## PENGEMBANGAN RADIO DIGITAL PEMBELAJARAN JARAK JAUH MENGGUNAKAN MODUL RPITX RASPBERRY PI
Stephanie I Pella 1 , Hendro F J Lami 2
1,2) Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknik, universitas Nusa Cendana Kupang Email: s.i.pella@ staf.undana.ac.id,  h.lami@staf.undana.ac.id

## Info Artikel

## ABSTRACT
Histori Artikel: Diterima Mar 10, 2022 Direvisi Mar 15, 2022 Disetujui Mar 29, 2022 This  study  aims  to  develop  learning  media  via  digital  radio  broadcasting.  The research  comprises  three  parts,  namely  frequency  planning,  digital  radio  module development  using  the  RPITX,  and  implementation  and  testing.  The  system  has  a database  and  has  a  web-based  user  interface  to  make  it  easier  for  the administrators  to  manage  the  learning  content.  The  system  can  run  in  two transmission  modes.  Wideband  frequency  modulation  (WBFM)  mode  uses  75  kHz bandwidth,  while  narrowband  frequency  modulation  (NBFM)  uses  a communication bandwidth of 2.5 kHz. In the testing phase, the operation frequency used  for  both  models  is  88.3MHz,  since  there  is  no  radio  communication  system running with a licensed frequency in the area. Users of the system can access the learning  schedule  of  12  classes  through  the  website.  The  system  also  provides several  administrative  features  to  manage  broadcast  schedules,  classes,  subjects, subject matter, and transmitters.
Keywords: RPITX, WBFM, NBFM, database

## ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan media pembelajaran melalui siaran radio  digital.  Penelitian  ini  terdiri  dari  tiga  bagian  yaitu  perencanaan  frekuensi, pengembangan  modul  radio  digital  menggunakan  RPITX,  serta  implementasi  dan pengujian.  Sistem  memiliki  database  dan  memiliki  antarmuka  pengguna  berbasis web  untuk  memudahkan  administrator  mengelola  konten  pembelajaran.  Sistem dapat  berjalan  dalam  dua  mode  transmisi.  Mode  modulasi  frekuensi  pita  lebar (WBFM)  menggunakan  bandwidth  75  kHz,  sedangkan  modulasi  frekuensi  pita sempit  (NBFM)  menggunakan  bandwidth  komunikasi  2,5  kHz.  Pada  tahap pengujian, frekuensi operasi yang digunakan untuk kedua model adalah 88,3MHz, karena  tidak  ada  sistem  komunikasi  radio  yang  berjalan  dengan  frekuensi berlisensi  di  area  tersebut.  Pengguna  sistem  dapat  mengakses  jadwal pembelajaran 12 kelas melalui website. Sistem ini juga menyediakan beberapa fitur administrasi  untuk  mengatur  jadwal  siaran,  kelas,  mata  pelajaran,  materi pelajaran, dan pemancar.
Kata Kunci:  RPITX, WBFM, NBFM, database
Penulis Korespondensi: Stephanie I Pella, Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknik, universitas Nusa Cendana, Jl. Adisucipto – Penfui Kupang. Email: s.i.pella@staf.undana.ac.id

