Airman: Jurnal Teknik dan Keselamatan Transportasi
Volume 3 Nomor 2 Desember 2020
P-ISSN 2622-0105 | E-ISSN 2716-1196
Jurnal Teknik dan Keselamatan Transportasi Rancang Bangun Trainer Spectrum Analyzer berbasis Raspberry Phyton dan Register Transfer Level - Software Defined Radio Design Trainer Analysis Spectrum Analyzer Based on Raspberry Python and Register Transfer Level - Software Defined Radio Fatmawati Sabur1.
Ucok Sinaga2 fatmawatisaburatkp@gmail.
com, emailsinaga@gmail.
Politeknik Penerbangan Makassar Universitas Indonesia Timur.
Makassar
ABSTRAK
Spectrum Analyzer merupakan perangkat yang dapat menganalisis atau menguji kondisi suatu sistem frekuensi dalam suatu jaringan komunikasi.
Kondisi yang terjadi dilapangan adalah harga beli dari sebuah Spectrum Analyzer yang tinggi menyebabkan tidak semua pihak mampu memilikinya.
Salah satu solusi untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan membuat suatu hardware yang mampu melakukan unjuk kerja yang sama seperti Spectrum Analyzer tetapi dengan harga yang relatif lebih Prototype Spectrum Analyzer yang akan diimplementasikan merupakan suatu perangkat yang mampu menampilkan spektrum suatu sinyal pada range frekuensi tertentu.
Rekayasa ini dilaksanakan dari bulan Juli sampai dengan Oktober 2020 di Kampus Polteknik Penerbangan Makassar dan ujicoba alat dengan alat pembanding dilaksanakan di Otban Wilayah V makassar.
Teknik atau metode yang digunakan dalam pengumpulan data yaitu metode pustaka dengan cara mengumpulkan beberapa data tertulis baik dari buku, literatur, dan tutorial-tutorial di internet, sebagai bahan referensi kemudian menganalisa solusi yang dapat diambil dalam penyelesaian masalah.
Dari hasil pengujian yang dilakukan dengan penggunaan RTL-SDR pada Single Board Computer (SBC) Raspberry pi dapat menampilkan spectrum frequensi baik itu dilakukan secara tunggal ataupun diterapan pada jaringan sehingga dapat digunakan sebagai media pembelajaran praktik teknologi wireless atau pun materi lain yang melakukan pengukuran frekuensi.
Dari sergi performa kinerja trainer spectrum analyzer dengan pemanfaatan raspberry pi sebagai perangkat untuk mengolah sinyal radio/ wireless cukup baik pada pemanfaatan dengan mode CLI .
ommand line Interfac.
namun relatif lambat jika digunakan pada desktop sebagai alat portable spectrum analyzer yang dapat digunakan sebagai media pembelajaran.
Kata kunci: spectrum analyzer.
RTL-SDR.
trainer portable ABSTRACT Spectrum Analyzer is a device that is reliable enough to analyze or test the condition of a system in a communication network.
However, the high purchase price of a Spectrum Analyzer means that not everyone can afford it.
One solution to overcome this problem is to make a piece of hardware capable of performing the same performance as a Spectrum Analyzer but at a relatively cheaper price.
Prototype Spectrum Analyzer to be implemented is a device capable of displaying the spectrum of a signal in a certain frequency range.
This engineering was carried out from July to October 2020 at the Makassar Aviation Polytechnic Campus and testing tools with a comparison tool was carried out at Otban Region V Makassar.
The technique or method used in data collection is the library method by collecting some Airman: Jurnal Teknik dan Keselamatan Transportasi
Volume 3 Nomor 2 Desember 2020
P-ISSN 2622-0105 | E-ISSN 2716-1196
written data from books, literature, and tutorials on the internet, as reference material and then analyzing solutions that can be taken in solving problems.
From the results of tests carried out by using RTL-SDR on the Single Board Computer (SBC).
