Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
HALAMAN PERTAMA
Client Server Model PAGE 10
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
HALAMAN PENGARANG DAN COPYRIGHT Penyusun FITRI SUSANTI PRAJNA IBNU DESHANTA AGUNG BANI PUTRI SHOLEKAN Editor HENRY ROSSI ANDRIAN
Client Server Model PAGE 10
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT, yang telah melimpahkan nikmat-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penulisan course ware ini. Course ware ini digunakan sebagai acuan dalam perkuliahan Aplikasi Komputer di program studi diploma Politeknik Telkom. Course ware ini terdiri dari lima bab yang mewakili lima aplikasi yaitu Micorsoft Word, Visio, Excel, Power Point, dan Outlook. Beban yang disampaikan pada buku ini disesuaikan dengan jumlah sks untuk mata kuliah ini. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang tulus kepada berbagai pihak atas segala bantuan dan dukungannya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan course ware ini. Sumbangan ide, saran, dan kritik yang membangun untuk perbaikan diktat ini sangat penulis harapkan. Bandung, Juli 2008
Penulis
Client Server Model PAGE 10
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .................................................................................................. 3 DAFTAR ISI ................................................................................................................... 4 1 Teknologi Wireless ................................................................. 1 1.1 Definisi Teknologi Wireless ........................................................................ 2 1.2 Jaringan Wireless ............................................................................................. 2 1.3 Karakteristik Jaringan Wireless .................................................................. 5 1.4 Standarisasi Teknologi Wireless .................................................................. 6 1.4.1 Bluetooth ........................................................................................................... 7 1.4.2 Wi-fi ( Wireless Fidelity) ............................................................................... 7 1.4.3 Wimax ( Worldwide Interoperability For Microwave Access ).......... 8 1.5 Komponen-komponen dalam Jaringan Wireless .................................... 9 1.6 Proses Komunikasi melalui Jaringan Wireless ........................................12 1.7 Pemanfaatan Teknologi Wireless ..............................................................13 2 DASAR GELOMBANG RADIO ........................................... 17 2.1 Definisi Sistem Komunikasi Radio ............................................................18 2.1.1 Kanal Propagasi ..............................................................................................18 2.1.2 Kanal Multipath ..............................................................................................18 2.1.3 Efek Fading .......................................................................................................19 2.2 Hubungan Panjang Gelombang dan Frekuensi ........................................19 2.3 Gelombang Analog dan Digital ...................................................................20 2.4 Sinyal Transmisi Radio ..................................................................................22 2.4.1 Pendahuluan ....................................................................................................22 2.4.2 Transmisi Data melalui Gelombang Radio ..............................................22 2.4.3 Transmitter dan receiver .............................................................................25 2.4.4 Transceiver ......................................................................................................26 2.4.5 Cara Modulasi .................................................................................................27 2.5 Standardisasi Komunikasi Radio.................................................................30 2.5.1 Evolusi Wireless .............................................................................................31 1.5.2 Standardisasi Komunikasi Broadband ...........................................................31 2.5.2 Standardisasi Komunikasi Wideband ........................................................31 3 ELEMEN KOMUNIKASI RADIO DAN SPEKTRUM FREKUENSI ........................................................................... 34 3.1 Intro ..................................................................................................................35 3.2 Modulasi Sinyal Radio ...................................................................................36 Client Server Model PAGE 10
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
3.3 Propagasi Sinyal Radio ..................................................................................39 3.4 Sinyal Power dan Sinyal Noise To Ratio ..................................................41 3.5 Attenuation (Redaman) ................................................................................42 3.6 Rain, Snow and Fog Attenuation ...............................................................43 3.7 Penetrasi ..........................................................................................................44 3.8 Bouncing (Pemantulan) .................................................................................44 3.9 Line Of Sight ...................................................................................................45 3.10 Spektrum Frekuensi ......................................................................................48 4 WIRELESS LAN 802.11 ........................................................ 49 4.1 Teknologi Wireless .......................................................................................50 4.2 IEEE....................................................................................................................50 4.3 IEEE 802.11 ......................................................................................................51 4.4 Perangkat Wireless LAN .............................................................................53 4.5 Topologi Wireless LAN ...............................................................................56 4.6 SSID (Service Set Identifier) ........................................................................58 4.7 Cara Kerja Wifi ..............................................................................................59 4.8 Contoh Implemantasi WLAN ....................................................................59 5 MOBILE WIRELESS TECHNOLOGY ................................ 65 5.1 Global System for Mobile Communication (GSM) ...............................66 5.1.1 Konsep Sistem Seluler ..................................................................................66 5.1.2 Jaringan GSM ...................................................................................................67 5.1.3 Komponen GSM ............................................................................................68 Mobile Service Switching Centre (MSC) ..............................................................69 5.2 Code Division Multiple Access (CDMA).................................................69 5.2.1 Spesifikasi CDMA ..........................................................................................70 5.2.2 Kelebihan CDMA...........................................................................................70 5.3 Generasi Kedua (2G) ....................................................................................71 5.3.1 Klasifikasi Generasi Kedua (2G) ................................................................71 5.3.2 Komponen Generasi Kedua (2G)..............................................................72 5.4 Generasi Ketiga (3G) ....................................................................................73 5.4.1 Klasifikasi Generasi 3G.................................................................................73 5.4.2 Kelebihan Generasi Ketiga (3G) ................................................................74 6 ARSITEKTUR JARINGAN WIRELESS ............................... 82 6.1 Ad-Hoc Mode .................................................................................................83 6.2 Point to Multipoint Mode ............................................................................84 6.3 Membangun Jaringan Ad-Hoc .....................................................................85 6.4 REPEATER .......................................................................................................89 6.5 ROUTER ..........................................................................................................90 6.6 BRIDGE ............................................................................................................91 Client Server Model PAGE 10
Politeknik Telkom
7
Jaringan Nirkabel
PERANGKAT JARINGAN WIRELESS DAN KARAKTERISTIKNYA ......................................................... 94 7.1 Kartu PCMCIA ...............................................................................................95 7.2 Radio .................................................................................................................95 7.3 Power over Ethernet (PoE) ........................................................................96 7.4 Antena(lobe,penguatan,sudut,redaman,derajat sektor) .......................98 7.4.1 Lobe 99 7.4.2 Penguatan ...................................................................................................... 100 7.4.3 Sudut 101 7.4.4 Redaman ....................................................................................................... 104 7.4.5 Sector degree .............................................................................................. 106 7.5 Contoh Vendor ........................................................................................... 108 8 PERANCANGAN JARINGAN WIRELESS LAN.............. 111 8.1 Survey Lokasi ............................................................................................... 112 8.2 Topologi ........................................................................................................ 113 8.3 Perhitungan Jarak ........................................................................................ 113 8.4 Perancangan Antena ................................................................................... 114 Towering ..................................................................................................................... 121 Daya Antena dan Radio ............................................................................................ 122 Choosing Radio ........................................................................................................... 127 9 KUALITAS LAYANAN JARINGAN WIRELESS ............. 132 9.1 Kualitas Layanan LAN Nirkabel .............................................................. 133 9.2 Kualitas Layanan MAN Nirkabel ............................................................. 134 9.3 12.3 Penggunaan LAN, PAN dan MAN nirkabel pada perangkat pribadi ............................................................................................................ 137 10 ANALISIS JARINGAN WIRELESS ................................... 145 10.1 Trafik Jaringan .............................................................................................. 146 10.2 Pengaturan Perangkat ................................................................................ 153 10.3 Daya Radio ................................................................................................... 155 10.4 Sinyal Hilang ................................................................................................. 156 10.5 Latihan ........................................................................................................... 158 11 TROUBLESHOOTING JARINGAN WIRELESS.............. 160 Jaringan yang sempurna dan ideal adalah jaringan yang selalu bekerja sesuai dengan fungsinya sampai waktu yang telah ditentukan. Kenyataan dilapangan menunjukan sering ditemukan kejadian-kejadian/trouble jaringan diluar perkiraan yang mengganggu kenyamanan user. Beberapa bentuk trouble jaringan wireless diantaranya : Jaringan rusak/mati, Kualitas sinyal yang rendah, Interferensi, Jaringan error/aneh. ............... 160 11.1 Jaringan rusak/mati ..................................................................................... 161 11.2 Signal to Low ............................................................................................... 162 Client Server Model PAGE 10
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
11.3 Interferensi ................................................................................................... 166 11.3.1 Memaksimalkan Level Sinyal yang Diterima ......................................... 166 11.3.2 Meminimasi Interferensi dan Noise ....................................................... 169 11.3.3 Strategi Mengalahkan Interferensi .......................................................... 170 11.4 Jaringan rusak/mati ..................................................................................... 170
Client Server Model PAGE 10
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
1 Teknologi Wireless
Overview
Saat ini bukan menjadi hal yang aneh lagi jika di lobby hotel, ruang tunggu bandara, cafe, sering dijumpai orang-orang dengan menggunakan laptopnya bisa mengakses internet dengan mudah. Tren seperti ini berkembang seiring dengan perkembangan teknologi jaringan wireless . Apakah jaringan wireless itu ? Bagaimanakah perkembangannya ? Mengapa menggunakan wireless ? Hardware apa saja yang terdapat di dalamnya? Bab ini berisi pembahasan dari pertanyaan –pertanyaan tersebut .
Tujuan
1. 2. 3. 4.
Mahasiswa memahami tentang teknologi wireless. Mahasiswa memahami perkembangan teknologi jaringan wireless. Mahasiswa mengetahui standarisasi yang digunakan pada teknologi wireless. Mahasiswa memahami tentang hardware - hardware yang tedapat pada jaringan wireless.
1
Politeknik Telkom
1.1
Jaringan Nirkabel
Definisi Teknologi Wireless
Gambar 1.1 WireLess Network Secara sederhana, wireless biasa diterjemahkan sebagai nirkabel atau tanpa kabel. Teknologi Wireless merupakan teknologi yang menghubungkan dua perangkat / device atau lebih ( dalam hal ini umumnya berupa komputer) untuk berkomunikasi/bertukar data, mengakses suatu aplikasi pada perangkat lain tanpa menggunakan media kabel. Adapun media yang digunakan berupa frekuensi radio ( RF) , atau infra merah. Tapi untuk saat ini frekuensi radio lebih banyak dikembangkan (penjelasan lebih lengkap tentang frekuensi radio akan dibahas di bab selanjutnya).
1.2
Jaringan Wireless
Perkembangan internet mengakibatkan komunikasi data juga semakin mudah dan kebutuhan akan internet juga semakin meningkat. Jaringan kabel (Wired network) yang berkembang selama ini mulai berganti ke jaringan nirkabel (wireless) karena beberapa kelemahan dari jaringan kabel yang bisa diatasi dengan teknologi wireless Jaringan wireless dibagi dalam beberapa kategori, berdasarkan jangkauan area yaitu : - Wireless Personal Area Network (W-PAN) - Wireless Local Area Network (W-LAN) - Wireless Metropolitan Area Network (W-MAN) - Wireless Wide Area Network (W-WAN) Setiap jenis jaringan wireless tersebut memiliki karakteristik yang berbeda. Berikut perbedaan- perbedaan untuk setiap kategori tersebut yaitu :
2
Politeknik Telkom
Jenis WPAN
WLAN
WMAN
Jaringan Nirkabel
Cakupan Area Hanya menjangkau area yang sangat dekat seperti didalam sebuah ruangan , umumnya jangkauan sekitar 10 – 16 m. Dalam satu gedung perkantoran , kampus
Performansi
Standarisasi
Penggunaan
Cukup. Kecepatan data mencapai 2MBps
Bluetooth, IEEE 802.15, IrDa
Bertukar data antara PDA – laptop , koneksi ke printer , wireless headset, dll
Kuat. Kecepatan transfer data bisa mencapai 54 MBps
Wi-fi IEEE 802.11, HiperLAN
Sama seperti pada jaringan kabel LAN, WLAN bisa digunakan untuk bertukar data, akses suatu aplikasi di komputer lain dalam suatu kantor, atau public hotspot
Mencakup area dalam satu kota
Kuat
Wimax 802.16
Koneksi antara gedung dalam sebuh kota
-
3
Politeknik Telkom
WWAN
Mencakup area yang sangat luas ,seperti koneksi antar negara atau benua
Jaringan Nirkabel
Rendah, kecepatan data hanya mencapai 170 Kbps , dan biasanya hanya 56 kbps, hampir sama seperti koneksi dial up telepon atau modem.
CDPD, cellular 3G
2G,
Prinsip utama jaringan wireless hampir sama seperti jaringan kabel yaitu pada saat data akan dikirimkan / diterima, terjadi perubahan sinyal informasi. Perbedaannya terletak pada sinyal yang diubah saat ditransmisikan. Karena menggunakan media udara, pada saat proses transmisi, terjadi perubahan sinyal dari digital ke analog, dan disisi penerima, sinyal akan diubah lagi ke sinyal digital untuk diproses lebih lanjut. Arsitektur Jaringan Wireless sendiri ( Pada OSI Layer) bekerja pada layer bawah, layer physical dan data link.
4
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 1.2 OSI layer Layer physical : mengirimkan data aktual ke medium yang digunakan, pada jaringan wireless, data dikirimkan melalui gelombang radio atau infra red Layer data link : Mengkoordinasikan akses ke medium pengiriman, error control, artinya mengendalikan / melakukan recovery atas kemungkinan kesalahan yang terjadi pada saat pengiriman antara sumber dan tujuan . Wireless Network Interface Card ( Wireless NIC ) merupakan implementasi dari layer data link dan physical.
1.3
Karakteristik Jaringan Wireless
Berikut beberapa keunggulan teknologi wireless jika dibandingkan dengan jaringan kabel adalah: -
Lebih murah dalam biaya pengimplementasian dan perawatan infrastruktur jaringan.
