## Optimasi Media Transmisi Nirkabel Pada Controlling Alat Elektronik Smart Home dengan Xbee Module Berbasis Arduino Uno
Kristian Juri Damai Lase 1 , Gogor C. Setyawan 2 , Stevie Masoino 3 1,2,3 Program Studi Informatika, Fakultas Sains dan Komputer,vUniversitas Kristen Immanuel Yogyakarta, Indonesia
e-mail: kristian@ukrimuniversity.ac.id 1 , masgogor@gmail.com 2 , stevie@18student.ukrimuniversity.ac.id 3

## Abstract
Smarthome is a smart home system that connects communication networks with electronic equipment so that it can be controlled, monitored or accessed remotely. Smarthome can also increase efficiency, comfort and security by using technology automatically. This study aims to determine the use of Xbee Module as a wireless transmission medium for controlling smart home electronic devices. The method used in this research is literature study, analysis and design, implementation and testing, the author designs a local network with a basic configuration using wireless media to create a local network to be connected to each other both Xbee Transmitter and Xbee Receiver so that both can be connected and can communicate in the same frequency channel or network. Based on the test results, it is found that the use of Xbee Module as a wireless transmission medium to control smart home electronic devices works well at a maximum distance of 80 meters.
Keywords : Smarthome, Arduino Uno, Wireless Network, Zigbee IEEE 802.15.4

## Abstrak
Smarthome  adalah  suatu  sistem  rumah  pintar  yang  menghubungkan  jaringan  komunikasi  dengan peralatan  elektronik  sehingga  dapat  dikontrol,  dimonitor  atau  diakses  dari  jarak  jauh.  Smarthome juga  dapat  meningkatkan  efisiensi,  kenyamanan  dan  keamanan  dengan  menggunakan  teknologi secara otomatis. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui penggunaan Xbee Module sebagai media transmisi  nirkabel  untuk  controlling  alat  elektronik  smart  home.  Metode  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah studi literatur, analisa dan perancangan, implementasi serta pengujian, penulis melalukan perancangan jaringan lokal dengan konfigurasi dasar menggunakan media wireless untuk membuat sebuah jaringan lokal agar saling terhubung baik itu Xbee Transmitter dan Xbee Receiver sehingga  kedua  nya  dapat  saling  terhubung  dan  dapat  berkomunikasi  di  dalam  saluran  frekuensi atau jaringan yang sama. Berdasarkan hasil pengujian  ditemukan bahwa penggunaan Xbee Module sebagai  media  transmisi  nirkabel  untuk  mengontrol  perangkat  elekstronik  smart  home  bekerja dengan baik pada jarak maksimal 80 meter.
Kata kunci : Smarthome, Arduino Uno, Jaringan Wireless, Zigbee IEEE 802.15.4

