cm, 140 cm, 145 cm, 150 cm, 155 cm, 160 cm, 165 cm, 170 cm, 175 czm, 180 cm, 185 cm, 190 cm, 195 cm, 200 cm untuk masing-masing skenario.
Pengujian kedua dilakukan berdasarkan sudut datang sinyal informasi.
Pengujian dilakukan 1 kali dengan 4 sudut yang berbeda, yakni sudut 50A, 60A, 70A, 80A.
Gambar 5 menunjukan pengujian yang Gambar 5.
Pengujian VLC pada kondisi gelap Pengujian Vp pada transmitter dan receiver pada kondisi Lux = 0 dan Lux = 304 didapatkan hasil seperti pada Gambar 6.
Gambar 6.
Hasil pengujian sistem VLC Keterangan tanpa skenario merupakan sinyal input.
Lux = 0 dilakukan dalam kondisi gelap dan Lux = 304 pengujian dilakukan dalam kondisi cahaya dari luar ruangan ditambah lampu ruangan.
Dari pengujian didapatkan bahwa Vp yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan nilai input yang diberikan dan untuk kedua kondisi dihasilkan semakin jauh jarak pengujian maka Vp yang dihasilkan juga semakin menurun.
JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Elektronika, dan Listrik Tenag.
Nanda Aulia Ilmatus Sakdiyah: Sistem visible light communication (VLC) A Vol.
5 No.
1 Maret 2025 Gambar 7.
Redaman pada pengujian VLC Persentase redaman ditunjukkan pada Gambar 7.
Didapatkan hasil bahwa redaman pada kondisi gelap lebih rendah daripada pada saat kondisi mendapatkan cahaya dari luar ruangan dan lampu ruangan, hal ini bisa disebabkan karena adanya interferensi dari cahaya luar ruangan sehingga cahaya LED yang dipancarkan sulit diterima oleh fotodiode pada bagian receiver.
Dari hasil pengujian dihasilkan semakin jauh jarak transmisi data maka redaman yang dihasilkan juga akan semakin meningkat.
Gambar 8.
Hasil pengujian frekuensi terhadap sudut Pengujian visible light communication juga berdasarkan sudut datang cahaya.
Gambar 8 merupakan hasil frekuensi output terhadap sudut datang.
Didapatkan hasil frekuensi output pada kondisi gelap relatif sama dengan frekuensi input yang diberikan.
Untuk Vp output yang dihasilkan terjadi perbedaan signifikan dengan sinyal input yang diberikan seperti pada Gambar 9.
Hal ini disebabkan karena rentang fotodiode kurang luas dalam menerima respon cahaya LED yang diberikan.
Hal ini dikarenakan pengaruh clock pada sisi receiver, sehingga sudut tangkap cahaya kecil.
JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Elektronika, dan Listrik Tenag.
Vol.
5 No.
1 Maret 2025 Nanda Aulia Ilmatus Sakdiyah: Sistem visible light communication (VLC) A Gambar 9.
Hasil pengujian Vp terhadap sudut
KESIMPULAN
Pada penelitian ini, telah dibuat sistem komunikasi VLC.
Dari pengujian yang telah dilakukan, didapatkan nilai Vp yang diterima pada receiver akan semakin kecil jika jarak transmisi yang dilakukan semakin jauh.
Kondisi pengujian mempengaruhi hasil yang didapatkan, dalam kondisi gelap (Lux = .
akan mendapatkan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan kondisi Lux = 304, hal ini cahaya yang dipancarkan LED, dapat diterima maksimal oleh fotodiode pada bagian receiver.
Dari pengujian datang sudut cahaya, juga didapatkan hasil yang signifikan berbeda.
Hal ini dikarenakan pengaruh clock pada sisi receiver, sehingga sudut tangkap cahaya kecil.
Pada penelitian selanjutnya disarankan dapat menggunakan metode lain dan jenis VLC yang digunakan laser, sehingga diharapkan jarak transmisi yang dapat dicapai lebih jauh.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat (LPPM).
Fakultas Ilmu Komputer dan Rekayasa.
Universitas Multi Data Palembang atas fasilitas yang digunakan untuk menyelesaikan penelitian ini.
Penelitian ini didukung oleh hibah 041/UMDP/FIKR/V/Q/2024.
REFERENSI