Pada jaringan kabel digunakan media transmisi seperti coaxial, twisted pair, atau fiber optic. Untuk instalasi jaringan baru, pengkabelan memakan biaya investasi yang besar. Jika jaringan akan dikonfigurasi ulang, dibutuhkan biaya yang juga hampir sama besar seperti biaya instalasi LAN baru. Dengan menggunakan teknologi wireless, masalah ini bisa dieliminasi. Dengan meniadakan penggunaan kabel, banyak keuntungan yang diperoleh seperti kepraktisan, tidak rumit dalam instalasi jaringan dan penggunaan. Dari sisi 5
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
estetika senidiri juga menjadi lebih baik, karena tidak diperlukan pengaturan kabel koneksi. -
Fleksibilitas
Fleksibilitas merupakan karakteristik utama dari teknologi wireless. Perangkat yang menggunakan teknologi wireless bisa berpindah tempat selama masih didalam coverage area, tanpa harus mengurangi fungsionalitas jaringan tersebut. Mudah digunakan, sangat mendukung user mobility. Jaringan wireless juga memiliki kemampuan untuk berubah sesuai dengan yang dibutuhkan (Scalability), dan memiliki kemampuan untuk berkomunikasi secara efektif dengan lainnya (Interoperable ) Selain keunggulan yang telah dijelaskan diatas, teknologi wireless juga memiliki beberapa kekurangan , antara lain: - Dipengaruhi oleh faktor luar seperti cuaca. Hujan, salju dan kabut bisa mempengaruhi penyebaran sinyal bahkan sampai berkurang 50 % nya - Halangan seperti pohon, gedung juga bisa mempengaruhi. Sehingga faktor ini sangat penting diperhitungkan untuk merencanakan instalasi wireless MAN atau WAN. Kemungkinan besar interfensi terhadap sesama hubungan wireless pada perangkat lainnya. Interfensi disebabkan penggunaan perangkat lain yang bekerja pada saluran yang sama
1.4
Standarisasi Teknologi Wireless
IEEE (Institute Of Electrical and Electronics Engineering) merupakan sebuah organisasi yang mengeluarkan standarisasi untuk mengatur komunikasi data melalui media wireless. Jaringan komputer wireless yang populer saat ini adalah bluetooth, wi-fi dan wimax yang juga merupakan standarisasi wireless. secara umum berlaku standarisasi IEEE 802.11.a, 802.11.b, 802.11g, 802.16 dan lainnya. Perbedaan utama antara 802.11 dengan 802.16 terletak pada kecepatan transfer data. Dengan menggunakan standarisasi yang sama, maka suatu perangkat wireless bisa berkomunikasi dengan perangkat wireless lainnya. Contohnya, jika lambang wi-fi dicantumkan dalam sebuah perangkat, artinya perangkat tersebut akan kompetibel dengan semua perangkat yang 6
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
mencantumkan lambang yang serupa, karena menggunakan standarisasi sama yaitu 802.11. 1.4.1
Bluetooth
.
Bluetooth merupakan teknologi wireless short – range yang memberikan kemudahan konektifitas bagi peralatan wireless lainnya. Bluetooth berkembang sebagai jawaban atas kebutuhan komunikasi antar perangkat komunikasi agar dapat saling bertukar data dalam jarak yang terbatas menggunakan frekuensi tertentu. Salah satu implementasi bluetooth yang populer pada peralatan ponsel. Bluetooth bekerja berdasarkan spesifikasi IEEE 802.15. IEEE mengeluarkan standarisasi 802.15 yang memiliki karakteristik : beroperasi pada frekuensi 2.4 Ghz, dengan jangkauan 30 - 50 feet ( 10 – 16m ), dan kecepatan data mencapai 2 MBps. Teknologi bluetooth digunakan pada wireless – PAN, dan memungkinkan komunikasi bersifat point to point atau komunikasi point to multipoint. Produk bluetooth dapat berupa PC card atau USB adapater yang langsung bisa diintegrasikan ke sebuah perangkat. Perangkat-perangkat yang dapat diintegrasikan dengan teknologi bluetooth antara lain mobile PC, mobile phone, PDA, headset, kamera, printer, router, dan lain sebagainya,
Gambar 1.3 Produk yang mengimplementasikan teknologi bluetooth 1.4.2
Wi-fi ( Wireless Fidelity)
Wi-fi merupakan sekumpulan standarisasi/protokol yang digunakan pada WLAN ( Wireless LAN ), berdasarkan spesifikasi IEEE 802.11. Standarisasi yang umum digunakan adalah 802.11 b dan 802.11 g. Pada awalnya wi-fi ditujukan untuk penggunanaan LAN, namun perkembangannya sekarang , wi-fi juga banyak berkembang penggunaannya untuk akses internet. 7
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Wi-fi menyediakan fitur antara lain cakupan area yang luas , mencapai 100 m ? dan kecepatan transfer data yang cepat hingga 54 MBps.
Gambar 1.4 wi-fi card, implementasi standarisasi 802.11b Sama seperti bluetooth, dengan menggunakan wi-fi, memungkinkan antar perangkat saling berkomunikasi langsung satu sama lain (peer to peer), yang juga biasa dikenal dengan istilah ad-hoc / roaming mode dimana jaringan wireless bisa berkomunikasi secara langsung dengan menggunakan/tanpa menggunakan access point.
Gambar 1.5 koneksi ad-hoc –sederhana dalam pengoperasian 1.4.3
Wimax ( Worldwide Interoperability For Microwave Access ) Wimax sering juga disebut dengan teknologi koneksi broadband menggunakan media wireless yang lebih fleksibel. Dalam wimax tergabung dua standarisasi teknis yaitu IEEE 802.16 yang digunakan di Amerika dan standarisasi ETSI Hiperman yang digunakan di Eropa. Teknologi wired yang berkembang adalah DSL dan cable modem. Keunggulan Wimax dibandingkan teknologi sebelumnya adalah : - Area yang dijangkau lebih luas , maksimal mencapai 50 km -
Karena merupakan penggabungan dua standarisasi , maka wilayah pasar jauh lebih luas Kecepatan data bisa mencapai 70 MBps. 8
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 1.6 Wimax card, implementasi standarisasi 802.16
1.5
Komponen-komponen dalam Jaringan Wireless
Didalam Jaringan wireless terdapat beberapa komponen yang digunakan untuk mendukung komunikasi menggunakan gelombang radio atau infra red. Komponen pada jaringan wireless secara umum mencakup : computer device, Base Station dan Wireless Infrastruktur.
Gambar 1.7 Komponen penyusun jaringan wireless Computer device dapat berupa komputer client dalam sebuah jaringan, atau perangkat-perangkat pada end system yang didesain untuk mendukung aplikasi yang bersifat mobile . Komputer biasa juga bisa dimodifikasi sehingga bisa bekerja pada jaringan wireless dengan menambahkan sebuah perangkat wireless network interface card ( NIC). NIC merupakan penghubung / interface antara komputer dan infrastruktur jaringan wireless lainnya. Setiap wireless NIC bisa bekerja pada jaringan yang sesuai dengan standarisasi NIC tersebut. Contohnya wireless NIC yang mengimplementasikan standarisasi 802.11b, artinya NIC tersebut hanya cocok sebagai interface dengan infrastruktur jaringan wireless yang juga mengimplementasikan standarisasi 802.11b juga. Pastikan Wireless NIC yang 9
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
digunakan sesuai dengan jenis dari infrastruktur jaringan wireless yang diakses. Base station merupakan hardware yang menghubungkan wireless computing device dengan jaringan kabel, contohnya access point, wireless router, dan gateway. Access Point, berfungsi sama seperti hub atau switch yaitu menghubungkan banyak client dalam satu jaringan. Prinsip kerja wireless NIC yaitu : NIC pada komputer akan melakukan koneksi ke access point yang terdekat. Jika user berpindah tempat, maka NIC secara otomatis juga akan melakukan koneksi ulang / reconnect ke access point yang terdekat lain untuk menjaga komunikasi tetap reliable.
Gambar 1.8 access point Infrastruktur wireless menghubungkan pengguna dengan end system, Seperti PDA, mobile device dan lain sebagainya.
Gambar 1.9 Contoh perangkat penerapan teknologi wireless Komponen utama pada wireless LAN : - Network Adapter, dapat berupa NIC, external USB atau external PC Card ( NIC) internal integrated merupakan komponen yang paling umum yang harus diinstall agar bisa berkomunikasi pada jaringan wireless. Wireless Network adapter bisa built in pada komputer atau merupakan peripheral tambahan. 10
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 1.10 Perangkat wireless NIC -
Wireless Router Router mengirimkan paket antara jaringan. Dalam wireless router telah ditambahkan fungsi akses point pada sebuah multiport ethernet router. Terdapat 4 ethernet port , 802.11 access point , dan kadang terdapat port yang bergungsi untuk server print, sehingga memungkinkan pengguna wireless mengirim dan menerima paket data melalui multiple networks.
Gambar 1.11 Perangkat wireless router -
Wireless Repeater Sebuah device yang mengirim dan menerima sinyal untuk satu tujuan utama yaitu memeperluas area jangkauan . Repeater merupakan salah satu cara untuk memperluas jangkauan jaringan atau memperkuat sinyal daripada menambahkan beberapa perangkat access point. Namun kekurangan repeater adalah bisa mengurangi performansi wireless LAN . Repeater harus menerima dan mengirim setiap frame pada kanal radio yang sama , mengakibatkan terjadinya peggandaan jumlah trafic pada jaringan. Hal ini terjadi jika digunakan banyak repeater. 11
Politeknik Telkom
-
Jaringan Nirkabel
Wireless Bridge Bridge merupakan device yang menghubungkan dua jaringan yang sama atau berbeda.
Gambar 1.12 Koneksi dengan wireless bridge Bridge menerima paket pada satu port dan mengirim ulang pada port lainnya. Oleh karena itu bridge bisa mentransmisikan paket dan secara terus menerus tanpa menyebabkan terjadinya collision. -
Antenna Biasanya antena yang digunakan pada teknologi wireless merupakan antena omnidirectional, karena antena omnidirectional lebih baik dalam area jangkauan. Antena umumnya sudah langsung terintegrasi built in) pada perangkat access point, atau router.
Gambar 1.13 Perangkat antena
1.6
Proses Komunikasi melalui Jaringan Wireless
12
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Secara umum, proses komunikasi dimulai pada saat user melakukan request suatu data melalui apilkasi, pengiriman dan sampai diterima kembali sebagai berikut : User ( dengan menggunakan perangkat wireless) mengirimkan request data digital diubah menjadi analog dikirimkan melalui media udara diterima oleh perangkat tujuan data diubah menjadi digital diproses, dan dikirim ulang dengan proses yang sama seperti dari awal.
Gambar 1.14 Jaringan wireless
1.7
Pemanfaatan Teknologi Wireless
Pemanfaatan Jaringan Wireless: - Jaringan wireless bisa digunakan untuk antar gedung yang menghubungkan antara jaringan LAN dan PC yang lokasinya berjauhan dalam satu wilayah . - Wireless bisa digunakan untuk akses internet dengan biaya murah. - Salah satu media wireless yang umum diketahui adalah hotspot. Hotspot merupakan salah satu bentuk pemanfaatan teknologi wireless LAN pada lokasi-lokasi geografik yang spesifik dimana Access point memberikan layanan jaringan broadband secara nirkabel. Biasanya hotspot berada pada lokasi publik seperti taman, perpustakaan , restoran dan bandara. Dengan pemanfaatan teknologi ini, internet bisa diakses melalui komputer atau laptop dilokasi-lokasi dimana hotspot disediakan. Pada umumnya hotspot 13
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
menggunakan standarisasi IEEE 802.11b atau IEEE 802.11g. Teknologi ini menyediakan kecepatan akses hingga 11 MBps ( IEEE 802.11 b) dan 54 MBps ( IEEE 802.11.g) dalam jarak hingga 100 m.
Gambar 1.15 Pemanfaatan hotspot -
Teknologi wireless banyak diterapkan pada device-device dan teknologi lain seperti mobile personal devices ( PDA, HP ), Wireless Voice Over IP ( VOIP), Aplikasi wireless pada medical dan healthcare, Penerapan Jaringan wireless untuk meningkatkan efisiensi biaya operasional dan kemudahan Aplikasi wireless pada industri komersial. Teknologi wireless juga banyak dimanfaatkan pada aplikasi yang diterapkan pada industri manufakturing
14
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Rangkuman 1. 2. 3. 4.
Teknologi wireless (nirkabel) merupakan salah satu teknologi yang memanfaatkan frekuensi radio atau infra red untuk komunikasi data . Keunggulan wireless : meningkatkan fleksibilitas, efisensi, keakuratan dan kehandalan . Jaringan wireless bisa mengurangi masalah yang terkait dengan kerusakan fisik kabel. Standarisasi yang popular digunakan adalah 802.15(bluetooth) 802.11 ( wi-fi) dan 802.16 (Wimax). Pemanfaatan teknologi wireless banyak digunakan pada mobile device, seperti pertukaran data, dan akses internet
15
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Latihan
1. 2. 3.
Apa yang mendasari dibuatnya jaringan komputer? Apa saja kriteria untuk mengelompokkan berbagai jenis jaringan komputer? Apa kelebihan jaringan bertopologi bus dibandingkan yang bertopologi star? Apa yang dimaskud dengan jaringan berarsitektur client server?
16
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
2 DASAR GELOMBANG RADIO
Overview
Istilah gelombang radio ini tidak akan terlepas dari beberapa bagian penting, yaitu sistem yang mendukung untuk bergerak (mobile), teknologi kecepatan tinggi, dan perangkat portable karena kelebihannya yang tanpa kabel (cordless). Beberapa contohnya adalah paging, walkie-talkie, dan mobile phone. Berfungsi secara wireless, teknologi ini mampu melakukan koneksi antara perangkat pelanggan bergerak ke pelanggan jaringan kabel telepon rumah, dengan memperhitungkan daerah cakupan gelombang radio.
Tujuan
1. 2. 3. 4. 5.
Mahasiswa memahami konsep sistem komunikasi radio. Mahasiswa memahami property dalam evolusi sistem komunikasi radio. Mahasiswa memahami prinsip kerja sistem. Mahasiswa memahami tipe kanal dan propagasi pada sistem. Mahasiswa mampu meyelesaikan berbagai persoalan dan fenomena yang terkait dengan sistem komunikasi radio. 17
Politeknik Telkom
2.1
Jaringan Nirkabel
Definisi Sistem Komunikasi Radio
Merupakan sistem komunikasi data paket yang dijalankan melalui media gelombang radio, terdiri dari beberapa unit komunikasi bergerak melalui jaringan radio, ke infrastruktur perangkat switching interkoneksi yang memiliki bagian-bagian berbeda pada sistem Public Switched Telephone Network (PSTN) dan mengakses secara normal. Ada beberapa property yang harus diperhatikan dalam merancang sistem komunikasi bergerak, diantaranya adalah kanal propagasi, kanal multipath, spektrum frekuensi, dan efek fading. 2.1.1
Kanal Propagasi
Kanal propagasi (perambatan) sifatnya yang uncontrolled, sehingga harus dimodelkan terlebih dahulu. Pemodelannya meliputi pemilihan perangkat radio, algoritma DSP, pathloss, dan kualitas system yang sesuai. Propagasi gelombang radio tergantung pada beberapa hal, pertama yaitu obstacle (benda-benda penghalang antara pemancara dan penerima), kedua adalah frekuensi gelombang elektromagnetik dan bandwidth informasi yang dikirimkan dan ketiga gerakan pengirim dan penerima dikenal sebagai efek Doppler. Karakteristik dari kanal propagasi diantaranya adalah redaman propagasi (selisih antara daya pancar dan daya terima) dan fading (fluktuasi daya di penerima, disebabkan karena perubahan „kondisi‟ kanal propagasi selama terjadinya komunikasi). Penyebab fading umumnya adalah penjumlahan gelombang medan yang melewati lintasan yang berbeda-beda sehingga mengalami „perlakuan‟ kanal propagasi yang berbeda dalam hal amplituda dan fasanya. Satuan Erlang digunakan untuk pendudukan kanal dalam tiap jam.
