BAB 2 LANDASAN TEORI

27

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1.

Microcontroller Atmel AT89X52 Nama generik 8051 diberikan untuk IC mikrokontroler keluarga MCS51™ Intel. Lisensi manufaktur 8051 juga dimiliki oleh vendor lain di antaranya Philips, Siemens, Advanced Micro Devices, dan Fujitsu. Library generik 8051 untuk semua varian sudah tersedia pada compiler-linker Keil yang digunakan untuk pengembangan program µC. Pada library Keil masih terdapat tiga generik MCS-51™ lainnya, 8031, 8032, dan 8052. Program yang dibuat dengan set intruksi MCS-51™ bisa dipakai untuk semua varian selama tidak mengeksploitasi fitur-fitur spesifiknya. Fitur tersebut dikontrol lewat Special Function Register (SFR) tambahan yang tidak ada pada generik 8051. Instruksi program yang dependen terhadap jenis 8051 yang dipakai akan berupa storing nilai ke SFR tambahan tersebut. Sebagai contoh, SAB80C517 (Siemens) memiliki delapan DPTR yang dapat dipilih melalui DPSEL (alamat {92}); 83C751 (Philips) menggunakan tiga SFR: I2CON, I2DAT,

dan I2CFG untuk mendukung komunikasi Inter-Integrated Circuit (I2C); seri 89s (Atmel) memiliki watchdog timer yang diatur melalui SFR WMCON. Jika hanya untuk komputasi AES, perbedaan-perbedaan di atas tidak akan dieksploitasi sebagaimana halnya implementasi pembanding yang telah dipublikasikan. Ia baru akan dilihat ketika komputasi harus berhubungan dengan dunia luar melalui periferal atau jalur I/O yang khusus. Kelebihan versi 6

7 enhancement yang dapat dimanfaatkan adalah berlipatgandanya kecepatan, seri 89 Atmel bisa bekerja dengan kristal 24 MHz, seri C50x (Siemens) bisa hingga 40 MHz. Berikut varian-varian MCS yang terbaru : Tabel 2.1 Varian Keluarga MCS-51™ Intel Part Number 8051 8031 8751 8052 8032 8752

On-Chip Code Memory 4kB ROM 0kB 4kB EPROM 8kB ROM 0kB 8kB EPROM

On-Chip Data Memory 128 bytes 128 bytes 128 bytes 256 bytes 256 bytes 256 bytes

Timers/Counters Interrupts 2 2 2 3 3 3

5/2 level 5/2 level 5/2 level 6/4 level 6/4 level 6/4 level

Tabel 2.2 Varian Keluarga MCS-51™ Maxim Part Number DS89C450-K00 DS89C430 DS89C440 DS89C450 DS80C320 DS87C530

Internal Program Memory 64kB Flash 16kB Flash 32kB Flash 64kB Flash 16kB EPROM

Internal MOVX Memory 1 kBytes 1 kBytes 1 kBytes 1 kBytes 1 kBytes

16-bit Timers 3 3 3 3 3 3

Data Pointers 2 2 2 2 2 2

Tabel 2.3 Varian Keluarga MCS-51™ Philips Part Number W78E051C W78E052C W78E054C W78E058B W77L058A W77E058A

On-Chip Code Memory 4K EPROM 8K EPROM 16K EPROM 32K EPROM 32K EPROM 32K EPROM

On-Chip Data Memory 128 bytes 256 bytes 256 bytes 256 bytes 1K + 256 bytes 1K + 256 bytes

Timers/Counters Interrupts 2 3 3 3 3 3

5/7 level 6/8 level 6/8 level 6/8 level 12 level 12 level

8 Tabel 2.4 Varian Keluarga MCS-51™ Winbond Part Number P89LPC952 P89LPC9408 P89LPC9408 87LPC778 87LPC762 87LPC760

On-Chip Code Memory 8K EEPROM 8kB 8kB EEPROM 8kB ROM 2kB ROM 1kB ROM

On-Chip Data Memory 512 bytes 512 bytes 256 bytes 128 bytes 128 bytes 128 bytes

Timers/Counters Interrupts 4 5 2 2 2 2

17/4 level 15/4 level 15/4 level 13/4 level 12(3) level 11(2) level

Keistimewaan dari chip keluarga 8051 : - 8 bit CPU sebagai pusat pengendalian aplikasi - Kemampuan memproses boolean secara bit per bit - Memiliki 64 Kbyte untuk alamat program dan data (eksternal) - 4 Kbyte ROM di dalam chip (8 Kbyte ROM di dalam chip untuk 8052) - 128 Kbyte RAM di dalam chip - 32 jalur input/output - 2 buah 16 bit timer/counter - Full Duplex Universal Asynchronous Receiver Transmitteter (UART) - 6 sumber interupsi dengan prioritas dan osilator