Raspberry pi can display the frequency spectrum whether it is done singly or applied to the network so that it can be used as a learning medium for wireless technology practice or other materials that measure frequency from sergi, the performance of the trainer spectrum analyzer with the use of raspberry pi as a device for processing radio / wireless signals is quite good at utilization with CLI mode .
ommand line interfac.
but is relatively slow when used on the desktop as a portable spectrum analyzer that can be used as a learning medium.
Keywords: spectrum analyzer.
RTL-SDR.
portable trainer
PENDAHULUAN
Dalam membangun suatu peralatan sistem komunikasi, secara garis besar dibutuhkan minimal tiga tahapan, yaitu tahap perencanaan, tahap implementasi .
, dan tahap Dari ketiga tahapan tersebut, tahap pengujian merupakan tahapan yang paling menentukan, dikarenakan dari tahap inilah dapat diketahui kekurangan-kekurangan serta kinerja dari sistem yang telah dirancang.
Tahap dimana suatu alat yang secara umum digunakan untuk dapat mendeteksi dan menguji kinerja sistem rancangan bangun yang dibuat tersebut.
Salah satu jenis perangkat instrumentasi yang umumnya digunakan untuk mengukur frekuensi adalah Spectrum Analyzer.
Spectrum Analyzer merupakan suatu menampilkan dan menganalisa spektrum frekuensi suatu sinyal input.
Spectrum Analyzer dibuat untuk dapat mengubah suatu sinyal berdasarkan domain waktu .
ime domai.
untuk menjadi signal yang domain frekuensi .
rekuensi domai.
, kemudian menampilkannya pada bagian display yang telah disediakan.
Dengan peralatan Spectrum Analyzer diharapkan dapat menganalisa kondisi atau bentuk suatu sinyal inputan pada range frekuensi tertentu berdasarkan bentuk spektrum sinyal yang dierimanya.
Beberapa parameter yang mampu dianalisis oleh suatu Spectrum Analyzer adalah besarnya bandwidth sinyal, power .
dari sinyal yang diterima, atau besarnya noise yang ikut terbawa oleh sinyal (Intermediate Frequenc.
serta terjadinya interferensi pada sinyal.
Keberadaan Spectrum Analyzer menjadi perangkat yang handal dalam menganalisis atau menguji kondisi suatu sistem frekuensi dalam suatu jaringan komunikasi.
Kondisi yang sering terjadi adalah harga beli dari sebuah Spectrum Analyzer yang cukup tinggi menyebabkan banyak pihak yang belum mampu memilikinya.
Salah satu solusi untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan membuat suatu hardware yang mampu melakukan unjuk kerja yang sama seperti Spectrum Analyzer tetapi dengan harga yang relatif lebih murah.
Prototype Spectrum Analyzer yang akan diimplementasikan merupakan suatu perangkat yang mampu menampilkan spektrum suatu sinyal pada range frekuensi tertentu.
Dilihat dari sudut pandang harga beli, nilai Spectrum Analyzer sangat berbeda dengan harga Prototype Spectrum Analyzer ini yang memiliki harga relatif lebih murah, tetapi fitur yang dimiliki tidak selengkap Spectrum Analyzer.
Selain itu, dengan adanya Prototype Spectrum Analyzer ini, diharapkan dapat difungsikan sebagai alat bantu pembelajaran yang dapat dimanfaatkan dosen dalam pembelajaran wireless untuk menunjang dan meningkatkan kualitas Dari kondisi tersebut, sehingga dilakukan rekayasa dengan judul AuRancang Bangun Trainer Prototype Spectrum Analyzer berbasis Raspberry Phyton dan Register Transfer Level-Software Defined RadioAy.
METODE
Rekayasa ini dilaksanakan dari bulan Juli sampai dengan Oktober 2020 di Kampus Polteknik Penerbangan Makassar dan ujicoba alat dengan alat pembanding dilaksanakan di Otban Wilayah V makassar.
Rancang bangun Trainer Prototype Spectrum Analyzer berbasis Raspberry Phyton dan Register Transfer Level - Software Defined Radio ini dikerjakan oleh 2 .
orang dosen dan tidak melibatkan aktivitas taruna dalam proses rancang bangun dikarenakan mengantisipasi kondisi pandemi COVID-19 yang masih mewabah.