2.1.2
Kanal Multipath
Kanal multipath menyatakan refleksi dan scatterers obyek pada kanal, sehingga menciptakan lingkungan yang konstan yang menghamburkan energi sinyal pada amplituda, fasa, dan waktu. Multipath dalam kanal radio akan menciptakan efek small-scale fading. 18
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Beberapa parameter kanal multipath yaitu pertama penggambaran karakteristik respon impuls kanal pada domain waktu (delay spread), kedua range lebar pita frekuensi yang memiliki respon kanal yang sama (coherence bandwidth), ketiga ukuran pelebaran spektral yang disebabkan oleh pergerakan kanal dan didefinisikan sebagai interval frekuensi pada spektrum Doppler yang nilainya tidak nol (Doppler spread), dan keempat ilustrasi efek Doppler pada domain waktu dan digunakan untuk mengarakterisasi time varying dari tingkat dispersi frekuensi kanal dalam domain waktu (coherence time). 2.1.3
Efek Fading
Efek ini bergantung pada kecepatan perubahan sinyal transmisi baseband yang ditransmisikan terhadap rate perubahan kanal. Kanal akan diklasifikasikan menjadi fast fading dan slow fading. Pada fast fading, respon impuls kanal berubah dengan cepat dalam satu durasi simbol. Hal ini diakibatkan karena coherence time lebih kecil daripada periode simbol sinyal yang ditransmisikan. Hal ini terjadi karena dispersi frekuensi (juga disebut time selective fading) akibat doppler spreading yang pada akhirnya akan menyebabkan distorsi sinyal. Sinyal mengalami fast fading jika: TS TC dan BS BD Pada slow fading, rate perubahan respon impuls kanal lebih lambat daripada durasi simbol sinyal yang ditransmisikan. Dalam kasus ini, kanal diasumsikan statis terhadap satu atau beberapa interval bandwidth. Dalam domain frekuensi, hal ini terjadi diakibatkan karena coherence time lebih besar daripada periode simbol sinyal yang ditransmisikan. Sinyal mengalami slow fading jika : TS TC dan BS BD
2.2 adalah:
Hubungan Panjang Gelombang dan Frekuensi Perubahan fasa sinyal terima dikarenakan perbedaan panjang lintasan 19
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
2 l
2 v l
cos
dan perubahan frekuensi atau Doppler shift dinotasikan dengan
fd :
1 v fd cos 2 t
Dimana: v = kecepatan pergerakan relative λ = panjang gelombang frekuensi pembawa θ = sudut antara arah propagasi sinyal dengan arah pergerakan relatif
Gambar 2.1 Efek Doppler pada sistem komunikasi bergerak Frekuensi Doppler maksimum (fm) terjadi saat arah pergerakan relatif berada satu lintasan dengan arah propagasi sinyal, baik ketika penerima bergerak mendekati maupun menjauhi pengirim, sehingga sudut θ akan bernilai 0 atau π : v fm Nilai frekuensi Doppler maksimum akan mempengaruhi sifat kanal dalam wilayah waktu. Nilai time coherent kanal (Tc) akan menentukan apakah kanal bersifat slow fading atau fast fading. Time coherent kanal sendiri berbanding terbalik dengan fm. Kanal bersifat slow fading jika periode simbol (Ts) jauh lebih kecil dari Tc. Sebaliknya jika Ts lebih besar dari Tc maka kanal bersifat fast fading.
2.3
Gelombang Analog dan Digital
Ada dua jenis gelombang yang digunakan teknologi tanpa kabel ini. Gelombang analog memiliki sifat : 20
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
1.
Frekuensi carrier gelombang analog sangat lemah untuk menghindari masalah. 2. Untuk mengatasi permasalahan fast multipath fading, user harus speak slowly. 3. Transmisi dengan narrowband. 4. Untuk mengatasi long fades, saat user stationary, maka user akan disconnect. Gelombang digital berdasar IMT-2000 dibagi menjadi tiga : 1. GSM Ekualisasi kanal adaptif. Estimasi kanal training sequence. Untuk mengatasi long fades : slow frequency hopping, handover, power control. 1. DECT Menggunakan handset di sel kecil dengan delay spread yang kecil. Diversitas dan penyeleksian kanal dapat membantu bit-bit “ambil bagian kanal yang refleksinya terlambat pada fade”. Untuk mengatasi long fades : diversitas pada base station dan menyeleksi kanal terbaik oleh handset. 2. IS95 Jangkauan receiver secara terpisah recover sinyal over paths dengan delay berlebih. Untuk mengatasi long fades : transmisi wideband untuk mengatasi kedalaman fade dan power control 3. Digital Audio Broacasting Modulasi OFDM multi-carrier. Kanal radio membagi banyak narrowband (ISI-free) menjadi beberapa subkanal. Untuk mengatasi long fades : frekuensi hopping dan diversitas antenna.
21
Politeknik Telkom
2.4 2.4.1
Jaringan Nirkabel
Sinyal Transmisi Radio Pendahuluan
Sinyal radio adalah subyek untuk peredaman sebagaimana saat sinyal melewati suatu tempat. Perhitungan free space loss (FSL) memprediksi loss. Natural free space loss dapat digunakan untuk transmisi radio hingga batas (seperti frekuensi tinggi, loss tinggi, jarak dekat, peluang rendah). Rumus FSL adalah FSL = 32.4 + (20 log d) + (20 log f) Pada rumus di atas, d adalah jarak dalam Km, f adalah pengoperasian dalam MHz. Dari hasil perhitungan FSL, dapat dilihat bahwa saat jarak ataupun frekuensi meningkat, maka kondisi ini disebut pathloss. Sebagaimnan pengoperasian frekuensi sinyal meningkat, maka kemampuan komunikasi ke receiver akan memberkan jarak tempuh dekat jika tidak ditemukan penggantian perangkat seperti perubahan gain antenna atau power transmisi. Sebagaimana peningkatan frekuensi 8 GHz, redaman hujan dan penyerapan oksigen akan menambah redaman sinyal. Faktor 20 pada “20 log d” adalah pertimbangan loss jarak antar perangkat dari antena tipe vertical. Untuk penurunan unit-unit pada posisi bawah, atau untuk antenna sensor tanah, maka faktor pathloss akan ditingkatkan menjadi 40 log d. Juga untuk kondisi non-line of sight (NLOS) paths (misal tertutup dedaunan), maka masalah redaman menjadi lebih berat untuk peningkatan frekuensi kanal. Ada trade off pada lokasi spektrum yang bisa digunakan untuk aplikasi spesifik berdasar peraturan komponen fisik.
2.4.2
Transmisi Data melalui Gelombang Radio
Pemancaran data melalui single band. Single band akan memperhatikan lebih jauh tentang modulasi amplitudo (AM). Modulasi adalah melakukan pencampuran antara frekuensi radio dengan frekuensi audio. Setiap pencampuran dua frekuensi akan terjadi proses penjumlahan kedua frekuensi dan sekaligus terjadi proses pengurangan dari kedua frekuensi tersebut. Saat memodulir carrier, akan dihasilkan dua frekuensi sekaligus. Misalnya suatu carrier dengan frekuensi 3.000 Kc dimodulir dengan audio 22
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
ferkuensi 3 Kc, hasilnya adalah 3.003 Kc dan 2.997 Kc, atau dikatakan tejadi dua sisi band ialah sisi atas dan sisi bawah. Sisi atas dan sisi bawah tersebut berbentuk simetris, jika hasil modulasi itu langsung dipancarkan berarti dua sinyal yang sama dipancarkan disebut mode Double Side Band (DSB) karena carrier yang memuat sisi atas dan bawah dipancarkan bersama. Pada pesawat buatan pabrik, biasanya mode ini diberi kode AM yang sebenarnya istilah dalam teknik radio adalah DSB. Saat digunakan mode DSB, maka setiap PTT ditekan, gelombang pembawa (carrier) langsung terpancar walapun belum ada modulasi. Pancaran carrier dengan tanpa modulasi tersebut sebenarnya merupakan suatu pemborosan. Pemborosan tersebut dapat dihilangkan apabila alat menggunakan balance modulator. Dengan menggunakan balance modulator, carrier hanya terpancar bila ada modulasi, walaupun PTT ditekan. Pancaran semacam ini dinamakan pancaran Double Side Band Suppressed Carrier (DSBSC). Dengan DSBSC, pekerjaan lebih efisien daripada DSB, akan tetapi pancaran masih memuat kedua sisi gelombang pemodulasi ialah USB dan LSB yang bentuknya symetris seperti telah diuraikan sebelumnya. Sehingga cukup memancarkan salah satu side band saja. Mode semacam ini dikatakan mode SSB. Ada dua macam cara untuk membuat SSB, cara pertama ialah dengan metoda phase shift, cara lain ialah dengan metoda filtering. Cara pertama tidak banyak digunakan dan pesawat SSB buatan pabrik umumnya menggunakan filtering. Signal DSBSC, sebelum diperkuat dan dipancarkan, dimasukkan ke SSB filter terlebih dahulu untuk menghasilkan LSB atau USB. Filter yang digunakan untuk keperluan ini adalah filter kristal atau filter mekanik. Filter Kristal sering digunakan karena dapat mudah dibuat sendiri. Pemancar SSB dikatakan lebih efisien daripada AM (DSB). Misalnya pemancar AM (DSB) dengan power 150 Watt (kedalaman modulasi 100%), maka power pada USB dan LSB masing-masing 25 Watt dan carrier mempunyai power 100 Watt. Diketahui bahwa pada umumnya audio manusia berada pada side band tersebut. Pada pancaran SSB, yang dipancarkan hanya salah satu side band ialah LSB atau USB yang powernya hanya 25 Watt. Dengan pancaran SSB 25 Watt tersebut, audio manusia sudah dapat sampai pada tujuan dengan kejelasan informasi yang sama dengan pancaran AM (DSB) 150 Watt tadi. Keuntungan lain dari mode SSB ialah lebar band yang dapat lebih sempit. Untuk keperluan komunikasi, mode SSB hanya memerlukan kelebaran band sekitar 3 Kc sedangkan dengan mode DSB diperlukan sekitar 6 Kc, 23
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
sehingga mode SSB memberikan penghematan penggunaan band. Selanjutnya akan melihat lebih dalam suatu transmitter SSB yang block diagramnya.
Gambar 2.2 Blok Diagram SSB Balance modulator berfungsi memodulir carrier dengan audio dari microphone yang sudah diperkuat oleh mic preamp. Output balance modulator adalah DSBSC yang selanjutnya oleh SSB filter dipilih side band mana yang digunakan (USB atau LSB). Single side band yang keluar dari SSB filter mempunyai frekuensi sama dengan carrier dan untuk bekerja pada frekuensi kerja yang dikehendaki, dicampur terlebih dahulu dengan frekuensi dari suatu VFO (Variable Frequency Oscillator ). Signal yang diterima oleh receiver setelah diperkuat oleh RF Amplifier, dicampur terlebih dahulu dengan frekuensi dari Variable Frequency Oscillator (VFO) untuk selanjutnya masuk pada SSB filter. Output SSB filter selanjutnya diperkuat dengan IF amplifier dan oleh detector, radio frekuensi dihilangkan, audio frekuensinya ditampung di umpan ke Speaker setelah diperkuat oleh Audio Amplifier.
24
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 2.3 blok diagram transceiver SSB
2.4.3
Transmitter dan receiver Model Sistem Komunikasi
Gambar 2.4 Model Sistem Komunikasi Pemancar (Trasmitter) Merupakan perangkat di sisi pemancar, dan untuk memperbaiki kualitas : Memperbesar daya pancar. Meninggikan antenna. Memperbesar gain antenna. Mengurangi loss kabel. Penerima (Receiver) Seluruh perangkat pendukung di sisi penerima, sedangkan untuk memperbaiki kualitas layanan : Memperbesar gain antena penerima. Memperbaiki penerimaan dengan teknik diversitas, tinggi antenna. 25
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Mengurangi loss kabel. Mengurangi tingkat noise : (1) Mengurangi noise pada maplifier dan filter. (2) Mengurangi tingkat Noise Figure.
2.4.4
Transceiver
Radio communication transceiver adalah pesawat pemancar radio sekaligus berfungsi ganda sebagai pesawat penerima radio yang digunakan untuk keperluan komunikasi. Ia terdiri atas bagian transceiver dan bagian receiver yang dirakit secara terintegrasi. Pada generasi awal, bagian pemancar atau transmitter dan bagian penerima atau receiver dirakit secara terpisah dan merupakan bagian yang berdiri sendiri-sendiri, dan bisa bekerja sendirisendiri pula. Pada saat ini kedua bagian diintegrasikan dipekerjakan secara bergantian. Pesawat pemancar sederhana terdiri atas suatu osilator, berfungsi sebagai pembangkit getaran radio dan setelah ditumpangi dengan getaran suara kita, dalam teknik radio disebut dimodulir, kemudian oleh antena diubah menjadi gelombang radio dan dipancarkan. Seperti diketahui bahwa gelombang suara manusia tidak dapat mencapai jarak yang jauh walaupun tenaganya sudah cukup besar, sedangkan gelombang radio dengan tenaga yang relatif kecil dapat mencapai jarak ribuan kilometer. Agar suara manusia dapat mencapai jarak yang jauh, maka suara tersebut ditumpangkan pada gelombang radio hasil dari pembangkit getaran radio, yang disebut gelombang pembawa atau carrier dan gelombang pembawa tadi akan mengantarkan suara ke tempat yang jauh. Di tempat jauh tadi, gelombang radio yang terpancar diterima oleh antena lawan bicara. Oleh antenanya, gelombang radio tadi, yang berupa gelombang elektro magnetik diubah menjadi getaran listrik dan masuk ke receiver. Dalam receiver pesawat lawan bicara, getaran carriernya kemudian dibuang dan getaran suara ditampung kemudian dimunculkan melalui speaker. Dengan teknik modulasi inilah dimungkinkan suatu getaran audio mencapai jarak jangkau yang jauh. Getaran suara masuk ke transmitter melalui mikrophone, output mikrophone tadi seringkali perlu diperkuat terlebih dahulu dengan suatu audio amplifier ialah yang disebut microphone preamplifier agar dapat ditumpangkan pada carrier oleh modulator. 26
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Untuk menambah daya pancar suatu transmitter, getaran hasil osilator tadi sebelum dipancarkan diperkuat terlebih dahulu dengan suatu radio frequncy amplifier. Penguatan dapat dilakukan sekali dan bisa juga dilakukan lebih dari satu kali. Pemancar yang tidak diperkuat disebut pemancar satu tingkat dan yang diperkuat satu kali dinamakan dua tingkat dan seterusnya. Pada umumnya untuk mencapai daya pancar 100 Watt diperlukan penguatan 3 kali, penguat pertama disebut predriver, penguat berikutnya disebut driver dan penguat akhir disebut final.