9 Penelitian ini menggunakan Mikrokontroller AT89x52 (keluarga Intel 8052) dari Atmel, dimana konfigurasinya sebagai berikut :

Gambar 2.1 Konfigurasi Pin Mikrokontroller AT89x52 Penjelasan dari masing-masing pin adalah sebagai berikut : a) Pin 1 sampai 8 (Port 1) merupakan port parallel 8 bit dua arah (bidirectional), yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan (general purpose). b) Pin 9 (Reset) adalah masukan aktif tinggi. Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset MCS-52.

10 c) Pin 10 sampai 17 (Port 3) yang memiliki fungsi pengganti, meliputi TxD (Transmitte data), RxD (Receive Data), (Interrupt 0), (Timer 1),

(Interrupt 1), T0 (Timer 0), T1

(Write External Data Memory) dan

(Read

External Data Memory). Bila fungsi pengganti ini tidak dipakai, pin-pin ini dapat digunakan sebagai port parallel 8 bit dua arah (bidirectional) serbaguna. d) Pin 18 (XTAL 2) adalah pin masukkan ke rangkaian osilator internal. Sebuah osilator kristal atau sumber osilator luar dapat digunakan. e) Pin 19 (XTAL 1) adalah pin keluaran ke rangkaian osilator internal. Pin ini dipakai bila menggunakan osilator kristal. f)

Pin 20 (Ground) dihubungkan ke Vss atau Ground.

g) Pin 21 sampai 28 (Port 2) merupakan port parallel 8 bit dua arah (bidirectional), Port 2 ini mengirimkan Byte alamat bila dilakukan peng-aksesan memori eksternal. h) Pin 29 adalah pin

(Program Store Enable) merupakan

sinyal pengontrol yang membolehkan program memori eksternal masuk kedalam bus selama proses pemberian atau pengambilan instruksi. i)

Pin 30 adalah pin

(Address Latch Enable) yang

digunakan untuk menahan alamat memori eksternal selama pelaksanaan instruksi.

11 j)

Pin31

bila pin ini diberi logika tinggi (H), serpih

tunggal akan melaksanakan instruksi dari ROM atau EPROM ketika isi program counter kurang dari 4096. bila diberi logika rendah (L) serpih tunggal akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program luar. k) Pin32 sampai 39 (Port 0) merupakan port parallel 8 bit open drain 2 arah. Bila digunakan untuk meng-akses memori luar, port ini akan me-multiplex alamat memori dengan data. l)

Pin 40 (Vcc) dihubungkan ke Vcc (+5 Volt).

Fungsi Khusus dalam Mikrokontroller Mikrokontroller memiliki banyak fungsi-fungsi khusus. Fungsi-fungsi khusus tersebut antara lain : a) Interupsi Interupsi adalah perintah untuk menjalankan satu program subroutine pada saat menjalankan program utama, sifat subroutine ini memaksa dan harus harus dilayani. Setelah program interupsi selesai, maka mikrokontroller akan kembali ke program awal yang ditinggalkan. Jenis-jenis interupsi : 1. Interupsi yang tidak dapat dihalangi (Non Mascable interrupt), misalnya reset. 2. Interupsi yang dapat dihalangi (Mascable interrupt), misalnya (internal).

