5
BAB II DASAR TEORI
2. 1
Konsep Dasar Radio Radio merupakan teknologi komunikasi yang melakukan pengiriman
sinyal melalui modulasi gelombang elektromagnetik. Informasi dikirim dengan cara “menitipkan”-nya pada suatu gelombang pembawa (carrier). Proses ini disebut dengan modulasi. Dibawah ini merupakan gambar blok diagram sistem komunikasi radio :
Gambar 2.1 Blok Diagram Komunikasi Radio
Salah satu contoh teknologi yang menggunakan konsep radio adalah Wireless LAN. Pada Wireless LAN sinyal radio menjalar dari pengirim ke penerima melalui free space, pantulan, difraksi, Line of Sight, dan Obstructed LOS. Berikut ini adalah parameter dasar radio yang digunakan dalam jaringan Wireless : 5
6
a. Frekuensi Frekuensi merupakan jumlah siklus per detik sebuah arus bolak-balik. Unit yang digunakan untuk frekuensi adalah Hertz atau disingkat Hz. Satu (1) Hz merupakan frekuensi sebuah arus bolak-balik menyelesaikan satu siklus dalam satu detik. •
Kilohertz (kHz) ribu siklus
•
Megahertz (MHz) juta siklus
•
Gigahertz (GHZ) milyard siklus
•
Terahertz (THZ) ribu milyard siklus
b. Panjang Gelombang Panjang gelombang merupakan jarak antara dua titik identik dalam sebuah siklus. Panjang gelombang tergantung dari ketinggian frekuensi, semakin tinggi frekuensi, maka semakin pendek panjang gelombang. Persamaan panjang gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut1:
Panjang Gelombang (meter) = 300 / Frekuensi (MHz)
(2.1)
Pada frekuensi 2.4 GHz maka panjang gelombang adalah 12.5 cm. Panjang gelombang sangat penting untuk dipahami, terutama pada saat menginstalasi antena. Untuk memperoleh radiasi sinyal radio yang optimal, maka antena dipasang minimal 10 kali panjang gelombang jauhnya dari permukaan
1
Tri Antoro Sepdi, Perancangan Dan Implementasi Jaringan Wifi Over Picocell, Bandung: STT Telkom, 2006, Hal 12.
7
yang dapat memantulkan sinyal radio. Untuk frekuensi 2.4 GHz, permukaan yang dapat memantulkan harus berada pada jarak lebih jauh dari 1.25 meter.
c. Daya Pemancar Transmit power atau disebut juga Tx Power atau pemancar. Daya pancar ini menentukan energi yang ada sepanjang lebar bandwidth tertentu. Daya pancar diukur dengan satuan : dBm = daya relative terhadap 1 milliwatt. W
= daya linier sebagai Watt.
Daya ( dBm ) = 10 x log[ daya ( W ) / 0.001 W ]
(2.2)
Hubungan antara dBm dan Watts dapat dihitung melalui persamaan berikut: Daya (dBm)
= 10
x log[Daya (W) / 0.001W]
Daya (W)
= 0.001 x 10^ [Daya (dBm)/10 dBm]
(2.3)
d. Sensitivitas Receive Sensitivitas Receive sering disebut juga sensitivitas Rx atau penerima. Semua radio mempunyai titik minimal, dimana jika sinyal yang diterima lebih rendah dari titik minimal maka data yang dikirim tidak dapat diterima. Titik minimal sensitivitas Rx didefinisikan dalam dBm atau W. Sebagian besar radio, sensitivitas Rx didefinisikan sebagai level dari Bit Error Rate (BER). Standar BER yang biasa digunakan yaitu 10 ( 99.999 ). Pada peralatan Wi-Fi, sensitivitas Rx dalam range -79 sampai -80 dBm. Sinyal yang
8
diterima dapat lebih tinggi dan berubah-ubah tergantung pada beberapa faktor, seperti multipath fading. Noise didefinisikan sebagai sinyal yang tidak kita inginkan yang diterima oleh pesawat penerima. Noise harus jauh lebih rendah dari sensitivitas penerima, sekitar - 90 sampai -100dBm.