## 1. PENDAHULUAN
Rumah  merupakan  salah  satu  bangunan  yang  dijadikan  sebagai  tempat tinggal  manusiadalam  jangka  waktu  tertentu.  Fungsi  utama  rumah  digunakan sebagai tempat istirahat namun kendala yang hadapi adalah perangkat-perangkat elektronik  masih  dikendalikan  dan  dioperasikan  secara  manual,  seperti menghidupkan  lampu  dan  mengunci  pintu  [1].  Sejalan  perkembangan  teknologi, konsep  rumah  mulai  dipadukan  dengan  teknologi  modern  guna  membantu manusia  merasa  nyaman  dan  praktis  untuk  melaksanakan  kegiatan  didalamnya [2]. Dengan teknologi smart home, kita dapat mengontrol semua peralatan rumah tangga  hanya  dengan  smartphone.    Smarthome  sistem  yang  menghubungkan
Jurnal Sains Komputer & Informatika (J-SAKTI) Volume 8 Nomor 1, Maret 2024, pp. 230-236 ISSN: 2548-9771/EISSN: 2549-7200 https://tunasbangsa.ac.id/ejurnal/index.php/jsakti
jaringan  komunikasi  dengan  peralatan  elektronik  yang  dimungkinkan  dapat dikontrol,  dimonitor  atau  diakses  dari  jarak  jauh,  smarthome  juga  dapat meningkatkan  efisiensi,  kenyamanan  dan  keamanan  dalam  menggunakan teknologi secara otomatis [3].
Instalasi  jaringan  smarthome  menggunakan  media  kable  ataupun  media tanpa  kabel  (wireless).  Pada  implementasinya  jaringan  smarthome  dapat menggunakan  standar  khusus  yang  sudah  ada  untuk  aplikasi  rumah,  seperti standar  KNX  atau  standar  X10,  atau  diimplementasikan  dengan  standar  terbuka seperti  standar  IEEE.  Pemilihan  standar  terbuka  merupakan  opsi  yang  lebih populer jika dilihat dari perspektif hemat biaya dan jika menggunakan media kabel akan lebih sulit diterapkan pada bangunan yang sudah jadi, sehingga opsi dengan media  tanpa  kabel  (wireless)  lebih  dipilih  karena  tidak  harus  melakukan perubahan/ remodeling kembali pada bangunan tersebut. Penelitian  Artono  dkk  [4]  dengan  judul wireless  smart  home  system menggunakan internet  of  things pada  penelitiannya  menggunakan Cayenne platform internet of things (IOT) sebagai server yang mampu menyimpan proyek dan support terhadap berbagai jenis mikrokontroller. Penelitian ini menggunakan sensor  PIR  dan  sensor  suara  serta  sensor  suhu  LM35  sebagai  trigger  untuk menghidupkan  lampu,  informasi  status  lampu  akan  tampil  di  aplikasi Cayenne. Hasil  dari  penelitian  ini  sensor  PIR,  sensor  suara  dan  sensor  suhu  LM  35  dapat bekerja  dengan  baik  dan  data  dapat  diproses  oleh  aplikasi  cayenne  ditunjukkan dengan  tampilan  pada  dashbord  yang  menggabarkan  nilai  variabel  dari  sistem smart home dan tampilan grafik nilai sensor sesuai nilai data sensor.
Penelitian Adi dkk [5] dengan judul Smart Home With Smart Control Berbasis Bluetooth  Mikrokontroller  menggunakan  Bluetooth  sebagai  alat  kontrol dikarenakan memiliki jangkauan yang lebih luas dan penggunaan sinyal yang lebih efisien  serta  konsumsi  daya  rendah.  Hasil  dari  penelitian  ini  adalah  alat  dapat berkomunikasi  dari  aplikasi  android  ke  modul Smart  Home dan  dapat  bekerja dengan sangat baik dalam jarak jangkauan sinyal Bluetooth maksimal 10 meter. Penelitian Fathur dkk [6] dengan judul Smart Home Berbasis Iot melakukan penelitian  dengan  menggunakan  modul  wifi  pada  ESP8266.  Hasil  dari  penelitian ini  alat  dapat  berkomunikasi  secara  wireless  melalui  modul  ESP8266  Arduino Internet  dengan  Arduino  Nano  berhasil  mengirim  dan  menerima  data  sesuai perintah serta data yang diterima dari sensor dapat di lihat di server Thinkspeak jika terdapat kondisi bahaya maka akan muncul notifikasi pesan pada akun twitter pemilik rumah.