,

, Timer1, Timer0, Serial port

12

Seperti yang telah diketahui diatas, bahwa mikrokontroller tipe AT89x52 memiliki sumber mascable interupsi yaitu

,

, Timer1, Timer0, Serial port (internal). Masing-masing dapat diaktifkan dengan mengubah flag-flag-nya pada beberapa SFR (special function register). Untuk mengaktifkan

dan

dapat diaktifkan dengan merubah bit-bit flag IT0, IT1, IE0, IE1 di dalam satu blok TCON. Untuk mengaktifkan interrupt 0 dan interrupt 1 bisa diprogram secara periodik, dapat juga diberi sinyal dari hardware lain ke pin

atau

. Interrupsi timer 0 dan timer 1 dapat dijalankan dengan men-set bit TF0 dan TF1 pada special function register. Untuk mengaktifkan interupsi serial port dapat di-set pada SCON (SFR). Diperlukan perintah khusus untuk men-set jalannya proses interrupt ini terutama untuk mascable interrupt.

b) Timer / Counter Chip AT89x52, terdapat dua buah timer / counter 16 bit yang dapat diatur melalui perangkat lunak, yaitu timer / counter 0 dan timer / counter 1.

13 Apabila timer / counter ini diaktifkan pada frekuensi kerja mikrokontroller 12 MHz, timer / counter akan melakukan perhitungan

waktu

sekali

setiap

1

microdetik

secara

independent, tidak tergantung pada pelaksanaan suatu interupsi. Satu siklus pencacahan waktu berpadanan dengan satu siklus pelaksanaan interupsi, sedangkan satu siklus dilakukan dalam waktu 1 mikrodetik. Bila dimisalkan suatu urutan interupsi telah selesai dilaksanakan dalam waktu 5 mikrodetik, pada saat itu pula timer / counter telah menunjukkan periode waktu 5 mikrodetik. Apabila periode waktu tertentu telah dilampaui, timer / counter segera menginterupsi mikrokontroller untuk memberitahukan bahwa proses perhitungan telah selesai dilaksanakan. Pengontrol kerja dari timer / conter adalah SFR, TCON (register timer control). Pengontrollan pemilihan mode pada timer dapat dipilih di register timer mode (TMOD).

c) Mode 0 Mode ini, timer disusun sebagai register 13 bit. Setelah semua perhitungan selesai, mikrokontroller akan men-set timer interrupt flag (TF1). Dengan membuat GATE = 1 timer dapat dikontrol oleh masukkan luar INT1 untuk fasilitas pengukuran lebar pulsa.

14 d) Mode 1 Mode 1 ini memiliki kesamaan dengan mode 0 akan tetapi register timer bekerja secara 16 bit.

e) Mode 2 Mode 2 ini menyusun register timer sebagai 8 bit counter. OverfLow dari TL1 tidak hanya men-set TF1, tetapi juga mengisi TL1 dengan isi TH1 yang diatur secara perangkat lunak dan pengisian ini tidak merubah TH1.

f)

Mode 3 Timer 1 dalam mode 3 semata-mata memegang hitungan. Efeknya sama seperti men-set TR1 = 0. Timer 0 dalam mode 3 menetapkan TL0 dan TH0 sebagai dua counter terpisah. TL0 menggunakan control bit timer 0 yaitu C/T, Gate, TR0, INT0, dan TF0. TH0 ditetapkan sebagai fungsi timer. Mode3 diperlukan untuk aplikasi yang membutuhkan timer / counter ekstra 8 bit. Dengan timer 0 dalam mode 3, mikrokontroller ini seperti memiliki 3 timer / counter. Saat timer 0 dalam mode 3, timer 1 dapat dihidupkan atau dimatikan atau dapat digunakan oleh serial port sebagai pembangkit baudrate.

15 2.2.

TRF 2.4G Transceiver (Modul RF)

Gambar 2.2 Konfigurasi Pin TRF 2.4G Spesifikasi modul RF : • Rentang Frekuensi : 2.4~2.524 GHz ISM band • Jenis Modulasi : GFSK • Kecepatan transfer data : 1Mbps; 250Kbps • Multi channel : 125 channels, • Decoder, encoder and data buffer dan CRC computation terintegrasi • Sensitivitas : -90dBm • Antena terintegrasi • Input tegangan : 1.9 sampai 3.6 V • Tegangan input rendah (TX), 10.5mA • Tegangan input rendah (RX), 18mA • Rentang Temperatur operasi : -40 ~ +85°C • Ukuran komponen : 20.5*36.5*2.4mm

16 2.2.1.