2.4.5
Cara Modulasi
Dalam teknik radio dikenal berbagai macam cara modulasi antara lain modulasi amplitudo atau AM, modulasi frekuensi atau FM dan cara modulasi yang lain adalah modulasi fasa. Radio biasa adalah pesawat HF SSB menggunakan modulasi AM, sedangkan pesawat VHF dua meteran umumnya digunakan modulasi FM. Pada modulasi amplitudo (AM) getaran suara akan menumpang pada carrier yang berbentuk perubahan amplitudo dari gelombang pambawa tadi seirama dengan gelombang suara.
27
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 2.5 modulasi amplitudo Sedangkan dengan modulasi frekuensi (FM), gelombang suara akan menumpang pada gelombang pembawa dan mengubah-ubah frekuensi gelombang pembawa seirama dengan getaran audio. Bisa dikatakan bahwa pada AM, gelombang audio menumpang secara transversal sedangkan pada FM audio menumpang secara longitudinal. Transversal ialah getarannya tegak lurus dengan arah perambatan sedang longitudinal ialah getarannya sama dengan arah perambatannya.
28
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 2.6 modulasi frekuensi Perangkat transceiver yang banyak terdapat di pasaran dan yang dipergunakan sekarang ini menggunakan dua macam modulasi tersebut. Kebanyakan pesawat HF SSB menggunakan modulasi AM dan pesawatpesawat VHF dan UHF yang ada di pasaran, menggunakan modulasi FM. Pada beberapa jenis pesawat HF (SSB) misalnya TS430 disediakan fasilitas tambahan dengan modulasi FM, sedangkan pasawat VHF misalnya Kenwood TR9130 tersedia mode SSB (pada mode SSB, jenis modulasi yang digunakan adalah AM).
29
Politeknik Telkom
2.5
Jaringan Nirkabel
Standardisasi Komunikasi Radio
Sebagai suatu kesepakatan dalam air-interface dan network telecommunication standard interoperability, maka digunakan beberapa standar Internasional hasil pertemuan IMT-2000. Lisensi RF Band : Band
Frequencies
AM radio
535 KHz to 1.7 MHZ
Short-wave radio
5.9 to 26.1 MHz
Citizen‟s band (CB) radio
26.96 to 27.41 MHz
Alarm systems and garage door openers
40 MHz
Television channels 2-6
54 to 8 MHz
Radio controlled (RC) aircraft
72 MHz
RC cars
75 MHz
FM radio
88 to 108 MHZ
Television channels 7-13
174 to 220 MHZ
Ultra high frequency (UHF) television
300MHz to 3.0 GHz
Cellular telephones
824 to 849 MHz
Cordless telephones
900 MHz
IEEE 802.11b, 802.11g WLAN, and Bluetooth IEEE 802.11a WLAN
2.4 to 2.4835 GHz to 5.825 GHz
30
Politeknik Telkom
2.5.1
Jaringan Nirkabel
Evolusi Wireless
Teknologi wireless mengalami beberapa perkembangan, berikut gambaran evolusi teknologi wireless :
1.5.2
Standardisasi Komunikasi Broadband
1.
Akses Radio Broadband : Kecepatan data : 144, 284, 2000 Mbps. Evolusi dari 2G (CDMA, TDMA, GSM, PHS, etc). Mobility vs Akses Wireless yang fix. Pengalokasian spektrum seimbang. 2. Infrastruktur Broadband Backbone : Terintegrasi voice, data, image. 3. Arsitektur Jaringan : Fungsi distribusi : WIN, GSM MAP, INAP. 4. Jarak Layanan Broadband : Fixed dan mobile, Voice dan Data, Multimedia. 2.5.2
Standardisasi Komunikasi Wideband 31
Politeknik Telkom
1. 2. 3. 4. 5.
Jaringan Nirkabel
Wideband „bit pipe‟ diantara penyedia layanan dan end-users : Mencapai 384 kbps pada area lapang. Mencapai 2 Mbps pada area terbatas. Konektivitas IP dari end-to-end : Data (termasuk suara). Real-time dan non real-time. Layanan kecepatan data yang tinggi : Minimal 384 Kbps untuk area lapang. Mencapai 2 Mbps pada lingkungan indoor. Aplikasi Multimedia. Optimisasi untuk transfer paket data / akses internet.
32
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Latihan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Jelaskan pengertian sistem komunikasi radio berdasarkan kelebihannya! Bagaimana karakter kanal propagasi sistem radio? Jelaskan perbedaan refleksi, difraksi dan scatter! Apa efek fading terhadap sinyal, karakter fast fading dan slow fading! Bagaimana kinerja transmitter dan receiver, serta cara meningkatkan kualitas keduanya! Suatu kanal diduduki pelanggan selama 15 menit dalam tiap jamnya. Berapa Erlang? Sebutkan hal-hal yang harus diperhatikan dalam mendesain siskom radio! Jelaskan evolusi jaringan wireless!
33
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
3 ELEMEN KOMUNIKASI RADIO DAN SPEKTRUM FREKUENSI
Overview
Dalam sistem komunikasi berbasis radio paket diperlukan perangkatperangkat pendukung untuk terselenggaranya komunikasi ini, dan harus diketahui pada frekuensi berapa sistem ini bekerja.
Tujuan
5. 6. 7.
Mahasiswa mengetahui elemen pendukung dan cara kerja sistem komunikasi radio. Mahasiswa memahami frekuensi kerja sistem ini. Mahasiswa dapat meyelesaikan berbagai persoalan dan fenomena yang terkait dengan perangkat. 34
Politeknik Telkom
3.1
Jaringan Nirkabel
Intro
Pada bab sebelumnya, telah dibahas tentang dasar sistem komunikasi radio beserta berbagai property pendukung kinerja sistem tersebut. Diantara property pendukung sistem, perangkat atau elemen yang tidak boleh dilupakan, mengingat bagian inilah yang akan berperan saat ingin mengadakan suatu konektivitas termasuk spektrum frekuensi yang digunakan. Untuk lebih jelasnya, berikut arsitektur sistem komunikasi bergerak
Gambar 3.1 Komunikasi Radio Keterangan gambar : • Mobile Station (MS) : Basic bagi komunikasi bergerak, adalah perangkat mobile user. • Base Station (BS) : Cakupan area pada jarngan seluler dibagi menjadi area-area kecil yang disebut sel. Sel lain memiliki base station yang secara simultan berkomunikasi dengan seluruh mobile di sekitar sel, dan melewatkan trafik ke Mobile Switching Centre. Base station di koneksikan ke mobile phone via radio interface. • Mobile Switching Centre (MSC) : Mengontrol jumlah sel atau kluster, mengatur base station dan kanal-kanal untuk mobiles phone dan handle koneksi. 35
Politeknik Telkom
•
3.2
Jaringan Nirkabel
National Carrier Exchange : Adalah gateway untuk ke national fixed public switched telephone network (PSTN). Ini mengatur untuk kepentingan koneksi pada sistem komunikasi nasional, dan selalu terintegrasi dengan MSC.
Modulasi Sinyal Radio
Konsep yang digunakan adalah transmisi data parallel yang berarti menggunakan teknik modulasi Frequency Division Multiplexing (FDM). Menggunakan data streaming yang parallel dan FDM dengan overlapping subkanal untuk menghindari pengguna equalisasi high data dan untuk melawan dorongan noise, distrosi multipath sebaik available bandwidth yang digunakan. Salah satu aplikasinya yaitu pada komunikasi militer. Pada perangkat telekomunikasi, pada bagian Discrete Multi-Tone (DMT), Modulasi multikanal dan modulasi multicarrier (MCM) yang menggunakan pita lebar dan kadang mengganti dengan OFDM. Pada OFDM carrier lain orthogonal terhadap carrier lainnya. Bagaimanapun kondisi ini tidak selalu memperbaiki MCM, berikut skema multicarrier transmition OFDM
Gambar 3.2 Modulasi
36
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 3.3 Spectrum Skema OFDM, membagi bandwidth menjadi narrow subband orthogonal. Sistem Multiple Akses : a. OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) b. Sub-carrier divide into a groupsub-channel
Gambar 3.4 Perbandingan kinerja OFDM dan OFDMA Jenis modulasi lain : 1. AM (Amplitudo Modulation)
Gambar 3.5 Amplitudo Modulation
37
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
2. FM (Frequency Modulation)
Gambar 3.6 Frequency Modulation 3. QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)
Gambar 3.7 QPSK
38
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
4. MSK (Minimum Shift Keying)
Gambar 3.8 MSK
3.3
Propagasi Sinyal Radio
Mekanisme fisik yang mempengaruhi propagasi radio sangat kompleks dan bermacam-macam, tapi secara umum ada 3 faktor penting yang sangat perlu diperhatikan. Refleksi (pemantulan) 1. Terjadi saat gelombang mengenai halngan yang ukurannya agak lebih besar dibandingkan dengan panjang gelombang sinyal. 2. Contoh refleksi dari bumi ke gedung. 3. Refleksi ini mungkin mengganggu sinyal original secara konstruktif atau destruktif (merusak). 4. Terdapat sinyal tak langsung datang ke receiver setelah mengalami pantulan terhadap object. Mungkin terdapat banyak pantulan yang berkontribusi terhadap besarnya delay. 39
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Difraksi/ Refraksi 1. Terjadi saat radio path antara pengirim dan penerima dihalangi oleh benda yang tidak dapat ditembus dan oleh permukaan dengan yang tajam tidak beraturan. 2. Mennjelaskan bagaimana sinyal radio mampu melakukan perjalanan dengan perangkat urban dan rural tanpa line of sight. 3. Propagasi melewati object yang cukup besar seolah-olah menghasilkan sumber sekunder, seperti puncak bukit dsb. Scattering (penghamburan) 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Propagasi melewati object yang kecil dan/atau kasar yang menyebabkan banyak pantulan untuk arah-arah yang berbeda. Terjadi saat kanal radio terdiri dari obyek yang memiliki ukuran sebesar panjang gelombang atau kurang dari gelombang propagasi dan juga saat jumlah obstacle (penghalang) cukup besar. Scattering dihasilkan oleh obyek-obyek kecil, permukaan kasar dan ketidakteraturan yang lain pada kanal. Sebagaimana prinsip difraksi. Menyebabkan energi penirim diradiasikan di banyak tempat. Penyangga lampu atau penenda jalan bisa menyebabkan scattering.
Gambar 3.9 terjadinya difraksi, refleksi dan scattering 40
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Free Space Loss 1. 2. 3. 4.
3.4
Diasumsikan terdapat satu sinyal langsung (line of sight path), sangat mudah memprediksi dengan free space formula. Digunakan prediksi bahwa sinyal yang diterima sangat kuat yaitu saat kondisi antara transmitter dan receiver kosong, tanpa penghalang, tanpa gannguan. Power delay di receiver adalah fungsi dari jarak pemisahan transmitter dan receiver yang dinaikkan menuju beberapa power. Redaman sinyal memiliki kuantitas positif dalam dB dan didefinisikan antara power transmitter yang efektif dan power yang diterima.
Sinyal Power dan Sinyal Noise To Ratio
Teori yang dilahirkan Claude Shannon pada tahun 1948, menyatakan bahwa kapasitas kanal (dalam bit per second) adalah fungsi bandwidth, kekuatan sinyal, dan noise, memberikan infinite time. Sehingga dinyatakan dalam rumus untuk single transmitter ke receiver path : C = B · Log2[1+ S /N] Untuk C adalah kapasitas kanal dalam bits per second (bps), B adalah bandwidth kanal dalam Hertz (Hz), dan S adalah signal power, sedangkan N adalah noise power. Rumus ini sangat mendukung untuk memahami keterbatasan teori fundamental. Transmisi data pada rate tertentu adalah memungkinkan untuk perubahan bandwidth tiba-tiba dibagi ketersediaan S/N ratio yang dapat dicapai pada penerima. Pada data di lapangan S/N akan senantiasa lebih kecil daripada C, dan memerlukan lipatan yang cukup pada sisi encoder/decoder untuk digunakan sebagai pendekatan C. Walaupun jika salah satu pihak menginginkan peningkatan kapasitas kanal dalam perbaikan bandwidth, ada dua hal yang harus dipertimbangkan yaitu S/N dan C. Faktor lain yaitu energi sinyal yang berlebih dalam satuan perbit harus ditransmisikan, atau noise dan interference perbit harus dikurangi. Tergantung pada link aplikasi komunikasi, penurunan ini significant. 41
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Contoh aplikasinya, untuk radio militer, faktor-faktor seperti kebutuhan power, ukuran, dan berat harus cukup dan sesuai lapangan, apalagi saat ingin menaikkan transmisi dan/atau daya proses. Pada kasus lain, jika link komunikasi antara dua tower yang kondisinya fixed, mungkin faktor kebutuhan power, ukuran, dan berat tidak begitu berpengaruh karena infrastrukturnya dapat direncanakan, diinstal dan disupport. Di samping itu, throughout hasil penelitian ini menyatakan bahwa kanal bandwidth atau spektrum RF mampu memberi pengaruh kuat yang spesifik pada karakteristik operasional untuk aplikasi spesifik dan gangguan yang buruk. Rumus Shannon juga mampu memberikan asumsi jumlah. Asumsi sinyal yang infinite terhadap waktu, sinyal yang mengenai ruangan yang luas (misal kemampuan untuk reuse bandwidth yang sama pada lokasi berbeda), yang berarti bahwa noise memiliki karakteristik statistik untuk derau putih dan noise Gaussian, serta tidak cukup untuk mengurangi keberadaan interference. Karena sistem ini mempengaruhi secara signifikan, dan harus dilakukan perhitungan yang cukup untuk advanced communication systems, maka banyak yang harus dilakukan secara ekstrim untuk mengasumsikan beberapa hal dalam teori Shannon.