Penelitian  terdahulu  menggunakan  modul  wifi  yang  konsumsi  daya  tinggi tetapi memiliki jangkauan koneksi jauh, peletian lain menggunakan bluetooth yang konsumsi  dayah  rendah  tetapi  jangkauannya  pendek.  Penelitian  ini  dilakukan untuk  memaksimlakan  atau  mengoptimasi  koneksi  media  transmisi  tanpa  kabel (wireless) dengan menggunakan menggunakan Zigbee IEEE 802.15.4. Zigbee IEEE 802.15.4  merupakan  standar  terbuka  yang  digunakan  untuk  jaringan  WPAN (Wireless  Personal  Area  Network).  Zigbee  IEEE  802.15.4  adalah  teknologi  yang berfokus pada kecepatan data rendah, konsumsi daya rendah, jangkauan koneksi
Jurnal Sains Komputer & Informatika (J-SAKTI) Volume 8 Nomor 1, Maret 2024, pp. 230-236 ISSN: 2548-9771/EISSN: 2549-7200 https://tunasbangsa.ac.id/ejurnal/index.php/jsakti
jauh  dan  biaya  rendah,  serta  ditenagai  oleh  baterai  yang  dapat  bertahan  hingga satu tahun.
Penelitian  ini  menggunakan  metodologi  eksperimental  dimana  diawali dengan  studi  literatur,  analisis  dan  perancangan,  implementasi,  dan  pengujian. Perancangan  dan  implementasi  jaringan  smarthome  menggunakan  standar terbuka  Zigbee  IEEE  802.15.4  menggunakan  modul Xbee  Modules ,  Arduino, Ethernet  Shield.  Alat  di  kontrol  menggunakan  smartphone  melalui  aplikasi  web sehingga lebih praktis dan efesien dalam mengoperasikannya.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi yang digunakan pada penelitian ini adalah eksperimental dimana diawali  dengan  studi  literatur,  analisis  dan  perancangan,  implementasi,  dan pengujian. Adapun perancangan sistem yang dibuat seperti pada Gambar 1.
Gambar 1. Perancangan Alat
Pada Gambar 1 ada sisi transmitter yang terdiri masing dari 1 unit PC/Laptop yang  terhubung  dengan  Arduino  transmitter  dan  Ethernet  terhubung  dengan sebuah  router  dengan  kabel  LAN.  Dan  disisi  receiver  terdapat  1  unit  PC/Laptop yang  terhubung  langsung  dengan  Arduino  receiver dan  papan  breadboard  untuk lampu  LED.  PC/Laptop  bisa  diganti  dengan  baterai  ion  litium,  pada  topologi tersebuh  PC/laptop  hanya  digunakan  untuk  menampilkan  informasi  dari  serial monitor.
Pada perancangan ini router diberi ip address agar dapat di akses oleh user atau  pengguna  ketika  masuk  dalam  jaringan  yang  sama  maka  user  dapat mengontrol  lampu  LED  menggunakan  smartphone  ataupun  laptop  melalui webserver .  Alur  proses  pengiriman  informasi  user  terhubung  ke  webserver kemudian  memilih  opsi  untuk  menghidupkan  led,  kemudian  arduino  transmitter meneruskan  perintah  ke  arduino  receiver  melalui  Xbee  Transmitter  kemudian Xbee  Receiver  menerima  pesan  kemudian  di  proses  oleh  arduino  receiver  untuk menghidupkan led.
Jurnal Sains Komputer & Informatika (J-SAKTI) Volume 8 Nomor 1, Maret 2024, pp. 230-236 ISSN: 2548-9771/EISSN: 2549-7200 https://tunasbangsa.ac.id/ejurnal/index.php/jsakti
Gambar 2. Tampilan halaman web untuk kontrol dan monitor perangkat