Teknik atau metode yang digunakan dalam pengumpulan data yaitu metode pustaka dengan cara mengumpulkan beberapa data tertulis baik dari buku, literature, dan tutorial-tutorial di internet, sebagai bahan referensi kemudian Airman: Jurnal Teknik dan Keselamatan Transportasi
Volume 3 Nomor 2 Desember 2020
P-ISSN 2622-0105 | E-ISSN 2716-1196
menganalisa solusi yang dapat diambil dalam penyelesaian masalah.
Jenis Rekayasa Jenis rekayasa yang digunakan Research and Development dengan pendekatan experimental.
Instrumen Pengumpulan Data Pengumpulan data membutuhkan Instrumen rekayasa yaitu alat atau rancangan alat spectrum analyzer, alat pembanding spectrum analyzer, laptop, dan alat tulis.
Metode Pengumpulan Data Metode pengumpulan data pada rekayasa ini yaitu menggunakan metode tes dengan tujuan untuk mengetahui unjuk kerja dari alat peraga / prototype yang dikembangkan.
Analisis data Dalam rekayasa ini, digunakan metode pengujian check list yang berfokus pada persyaratan fungsional perangkat lunak.
Tahap Pengujian kategori-kategori sebagai berikut: .
fungsi-fungsi yang tidak benar atau hilang, .
kesalahan interface, .
kesalahan dalam struktur data atau akses database eksternal, .
kesalahan unjuk kerja dan .
tahapan inisialisasi dari kesalahan terminasi Desain Rekayasa Desain rekayasa yang digunakan dalam rekayasa ini adalah model pengembangan ADDIE.
Didalam teori Model ADDIE dibagi atas lima langkah tahapan diantaranya tahapan analyze, tahapan design, tahapan develop, tahapan implement, and tahapan evaluate (Arkun and Akkoyunlu, 2.
HASIL DAN PEMBAHASAN
RTL-SDR
Software Defined Radio
(SDR)
menghadirkan banyak fungsionalitas sebagai perangkat lunak.
SDR mengurangi biaya pemeliharaan perangkat keras dan peningkatan Perangkat keras open source seperti USRP (Universal Software Radio Periphera.
dan perangkat lunak yang disebut GNU RadioCompanion melakukan eksperimen di SDR.
Untuk tujuan transmisi, rangkaian mixer dapat digunakan untuk memetakan sinyal baseband ke pita yang dapat diterima oleh RTLSDR di ujung lain pada platform Linux / Windows.
Ujicoba awal dilakukan secara simulasi, selanjutnya diuji dengan perangkat keras berbiaya rendah seperti mixer dan RTLSDR.
RTL-SDR adalah dongle USB $ 25 yang sangat murah yang dapat digunakan sebagai pemindai radio berbasis komputer untuk menerima sinyal radio langsung di wilayah tertentu .
idak perlu interne.
Tergantung pada model tertentu, dapat menerima frekuensi dari 500 kHz hingga 1,75 GHz.
Software Defined Radio Komponen demodulator, dan tuner secara tradisional Munculnya komputasi modern dan konverter analog ke digital memungkinkan sebagian besar tradisional ini diimplementasikan dalam perangkat lunak.
Oleh karena itu, istilah perangkat lunak mendefinisikan radio.
Hal ini memungkinkan pemrosesan sinyal yang mudah dan karenanya radio pemindai pita lebar yang murah dapat diproduksi.
Range frekuensi RTL-SDR Tergantung pada varian tuner tertentu yang digunakan dalam dongle, dan implementasi Beberapa dongle, seperti RTL-SDR Blog V3 menggunakan mode pengambilan sampel langsung yang dapat mengaktifkan penerimaan di bawah 28 MHz.
Tabel 1.