Mode-mode yang ada pada modul TRF 2.4GHz : Modul TRF 2.4GHz memiliki 2 mode aktif (TX/RX) : • Mode ShockBurst • Mode Direct

2.2.1.1. Mode ShockBurst Modul RF dengan Mode ShockBurst, mikrokontroller tidak perlu untuk mengatur protokol-protokol yang diperlukan untuk menjalankan modul RF ini, karena semua protokol telah diatur secara otomatis oleh modul RF ini pada saat mengirim atau menerima data, sehingga timing consumption mikrokontroller dapat ditekan.

ShockBurst Transmitte Pin yang terhubung dengan pin MCS : CE, CLK1, DATA 1. Apabila MCS memiliki data untuk dikirim, maka CE di-set ha. Ini menandakan modul TRF 2.4GHz aktif. 2. Address dari node yang menerima (RX address) dan Payload data di-clock ke dalam modul TRF 2.4 GHz, dengan MCS men-set speed < 1Mbps. 3. MCS set CE Low untuk menandakan bahwa modul TRF 2.4GHz dalam mode ShockBurst dengan transmisi aktif. 4. TRF 2.4 GHz dalam mode ShockBurst : • RF front-end diaktifkan

17 • Paket data pada RF dilengkapi (preamble, CRC) • Data dikirim dengan kecepatan tinggi (250 kbps atau 1Mbps tergantung konfigurasi dari pengguna). •

TRF 2.4GHz kembali ke kondisi Stand-by apabila telah selesai mengirimkan data.

Diagram Alir dan blok data pada mode Transmitte ShockBurst :

Gambar 2.3 Diagram Alir Transmitte ShockBurst

18 ShockBurst Receive Pin yang terhubung dengan pin MCS : CE, DR1, CLK1, DATA 1. Memasukkan alamat dan besar payload dari paket RF yang akan datang, pada saat TRF 2.4GHz di set pada mode ShockBurst RX. 2. RX diaktifkan dengan men-set CE = 1. 3. Setelah waktu start-up 200s, TRF 2.4GHz mencari data yang akan masuk. 4. Setelah paket data yang valid telah diterima (address yang tepat dan adanya CRC), TRF 2.4GHz melepaskan pre-amble, address dan bit dari CRC. 5. TRF 2.4 GHz kemudian meng-interrupt MCS dengan men-set pin DR1 High. 6. MCS boleh men-set CE menjadi Low untuk men-disable RF frontend. 7. MCS akan meng-clock data yang hanya ada pada payload saja dalam kecepatan yang sesuai. 8. Setelah semua data pada payload sudah diterima oleh TRF 2.4 GHz, DR1 di-set Low lagi, dan sudah siap untuk menerima data yang baru lagi jika CE secara terus menerus di-set High pada saat data di kirim ke MCS. Jika CE di-set Low, maka start up sequence dapat diulang.

19 Diagram Alir dan blok data pada mode receive ShockBurst :

Gambar 2.4 Diagram Alir Receive ShockBurst

20 2.2.1.2. Mode Direct Modul RF dengan Mode Direct, mikrokontroller harus mengatur sendiri protokol-protokol yang diperlukan untuk menjalankan modul RF ini, baik pada saat mengirim atau menerima data.

Direct Transmitte Pin yang terhubung dengan pin MCS : CE, DATA 1. Apabila MCS memiliki data untuk dikirim, maka CE di-set HIGH. Ini menandakan modul TRF 2.4GHz aktif. 2. Front-end dari TRF 2.4 GHz sekarang secepatnya diaktifkan, dan setelah 200s waktu settling, data akan memodulasi carrier secara langsung. 3. Protokol-protokol yang ada pada RF (preamble, address dan CRC) sekarang harus diimplementasikan secara langsung pada MCS.

Direct Receive Pin yang terhubung dengan pin MCS : CE, CLK1, DATA 1. Dalam Configuration word untuk TRF 2.4GHz CE di-set High dan di-set dalam mode direct RX. 2. CLK1 akan mulai men-toggle data, pada saat modul TRF-2.4GHz mencoba untuk me-lock aliran data yang akan datang. 3. Ketika preamble yang valid datang, CLK1 dan DATA akan melock sinyal yang baru datang dan paket RF akan terisi pada pin

21 DATA dengan kecepatan yang sama seperti ketika data tersebut di-Transmitte. 4. Untuk dapat mengaktifkan demodulator untuk me-re-generate clock, preamble harus di-toggle hi-lo sebanyak 8 bit, dengan pertama kali di-set Low ketika data pertama memiliki bit Low. 5. Pada mode ini sinyal Data Ready (DR) tidak ada. Pengenalan Address dan Checksum juga harus dilakukan pada Receiving MC.