e. Penguatan Antena Pada sistem wireless antena yang digunakan untuk mengkonversikan gelombang listrik menjadi gelombang elektromagnetik yang akan merambat di udara. Penguatan antena adalah besarnya penguatan energi yang dapat dilakukan oleh antena pada saat memancarkan dan menerima sinyal. Penguatan antena diukur dalam : dBi
:
relatif terhadap antena isotropic (antena titik).
dBm
:
relatif terhadap sebuah antena dipole.
f. Redaman Dalam sebuah sistem komunikasi radio ada banyak hal yang memungkinkan terjadinya redaman pada kekuatan sinyal. Beberapa diantaranya adalah kabel, konektor, anti-petir, udara (free space), maupun berbagai halangan lain seperti pohon. Semua ini akan menyebabkan turunnya kemampuan jika tidak di install dengan baik. Dalam sistem komunikasi “low power” seperti Wi-Fi yang rata-rata hanya mempunyai daya pancar 30-100mW saja, maka setiap dB yang dapat kita hemat akan sangat penting artinya. Ingat “3 dB Rule”.
9
Untuk setiap 3 dB gain/loss kita akan double daya (gain) atau kehilangan setengah daya (loss). Contoh, -3 dB
= 1/2 daya (kehilangan setengah daya)
-6 dB
= 1/4 daya (kehilangan seperempat daya)
+3 dB
= 2x daya (double daya)
+6dB
= 4x daya (naik daya empat kali)
Tabel 2.1 Redaman Splitter2 Component
Losses
2 way splitter
-3.5dB
3 way splitter
-5.4
4 way splitter
-7dB
8 way splitter
-11dB
100’ RG/U QS
-5dB
100’ RG59
-7dB
Tabel 2.2 Redaman Kabel3 Tipe kabel
Redaman per 10 meter (frek 2,4 GHz)
RG 8
3.3 dB
LMR 400
2.2 dB
Heliax 3/8’’
1.76 dB
LMR 600
1.7 dB
Heliax ½’’
1.2 dB
Heliax 5/8 ‘’
0.71 dB
2
http://www.swhowto.com/VideoLoss.htm
3
Purbo, onno W. Insfrastruktur Wireless Internet, Yogyakarta : ANDI, 2003. hal.123.
10
g. Membatasi Radiasi Daya Daya yang dipancarkan dari antena dapat diukur dengan dua cara, yaitu : a. Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) dalam dBm = daya di input antena (dBm) + penguatan antena (dBi) b. Effective Radiated Power (ERP) dalam dBm = daya di input antena ( dBm ) + penguatan antena ( dBd ) Effective Radiated Isotropic Power lebih banyak digunakan. Di Indonesia mengadopsi batasan EIRP yang berbeda bagi sambungan Point-to-Point (P2P) yaitu 23 dBm dan sambungan Point-to-Multi-Point (P2MP) yaitu 30 dBm.
h. Direct Sequence Spread Spectrum ( DSSS ) Juga dikenal sebagai Direct Sequence Code Division Multiple Access (DSS-CDMA). DSSS merupakan salah satu dari pendekatan modulasi spread spectrum untuk pengiriman data digital kecepatan tinggi melalui radio. Peralatan IEEE 802.11b menggunakan DSSS untuk memancarkan datanya yang memberikan kecepatan sekitar 11 Mbps. Setiap stasiun yang memancar akan mengkonsumsi bandwidth sekitar 22 MHz.