3.5
Attenuation (Redaman)
Untuk membuat desain sistem wireless, harus memiliki pemahaman yang cukup tentang transmisi wireless LAN dan sistem perbaikannya, seperti attenuation atau redaman, radio frequency (RF) interference, dan alikasinya serta pertimbangan struktural. Sebagaimana kita tahu, banyak sekali hal-hal yang harus diperhitungkan sat desain baik pada hubungan point-to-point dan point-to-multipoint pada implementasi wireless, yang berarti cakupan wireless pada implementasi ini tidak keluar area, tapi lebih difokuskan pada point yang spesifik. Attenuation adalah penurunan atau peredaman kekuatan gelombang radio, penurunan daya sebagaimana efek dari jarak dari tingginya antenna. Hal ini dapat disebabkan oleh kondktivitas yang natural atau resistance yang dihasilkan oleh seluruh perangkat fisik. Tapi resistor terbaik untuk gelombang radio adalh bumi. Energi radiasi dari bumi, dan interference dari pohon dan bangunan akan menyebabkan attenuation untuk snyal gelombang tanah, 42
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
sebagai radiasi energi dan interference dari air dan partikel-partikel pada atmosphere akan mempengaruhi sinyal gelombang langit. Harus direncanakan desain dan perangkat yang akan digunakan berdasar pada factor pengaruh propagasi gelombang tanah dan langit, seperti tinggi pemancar, factor radiasi. Rendahnya frekuensi propagasi radio pada transmisi gelombang tanah dan langit dapat digunakan untuk bermacammacam jarak, propagasi gelombang high-frequency (3,000 kHz to 30 Mhz) memancarkan lebih pada sky waves untuk transmisi dan jarak sekitar 12,000 miles. Propagasi gelombang very high frequency (sekitar 30 MHz) mengalami transmisi gelombang line-of-sight langsung.
3.6
Rain, Snow and Fog Attenuation
Pada kondisi ekstrim, attenuation yang dikarenakan hujan tidak memberikan dampak serius untuk frekuensi antara range 6 atau 8 GHz. Ketika gelombang mikro memiliki frekuensi 11 atau 12 GHz atau diantara keduanya, attenuation hujan menjadi lebih peting, khususnya di area yang curah hujannya memiliki densitas yang tinggi dan durasi waktunya cenderung lama. Attenuation rate untuk salju umunya lebih tinggi, tergantung ukuran dari partikel-partikel salju, juga untuk material hujan dan kabut, pada perbandingan panjang gelombang sinal. Sebagai contoh sinyal 2.4 GHz akan memiliki panjang gelombang approximately 125 millimeters, atau 4.9 inches. Sinyal 23 GHz memiliki panjang gelombang approximately 0.5 inches. Sedangkan raindrop mendekati 0.25 inches. Pada sinyal 2.4 GHz, air hujan atau salju, tidak akan memiliki pengaruh yang cukup kuat pada sistem wireless, betapapun pada 23 GHz, panjang gelombang akan diredam separuhnya oleh hujan. Pada ukuran ini, hujan atau salju menjadi bidang permukaan refleksi (bidang pantul) dan menghamburkan sinyal 23 GHz. Pada kasus umum, efek dari kabut setingkat atau sama seperti efek hujan. Meskipun kabut mampu memberi pengaruh kuat terhadap radio link ketika digabungkan dengan kondisi atmospheric seperti pembalikan suhu. Pembalikan suhu meniadakan jarak, dan udara dapat menyebabkan refraksi atau refleksi yang kuat, dengan hasil yang tidak mampu diprediksi. Pembalikan suhu juga mampu menyebabkan pengembunan, yang bisa jadi meningkatkan potensi kemungkinan terjadinya interference antara system 43
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
yang tidak normal. Dimana kondisi ini exist saat menggunakan path pendek dan jarak ruang yang cukup.
3.7
Penetrasi
Adalah proses penembusan terhadap benda-benda material, merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi perjalanan sinyal, yang membuat sinyal lebih kuat. Juga tidak hanya berpengaruh terhadap sinyal, tpi member efek langsung yang cukup kuat terhadp gelombang elektromagnetik dan kecepatan perjalanannya.
3.8
Bouncing (Pemantulan)
Refleksi terjadi jika terdapat sinyal tak langsung datang ke receiver setelah mengalami pantulan terhadap obyek. Terdapat banyak pantulan yang berkontribusi terhadap besarnya delay.
Gambar 3.10 refleksi atau pantulan terjadi karena ground waves terserap bumi
44
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 3.11 pantulan terhadap bumi
3.9
Dalam kanal radio bergerak, sebuah lintasan tunggal antara base station dan sebuah mobile station jarang terjadi, sehingga model free space menjadi tidak akurat apabila digunakan sendirian. Untuk itu diperlukan model lain yang mengakomodasi lintasan lain. Model yang mengakomodasi lintasan pantulan (reflection) salah satunya adalah: ground reflection (2 ray) model. Model ini menggunakan model propagasi berdasarkan geometric optic dan mempertimbangkan 2 lintasan antara pemancar dan penerima, yaitu lintasan langsung (direct path) dan lintasan pantul ( ground reflected propagation path). Model ini dianggap akurat untuk memprediksi kuat sinyal large scale dalam jarak beberapa kilometer untuk sistem radio bergerak yang menggunakan tinggi tower diatas 50 m.
Line Of Sight
Hubungan Line Of Sight biasa digunakan untuk broadband connectivity communication, dengan frekuensi pembawa umumnya diatas 1 GHz. Informasi yang dibawa bisa jadi adalah satu atau campuran dari informasi sebagai berikut : Kanal telepon Informasi data Telegraph Telex Facsimile Video Program channel Telemetry Modulasi yang digunakan dalam komunikasi LOS bisa modulasi analog (FM) ataupun dengan memakai modulasi digital. Link Line Of Sight, atau sering juga disebut hop, umumnya memiliki panjang 10 - 100 km. Empat Langkah Proses Desain : 1) Perencanaan awal dan pemilihan lokasi menara Meliputi perencanaan modulasi, beberapa syarat sistem komunikasi (digital / analog), besar informasi yang hendak dikirimkan, jenis service ( syarat QoS ) , dsb. Perencana juga harus mengetahui apakah komunikasi 45
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
yang dilakukan adalah independen atau merupakan bagian dari network yang lebih besar 2) Menggambar profil lintasan Yang diperhatikan : profil bumi sepanjang lintasan, path clearance, refleksi bumi. 3) Analisis lintasan Daya pancar yang diperlukan, metoda-metoda perbaikan. 4) Survey lokasi Detail lokasi site (lintang dan bujur), lokasi antena, ketersediaan catu daya, data cuaca lokasi, survei EMI (Electromagnetic Interference), dan berbagai faktor pembatas lokasi lainnya. Rumus Praktis Jari-Jari Fresnell I
RI 17.3
d1d 2 d . f GHz
R1 jari-jari fresnell ( dalam meter ) d1 , d2, dan d jarak ( dalam kilometer ) f frekuensi ( dalam GHz )
RI 72.1
d1d 2 d . f GHz
R1 jari-jari fresnell ( dalam feet ) d1 , d2, dan d jarak ( dalam statute mile ) f frekuensi ( dalam GHz ) Clearance Factor Biasanya diinginkan clearance factor = 0,6 untuk mendapatkan penerimaan yang sama dengan kondisi bebas pandang.
clearance C CRI first fresnell radius RI
46
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Rugi Lintasan a) Hubungan LOS banyak diaplikasikan untuk VHF/UHF serta terutama gelombang mikro, keadaan perambatan rata-rata dianggap sebagai gelombang langsung b) Redaman lintasan (pathloss) dianggap seolah adalah redaman ruang bebas (free space loss) , jika clearance factor = 0,6
L fs (dB) 32,5 20 log f ( MHz ) 20 log d( km)
L fs (dB) 92,45 20 log f (GHz ) 20 log d( km) L fs (dB) 36,5 20 log f ( MHz ) 20 log d( mi ) c) Path loss akan berubah dari harga free space pathloss jika clearance factor 0,6. d) Clearance Factor = 0,6 sangat disukai dalam desain , karena Lp = Lfs untuk jenis medium pemantul apapun. e) Perubahan Harga Pathloss Fresnell zone numbers 1
2
3
4
5
6
Interference zone
Obstruction zone
0
- 10
R=
- 20
R
g Ed nife 0K
eD
a iffr
ctio
n Flat Earth R = -1
Line Of Sight Dif fra c
tio n
3 0.
Sm o
oth
Sp h
e re
=
=1
.0
- 30 R
From Free Space ( dB )
+ 10
R = Koefisien Refleksi - 40 -1
- 0.5
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Clearance Factor
47
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
3.10 Spektrum Frekuensi Pembagian spektrum frekuensi berdasarkan pada panjang gelombangnya, dan digunakan untuk berbagai jenis komunikasi yang berbeda. Berikut pembagian spektrum frekuensi sesuai kesepakatan IMT-2000.
Latihan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Jelaskan perangkat-perngkat dalam arsitektur siskomber! Jelaskan perbedaan OFDM dan OFDMA! Jelaskan konsep refleksi, difraksi dan scattering! Apa yang Anda pahami tentang Free Space Loss, jelaskan rumusnya! Jelaskan pengaruh redaman terhadap sinyal! Sebutkan jenis-jenis redaman yang sering mempengaruhi sinyal radio! Apakah yang mendasari pembagian frekuensi setiap jenis komunikasi?
48
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
4 WIRELESS LAN 802.11
Overview
Hubungan antar elemen/unsur dalam himpunan terjadi dalam berbagai masalah. Hubungan ini direpresentasikan menggunakan struktur yang dinamakan relasi. Relasi dapat digunakan untuk menyelesaikan berbagai masalah seperti optimasi jaringan komunikasi, penjadwalan, permasalahan dalam database.
Tujuan
1. Mahasiswa memahami konsep wireless 802.11 2. Mahasiswa memahami berbagai macam topologi WLAN pada 802.11 3. Mahasiswa dapat melakukan konfigurasi dan menghubungkan antar perangkat wireless. 49
Politeknik Telkom
4.1
Jaringan Nirkabel
Teknologi Wireless
Perkembangan teknologi wireless begitu cepat. Jaringan wireless merupakan teknologi yang digunakan untuk menghubungkan perangkatperangkat komunikasi menggunakan gelombang radio (Radio Freguency/RF). Karakteristik dari jaringan wireless secara umum adalah : Dapat menangani user yang bergerak (mobile) Menggunakan media tanpa kabel Mudah dalam penginstalan dan murah dari segi biaya jika dibandingkan dengan wireline. Memiliki metode keamanan Adanya interferensi radio yang disebabkan oleh cuaca, multipath fading, dan sebagainya. Untuk pemanfaatan atau layanan teknologi wireless terbagi menjadi 2 macam antara lain : Layanan bersifat tetap (fixed) a. Bluetooth b. Infrared c. Wifi (IEEE 802.11) d. RFID e. Wimax Layanan bersifat bergerak (mobile) f. AMPS g. GSM h. CDMA i. Mobile Wimax (IEEE 802.16e)
4.2
IEEE
IEEE (Institute of Electrical & Electronic Engineers) merupakan organisasi yang membuat dan mengelola standarisasi device wireless. Beberapa contoh standar IEEE antara lain : IEEE 802.1 IEEE 802.2 IEEE 802.3 IEEE 802.4
LAN/MAN Management and Mobile Access Control Brides Logical Link Control (LLC) CSMA/CD Token Bus 50
Politeknik Telkom
IEEE 802.5 IEEE 802.6 IEEE 802.7 IEEE 802.8 IEEE 802.9 IEEE 802.10 IEEE 802.11 IEEE 802.12 IEEE 802.15 IEEE 802.16
4.3
Jaringan Nirkabel
Token Ring Distributed Queue Dual Bus (DQDB) MAN Broadband LAN Fiber Optic LAN & MAN (standart FDDI) Integrated Services LAN Interaces (standart ISDN) LAN/MAN security Wireless LAN (WiFi) Demand Priority Access Method Wireless PAN (Personal Area Network) Broadband Wireless Access (WiMax) Tabel 4.1 Standar IEEE
IEEE 802.11
Standar IEEE 802.11 merupakan standar untuk WiFi (Wireless Fidelity). Pada teknologi 802.11 terbagi mengalami perkrmbangan standar sebagai berikut : Standar 802.11 802.11° 802.11b 802.11e 802.11f 802.11g 802.11h 802.11i
Fungsi Standar dasar dari Wireless LAN (WLAN) yang mendukung transmisi data dari 1 Mbps sampai dengan 2 Mbps Standar High Speed WLAN untuk 5 GHz, mendukung transfer data sampai dengan 54 Mbps Standar WLAN untuk 2,4 GHz, mendukung transmisi data dari 5,4 Mbps sampai dengan 11 Mbps Perbaikan dari QoS (Quality of Service) pada semua interface radio IEEE WLAN Mendefinisikan komunikasi inter Access Point (AP) untuk memfasilitasi beberapa vendor yang mendistribusikan perangkat WLAN Mendefinisikan tambahan teknik modulasi untuk 2,4 GHz, untuk kecepan tranfer data sampai dengan 54 Mbps Mendefinisikan pengaturan penggunaan spektrum 5 GHz yang digunakan di Eropa dan Asia Pasifik Menyediakan fitur keamanan yang lebih baik. Penentuan alamat untuk mengantisipasi kelemaha keamanan pada 51
Politeknik Telkom
802.11j
Jaringan Nirkabel
protokol autentifikasi dan enkripsi Penambahan pengalamatan pada channel 4,9 GHz sampai dengan 5 GHz untuk standar 802.11° di Jepang Tabel 4.2 Standart IEEE 802.11
Secara umum, standar yang sering diterapkan adalah 802.11a, 802.11b, dan 802.11g. Berikut adalah penjelasan dari standar-standar itu :
802.11a j. Memiliki kapasitas channel mencapai 12 channel yang terpisah secara non-overlapping. k. Memiliki jarak jangkauan sekitar 50 meter l. Standar 802.11a tidak kompatible dengan standar 802.11b dan 802.11g m. Maksimum data rate 54 Mbps n. Frekuensi band yang digunakan 5 GHz o. Daya yang dibutuhkan 2 W - 2,5 W
802.11b p. Memiliki kapasitas 3 channel. q. Memiliki jarak jangkauan sekitar 100 meter r. Kompatibel dengan standar wireless 802.11 s. Maksimum data rate 11 Mbps t. Frekuensi band yang digunakan 2,4 GHz u. Daya yang dibutuhkan 1 W
802.11g. v. Kompatibel dengan standar wireless 802.11 w. Maksimum data rate 54 Mbps x. Frekuensi band yang digunakan 2,4 GHz y. Daya yang dibutuhkan 1,5 W
Pada jaringan wireless LAN IEEE 802.11 menggunakan teknik modulasi spread spectrum, yaitu sebuah teknik modulasi yang dirancang agar data lebih tahan terhadap interferensi. Teknik Spread Spectrum sendiri dapat dibagi menjadi dua metode pendekatan yaitu Direct Sequence dan Frequency Hopping. 52
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Pada metode Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS), sebuah bit akan dikonversi ke dalam beberapa chip yang berbentuk unik dan dapat membentuk sekitar 11 channel dan masing-masing channel memiliki lebar sekitar 22 MHz. Sedangkan Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) memiliki sekitar 79 channel dan masing-masing channel memiliki lebar sekitar 1 MHz. Perubahan frekuensi (hop) dilakukan tiap 0,4 detik. Jika sebuah frekuensi terkena interferensi maka data akan dikirim ulang melalui frekuensi berikutnya.