2.2.2.

Modulasi Modulasi adalah proses merubah sebuah sinyal carry agar sinyal tersebut dapat digunakan untuk membawa informasi atau data. Tiga parameter kunci dalam sinyal sinusoidal adalah amplitude, fasa dan frekuensi, dan informasi-informasi sinyal lain yang dapat digunakan untuk memodulasi sinyal. Ada beberapa alasan melakukan modulasi sinyal sebelum melakukan transmisi data melalui suatu media, meliputi kemampuan pengguna yang berbeda dalam menggunakan media sebagai penghantar, dan membuat sinyal-sinyal transmisi tersebut cocok dengan media propagasinya. Alat untuk memodulasi sinyal disebut sebagai modulator dan alat yang merubah kembali sinyal yang telah dimodulasi ke sinyal sebenarnya disebut dengan demodulator. Alat yang dapat melakukan keduanya (modulasi dan demodulasi) adalah modem. Modul RF dalam perancangan ini bekerja dengan modulasi GFSK. Modulasi GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) adalah modulasi yang digunakan pada DECT, bluetooth, dan z-ware. Pada GFSK logika 1

22 direpresentasikan dengan frekuensi positif dari frekuensi carry, dan logika 0 direpresentasikan dengan frekuensi negatif.

2.2.3.

Propagasi Radio Radio propagation adalah sebuah aturan atau teori yang digunakan untuk menjelaskan bagaimana karakteristik gelombang radio pada saat ditransmisikan. Pada udara, semua gelombang elektromagnetik (radio, X-Ray, visual, dll) memiliki kekuatan gelombang 1/(x2), dimana x adalah jarak dari sumber sinyal. Menggandakan jarak dari sumbar sinyal ke tujuan berarti kekuatan dari sinyal turun tinggal ¼ dari kekuatan sinyal semula. Tabel 2.5 Spektrum Frekuensi Radio

Band Name

Abbr

ITU Band

Extremely Low Frequency

ELF

1

Super Low Frequency

SLF

2

Ultra Low Frequency

ULF

3

Very Low Frequency Low Frequency

VLF

4

LF

5

Medium Frequency High Frequency

MF

6

HF

7

Very High Frequency

VHF

8

Frequency Wavelength < 3 Hz > 100,000 km 3-30 Hz 100,000 km – 10,000 km 30-300 Hz 10,000 km – 1000 km 300 – 3000 Hz 1000 km – 100 km 3 – 30 kHz 100 km – 10 km 30 – 300 kHz 10 km – 1 km 300 – 3000 kHz 1 km – 100 m 3 – 30 MHz 100 m – 10 m 30 – 300 MHz 10 m – 1m

Example Uses

Communication with Submarines

Submarine Communication, Avalanche beacons Navigation, Time Signals AM broadcast Shortwave Broadcast FM and Television Broadcast

23 Ultra High Frequency Super High Frequency Extremly High Frequency

2.3.

UHF

9

SHF

10

EHF

11

300 – 3000 MHz 1 m – 100 mm 3 – 30 GHz 100 mm – 10 mm 30 – 300 GHz 10 mm – 1 mm

Television Broadcast, Mobile Phones, Wireless LAN Microwave devices, WCDMA, WLAN Radio Astronomy

Sensor Suhu (DS-1620)