## 1. PENDAHULUAN
Pembelajaran  jarak  jauh  membutuhkan  media telekomunikasi    untuk  mendukung  kegiatan tersebut.  Beberapa  media  telekomunikasi  seperti website-internet,  radio-internet,  televisi-satelit dan  FM-radio  penerapannya  sudah  berlangsung untuk  model  pembelajaran  tersebut  misalnya pada  [1].  Walaupun  tujuan  penggunaan  media telekomunikasi tersebut untuk mendukung transaksi  informasi  pendidikan  namun  terdapat beberapa kelemahan untuk masing-masing media.  Misalnya  ketika  penggunaan  media internet untuk kebutuhan streamming audio/video maupun video conference membutuhkan  kestabilan  koneksi  internet  pada bitrate  minimum  tertentu  yang  tidak  didukung oleh  infrastruktur  di  beberapa  daerah  di Indonesia,  terutama  pada  daerah  terpencil. Penggunaan  media  internet  juga  membutuhkan kuota  internet  yang  cukup  besar,  yang  berakibat pada  meningkatnya  biaya  pada  sisi  client  dan server [2]. Media televisi-satelit mampu menjangkau  seluruh  daerah  indonesia  walaupun demikian  membutuhkan  biaya  investasi  yang sangat tinggi [3][4].
Beberapa  penelitian  yang  berkaitan  dengan penggunaan media pembelajaran untuk kebutuhan terbatas misalnya pada pandemi covid banyak  yang  mengarah  pada  penggunaan  media FM-radio.  Melalui  media  ini  peserta  didik  dapat mendengarkan materi presentasi berupa rekaman audio    yang  nantinya  tugas  ataupun  responsi dapat mengirimkan langsung ke sekolah
[5][6][7]. Selain menggunakan FM-radio, penelitian pada [8] memanfaatkan radio komunitas untuk penyebaran materi pembelajaran.  Keuntungan  menggunakan  FM- radio  maupun  radio  komunitas  yaitu  dapat menjangkau  jarak  transmisi  30Km-40Km  [9] karena  menggunakan  band  frekuensi  pada High Frequency (HF)  hingga Verry  High  frequency (VHF).
Berdasarkan  perkembangan  penggunaan  media telekomunikasi pembelajaran jarak jauh tersebut, penelitian  ini  mengembangkan  radio  digital untuk alternatif media telekomunikasi pembelajaran  jarak  jauh  menggunakan  modul rpitx  raspberry  pi.  RPITX  merupakan  sebuah Software
Define Radio (SDR) untuk mentransmisikan sinyal radio pada band frekuensi  5KHz-1500MHz  [10].  Transmisi radio RPITX membutuhkan biaya yang relative murah pada  sisi  pengirim  maupun  penerima.  Pada  sisi pengirim  dapat  menggunakan  sebuah  antenna kawat  ataupun  dengan  penambahan  sebuah modul  low  pass  filter  dan  sebuah  eksternal antenna.  Model  rangkaian  filter  untuk  modul RPITX terlihat pada gambar 1 yang tersusun atas beberapa  induktor  dan  kapasitor.  Filter  pada gambar  1  merupakan  model Keep  It  Simple Stupid (KISS)  dengan  menerapkan eliptic multiband .  Sedangkan  pada  sisi  penerima dibutuhkan  perangkat  penerima  radio  FM  atau telepon  genggam  yang  mendukung  siaran  radio FM.
Gambar 1 Modul Filter RPITX [10]

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  terdiri  atas  empat  tahapan  utama perencanaan sebagai berikut :
1. Perhitungan  kebutuhan  bitrate  dan  kuota internet  untuk  streaming  audio  pengajaran melalui jaringan internet
2. Perencanaan frekuensi operasi
3. Pengembangan modul FM-radio rpitx
4. Pengembangan  basis  data  dan  website  jadwal streaming materi pembelajaran.
Blok diagram sistem siaran radio digital terdapat pada Gambar 2.
Sistem pada gambar 2 tersusun atas admin, main server, database, dan pemancar radio FM(raspberry  pi+rpitx).    Pengguna  dapat terhubung  ke  sistem  melalui  link  radio  pada frekuensi  88.3MHz  untuk  mendengarkan  siaran materi  pembelajaran  ataupun  dapat  terhubung melalui  link  internet  untuk  mengambil  data jadwal  siaran  berdasarkan  jenjang  pendidikan, kelas,  dan  materi  pembelajaran.  Admin  pada sistem bertugas untuk menginput audio pembelajaran dan jadwal pembelajaran.
Main  server  terdiri  atas  webserver  apache, bahasa  pemograman  php  dan  databse  server mysql.  Pemancar  radio  FM  terdiri  atas  sebuah single  board  computer  raspberry  pi  dan  modul rpitx.  Modul  rpitx  memiliki  beberapa  bagian pemancar namun penelitian ini hanya menggunakan  pifmrds  (Pi  FM  Radio  Data
System)  sebagai  blok  SDR  pemancar.  Pifmrds dibangun menggunakan bahasa pemograman c++ dengan library librpitx.h sehingga bisa mentransmisikan sinyal radio wide band FM. Perancangan  database  sistem  terlihat  pada gambar 3. Tabel kelas berisi informasi mengenai kelas  dan  jenismya  (umum,  kejuruan).  Tabel pelajaran  berisi  informasi  mengenai  mata pelajaran dan kelas yang terhubung dengan mata pelajaran  tersebut.  Tabel  bahasan  berisi  pokok bahasan/materi pembelajaran yang akan disiarkan  dan  terhubung  dengan  mata  pelajaran yang  berkaitan.  Tabel  pemancar  berisi  informasi mengenai  id  pemancar  dan  frekuensi  pemancar. Tabel  jadwal  berisi  informasi  mengenai  file pembelajaran yang akan disiarkan, waktu siaran, durasi  file  dan  terhubung  dengan  pemancar  dan pokok bahasan yang berkaitan.
Gambar 2. Blok Diagram Sistem
Gambar 3. Diagram Relasi Antar Tabel
Pengujian  sistem  dilakukan  pada  skala  lab dimana  untuk  internet  link  menggunakan  local area  network(LAN)    dan  pada  pemancar  radio FM hanya menggunakan antena kawat (monopole).    Pada  sisi  penerima  menggunakan radio  penerima  FM  analog    dan  penerima  radio FM  smart phone