Gambar 2.2 Pembagian channel pada sistem DSSS sesuai standar IEEE 802.11b
11
Setiap arus informasi yang akan dikirim dibagi menjadi potongan kecilkecil, dan setiap potongan menduduki channel yang ada dalam spectrum pancaran. Pada saat dikirim, seluruh data digabungkan dengan sebuah data berurut kecepatan tinggi yang dikenal dengan chipping code yang akan mendefinisikan spreading dari data. Pesawat pemancar dan penerima harus disinkronkan dengan code spreading yang sama. Dua sambungan komunikasi dengan code spreading yang berbeda dapat menggunakan frekuensi yang sama dan tidak saling mengganggu. Oleh karena itu, dalam sebuah channel dapat ditampung beberapa sambungan dengan code spreading yang berbeda. Chipping code akan menolong dalam pertahanan terhadap interferensi dan juga memperbaiki data aslinya kembali jika terjadi kerusakan pada saat dikirim.
i. Frequency Hopping Spread Spectrum ( FHSS ) Teknik ini merupakan spread spectrum yang sudah jarang digunakan. Teknik ini menggunakan frekuensi yang melompat-lompat pada suatu pita frekuensi tertentu. Pada sistem frequency hopping, frekuensi carrier berubah-ubah atau melompat-lompat sesuai urutan pseudorandom tertentu. Carrier akan menempati waktu tertentu pada suatu frekuensi dikenal dengan dwell time. Dan akan melompat ke frekuensi selanjutnya pada hop time. Setelah pola tertentu, carrier akan kembali ke frekuensi awalnya lagi. Pada receive dilakukan sinkronisasi untuk menyesuaikan dengan dwell time dan hop time transmitter. Pada umumnya,
12
semakin kecil hop time relative terhadap dwell time akan menyebabkan throughput semakin kecil. Sistem dengan FHSS lebih lambat dari DSSS. Konsekuensinya mengkonsumsi bandwidth lebih sedikit, sekitar 1 MHz atau lebih kecil. Akibatnya, kecepatan FHSS lebih rendah dari DSSS.
j. Propagasi di Udara ( Free Space Loss ) Pada saat sinyal meninggalkan antena, sinyal akan berpropagansi. Antena yang digunakan akan menentukan bagaimana propagasi. Pada frekuensi 2.4 GHz sangat penting menentukan jalur antara dua antena tidak ada penghalang, hal ini karena akan terjadinya degradasi sinyal yang berpropagasi di udara jika ada hambatan di jalur, seperti pepohonan, bangunan, tiang PLN, tower, gunung, dan lain sebagainya. Tetapi sebagaian redaman dalam sistem wireless adalah redaman karena sinyal harus merambat di udara. Persamaan redaman Free Space (Free Space Loss / FSL) adalah sebagai berikut : FSL(dB) = 32.45 + 20Log10F(MHz) + 20Log10D(km)
(2.4)
Free Space Loss pada jarak satu (1) km pada frekuensi 2.4 GHz adalah FSL(dB)
= 32.45 + 20Log10(2400) + 20Log10(1) = 32.45 + 67.6 + 0 = 100.05 dB
100+ dBm Free Space Loss (FSL) lumayan tinggi. Mengingat Effective Radiated Isotropic Power (EIRP) yang diizinkan untuk terbang dari antena hanya 30-36 dBm. Oleh karenanya, kita melihat sekitar –70 sampai –80 dBm daya yang
13
di terima. Cukup sempit margin yang ada mengingat sensitifitas penerima hanya sekitar -85dBm.
k. Line Of Sight Line of sight merupakan garis lurus yang dapat dilihat dari pengirim ke penerima. Memperoleh Line Of Sight (LOS) yang baik antara antena pengirim dan penerima sangat penting, baik untuk instalasi Point to Point dan Point to Multipoint. Ada dua jenis LOS yang harus diperhatikan dalam instalasi, yaitu: a. Optical LOS yaitu berhubungan dengan kemapuan masingmasing untuk melihat. b. Radio LOS yaitu berhubungan dengan kemampuan penerima radio untuk melihat sinyal dari pemancar radio.
Gambar 2.3 Fresnel Zone
Jika ada halangan di wilayah Fresnel Zone, performansi sistem akan mengalami gangguan. Beberapa efek yang akan terjadi adalah: 1.