Gambar 2.5 Koneksi Pin DS-1620 Sistem ini menggunakan IC DS-1620. Sensor ini dapat mengukur suhu dari -55°C sampai +125°C dengan resolusi 0.5°C. Panjang data yang dibaca oleh IC suhu ini adalah 9 bit. Keunggulan dari IC suhu ini adalah data yang dibaca dan ditulis dilakukan melalui 3-wire serial interface (CLK, DQ, RST) selain itu, output yang dihasilkan berupa data digital sehingga tidak diperlukan lagi ADC untuk mengetahui suhu yang dibaca oleh DS-1620 ini. IC DS-1620 ini dapat juga difungsikan sebagai termostat, Pin THIGH akan menjadi High (logika 1) jika suhu pada DS-1620 lebih besar atau sama dengan nilai pada register TH. Pin TLOW akan menjadi High (logika 1) jika suhu pada DS-1620 lebih kecil atau sama dengan nilai pada register TL. Sementara Pin TCOM akan menjadi High (logika 1) jika suhu lebih besar atau sama dengan nilai pada

24 register TH dan TCOM akan tetap High (logika 1) sampai suhu lebih kecil atau sama dengan nilai pada register TL. Cara men-set suhu pada IC DS-1620 adalah melalui 3-wire serial interface (CLK, DQ, RST). Tabel 2.6 Tabel hubungan antara Suhu dan Data Suhu (°C) Data Output (Biner) Data Output (Hexa) +125 011111010 00FAh +25 000110010 0032h +0,5 000000001 0001h +0 000000000 0000h -0,5 111111111 01FFh -25 111001110 01CEh -55 110010010 0192h

2.4.

IC Direction 74HC245

Gambar 2.6 Koneksi Pin 74HC245 IC 74HC245 merupakan IC direction yang berfungsi untuk mengatur perpindahan data dari Modul MCS AT89S52 ke Modul TRF 2,4G atau sebaliknya. Pin dir pada IC ini berfungsi sebagai penentu arah dari jalan data

25 yang diinginkan. Jika Pin dir mendapat logika High, maka Pin An (n = 0 s/d 7) akan menjadi Input dan Pin Bn akan menjadi Output. Ketika pin An ada data yang ingin dikirim, maka data tersebut akan dikeluarkan melalui pin Bn tujuannya. Misal : dir = 1, dan ada data dari A4, maka data akan keluar dari B4. Jika Pin dir mendapat logika Low, maka Pin Bn akan menjadi Input dan Pin An akan menjadi Output. Tabel 2.7 Tabel Fungsi IC 74HC245 Input Input/Ouput L L A = B Input L H Input B = A H X Z Z

2.5.

Decoder 4 to 16 (74LS154)

Gambar 2.7 Koneksi Pin 74LS154 Decoder 4 to 16 ini digunakan untuk mengatur LED yang ada pada panel informasi di Modul Main-monitoring. Jumlah decoder yang digunakan

26 dalam sistem ini ada tiga, dengan demikian jumlah maksimum LED yang dapat dinyalakan adalah 48 buah. Akan tetapi karena LED yang digunakan akan menampilkan dua status atau lebih, maka sedikitnya akan dibutuhkan dua pin pada decoder untuk mengatur nyala dari LED yang digunakan. Dengan kondisi seperti ini, maka total LED yang dapat dinyalakan dengan menggunakan tiga decoder adalah 24 LED. Tabel 2.8 Tabel Fungsi IC 74LS154

G1 G2 L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L H H L H H

Input D C L L L L L L L L L H L H L H L H H L H L H L H L H H H H H H H H X X X X X X

B L L H H L L H H L L H H L L H H X X X

A L H L H L H L H L H L H L H L H X X X

0 L H H H H H H H H H H H H H H H H H H

1 H L H H H H H H H H H H H H H H H H H

2 H H L H H H H H H H H H H H H H H H H

3 H H H L H H H H H H H H H H H H H H H

4 H H H H L H H H H H H H H H H H H H H

5 H H H H H L H H H H H H H H H H H H H

6 H H H H H H L H H H H H H H H H H H H

Output 7 8 9 10 11 12 13 14 15 H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H L H H H H H H H H H L H H H H H H H H H L H H H H H H H H H L H H H H H H H H H L H H H H H H H H H L H H H H H H H H H L H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H

27 2.6.