4.4
Perangkat Wireless LAN
Beberapa perangkat yang umumnya digunakan untuk membangun jaringan wireless LAN antara lain : a. Access Point Access Point merupakan perangkat half-dulex yang bekerja seperti switch.
Gambar 4.1 Access Point 802.11b Perangkat Access Point dapat diimplementasikan dalam 3 mode : Mode Root
53
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Access Point dihubungkan ke jaringan kabel melalui interface Ethernet. Sehingga client Wireless LAN dapat terhubung ke jaringan kabel melalui Access Point.
Access Point
WLAN client
Access Point
WLAN client
Jaringan kabel
Gambar 4.2 Access Point pada mode root
Mode Repeater Biasanya digunakan untuk membentuk suatu jalur upstream wireless ke jaringan kabel. Kelemahan mode ini adalah mengurangi jarak jangkauan Access Point terhadap client
54
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
WLAN client
Access Point Root mode
Access Point Repeater mode
Jaringan kabel
Gambar 4.3 Access Point pada mode repeater
Mode Bridge Access Point digunakan untuk menghubungkan dua atau lebih jaringan kabel secara wireless
Access Point Mode bridge
Jaringan kabel
Access Point Mode bridge
Jaringan kabel
Gambar 4.4 Access Point pada mode bridge b.
Perangkat client untuk Wireless LAN Client wireless LAN dapat berupa PC (Personal Computer), notebook, atau PDA yang menyediakan perangkat wireless seperti PCMCIA, PCI Wireless Adapter, dan sebagainya. Perangkat wireless 55
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
ini digunakan untuk menerima atau mengirimkan sinyal wireless ke perangkat wireless lainnya.
Gambar 4.5 PCI Wireless Adapter
Gambar 4.6 PCMCIA
4.5
Topologi Wireless LAN
Jaringan Wireless LAN dapat dikonfigurasi dalam bentuk sebagai berikut : a. Ad-Hoc (Peer to peer) Ad-hoc merupakan suatu bentuk topologi yang paling sederhana. Komunikasi terjadi antara dua perangkat wireless LAN atau lebih dengan cakupan area yang terbatas. Pada topologi ad-hoc tidak memerlukan Access Point (AP) 56
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
WLAN client
WLAN client
WLAN client
WLAN client
Gambar 4.7 Jaringan Wireless LAN mode Ad-hoc b.
Infrastruktur (client/server) Pada mode infrastruktur membutuhkan Access Point (AP). Perangkat ini berfungsi untuk menghubungkan antara client satu dengan yang lainnya sehingga dapat tergabung ke dalam sebuah sistem jaringan. Selain itu Access Point juga dapat bertindak sebagai repeater yang bekerja sebagai perangkat yang dapat menguatkan sinyal dalam suatu jaringan Wireless LAN.
57
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel WLAN client
Access Point
WLAN client
WLAN client
Gambar 4.8 Jaringan Wireless LAN mode infrastruktur
4.6
SSID (Service Set Identifier)
SSID merupakan identifier yang digunakan untuk mengidentifikasi nama kelompok jaringan pada Wireless LAN. Sebuah client harus memiliki SSID yang benar agar dapat bergabung dalam sebuah jaringan Wireless LAN. Nilai SSID pada client harus sama dengan yang dimiliki oleh Access Point. SSID dikirim dalam sebuah Beacon oleh Access point ke client Wireless LAN. Beacon merupakan suatu frame pendek yang berfungsi mengelola dan mensinkronisasi komunikasi pada Wireless LAN. Beacon terdiri dari beberapa informasi antara lain : Sinkronisasi Time Antara access point dan client harus memiliki clock yang sinkron, sehingga beacon menyesuaikannya melalui sebuah time stamp Parameter FH dan DS Berisi informasi teknik spread spectrum yang digunakan Informasi SSID Berisi nilai SSID Rate 58
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Berisi informasi tentang data rate yang didukung oleh access point
4.7
Cara Kerja Wifi
Proses bergabungnya client ke suatu jaringan Wireless LAN diawali dengan proses scanning. Proses scanning ada 2 jenis yaitu scanning secara pasif dan secara aktif. Pada proses scanning pasif, access point mengirim beacon dan client melakukan scanning karakteristik beacon. Client akan bergabung ke access point yang memiliki sinyal paling kuat diantara access point yang lainnya. Sedangkan scanning secara aktif, client akan mengirimkan probe permintaan kepada access point. Probe permintaan tersebut berisi SSID suatu kelompok jaringan wireless. Setelah melakukan scanning client akan mengirim Extensible Authentication Protocol (EAP) sebagai titik awal ke access point (AP). Kemudian access point mengirimkan pesan berisi identitas access point ke EAP-request. EAP-response dari client mengirimkan kembali paket dengan identitas client ke dalam Authentication Server. Authentication Server menjawab dengan memperbolehkan atau menolak client masuk dalam jaringan Wireless LAN. Jika diperbolehkan, maka server akan mengirim kembali identitas dan ijin ke klien melalui authenticator. Jika tidak, maka akan ada pemberitahuan penolakan dari server. Authenticator memberikan pemberitahuan kepada client jika klien diberi hak atas penggunaan jaringan. Client mendapatkan akses untuk menggunakan jaringan.
4.8
Contoh Implemantasi WLAN
Mode AdHoc Pada mode adhoc, untuk melakukan interaksi antar host harus memiliki interface WLAN. Host dapat berupa computer yang dilengkapi dengan wireless adapter atau laptop yang dilengkapi dengan fasilitas WiFi. Salah satu host akan dijadikan SSID broadcaster. Berikut adalah contoh langkah-langkah konfigurasi SSID broadcaster : 1. Aktifkan perangkat WLAN 59
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
2.
Klik kanan ikon Network Wireless Connection View Available Wireless Network Change Advanced Settings Wireless Network, sehingga muncul tampilan seperti gambar berikut :
3.
Klik add untuk menambahkan fitur SSID broadcaster, sehingga muncul tampilan seperti gambar berikut :
60
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Isi SSID broadcaster seperti contoh : desh 4.
Tekan OK sehingga akan muncul SSID broadcaster yang telah dibuat.
61
Politeknik Telkom
5.
Jaringan Nirkabel
Tekan OK
Untuk host yang akan bergabung pada jaringan adhoc ini dapat melakukan langkah-langkah berikut : 1. Aktifkan perangkat WLAN 2. Klik kanan ikon Network Wireless Connection View Available Wireless Network, sehingga muncul tampilan seperti berikut :
62
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
3.
Untuk bergabung pada jaringan mode AdHoc dengan SSID desh cukup dengan menekan tombol connect sehingga muncul tampilan seperti berikut :
4.
Jika proses penggabungan berhasil, maka statusnya akan berubah menjadi “Connected” 63
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Agar antar host dapat berkomunikasi dan bertukar informasi atau data maka harus dilakukan konfigurasi IP Address pada perangkat WLAN masing-masing sesuai dengan aturan pemberian IP Address yang berlaku.
64
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
5 MOBILE WIRELESS TECHNOLOGY
Overview
Teknologi komunikasi saat ini telah berkembang pesat. Selain telah menerapkan komunikasi wireless atau nirkabel, juga telah diaplikasikan untuk kondisi bergerak. Teknologi ini terbagi atas beberapa jenis, diantara teknologi tersebut adalah GSM, CDMA, Teknologi 2G, 3G dan HSDPA/HSUPA.
Tujuan
1. Mahasiswa memahami konsep komunikasi bergerak 2. Mahasiswa memahami perbedaan karakteristik dari teknologi nirkabel bergerak.
65
Politeknik Telkom
5.1
Jaringan Nirkabel
Global System for Mobile Communication (GSM)
Sistem telekomunikasi seluler saat ini semakin pesat perkembangannya. Hal ini sejalan dengan kebutuhan masyarakat modern yang selalu ingin mendapatkan informasi lebih cepat, kapan saja dan dapat berkomunikasi dimanapun ia berada, sejauh daerah tersebut mempunyai jaringan seluler. Adapun sistem telekomunikasi bergerak seluler sekarang sedang berkembang adalah Global System for Mobile Communication (GSM). GSM merupakan sistem digital yang banyak memiliki keunggulan keunggulan dibandingkan dengan sistem analog. 5.1.1
Konsep Sistem Seluler
Untuk melayani pemakai dalam sistem komunikasi bergerak, dibutuhkan sedikitnya satu stasiun induk (Base Station) berupa menara yang menghubungkan suatu pemakai dengan pemakai lain dan yang menjadi pencatu (feeder) bagi terminal terminalnya. Stasiun Induk Radio (Radio Base Station) akan melayani suatu daerah cakupan yang jaraknya / luasnya bergantung pada tinggi menara, sifat antena yang dipergunakan dan batas daya yang diperkenankan diterima oleh pemakai bergerak. Satu RBS dengan RBS lainnya saling berhubungan dengan dikendalikan dengan suatu pusat penyambungan (Mobile Switching Center atau MSC). Arsitektur sistem seluler terdiri dari :
Pemancar yang mempunyai daya pancar yang rendah dan luas cakupan yang kecil
Menggunakan konsep pengulangan komunikasi
Pembelahan sel pada sel yang mempunyai jumlah pelanggan yang sangat banyak
66
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
5 2 1
3 7
6
7 6
4 5
2
PSTN
1 4 5 2 1
3
ISDN MSC
1
PDN
3 7
Other PLMN
6
Gambar: Model sistem komunikasi bergerak seluler 5.1.2
Jaringan GSM
Jaringan GSM terdiri dari beberapa kesatuan fungsional yang memiliki fungsi tertentu. Struktur Public Land Mobile Network (PLMN) terbagi menjadi tiga sub-system yaitu : Radio Subsystem (RSS) Network Switching Subsystem (NSS) Operation and Maintenance Subsystem (OMS)
67
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Struktur fungsional dari Public Land Mobile Network (PLMN) dapat diperlihatkan sebagai berikut :
5.1.3
Komponen GSM
Sebuah Sebuah jaringan GSM terdiri dari beberapa komponen : Mobile Station (MS), Subscriber Identity Modul (SIM), Base Transceiver Station (BTS), Base Station Controller (BSC) dan Mobile Service Switching Centre (MSC). Mobile Station (MS) Mobile Station (MS) merupakan peralatan bergerak yang digunakan untuk mengakses layanan telekomunikasi PLMN GSM. MS terdiri dari smartcard yang disebut SIM card dan Mobile Equipment (ME) . Subscriber Identity Module (SIM) Tiap pelanggan bergerak memiliki SIM card pribadi yang diselipkan ke telepon. SIM card merupakan tiket untuk mengakses jaringan PLMN. SIM card harus ada dalam Mobile Station untuk mengakses jaringan PLMN, baik digunakan untuk menerima atau melakukan panggilan.
68
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Base Transceiver Station (BTS) Tiap cell memiliki satu Base Transceiver Station (BTS) yang menjamin komunikasi radio antar mobile station dalam cell dan mobile station dengan jaringan tetap (PSTN). Fungsi utama dari BTS adalah menjaga dan memonitor koneksi ke mobile station dalam satu cell. Base Station Controller Base Station Controller (BSC) merupakan penghubung antara sejumlah BTS dan NSS. BSC juga mengubah 13 Kbps voice channel yang digunakan radio link ke standar 64 Kbps channel yang digunakan oleh Public Switched Telephone Network atau PSTN. Berbeda dengan BTS, BSC berisi instruksi software yang khusus. Tugas BSC diantaranya meliputi : Manajemen radio resources dan frekuensi Distribusi speech, data dan signalling data dari NSS ke BTS-BTS Mobile Service Switching Centre (MSC) Mobile Services Switching Centre (MSC) memiliki seluruh fungsi penting dalam switching komunikasi pada seluruh mobile station dalam MSC area. Fungsi utama MSC adalah untuk mengkoordinasikan pembentukan call (call set up) antara mobile station (MS GSM) dengan MS GSM atau user PSTN .
5.2
Code Division Multiple Access (CDMA)
Code Division Multiple Access (CDMA) adalah teknologi berbasis spread spectrum yang mengijinkan banyak user menempati kanal radio yang sama,diterapkan pada system IS-95, J-STD-008, dsb. Dalam sistem CDMA tiap user menggunakan kode unik yang berbeda satu sama lain, dan kross korelasi antar kode sangat kecil. Setiap data yang akan dipancarkan terlebih dahulu akan ditebar (spreading) sehingga memungkinkan adanya multiple access. Berikut adalah gambar arsitektur jaringan CDMA 69
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 1: Arsitektur Jaringan CDMA 5.2.1
Spesifikasi CDMA Sistem komuniasi CDMA ini mempunya spesifikasi sebagai berikut : 1.
Bandwidth: 1.25 MHz
2.
Chip Rate : 1.2288 Mcps
3.
Frek uplink : 869 - 894 MHz 1930 - 1990 MHz
4.
Frek downlink : 824 - 849 MHz 1850 -1910 MHz
5.
Frame length : 20 ms
6.
Bit rates : 9.6 kbps, 14.4 kbps
7.
Speech code : QCELP 8kbps, ACELP 13 kbps
8.
Power control uplink : open loop + fast closed loop
9.