Reflection (Refleksi)
14
Gelombang yang menabrak akan menjauhi bidang datar dan mulus yang ditabrak. Multipath fading akan terjadi gelombang yang datang secara langsung menyatu di penerima dengan gelombang pantulan yang juga datang, tetapi dengan fasa yang berbeda. 2.
Refraction (Refraksi) Gelombang yang menabrak merambat melalui bidang yang dapat memudarkan (scattering) pada sudut tertentu. Pada frekuensi dibawah 10 GHz tidak terlalu banyak terganggu oleh hujan lebat, awan, dan kabut.
3.
Diffraction (Difraksi) Gelombang yang menabrak melewati halangan dan masuk ke daerah bayangan.
2. 2
Konsep dasar Wi-Fi Wireless Fidelity atau yang dikenal dengan nama Wi-Fi, pada dasarnya
merupakan istilah untuk peralatan Wireless LAN (WLAN), yang mengikuti keluarga standar IEEE 802.11. Wi-Fi merupakan standar komunikasi wireless dengan frekuensi bebas pada 2.4 GHz yang disepakati oleh Institute of Electrical and Electronics Engineer (IEEE) pada tahun 19994. Secara teknik, peralatan internet wireless yang biasa digunakan pada saat ini yaitu terdiri dari:
4
Priyambodo, Tri Kuntoro. Jaringan Wi-Fi, Yogyakarta : ANDI, 2005. hal.1.
15
Tabel 2.3 Standar Perangkat IEEE 802.11 Standar
Frekuensi
Bitrate
IEEE 802.11
2.4 GHz
2 Mbps
IEEE 802.11a
5 GHz
54 Mbps
IEEE 802.11b
2.4 GHz
11 Mbps
IEEE 802.11g
2.4 GHz
54 Mbps
IEEE 802.11n
2.4 GHz
120 Mbps
Untuk menjalankan peralatan internet di frekuensi 2.4 GHz tidak diperlukan izin stasiun dari pemerintah, namun dibatasi pada beberapa hal, seperti: •
Maksimum Effective Isotropic Radiated Power (EIRP), Tx Power pada antena adalah 23 dBm5.
•
Semua peralatan yang digunakan harus disertifikasi oleh Direktorat Jenderal Pos dan Telekomunikasi.
2. 3
Tipe Jaringan Wi-Fi Seperti halnya jaringan Ethernet-LAN (jaringan dengan kabel), jaringan
Wi-Fi juga dikonfigurasikan ke dalam dua jenis jaringan yakni: •
Jaringan peer to peer / Ad hoc Wireless LAN Topologi ad hoc adalah topologi Wi-Fi dimana komputer maupun mobile station terhubung secara langsung tanpa menggunakan AP.
5
Gunawan w, Mobile Broadband, Bandung: Informatika, hal.215.
16
Komputer dapat berhubungan berdasarkan nama SSID (Service Set Identifiers). Jadi komunikasi langsung dilakukan me!alui masingmasing perangkat wireless yang terdapat pada komputer atau perangkat komunikasi lainnya.
Gambar 2.4 Jaringan peer to peer/Adhoc wireless LAN
•
Jaringan Server Based / Wireless Infrastructure Jaringan infrastructure adalah jaringan Wi-Fi dimana komputerkomputer maupun mobile stasions dalam suatu jaringan terhubung melalui Access Point. Jadi, setiap komputer maupun mobile station yang hendak berhubungan satu sama lain harus melewati Access Point terlebih dahulu, baru kemudian dapat menggunakan sumber daya yang ada pada jaringan.
Gambar 2.5 Jaringan Server Based/Wireless Infrastructure
17
2. 4
Operasi Dasar Jaringan 802.11 Ketika menginstall, mengkonfigurasi, dan mengaktifkan perangkat
wireless LAN disisi client, maka client secara otomatis dalam posisi listen untuk mendengar sinyal yang dikirimkan dari perangkat wireless LAN lainnya. Proses listen ini dikenal pula dengan istilah scanning. Scanning terjadi sebelum proses lainnya karena berfungsi mencari perangkat wireless lainnya. Ada 2 jenis scanning, yaitu: •
Scanning secara pasif (Passive Scanning). Scanning secara pasif merupakan proses mendengarkan beacon pada tiap-tiap channel dalam periode waktu tertentu setelah client diinisialisasi.