Frekuensi Hopping & Direct Sequence Teknik Modulasi Spread Spectrum terdapat dua jenis, yaitu : Frequency Hopping (FHSS) dan Direct Sequence (DSSS). Perbandingan dua teknologi tersebut berdasarkan performansi keduanya terhadap beberapa parameter penting dalam sistem komunikasi data broadband tidak menyatakan bahwa teknologi yang satu adalah teknologi yang jelek sedangkan yang lainnya bagus, tetapi lebih ditujukan pada beberapa jenis aplikasi tertentu, FHSS memiliki performansi yang lebih bagus dibandingkan DSSS dan tentu saja demikian sebaliknya. Secara garis besar dapat dinyatakan bahwa DSSS memiliki keunggulan pada kapasitas tetapi sangat sensitif terhadap lingkungan apakah itu noise, pantulan dan lain-lain. Cara terbaik untuk mengurangi pengaruh lingkungan tersebut adalah dengan menggunakannya untuk aplikasi point-to-point seperti : Building-to-Building, Point of Presence (PoP) ke Base Station pada sistem seluler, dll. FHSS adalah teknologi yang sangat handal dan kurang sensitif terhadap pengaruh lingkungan. Pada suatu area geografis tertentu beberapa Sistem FHSS dapat dioperasikan secara simultan jauh lebih banyak daripada sistem DSSS. Sehingga FHSS merupakan salah satu pilihan untuk mencakup daerah yang luas dimana diperlukan sistem yang sama beroperasi secara simultan dan dimana penggunaan antena directional untuk mengurangi pengaruh lingkungan tidak mungkin dilakukan. Pada umumnya Broadband Wireless Access (BWA) menggunakan teknologi ini.

6

28 2.7.

Teori Radio Line Of Sight dan Fresnel Effect Transmisi radio membutuhkan sebuah jalur kosong yang dibutuhkan oleh dua buah antena untuk saling berkomunikasi, ini yang dinamakan Radio Line of Sight. Hal ini sangat diperlukan apabila akan merancang suatu jaringan yang beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz dan terlebih lagi pada frekuensi 5.8GHz. Line of Sight adalah sebuah jalur kosong yang ada diantara dua buah titik. Untuk mendapatkan daerah visual yang bersih pada sebuah Line of Sight, diantara 2 buah titik tersebut sebaiknya diusahakan tidak terdapat hambatan. Hal-hal yang dapat menjadi hambatan dalam suatu Line of Sight antara lain : •

Bentuk Topografi, Contoh Pegunungan, Hutan

•

Sudut permukaan bumi

•

Gedung tinggi, rumah dan bangunan-bangunan lain

•

Pohon

Jika hal-hal tersebut memiliki ketinggian yang cukup untuk menutup pandangan dari masing-masing titik, maka tidak akan ada Visual Line of Sight. Pada gambar 2.8 hambatan yang menghalangi Visual Line of Sight, dapat juga menghalangi Radio Line of Sight.

Gambar 2.8 Visual Line Of Sight

29 Meskipun Visual Line of Sight ini telah terpenuhi, terkadang data yang dikirim masih saja rusak atau pada saat pengiriman data, kekuatan dari sinyal radio tersebut berkurang. Hal ini dapat disebabkan oleh suatu fenomena yang dinamakan Fresnel Effect. Dimana pada fenomena ini akan terbentuk suatu zona yang dinamakan Zona Fresnel.

Gambar 2.9 Visual Line Of Sight dan Fresnel Zone Dengan Hambatan Gambar 2.9 dapat dilihat walaupun Visual Line of Sight tercipta, namun karena sebuah gunung berada didalam Zona Fresnel, maka hal ini dapat membuat data yang dikirim akan hilang atau sampai ketujuan dengan waktu yang terlambat. Jika sebuah pohon (elemen yang lebih lembut) yang berada pada Zona Fresnel ini, maka kekuatan dari sinyal tersebut berkurang. Alasan mengapa fenomena tersebut bisa terjadi, dapat dilihat pada Gambar 2.10 :