Power control downlink : slow quality loop
10. Spreading codes : Walsh + long M sequences 5.2.2
Kelebihan CDMA
CDMA memiliki beberapa kelebihan yaitu adanya privasi tiap user karena tiap user diberikan kode PN yang berbeda, dan hanya RX yang mengetahui kode tersebutlah yang bisa mendekode data yang sudah ditebar itu. Anti Jamming, terutama narrowband dapat diatasi dengan membuat sinyal 70
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
informasi menduduki bandwidth yang besar dibandingkan bandwidth aslinya. Hal ini dimaksudkan untuk membuat sinyal tersebut mempunyai karakteristik seperti noise. CDMA juga bersifat low probability intercept (LPI) karena sinyal DSSS menempati spectrum setiap saat, maka ia mempunyai daya transmit yang sangat rendah per Hertz. Hal ini membuat sinyal DS-SS sulit dideteksi. Pada CDMA juga diterapkan efisiensi spectrum, yaitu CDMA bekerja atas dasar Direct Sequence , dan kanalnya dapat digunakan oleh setiap sel dalam system, dan hanya dibedakan oleh kode Pseudorandom Number (PN) yang digunakannya.
5.3
Generasi Kedua (2G)
Perbedaan mendasar antara teknologi 2G dengan 1G adalah dalam hal penggunaan sinyal gelombang radio yang digunakan pada kedua teknologi tersebut. Teknologi 1G masih menggunakan sistem analog sementara pada 2G sudah menggunakan sistem digital. Namun frekuensinya masih sama, yaitu menggunakan frekuensi 800 MHz, 900 MHz dan tambahan frekuensi 1800 MHz. Pada teknologi 2G ini berbagai perangkat dimungkinkan untuk mengakses jaringan yang sama berdasarkan prinsip first come first served. Pada prinsipnya, teknologi 2G ada yang berupa Time Division Multiple Access based (berbasis TDMA) dan ada yang Code Division Multiple Access based (berbasis CDMA). 5.3.1
Klasifikasi Generasi Kedua (2G) Yang termasuk ke dalam teknologi 2G ini di antaranya adalah:
1.
GSM (Global System for Mobile Communication), yang menggunakan kombinasi antara TDMA dan FDMA, berasal dari Eropa dan umum digunakan diseluruh dunia.
2.
iDEN, yang berbasis TDMA, merupakan jaringan komersial. Contohnya adalah yang digunakan oleh Nextel di Amerika dan Telus Mobility di Kanada. 71
Politeknik Telkom
3.
Jaringan Nirkabel
IS 95 atau CDMAone, yang berbasis CDMA, banyak digunakan di Amerika dan di sebagian Asia.
Agar sinyal dapat diterima dengan baik, hubungan antara BTS dengan mobile station tidak harus LOS, sehingga memungkinkan mobilitas yang cukup tinggi. Dari segi keamanan teknologi generasi kedua ini lebih baik daripada generasi pertama karena telah menggunakan sistem enkripsi untuk otentikasi pengguna. 5.3.2
Komponen Generasi Kedua (2G)
Pada teknologi 2G selain layanan suara juga dapat digunakan untuk layanan data. Karena bit rate-nya masih rendah 2G masih termasuk teknologi baseband. Untuk jangkauan, 1 BTS dapat menjangkau hingga radius 35 km. Generasi kedua 2G belum memiliki fitur QoS. Keuntungan dari penggunaan teknologi 2G ini di antaranya dapat dirasakan pada saat melakukan komunikasi melalui telepon seluler. Kualitas suara yang dihasilkan cukup baik meskipun berada pada jarak yang cukup jauh. Efisiensi spektrum yang dimiliki oleh teknologi 2G juga cukup baik karena daya pancar sinyalnya kecil. Berikut ini arsitektur jaringan dari teknologi 2G.
72
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 2: Arsitektur Jaringan Teknologi 2G
5.4
Generasi Ketiga (3G)
Generasi ketiga, atau 3G, ditujukan untuk menjadi global standard bagi komunikasi wireless seluler. Datarate maksimum yang diperoleh pengguna bergantung pada kondisi mobilitas pengguna, yaitu sebesar 144 Kbps untuk mobile user, 386 Kbps untuk slowly moving user, dan 2 Mbps untuk stationary user dengan frekuensi 1885-2200 MHz. 5.4.1
Klasifikasi Generasi 3G
Perkembangan pada jaringan 3G ini membuat trafik yang dapat disalurkan bukan hanya suara dan data saja, melainkan menyalurkan trafik gambar bergerak (video) dapat dilakukan pada jaringan 3G ini. Kualitas dari video yang disalurkan pada jaringan ini bergantung pada bitrate jaringan. Yang termasuk ke dalam teknologi 3G adalah: 73
Politeknik Telkom
1.
Jaringan Nirkabel
Wideband CDMA (W-CDMA) WCDMA merupakan evolusi dari EDGE (2.5G). Teknologi WCDMA ini ada dua jenis, yaitu Digital-Sequence W-CDMA (DS W-CDMA, atau dikenal sebagai UMTS di Eropa) dan W-CDMA TDD Mode. W-CDMA memiliki bandwidth sebesar 5 MHz dengan bit rate maksimum mencapai 2 Mbps.
2.
CDMA2000 1xEVDO CDMA2000 1xEVDO merupakan evolusi dari jaringan CDMA2000 1xRTT (2.5G). Teknologi CDMA2000 1xEVDO ini kemudian digantikan oleh CDMA2000 1xEVDV. Dengan bandwidth sebesar 1.23 MHz untuk Amerika dan Korea dan 1.25 MHz untuk negara-negara lain, bit rate maksimum yang dapat dicapai adalah 2.5 Mbps.
3.
High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA) HSDPA merupakan salah satu teknologi generasi 3G yang sering disebut sebagai beyond 3G (atau beyond W-CDMA) karena datarate-nya hampir enam kali datarate teknologi UMTS/WCDMA. Teknologi ini menggunakan suatu kanal 5 MHz WCDMA dengan bit rate maksimum 10.8 Mbps. Untuk teknologi HSDPA beberapa literatur ada yang memasukkan ke dalam kategori 3.5G, sama seperti halnya dengan teknologi High Speed Uplink Packet Access (HSUPA).
5.4.2
Kelebihan Generasi Ketiga (3G)
Dengan kecepatan transfer data maksimum mencapai 2 Mbps, teknologi 3G sudah disebut sebagai sistem komunikasi broadband. Tiga fitur kunci yang ditawarkan oleh sistem dengan teknologi 3G adalah: 1.
Datarate yang lebih tinggi Meskipun teknologi 2.5G telah menawarkan peningkatan datarate, namun peningkatan ini masih tidak bisa diandalkan 74
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
karena pengguna masih berbagi bandwidth. Peningkatan datarate pada teknologi 3G dapat dicapai baik pada saat uplink dan downlink, baik untuk kanal yang berupa circuit switched ataupun packet switched. Namun untuk yang berupa packet switched, datarate yang dihasilkan dipengaruhi oleh QoS. 2.
Quality of Services (QoS) Dalam teknologi WCDMA, pengembang menyertakan aspek QoS sistem sejak awal sehingga sistem akan mendukung QoS dari ujung ke ujung. Hal ini merupakan perbaikan atas kelemahan yang terdapat pada sistem 2.5G.
3.
Kebergantungan bitrate pada jarak Bitrate maksimum sistem 3G sangat bergantung pada jarak sistem dari Base Transceiver Station (BTS). Semakin jauh bergerak dari BTS maka akan semakin sulit mendapatkan kecepatan maksimum.
Berikut gambar arsitektur jaringan 3G.
75
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 3: Arsitektur Jaringan 3G
Contoh 5.1 : Sebutkan sistem minimum yang dibutuhkan untuk melayani user dalam sistem komunikasi bergerak ? Jawab : 1 buah stasiun induk 1 buah stasiun induk radio 1 buah pusat penyambungan Sistem dan perangkat tambahan yang memadai Contoh 5.2 : Struktur PLMN terbagi menjadi berapa sub-system? Sebutkan apa saja! Jawab : Terbagi menjadi 3, yaitu : 1.
Radio Subsystem (RSS)
2.
Network Switching Subsystem (NSS)
3.
Operation and Maintenance Subsystem (OMS)
Contoh 5.3 : Sebutkan komponen apa saja yang menyusun GSM! Jawab : 1.
Mobile Station (MS) 76
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
2.
Subscriber Identity Modul (SIM)
3.
Base Transceiver Station (BTS)
4.
Base Station Controller (BSC)
5.
Mobile Service Switching Centre (MSC)
Contoh 5.4 : Sebutkan fungsi utama masing – masing komponen GSM tersebut! Jawab :
Mobile Station (MS) berfungsi sebagai perangkat atau antarmuka untuk mengakses jaringan PLMN GSM
Subscriber Identity Modul (SIM) digunakan sebagai tiket untuk mengakses jaringan PLMN
Base Transceiver Station (BTS) menjaga dan memonitor MS dalam satu sel
Base Station Controller (BSC) sebagai pengatur sumber radio dan frekuensi
Mobile Service Switching Centre (MSC) mengkoordinasi pembentukan hubungan (call set up) yang terjadi
Contoh 5.5 : Sebutkan 2 contoh sistem penerapan CDMA! Jawab : IS-95 dan J-STD-008
77
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Contoh 5.6 : Berapa panjang (uplink&downlink)?
frame
rentang
frekuensi
pada
CDMA
Jawab : Panjang frame = 20ms Frekuensi uplink : 869 - 894 MHz 1930 - 1990 MHz Frekunesi downlink : 824 - 849 MHz 1850 -1910 MHz Contoh 5.7 : Sebutkan dan jelaskan kelebihan CDMA! Jawab :
Adanya privasi tiap user, karena setiap user memiliki kode PN yang berbeda
Anti jamming, dimana sinyal yang ada memiliki karakteristik seperti noise dikarenakan sinyal informasi yang menduduki bandwith lebih besar dibandingkan bandwith aslinya
Low probability intercept (LPI) atau kecil kemungkinan terjadi intersepsi karena daya transmit per Herts nya sangat rendah sehingga sulit terdeteksi
Efisinesi spectrum karena kanal yang digunakan sama dan user dibedakan berdasarkan kode masing - masing
Contoh 5.8 : Apa hal mendasar yang membedakan teknologi generasi pertama dengan generasi kedua? Jawab : Perbedaan mendasar antara teknologi generasi pertama dengan generasi kedua adalah penggunaan sinyal gelombang radio yang digunakan, 78
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
dimana generasi pertama (1G) masih menggunakan sistem analog sementara genrasi kedua (2G) sudah menggunakan sistem digital. Contoh 5.9 : Sebutkan sistem yang termasuk ke dalam kategori teknologi generasi kedua (2G) dan basis yang digunakannya! Jawab : 1.
GSM berbasis TDMA dan FDMA (kombinasi keduanya)
2.
iDEN berbasis TDMA
3.
IS-95 berbasis CDMA
Contoh 5.10 : Apa kelebihan teknologi generasi ketiga (3G) dibandingkan generasi kedua (2G) ? Jawab : Kelebihan generasi ketiga (3G) dibanding generasi kedua adalah (2G) telah memiliki fitur QoS, datarate yang lebih tinggi, ketergantungan bitrate pada jarak. Contoh 5.11 : Sebutkan teknologi yang termasuk ke dalam generasi ketiga! Mana yang memiliki bitrate maksimum paling tinggi? Jawab : 1.
Wideband CDMA (W-CDMA)
2.
CDMA2000 1xEVDO
3.
High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA)
79
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
HSDPA memiliki bitrate maksimum paling tinggi sebesar 10,8 Mbps dibanding WCDMA sebesar 2 Mbps dan CDMA2000 1xEVDO sebesar 2,5 Mbps
Rangkuman 1. Sistem telekomunikasi seluler saat ini sudah menjadi sebuah kebutuhan primer di masyarakat. Beberapa jenis teknologi nirkabel yang digunakan diantaranya adalah GSM, CDMA, Generasi Kedua (2G), Generasi Ketiga (3G) dan HSDPA/HSUPA. 2. GSM adalah sistem seluler digital yang memiliki banyak keunggulan dibanding sistem analog. 3. Beberapa komponen penting dari GSM adalah mobile station (MS), subscriber identity modul (SIM), base transceiver station (BTS), base station controller (BSC), dan mobile service swicthing centre (MSC. 4. CDMA adalah teknologi seluler berbasis spread spectrum yang memungkinkan banyak user menempati kanal yang sama. 5. Pada CDMA, user berada pada frekuensi dan waktu yang sama, namun masing – masing memiliki kode yang berbeda – beda untuk membedakannya. 6. Besar bandwidth pada CDMA adalah 1,25 MHz serta menggunakan spreading codes Walsh dan PN short/long code. 7. kelebihan CDMA adalah adanya privasi tiap user, anti jamming, low probability intercept, dan efisiensi spektrum. 8. Generasi kedua menyerupai generasi pertama dengan perbedaan mendasar generasi pertama masih menggunakan sistem analog dan generasin kedua sudah mengadaptasi sistem digital. 9. Yang termasuk generasi kedua adalah gsm, iDen dan is-95 atau CDMA. 10. Generasi kedua menghasilkan kualitas suara yang cukup baik meskipun dengan kondisi non-LOS, efisiensi spektrum karena daya pancar yang kecil, tapi generasi kedua belum memiliki ftur QoS. 11. Generasi ketiga adalah pembaharu generasi kedua dengan fitur QoS, datarate yang lebih tinggi dan ketergantungan bitrate pada jarak. 80
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
12. Datarate maksimum yang diperoleh user bergantung pada kondisi mobilitas user, dimana 144 Kbps untuk mobile user, 386 Kbps untuk slowly moving user dan 2 Mbps untuk stationary user. 13. Yang termasuk ke dalam teknologi generasi ketiga adalah WCDMA, CDMA2000 1xEVDO dan HSDPA/HSUPA. Beberapa literatur memasukkan HSDPA/HSUPA ke dalam kelas teknologi 3,5 G.
81
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
6 ARSITEKTUR JARINGAN WIRELESS
Overview
Arsitektur jaringan nirkabel tersusun atas beberapa komponen dan perangkat yang saling terhubung satu sama lain. Bentuk jaringan juga bermacam – macam seperti jaringan ad hoc dan point-to-multipoint atau disebut juga jaringan infrastruktur. Terdapa juga perangkat yang berfungsi sebagai repeater, router dan bridge.