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1.    Perbandingan  Kebutuhan  Streaming Audio
Jaringan  Internet  dan  Siaran  Radio  FM  RPITX. Streaming  file  audio  melalui  jaringan  internet membutuhkan  koneksi  yang  stabil  pada  bitrate tertentu,  tergantung  pada  jenis  file  yang dikirimkan, panjang file dan jumlah pengguna/user  yang  mengakses  siaran  secara bersamaan.  Kebutuhan  kuota  dan  kecepatan internet  di  sisi  server  pada  streaming  audio  128 kbps selama 1 bulan (20 hari kerja) terdapat pada Tabel 1.
Tabel 1. Kebutuhan Internet Streaming Audio Sisi Sever Durasi Siaran/ hari Jumlah Siswa Kuota (Giga Byte) Data Rate (Kbps) 1 Jam 10 10,99 11253.76 30 32,96 33751.04 50 54,93 56248.32 3 Jam 10 32,96 33751.04 30 98,88 101253.12 50 164,79 168744.96 5 Jam 10 54,93 56248.32 30 164,79 168744.96 50 274.66 281251.84
Kebutuhan kuota dan kecepatan internet pada sisi client selama 1 bulan terdapat pada Tabel 2
Tabel 2. Kebutuhan Internet Streaming Audio Sisi Sever
Durasi Siaran/ hari BitRate (Kbps) Kuota (Giga Byte) Data Rate (Kbps) 1 Jam 96 0,82 839,68 128 1,1 1126,4 192 1,65 1689,6 3 Jam 96 2,47 2529 128 3,3 3379,2 192 4,98 5058 5 Jam 96 4,12 4218,88 128 5,49 5621 192 8,24 8437
Berdasarkan  Tabel  1  dan  Tabel  2,  dapat  dilihat bahwa  kebutuhan  internet  pada  sisi  server meningkat  berdasarkan  durasi  siaran,  jumlah pendengar, dan bitrate streaming.
Kebutuhan  internet  pada  sisi  client  dan  server pada  sistem  yang  ditawarkan  hanya  untuk  akses website  jadwal  siaran  dengan  ukuran  file  5  KB. Kebutuhan  kuota  di  sisi  server  adalah  jumlah akses dikalikan ukuran file. Untuk 50 pengguna, dan  20  hari  kerja,  kebutuhan  kuota  per  bulan adalah  5MB.  Streaming  audio  pembelajaran menggunakan  media  radio  FM,  sehingga  tidak menggunakan bandwidth dan kuota internet

## 3.2. Perencanaan Frekuensi Operasi
Regulasi  Indonesia  menetapkan  perencanaan kanal  frekuensi  radio  FM  berada  pada  rentang 87.6MHz(Kanal1) hingga 107.5MHz(Kanal 200).  Berdasarkan  hasil  pengukuran  untuk wilayah  kota  kupang  terdapat  12  kanal  radio yang  telah  berjalan  seperti  terlihat  pada  tabel  3. Pengukuran  ini  bertujuan  untuk  mengetahui kanal  radio  yang  tersedia  dan  penentuan frekuensi  yang  berjalan  saat  implementasi  dan pengujian.
Tabel 3. Daftar Kanal  Radio FM Kota Kupang
No No. Kanal Nama Radio 1 2 3 4 5 6 7 8 9
13 11 12 18 26 34
69 77 85 101
109 136 144 158 168 Radio Suara Kasih Kupang Radio Swara Timor RRI Pro 2 Kupang RRI Pro 1 Kupang
AFB Suara Kupang Kaisarea Voice Lizbeth Tirilolog Swara Verbum RRI Pro 3 DMWS

## RRI Pro 4 Kupang
Penelitian  ini  menggunakan  no  kanal  8    pada frekuensi  88.3MHz  yang  belum  teduduki sehingga  tidak  menginterferensi  12  kanal  yang sudah  berjalan  pada sisi  penerima  lain di sekitar lingkungan pengujian.