Gambar 2.10 Fenomena Phase Cancelling Effect

30 Normalnya sinyal berjalan secara langsung dari TX menuju RX. Akan tetapi pada dasarnya, TX juga mengirimkan sinyal yang tidak tegak lurus terhadap RX. Dalam keadaan normal, sinyal yang lain tersebut akan terus berjalan hingga pada akhirnya kekuatan dari sinyal tersebut hilang. Akan tetapi apabila sinyal yang lain ini menabrak suatu rintangan, maka besar kemungkinan sinyal tersebut akan berbelok mengenai sinyal lurus yang sedang berjalan menuju RX. Hal ini dapat mengakibatkan sinyal yang diterima oleh RX berubah fasa, perubahan fasa ini yang dinamakan Phase Cancelling Effect. Efek dari fenomena ini adalah kemungkinan berkurangnya kekuatan dari sinyal yang dikirim oleh TX, hal ini dapat mengakibatkan data kemungkinan tidak diterima oleh RX. Beberapa cara dapat dilakukan untuk mengatasi masalah ini, antara lain : •

Menempatkan antena pada posisi yang lebih tinggi

•

Membangun sebuah menara untuk menempatkan antena

•

Meninggikan menara yang sudah ada

•

Menempatkan antena pada sebuah gedung yang tinggi atau rumah yang tinggi

•

Menggunakan teknologi Near Line of Sight yang bernama WiMAX

Jika Zona Fresnel sudah tidak terganggu, maka komunikasi data pun dapat berjalan dengan lancar. Gambar 2.11 menunjukkan contoh komunikasi antara dua antena yang memenuhi syarat dalam melakukan komunikasi RF dengan menggunakan frekuensi 2.4GHz.

31

Gambar 2.11 Visual Line Of Sight dan Fresnel Zone Tanpa Hambatan

2.7.1.

Zona Fresnel Zona Fresnel pada gelombang radio ini berbentuk elips yang terbentuk disekitar daerah Visual Line of Sight. Ketebalan (r) dari Zona Fresnel ini dipengaruhi oleh jarak antar antena dan sinyal frekuensi yang digunakan. Pada Gambar 2.12 dapat dilihat Zona Fresnel yang terbentuk dan juga rumus bagaimana cara menghitung ketebalan (r) dari Zona Fresnel tersebut.

Gambar 2.12 Rumus Ketebalan (r) Zona Fresnel dan Ilustrasi Zona Fresnel

32 Zona Fresnel memiliki beberapa zona yang berbentuk elips. Pantulan dari suatu hambatan yang terjadi dalam zona 1 akan membuat sinyal mengalami pergeseran fasa sebesar 0 o sampai 90o, dalam zona 2 sinyal akan mengalami pergeseran fasa sebesar 90 o sampai 270o, pada zona 3 sinyal akan mengalami pegeseran fasa sebesar 270 o sampai 450o begitu seterusnya.

Gambar 2.13 Lapisan Zona Fresnel Zona dengan kelipatan genap merupakan zona yang terburuk (karena memiliki pergeseran fasa secara maximum) dan zona dengan kelipatan ganjil merupakan zona yang terbaik (karena memiliki kemungkinan untuk menambah kekuatan dari sinyal tersebut). Dalam Zona Fresnel kekuatan sinyal yang paling besar terdapat di zona 1 dan kekuatan tersebut akan berangsur-angsur berkurang pada zona-zona berikutnya. Kesimpulan yang didapat adalah untuk memaksimalkan kekuatan dari RX, maka efek pergeseran fasa harus dapat diperkecil. Untuk itu, sinyal yang paling kuat harus dipastikan tidak menabrak hambatan yang ada. Sinyal yang

33 paling kuat berada didalam daerah yang paling dekat dengan jalur Line of Sight antara TX dengan RX, yang mana jalur tersebut selalu berada di lapisan 1 dari Zona Fresnel. Kondisi yang paling baik adalah 60% lapisan 1 dari Zona Fresnel harus bersih dari hambatan yang ada.

Gambar 2.14 Area sebesar 60% pada lapisan 1 Zona Fresnel Balok hitam pada gambar 2.14 merupakan sebuah gedung dengan jarak dari antena TX adalah d1 dan jarak dari antena RX merupakan d2, maka tinggi gedung tersebut tidak boleh lebih besar dari 60% jarak r1 (jari-jari Zona Fresnel, hitung sesuai dengan rumus pada gambar 2.12) yang diukur pada titik tengah Line of Sight (c1 pada gambar). Maka dari itu, area seluas 60% ini harus bersih dari hambatan apapun, jika tidak maka besar kemungkinan transmisi data dari TX menuju RX akan terganggu atau bahkan kemungkinan terburuk, transmisi data tidak sukses.