Range frekuensi RTL-SDR
Tuner
Rentang frekuensi
Elonics E4000
52 - 2200 MHz dengan jarak antara 1100 MHz
hingga 1250 MHz
Rafael Micro
R820T / 2
24 - 1766 MHz (Dapat ditingkatkan hingga 13
- 1864 MHz
dengan driver
Fitipower FC0013
22 - 1100 MHz
Fitipower FC0012
FCI FC2580
22 - 948,6 MHz
146 - 308 MHz dan 438
Airman: Jurnal Teknik dan Keselamatan Transportasi
Volume 3 Nomor 2 Desember 2020
P-ISSN 2622-0105 | E-ISSN 2716-1196
- 924 MHz .
arak di antara keduany.
(Sumber Tabel: Osmoco.
Tingkat sampel RTL-SDR Kecepatan sampel maksimum adalah 3,2 MS / s .
ampel mega per deti.
Namun.
RTL-SDR tidak stabil pada tingkat Kecepatan sampel maksimum yang aman adalah 2.
56 MS / s, namun beberapa kondisi dengan 2.
8MS / s dan 2 MS / s bekerja dengan baik pada beberapa port USB 3.
Resolusi ADC RTL-SDR
Resolusi asli adalah 8 bit, tetapi Jumlah Efektif
Bit
(ENOB)
Penghancuran perangkat lunak dapat meningkatkan nilai tersebut.
Impedansi masukan RTL-SDR Karena dongle ini ditujukan untuk TV, sebagian besar dongle akan memiliki impedansi input sekitar 75 Ohm, meskipun tidak mungkin tepat 75 Ohm di seluruh rentang frekuensi, kehilangan daya akibat ketidaksesuaian saat menggunakan kabel 50 Ohm pada input 75 Ohm akan sangat minimal yaitu kurang dari 0,177 dB.
Namun, dongle lebih baru yang dilengkapi dengan konektor SMA akan berukuran 50 Ohm.
Persyaratan PC minimum Secara umum, setidaknya prosesor inti ganda akan diperlukan untuk perangkat lunak radio berbasis GUI yang paling PC papan tunggal seperti Raspberry Pi dan perangkat seluler Android juga dapat menjalankan beberapa aplikasi.
Perbandingan dengan Radio Perangkat Lunak Komersial Pita Lebar lainnya.
Perancangan perangkat keras .
dan perancangan perangkat lunak .
, secara sistematis perancangan sistem melibatkan tiga bagian yaitu masukan .
, pemroses .
, dan keluaran .
tiap tahap perancangan memiliki fungsi yang berbeda tetapi dalam fungsi rangkaian yang sama.
Berikut diagram Blok sistem rancang bangun software defined radio (SDR).
Gambar 1.
Blok diagram SDR Berdasarkan gambar diatas, blok analog digital converter/digital analog converter (ADC/DAC) terletak lebih dekat dengan antena untuk melakukan konversi analog ke digital atau digital ke analog, sehingga membutuhkan wide band ADC/DAC.
Prosesor akan berfungsi sebagai radio yang dilakukan oleh perangkat lunak wide band ADC/DAC terletak setelah blok Down/Up Converter, sehingga konverter analog ke digital atau sebaliknya dilakukan terhadap sinyal intermediate frequency (IF) dengan frekuensi yang lebih rendah sinyal radio frekuensi (RF).
Dari segi perangkat keras dan perangkat lunak yang diperlukan dengan mengacu pada blok diagram SDR.
Gambar 2.
Blok Pengujian Pertama Trainer Spektrum Analyzer Gambar 3.
Blok Pengujian Kedua Trainer Spektrum
Analyzer Airman: Jurnal Teknik dan Keselamatan Transportasi
Volume 3 Nomor 2 Desember 2020
P-ISSN 2622-0105 | E-ISSN 2716-1196
Komputasi SDR pada prinsipnya adalah kumpulan perangkat keras yang disusun sedemikian rupa sehingga memungkinkan fungsi radio dapat diimplementasikan fungsi radio dengan menggunakan perangkat software sehingga syarat yang harus dipenuhi adalah bahwa sinyal yang diproses harus berupa sinyal Pada rangkaian Rf amplifier dan rangkaian Up/Down converter berfungsi sebagai .
ignal termasuk ADC, perangkat lunak .
untuk menjalankan fungsi radio penerima adalah wujud dari system pengolahan sinyal .
ignal processin.