## 3.3. Pengembangan Modul FM-radio Rpitx
Konfigurasi  perangkat  pemancar  pada  skala  lab terdapat pada Gambar 4.
Gambar 4. Konfigurasi Pemancar Skala Lab
Secara teoritis panjang antena kawat menyesuaikan dengan panjang gelombang pemancar sebesar 3.3m dan panjang keselurahan kawat menurut teori tersebut sebesar 162cm[12]. Pada  implementasi  skala  lab  meggunakan panjang  kawat  sebesar  20cm  yang  terhubung pada  GPIO02  raspberry  pi  dan  penempatannya pada ketinggian 1.6m.
Pemacar  rpitx  berfungsi  dalam  dua  mode bandwidth yaitu narrow bandwidth FM (2.5 Khz) dan  wide  band  FM  (75KHz).    NBFM menggunakan bandwidth yang lebih kecil namun WBFM  menghasilkan  kualitas  suara  yang  lebih baik dan dapat menyisipkan data teks. Gambar 4 memperlihatkan perbandingan penggunaan bandwidth  pada  siaran  radio  menggunakan NBFM dan WBFM pada frekuensi 88.3MHz

## Gambar 5. Spektrum Bandwidth Mode NBFM dan
WBFM pada frekuensi kerja 88.3 MHz
Program  untuk  streaming  file  audo  melalui pemancar  radio  dibangun  menggunakan  bahasa c+dengan  library  librpitx  seperti  terlihat  pada gambar  6.  Fungsi  tx  bertujuan  mengirimkan siaran radio secara streamming dengan parameter sebagai berikut :
• carrier_freq : Frekuensi sinyal pembawa yang digunakan.
• audio_file :    File  audio  yang  disiarkan secara streamming.
• pi : (Program Idetifier) Kode unikidentifikasi program
• ps :  (Program  Service)  Nama  pemancar radio.
• rt :  (Radio  Teks)  Data  teks  yang disisipkan dalam siaran.
• ppm : Kesalahan Osilator pada Raspberry Pi dalam partspermillion

## Gambar 6. Potongan Skrip Sever Streaming Radio Digital

## 3.4. Pengembangan Website Jadwal Siaran
Website  dibangun  menggunakan  PHP  dan database  MySQL.  Tampilan  home  page  website dapat dilihat pada Gambar 7
Gambar 7. Tampilan Homepage Website  Radio Digital
Tampilan  Home  dari  website  sistem  memiliki empat  belas  menu  dimana  pada  menu  1  sampai dengan 12 merupakan menu  yang ditujukan bagi pengguna untuk mengakses informasi jadwal dan frekuensi  pembelajaran  sedangkan  pada  menu administrator login ditujukan bagi seorang admin untuk melakukan manajemen konten pembelajaran.
Seluruh  properties  server  tersimpan  dalam  tabel jadwal  (Gambar  7)  yang  berelasi  dengan  tabel pemancar pada  database radio ..

## Gambar 8. Data Kebutuhan Transmisi Pemancar RDS pada tabel jadwal
Jika  koneksi  database  server  berhasil,  skrip  di bawah  ini,  data  kebutuhan  transmisi  diakses dengan menjalankan skrip pada Gambar 9.

## Gambar 9. Skrip PHP akses Tabel Relasi
Berdasarkan  data  yang  didapat  pada  Gambar  9 (durasi  transmisi (timeout), frekuensi  kerja pemancar  RDS,  dan  file  audio  dari  materi pembelajaran),  administrator  dapat  menjalankan streaming  Radio  digital  secara  online  melalui website menggunakan skrip pada gambar 10.
Gambar 10. Potongan Script PHP Pemancar RDS .