•
Scanning secara aktif (Active Scanning). Scanning secara aktif meliputi pengiriman sebuah frame berisi probe permintaan dari client wireless. Station (client) mengirimkan probe permintaan ketika secara aktif mencari sebuah kelompok jaringan wireless. Probe permintaan berisi suatu kelompok jaringan wireless.
Dalam proses mencari keberadaan access point, station atau client mengidentifikasi sebuah identifier yang dikenal dengan istilah SSID (Service Set Identifiers). SSID merupakan nama kelompok jaringan yang digunakan pada wireless LAN, bertujuan untuk membagi jaringan dan untuk proses bergabung ke dalam sebuah jaringan. Nilai SSID yang terpasang diclient dan Access Point harus sama.
18
SSID dari Access Point dikirimkan dalam sebuah beacon, yakni sebuah frame pendek yang dikirimkan dari Access Point ke station atau client (pada mode insfrastruktur) atau antar client (pada mode adhoc). Beacon berfungsi mengelola dan mengsinkronisasikan komunikasi pada sistem wireless LAN. Jika di dalam area ada beberapa Access Point, SSID jaringan di-broadcast oleh beberapa Access Point. Pada situasi ini, station akan berusaha bergabung dengan jaringan melalui Access Point berdasarkan kekuatan sinyal.
2. 5
Pengkanalan Insfrastruktur Wi-Fi 2.4 GHz Infrastruktur Wi-Fi 802.11b pada dasarnya mempunyai jumlah channel
yang sangat terbatas. Pada jaringan yang sangat padat, tidak semua channel dapat digunakan sekaligus untuk mengurangi interferensi di infrastruktur. Berikut adalah pembagian channel: Tabel 2.4 Pembagian Channel untuk WiFi 802.11b Channel
Frekuensi
Channel
Frekuensi
1
2412 MHz
8
2447 MHz
2
2417 MHz
9
2452 MHz
3
2422 MHz
10
2457 MHz
4
2427 MHz
11
2462 MHz
5
2432 MHz
12
2467 MHz
6
2437 MHz
13
2472 MHz
7
2442 MHz
14
2477 MHz
19
Untuk Wi-Fi yang berbasis IEEE 802.11 b yang menggunakan modulasi Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) maka diperlukan lebar spectrum yang digunakan 22 MHz untuk setiap stasiun yang memancar. Hal ini berarti, jika sebuah stasiun memancar pada sebuah channel, maka stasiun itu sebetulnya akan mengambil 11 MHz ke bawah maupun 11 MHz ke atas dari frekuensi tengah channel tersebut. Dan ini juga berarti pancaran sinyal DSSS akan mengambil dua channel di atas dan dua channel di bawah sehingga mengambil lima channel sekaligus.
p
22MHz
f
Gambar 2.6 Spektrum sinyal DSSS
Untuk pemisahan yang baik karena pembatasan regulasi, maka dapat digunakan tiga non-overlapping channel, yaitu: •
Channel 1
2412 MHz
•
Channel 6
2437 MHz
•
Channel 11
2462 MHz
20
Gambar 2.7 Tiga Non-overlapping channel
2. 6
Kelemahan dan Kelebihan Jaringan Wireless a. Kelemahan •
Keamanan Jaringan yang belum maksimal.
•
Gangguan Koneksi (terjadinya interferensi).
•
Jangkauan hanya mencapai 45 – 100 meter.
•
Memiliki kekurangan dalam Fleksibilitas dan Mobilitas.
b. Kelebihan •
Penghematan biaya dalam segi implementasi.
•
Kecepatan data mencapai 54 Mbps.
•
Perawatan yang lebih mudah.
•
Pengguna dapat bergerak lebih fleksibel.
•
Terbebas dari masala perkabelan.