## 2.1. Skema Penelitian
Pada Penelitian ini dilakukan sebuah perancangan pada sistem Arduino uno dan  modul  Xbee  dimana  didalam  modul  Xbee  terdapat  tiga  fitur  salah  satunya yaitu fitur Zigbee IEEE 802.15.4. fitur zigbee sistem kerjanya hampir mirip seperti bluetooth.  Pada  perancangan  sistem  ini  akan  melakukan  beberapa  konfigurasi untuk  menghasilkan  sistem  yang  dapat  digunakan  untuk  mengkontrolling  lampu led.  Berikut  beberapa  konfigurasi  yang  dilakukan  pada  penelitian  ini  sebagai berikut . Langkah-langkah  yang  dilakukan  untuk  pembuatan  sebuah  perancangan system:
a) Konfigurasi fitur Zigbee pada Xbee dengan menggunakan aplikasi yang dibuat oleh DIGI yaitu XCTU.
b) Menjalankan program dengan Arduino Uno
c) Melakukan  pengujian  pada  zigbee  untuk  mengoperasikan  program  sesuai penelitian yang ingin dilakukan

## 2.2. Perangkat keras dan perangkat lunak yang digunakan
Perangkat  keras  yang  digunakan  untuk  melancarkan  penelitian  ini  adalah  : Arduino Uno, Xbee Modul, Ethernet Shield, Arduino Relay, Router Mikrotik, Lampu LED, Breadboard, Kabel Jumper, Kabel LAN. Perangkat lunak yang digunakan pada penelitian  ini  yaitu  sebuah  website  sederhana  yang  telah  dibuat  peneliti  yang berfungsi sebagai sistem controlling lampu LED serta aplikasi Arduino Uno, XCTU DIGI, Google Chrome, Fritzing IDE, Winbox.

## 2.3. Perancangan

## 2.3.1. Perancangan Jaringan Lokal
Pada  bagian  ini  dilakukan  konfigurasi  dasar  untuk  membuat  jaringan  lokal menggunakan media Router Mikrotik hAP lite RB941-2nD untuk membuat sebuah jaringan lokal agar saling terhubung baik XBee Transmitter dan XBee Receiver.

## 2.3.2. Perancangan Arduino Transmitter
Perancangan alat bagian transmitter yang terdiri dari Arduino uno, Ethernet Shield, dan Xbee moduls sebagai transmitter.
Jurnal Sains Komputer & Informatika (J-SAKTI) Volume 8 Nomor 1, Maret 2024, pp. 230-236 ISSN: 2548-9771/EISSN: 2549-7200 https://tunasbangsa.ac.id/ejurnal/index.php/jsakti
Gambar 3 . Perancangan Ardunio Transmitter

## 2.3.3. Perancangan Arduino Receiver
Perancangan alat bagian receiver yang terdiri dari Arduino uno, Xbee moduls, Breadboard, Resistor, dan Lampu LED.
Gambar 4. Perancangan Ardunio Receiver

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Sistem jaringan smarthome menggunakan arduino dan zigbee ieee 802.15.4, berhasil  diimplementasikan  sesuai  rancangan  yang  dapat  dilihat  pada  Gambar  5 dan Gambar 6. Alat ini dapat mengontrol lampu led melalui melalui web yang telah di  desain  untuk  monitor  dan  kontrol  lampu.  Dari  hasil  percobaan  dan  pengujian sistem dapat bekerja sehingga dapat dikontrol melalui antar muka berbasis web. Pengujian alat dilakukan sebanyak 36 kali setiap jarak pengujian untuk mendapat nilai  rata-rata  mulai  dari  waktu  setiap  jarak  dan  kecepatan  pengiriman  data sampai dapat dibaca dan dikerjakan oleh xbee receiver.
Gambar 6. Transmitter
Jurnal Sains Komputer & Informatika (J-SAKTI) Volume 8 Nomor 1, Maret 2024, pp. 230-236 ISSN: 2548-9771/EISSN: 2549-7200 https://tunasbangsa.ac.id/ejurnal/index.php/jsakti

## 3.1. Pengujian Kontrol Lampu LED
Pada  pengujian  ini  melakukan  controlling  lampu  1  ini  dimana  terdapat tombol untuk menghidupkan dan tombol untuk mematikan lampu di halaman web yang bisa diakses menggunakan smartphone atau laptop.  Langkah pengujian Klik tombol  LAMPU1  di  web,  kemudian  transmitter  mengirimkan  pesan  ke  receiver melalui Xbee Module. Pada pengujian ini lampu led nomor 1 hidup.
Gambar 7. Pengujian menghidupkan lampu led