, serta sebagai layar monitor untuk menanpilkan hasil pengelolaan signal dan speaker sebagai wujud dari tampilan .
dalam sistem.
Pada blok masukkan Software Define radio merupakan perangkat penerima sinyal radio yang akan dijadikan masukkan untuk Raspberry Pi.
Sedangkan power supply digunakan untuk menghidupkan server.
Sedangkan blok proses Raspberry Pi berfungsi sebagai server dalam pemrosesan data berupa audio.
Pada rancangan ini.
SDR (Software Define Radi.
yang digunakan pada DVB-T tuner yang berbasis chipset RTL2832U.
Sinyal input dan output data dapat diakses secara langsung, sehingga memungkinkan DVB-T Tuner yang berbasis chipset RTL2832U dikonversi menjadi SDR wideband melalui software RTL-SDR ini.
Fungsi dari bagian utama blok diagram rancang bangun software defined radio (SDR) .
Masukan (Inpu.
untuk bagian masukan .
pada pengguna sebelum terkoneksi dengan sistem, pengguna harus mengaktifkan terlebih dahulu software defined radio (SDR) yang terkoneksi ke raspberry.
Software defined radio (SDR) pada bagian proses dimanfaatkan sebagai perangkat penghubung ke mini PC pengguna.
defined radio yang sudah terpasang pada port USB mini PC akan menerima data proses yang raspberry agar melakukan proses keluaran .
Pada bagian keluaran atau output merupakan proses hasil akhir dari instruksi atau perintah dari pengguna berupa audio yang berasal dari mini PC.
Output dapat disesuaikan dengan perintah atau kebutuhan pengguna.
Adapun rancangan prototype yang dibuat secara keseluruhan digambarkan seperti pada gambar dibawah ini:
Gambar 4.
Rancangan Topology Spectrum Analyzser Implementasi Secara keseluruhan hasil implementasi pada rekayasa ini di kemas bentuk trainer yang dilengkapi beberapa perangkat wireless, seperti access point, berbagai macam remote yang digunakan sebagai sample pengujian.
Gambar 5.
Trainer Hasil 1 Implementasi rekayasa Adapun tahapan dilakukan pada rekayasa ini dimulai dari proses instalasi sistem operasi pada SD card.
terlebih dahulu dilakukan proses Format SD card menggunakan SD card Gambar 6.
Aplikasi SD Card Formater Airman: Jurnal Teknik dan Keselamatan Transportasi
Volume 3 Nomor 2 Desember 2020
P-ISSN 2622-0105 | E-ISSN 2716-1196
Selanjutnya dilakukan proses burning image sistem operasi yang telah didownload dengan menggunakan program win32 disk menggunakan sistem operasi Windows.
Adapun aplikasi yang digunakan untuk melakukan remote SSH yang digunakan adalah aplikasi putty.
Untuk megaktifkan fitur ssh pada raspberry maka dilakukan konfigurasi sebagai berikut:
Gambar 7.
Aplikasi Win32 Disk Imager Setelah SD Card berisi berisi sistem operasi tersebut dipasang pada raspberry Pi lalu menghubungkan raspberry Pi dengan power supply dan display HDMI.
Adapun proses booting raspberry dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 9.
Mengaktifkan Protocol SSH pada Raspberry pi Untuk mengkonfigurasi raspberry pi melalui komputer lain dengan mengakses raspberry pi melalui protocol SSH dengan menggunakan aplikasi putty.
Gambar 10.
Remote SSH dengan aplikasi Putty Gambar 8.
Proses booting Raspberry Pi Setelah proses booting selesai dilanjutkan dengan login sistem operasi dengan username dan password default adalah raspberry.
Setelah itu dilakukan konfigurasi awal dengan mengetik perintah sudo raspi-config.
Setelah dihubungkan ke raspberry maka akan tampak tampilan yang mengharuskan pengguna memasukkan username dan password, selanjutnya sistem akan mendeteksi perangkat RTL SDR, adapun tampilannya tampak pada gambar dibawah ini.