## 4. KESIMPULAN
Penelitian ini berhasil mendesain media pembelajaran  melalui  sebuah  pemancar  radio digital  menggunakan  modul  RPITX  pada Raspberry  PI.  Melalui  pengujian  skala  lab  dan
menggunakan sebuah antenna kawat, Pemancaran sinyal radio dalam dua mode pancar yaitu  NBFM  dan  WBFM  pada  frekuensi 88.3MHz.  Administrator  sistem  dapat  mengatur jadwal  broadcast,  menjalankan  streaming  dan mengunggah  file  pembelajaran  melalui  user interface berbasis web.
Penggunaan  bandwidth  dan  kuota  internet  untuk audio  streaming  melalui  jaringan  internet meningkat  sejalan  dengan  jumlah  pengguna, durasi streaming dan bitrate streaming. Penggunaan  kuota  internet  pada  pemancar  radio RPITX  dengan  Raspberry  PI  hanya  untuk mengakses  website  jadwal  siaran.  Penambahan durasi  streaming,  bitrate  streaming  dan  jumlah pendengar  tidak  berpengaruh  pada  penggunaan kuota internet.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] ZUHAIRI,  Aminudin.  The  operational aspects of open and distance learning and its quality  assurance  system  in  Universitas Terbuka. Jurnal  Pendidikan  Terbuka  Dan
Jarak Jauh , 2019, 20.2: 52-67.. Informataics  (EECCIS),  Malang,  2006,  p. 35. [2] ROHMAH, Nafilatur. Implementasi Pembelajaran Jarak Jauh pada Masa Pande- mi  Covid-19. Awwaliyah:  Jurnal  Pendi- dikan  Guru  Madrasah  Ibtidaiyah ,  2020, 3.2: 89-95.
[3] BELAWATI,  Tian.  Pembelajaran  online. Jakarta, Universitas Terbuka , 2019.
[4]  Wismiarti,  Anik.  Peran  Televisi  Pada  Pem- belajaran  Dalam  Jaringan  (Daring)  Selama Pandemi  Covid-19. Widyaloka ,  2022,  9.1: 59-70.
[5]   Bali, Muhammad  Mushfi  El Iq. Implemen- tasi media pembelajaran    berbasis teknolo- gi informasi dan komunikasi dalam distance learning. Jurnal  TARBIYATUNA:  Kajian Pendidikan Islam , 2019, 3.1: 29-40.
[6]  Hidayah,  Arini,  et  al.  Pembelajaran Percakapan Berbahasa Inggris Untuk Siswa Sekolah Melalui Siaran Radio Karysma Fm Pada  Pandemi  Covid-19. Jubaedah:  Jurnal Pengabdian dan Edukasi Sekolah
(Indonesian Journal of Community Services and School Education) , 2021, 1.2: 172-177.
[7]  Mustajab,  Amin,  et  al.  Pemanfaatan  Ra-dio untuk  Mengatasi  Keterbatasan  Jaringan Pada  Pembelajaran  Daring  Selama  Masa Pandemi. Dinamisia:  Jurnal  Pengabdian Kepada Masyarakat , 2021, 5.3: 560-565.
[8]  Suarjana, Sang  Kompiang Eka. Pember-dayaan Radio  Komunitas  Sekolah  Sebagai  Media
Belajar  Di  SMP  Negeri  2  Susut  pada  Masa Pademi Covid-19. Jurnal Syntax Transformation , 2021, 2.2: 234-243.
[9]  CarbonelL,  Maria  Lynn  B.,  et  al.  Deve- lopment of a stand-alone and scalable weat- her monitoring system using two-way VHF radios. Indonesian  Journal  of  Electrical Engineering  and  Computer  Science ,  2020, 20.1: 475-484.
[10] Evariste  Courjaud  F5OEO, https://git- hub.com/F5OEO/rpitx,  accessed:  20  Peb- 2022.
[11]  Friedt,    Jean-Michel;  C ourjaud ,  Eva-riste. gr-rpitx:  GNU  Radio  compatible  general purpose SDR emitter using the Raspberry Pi (4)  internal  phase  locked  loop.  In: Proceedings  of  the  GNU  Radio  Confe- rence . 2021.
[12]  Wire  Antennas  for  The  Beginner  ARRL, https://www.arrl.org/files/file/Technology/ti s/info/pdf/0683033.pdf ,  accessed:  21  Peb- 2022.