## 3.2. Pengujian Pengukuran Jarak dan Waktu Pengiriman Data
Pengujian  pengukuran  jarak  dan  waktu  pengiriman  data,  dilakukan  untuk mengukur  jarak  maksimal  antara  transmitter  dan  receiver  tetap  terhubung  dan bisa memproses perintah yang dikirim melalui web. Pengujian untuk pengambilan data  controlling  lampu  led  dilakukan  sebanyak  36  kali  setiap  jarak  pengujian untuk  mendapat  nilai  rata-rata  mulai  dari  waktu  setiap  jarak  dan  kecepatan pengiriman  data  sampai  dapat  dibaca  dan  dikerjakan  oleh  xbee  receiver.  Pada pengujian  ini  Xbee  module  mampu  dan  tetap  bisa  melakukan  pengiriman  data pada jarak maksimal
85 meter, sehingga ini efektif ketika diterapkan/diimplementasikan pada perangkat smarthome.
Tabel 1. Pengujian Pengukuran Jarak dan Waktu Pengiriman Data Jarak (m) Rata-rata pengujian Keterangan Waktu ON (/dtk) Waktu OFF (/dtk) 10 0.98 0.81 Connected 20 0.86 0.82 Connected 30 0.72 0.6 Connected 40 1.89 2.47 Connected 50 1.18 1.14 Connected 60 1.45 1.34 Connected 70 3.46 2.58 Connected 80 4.84 7.18 Connected 85 11.33 11.31 Connected 90 Disconnected Disconnected Disconnected 100 Disconnected Disconnected Disconnected

## 4.  SIMPULAN
Sistem jaringan smarthome menggunakan arduino dan zigbee ieee 802.15.4 berbasis  web  berhasil  diimplementasikan  sesuai  rancangan  dan  bekerja  dengan baik.  Berdasarkan  pengujian  jarak  yang  dilakukan,  jarak  maksimum  yang  dapat dicapai untuk mengcontrolling lampu sejauh 85 meter pada ruang terbuka tanpa penghalang.  Saran  untuk  penelitian  berikutnya  mengoptimalkan  koneksi  pada kondisi  alat  terhalang  oleh  beberapa  obyek  seperti  rumah,  dan  pepohonan diharapkan  frekuensi  yang  dikirimkan  oleh  xbee  transmitter  stabil  dan  mampu mengontrol lampu led atau perangkat elektronik lainnya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] A. Restu Mukti, C. Mukmin, E. Randa Kasih, D. Palembang Jalan Jenderal Ahmad Yani No,  S.  I.  Ulu,  and  S.  Selatan,  “Perancangan  Smart  Home  Menggunakan  Konsep Internet  of  Things  (IOT)  Berbasis  Microcontroller,” J.  JUPITER ,  vol.  14,  no.  2,  pp. 516–522, 2022.
[2] Y. Yusman, B. Bakhtiar, and U. Sari, “Rancang Bangun Sistem Smart Home dengan Arduino  Uno  R3  Berbasis  Internet  of  Things  (IoT),” J.  Litek    J.  List.  Telekomun.
Elektron. , vol. 16, no. 1, p. 25, 2019, doi: 10.30811/litek.v16i1.1466.
[3] M. Grabowski and G. Dziwoki, “The IEEE wireless standards as an infrastructure of smart home network,” Commun. Comput. Inf. Sci. ,  vol. 39,  pp. 302–309,  2009,  doi: 10.1007/978-3-642-02671-3_35.
[4] B. Artono and F. Susanto, “Wireless Smart Home System Menggunakan Internet Of Things,” J.  Teknol.  Inf.  dan  Terap. ,  vol.  5,  no.  1,  pp.  17–24,  2019,  doi: 10.25047/jtit.v5i1.74.
[5] B.  Adi  and  A.  Herlina,  “Smart  Home  With  Smart  Control,  Berbasis  Bluetooth Mikrokontroller,” JEECOM J. Electr. Eng. Comput. , vol. 1, no. 1, pp. 1–11, 2019, doi: 10.33650/jeecom.v1i1.883.
[6] F.  Z.  Rachman,  “Smart  Home  Berbasis  Iot,” Snitt ,  pp.  369–374,  2017,  [Online].
Available: http://jurnal.poltekba.ac.id/index.php/prosiding/article/view/423