Gambar 9.
Tampilan konfigurasi Raspberry pi Agar raspberry dapat dikontrol dari komputer lain, maka fitur SSH server diaktifkan selanjutnya proses konfigurasi berikutnya dilakukan melalui perangkat komputer yang Gambar 11.
Login Raspberry Pi menggunakan Putty Ae
SSH
Airman: Jurnal Teknik dan Keselamatan Transportasi
Volume 3 Nomor 2 Desember 2020
P-ISSN 2622-0105 | E-ISSN 2716-1196
Secara default raspberry pi mendapatkan IP address dari Access Point dan IP address tersebut bersifat dinamik, agar IP address Raspberry pi tidak berubah-ubah maka dilakukan konfigurasi IP Raspberry pi secara manual.
Adapun implmentasinya tampak pada gambar dibawah ini.
selanjutnya dilakukan konfigurasi IP address pada komputer raspberry agar IP address yang dimiliki tidak berubah ketika perangkat diaktifkan ulang.
konfigurasinya tampak pada gambar di bawah Gambar 14.
Konfigurasi koneksi RTL-TCP dari Client IP 192.
5 adalah IP address Raspberry pi sedangan 1234 adalah port yang digunakan oleh RTL_SDR.
Gambar 12.
Implementasi IP Static Raspberry Pi Agar RTL-SDR dapat berfungsi secara otomatis ketika sistem dilakukan booting maka perlu di buat script agar aplikasi rtl_tcp dapat berjalan secara otomatis.
Gambar 15.
Tampilan Spectrum Analyzer pada client
KESIMPULAN
Dari hasil pengujian yang dilakukan dengan penggunaan RTL-SDR pada Single Board Computer (SBC) Raspberry menampilkan spectrum frequensi baik itu dilakukan secara tunggal ataupun diterapan pada jaringan sehingga dapat digunakan sebagai media pembelajaran praktik teknologi wireless atau pun materi lain yang melakukan pengukuran Gambar 13.
Implementasi startup stl_tcp Setelah server aktif selanjutnya pada sisi client dihubungkan koneksi dengan memasukkan ip address pada konfigurasi SDR_TCP.
Adapun Dari sergi performa kinerja trainer raspberry pi sebagai perangkat untuk mengolah sinyal radio/ wireless cukup baik pada pemanfaatan dengan mode CLI .
ommand line
Airman: Jurnal Teknik dan Keselamatan Transportasi
Volume 3 Nomor 2 Desember 2020
P-ISSN 2622-0105 | E-ISSN 2716-1196
Interfac.
namun relatif lambat jika digunakan pada desktop sebagai alat portable spectrum analyzer yang dapat digunakan sebagai media Saran Perlu dikembangkan range frekuensi yang dapat dijangkau rancangan trainer spectrum analyzer Untuk implementasi spektrum analyzer desktop karena akan membebankan CPU untuk visual spektrum terutama pada penerapan di Single Board Computer seperti raspbery-pi.
Peralatan rancangan trainer akan diujicobakan dilingkungan politeknik penerbangan setelah taruna masuk kampus .
embelajaran secara off lin.
Perlu dilakukan rekayasa lanjutan untuk menambah fasilitas yang ada pada purwarupa spectrum analyzer.
Engineering ISSN 2309-0952 Vol.
151-159, 2016.
Onno W Purbo.
Protus Tanahandaru.
Jaringan Wireless di Dunia Berkembang.
Andi Yogyakarta.
RTL-sDR.
com/about-RTL-sDR di akses tanggal 1 februari 2020 .
GNU rado.
di akses tanggal 2 februari UCAPAN TERIMA KASIH Terima Politeknik Penerbangan Makassar yang telah mendanai penelitian ini.
Terima kasih pula kami ucapkan kepada pihak Otoritas Bandara Wilayah V Kota Makassar yang telah membantu menguji unjuk kerja rancang bangun trainer prototype spectrum analyzer ini.
DAFTAR PUSTAKA