Tujuan
1. Mahasiswa memahami arsitektur jaringan nirkabel pada skala kecil. 2. Mahasiswa memahami karakteristik jaringan Ad hoc. 82
Politeknik Telkom
6.1
Jaringan Nirkabel
Ad-Hoc Mode
Mode Ad-hoc pada dasarnya mirip dengan topologi bus pada jaringa wired. Pada topologi bus tidak diperlukan peralatan sentral atau penghubung seperti hub atau switch. Mode ad hoc tidak memerlukan central node atau Access Point. Wi-Fi client dapat berkomunikasi secara peer to peer. Setiap Wi-Fi client akan bertindak sebagai penghubung sekaligus repeater(penguat sinyal) bagi Wi-Fi client yang berada di sebelahnya. Mode Ad-hoc cocok digunakan jika WLAN yang akan dibangun tidak akan terhubung dengan wired line. Mode ini biasanya dibangun pada kondisi-kondisi darurat seperti rapat mendadak di tempat yang tidak tersedia jaringan wireless. Berikut ini merupakan gambaran dari mode ad-hoc :
Gambar 6.1 Ilustrasi mode Ad-Hoc pertama Pada gambar diatas terlihat bahwa 3 buah computer yang terhubung satu sama lain membentuk jaringan wireless dengan mode ad-hoc. Komputer yang telah dilengkapi dengan wireless card tersebut diletakan pada jarak tertentu. Jarak yang diizinkan relatif dan bergantung jenis peralatan yang digunakan. Komputer di tengah bertindak sebagai penghubung sekaligur repeater bagi computer yang lain. Apabila computer yang berada di tengah dimatikan atau dipindahkan cukup jauh sehingga sinyal wireless dari computer satu dan tiga tidak dapat menjangkaunya, akibatnya computer pertama dan ketiga tidak dapat berkomunikasi. Untuk menghindari kasus semacam ini, dapat dilakukan scenario ad-hoc dengan meletakan computer sedemikian rupa sehingga sinyal menjangkau semua computer. Jika salah satu computer dimatikan tidak akan menyebabkan jaringan “terputus”. Berikut ilustrasinya :
83
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 6.2 Ilustrasi mode Ad-Hoc kedua
6.2
Point to Multipoint Mode
Point to multipoint disebut juga mode infrastruktur. Mode ini mirip dengan topologi star pada jaringan wired line. Pada topologi star dibutuhkan peralatan sentral atau penghubung seperti hub atau switch. Mode infrastruktur/point to multipoint menggunakan minimal sebuah central node atau access point. Acces point berfungsi sebagai penghubung WLAN dengan wired LAN. Access point juga dapat difungsikan sebagai repeater bagi seluruh Wi-Fi client. Jika salah satu computer dimatikan maka tidak akan menyebabkan jaringan terputus. Seluruh jaringan akan terputus total jika access point yang digunakan mati atau mengalami kerusakan.
84
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 6.3 Mode Infrastruktur / Point to Multipoint
Gambar 6.4 Contoh penerapan point to multipoint
6.3
Membangun Jaringan Ad-Hoc
Berikut ini adalah topologi jaringan wireless mode Ad-Hoc yang akan kita buat :
Gambar 6.5 Arsitektur Praktikum Mode Ad-Hoc Perangkat yang harus disediakan : 3 buah laptop embedded PCMCIA, atau PC yang telah ditambahkan perangkat Wireless Adapter Membuat konfigurasi jaringan wireless mode Ad-Hoc 85
Politeknik Telkom
1.
Jaringan Nirkabel
Sisi PEMANCAR Berikut ini adalah langkah-langkah setting sisi pemancar : a) Silahkan masuk Control Panel > Network Connections > Klik kanan Icon Wireless > Properties
b) Pilih Tab Wireless Networks > Advanced
c)
Pilih Computer-to-computer(ad hoc) networks only > Close
86
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
d) Pilih Add
e)
Masukan SSID = SHOLEH, Network Authentication = Shared, Data encryption = Disabled > OK
87
Politeknik Telkom
f) g)
2.
Jaringan Nirkabel
Pilih OK Dilanjutkan setting IP Address PEMANCAR Caranya masuk Control Panel > Network Connections > Klik kanan Icon Wireless > Properties > Internet Protocol (TCP/IP) > Properties > Set IP Address = 192.168.10.1
Sisi CLIENT Selanjutnya dilakukan konfiguras wireless di sisi client dengan langkahlangkah sebagai berikut : a) Set IP Address client-1 = 192.168.10.2 b) Set IP Address client-2 = 192.168.10.3 88
Politeknik Telkom
c)
Jaringan Nirkabel
Dilanjutkan dengan melihat list SSID yang terdapat di sekitar client
d) Pilih SSID = SHOLEH > CONNECTS e) Tunggu beberapa saat sampai client terkoneksi dengan pemancar f) Jaringan wireless Ad-Hoc 3 komputer telah terbentuk. Anda selanjutnya dapat melakukan sharing file, komunikasi data antar client.
6.4
REPEATER
Di dalam jaringan komputer, repeater berfungsi untuk memperpanjang rentang jaringan dengan cara memperkuat isyarat elektronis. Fungsi utama repeater adalah :
Pada OSI, bekerja pada lapisan Physical Meneruskan dan memperkuat sinyal Banyak digunakan pada topologi Bus Penggunaannya mudah dan Harga yang relatif murah Tidak memiliki pengetahuan tentang alamat tujuan sehingga penyampaian data secara broadcast Hanya memiliki satu domain collision sehingga bila salah satu port sibuk maka port-port yang lain harus menunggu.
89
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 6.6 Arsitektur Wireless Repeater Contoh 6.1 : Jelaskan langkah – langkah bagaimana cara mengkonfigurasi AP berfungsi sebagai repeater? Jawab : Berikut langkah – langkah membuat access point sebagai repeater : a) Dibutuhkan 2 buah AP, yang pertama sebagai AP utama dan yang kedua sebagai repeater b) Kedua AP harus didukung Wireless Distribution System (WDS) dan yang didukung hanyalah WEP 64/128 bit lalu di konfigurasi WEP yang sama persis juga channel yang digunakan c) Pastikan MAC address repeater sudah diijinkan untuk connect ke AP utama d) Aktifkan WDS pada AP yang ingin digabungkan e) Catat MAC address AP utama dan masukkan pada AP repeater dan sebaliknya f) Setting IP AP repeater sebagai bagian dari jaringan AP utama g) Matikan DHCP server pada AP repeater h) AP tersebut telah berfungsi repeater..(^_^)
6.5
ROUTER
Router adalah sebuah device yang berfungsi untuk meneruskan paket-paket dari sebuah network ke network yang lainnya (baik LAN ke LAN 90
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
atau LAN ke WAN) sehingga host-host yang ada pada sebuah network bisa berkomunikasi dengan host-host yang ada pada network yang lain. Router menghubungkan network-network tersebut pada network layer dari model OSI, sehingga secara teknis Router adalah Layer 3 Gateway. Router berfungsi sebagai : - sebagai penyaring atau pemfilter lalu lintas data - memilih dan menentukan jalur alternatif yang dipilih - menghubungkan antar jaringan LAN, bahkan dengan WAN
Gambar 6.7 Arsitektur Wireless Router
6.6
BRIDGE
Bridge adalah suatu device yang berfungsi sesuai dengan namanya yaitu menjembatani 2 jaringan. Bridge bekerja pada lapisan data link. Kemampuan bridge antara lain : - semua kemampuan repeater - menghubungkan dua segmen dan regenerate signal pada packet level - sebagai jembatan fisik dan logika Access point dapat berfungsi sebagai bridge untuk menghubungkan dua jaringan yang berjauhan. Biasanya antara dua gedung dan menghubungkan jaringan LAN dengan jaringan LAN yang lain. 91
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 6.8 Arsitektur Wireless Bridge Contoh 6.2 : Jelaskan cara mengkonfigurasi AP untuk berfungsi sebagai bridge? Jawab : 1.
Dibutuhkan 2 buah AP dimana kedua AP harus didukung Wireless Distribution System (WDS) dan yang yang didukung hanyalah WEP 64/128 bit lalu di konfigurasi WEP yang sama persis juga channel yang digunakan
2.
Pastikan MAC address repeater sudah diijinkan untuk connect ke AP satu sama lain
3.
Aktifkan WDS pada AP yang ingin digabungkan
4.
Catat MAC address AP pertama dan masukkan pada AP kedua dan sebaliknya
5.
Setting kedua AP sebagai fungsi bridge
6.
AP tersebut telah berfungsi sebagai bridge..(^_^) 92
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Rangkuman
14. Mode ad hoc dan point-to-multipoint (Infrastruktur) adalah topologi pada jaringan nirkabel yang dapat diterapkan sesuai dengan kebutuhan jaringan itu sendiri. 15. Mode Ad Hoc lebih baik diterapkan seperti topologi mesh dibanding topologi bus. 16. Jaringan yang menggunakan mode point-to-multipoint hanya akan lumpuh bila access point yang digunakan mati. 17. Repeater berfungsi untuk memperpanjang rentang jaringan dengan cara memperkuat isyarat elektronis. 18. Router berfungsi untuk meneruskan paket – paket dari sebuah network ke network yang lainnya. 19. Bridge berfungsi sesuai dengan namanya yaitu menjembatani 2 jaringan. 20. Access point juga dapat berfungsi sebagai repeater, router atau pun bridge. Hanya perlu dilakukan pengaturan yang berbeda dengan access point biasa.
93
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
7 PERANGKAT JARINGAN WIRELESS DAN KARAKTERISTIKNYA
Overview
Teknologi wireless tidak terlepas dari perangkat yang membangunnya. Terdapat beberapa perangakt wireless yaitu wireless card, Power over Ethernet, dan Antena. Setiap perangkat mempunyai bentuk, sifat, fungsi, dan penggunaan masing-masing. Untuk itu perlu dipahami sifat dari masing-masing perangkat tersebut dalam instalasi dan pengoperasian jaringan wireless.
Tujuan
1. Mahasiswa memahami tentang perangkat jaringan wireless dan vendor penyedia. 2. Mahasiswa memahami fungsi dari masing-masing perangkat. 3. Mahasiswa memahami cara kerja dari masing-masing perangkat. 4. Mahasiswa memahami karakteristik dari masing-masing perangkat 94
Politeknik Telkom
7.1
Jaringan Nirkabel
Kartu PCMCIA
Kartu yang digunakan untuk mendukung komputer bisa terhubung dalam suatu jaringan. Kartu ini biasanya digunakan pada notebook yang disebut dengan PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association).PCMCIA merupakan asosiasi yang mempunyai hak agar kartu wireless tersebut hanya dapat digunakan untuk orang yang mempunyai notebook saja tetapi untuk yang mempunyai komputer ataupun PDA tidak dapat menggunakannya.
Gambar PCMCIA card
7.2
Radio
Pada jaringan LAN nirkabel, sebagai penghubung antar komputer digunakan gelombang radio. Frekuensi gelombang radio yang biasa digunakan adalah 2,4 GHz atau 5 GHz. Dengan pola terhubung seperti ini, ada saat dimana paket data yang dikirimkan berada di udara bebas dan tentu saja hal ini memungkinkan terjadinya penyusupan atau pencurian data. Service Set Identifier (SSID) dan MAC (Medium Access Control)address adalah standar yang digunakan sebagai sistem keamanan.
95
Politeknik Telkom
7.3
Jaringan Nirkabel
Power over Ethernet (PoE)
Power over Ethernet adalah sebuah mekanisme untuk men-supply daya pada perangkat jaringan melalui sebuah kabel yang dilalui oleh trafik jaringan. PoE mempunyai standart internasional IEEE 802.3af. PoE mengizinkan perangkat dengan beberapa spesifikasi daya yang disebut Powered Divices (PD), seperti IP telephones, wireless LAN Access Points, PDA, Notebook, atau IP Camera untuk menerima daya yang ditambahkan pada data, pada infrastruktur jaringan eksisting tanpa harus melakukan upgrade terhadap jaringan tersebut.
Dengan adanya PoE dapat menyederhanakan proses instalasi dan maintenance jaringan menggunakan switch sebagai pusat sumber daya untuk 96
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
perangkat jaringan yang lain. Beberapa keuntungan dari penggunaan PoE adalah sebagai berikut : a)
Hanya menggunakan sebuah kabel antara switch dan Powered Divice (PD).
b) Tidak memerlukan instalasi daya untuk mencatu PD c)
Menyederhanakan proses instalasi
d) PD dapat dengan mudah dipindahkan sesuai dengan posisi kabel LAN e)
Lebih aman, karena hanya terdapat satu sumber tegangan
f)
UPS dapat memberikan supply daya pada perangkat pada saat terjadi penurunan daya listrik PLN
g)
Perangkat dapat dimatikan atau direset menggunakan proses remote
h) Bagus diterapkan pada konfigurasi jaringan yang kecil Cara kerja dari PoE adalah dengan melakukan pemberian daya kepada PD sesuai dengan kelasnya masing-masing.
Berikut ini adalah contoh perangkat dengan spesifikasi dayanya :
97
Politeknik Telkom
7.4
Jaringan Nirkabel
Antena(lobe,penguatan,sudut,redaman,derajat sektor)
Antena merupakan perangkat pemancar/transmitter sehingga jangkauan jaringan menjadi semakin luas. Pada dasarnya terdapat beberapa tipe antena yang sering digunakan untuk membangun jaringa wireless, yaitu : Antena Omnidirectional Antena jenis ini mempunyai ciri pola radiasi ke segala arah atau mempunyai sudut pancar 360°. Biasanya digunakan pada Access Point.
Gambar 7.1 pola radiasi antena omnidirectional
Gambar 7.2 contoh perangkat antena antena directional
Antena Directional/Sectoral Antena jenis ini mempunyai gain yang lebih tinggi dari antena omnidirectional. Daerah yang dapat dicover antena jenis ini sebesar 60-180 derajat. Biasanya digunakan di sisi client. 98
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 7.3 pola radiasi antena directional/sectoral
Gambar 7.4 contoh perangkat antena sectoral/directional 7.4.1
Lobe Lobe adalah pola radiasi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah antena. Pada lobe terdapat istilah beamwidth, yaitu besarnya lobe radiasi yang dipancarkan. Berikut ini adalah gambaran beamwidth :
Gambar 7.1 dan gambar 7.3 menunjukan lobe secara ideal/teoritis. Berikut ini adalah lobe yang terjadi pada kondisi sebenarnya di lapangan : 99
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Antena Omnidirectional
Gambar 7.5 Lobe Omni tampak horizontal dan vertikal
Antena Sectoral
Gambar 7.6 Lobe sectoral tampak horizontal dan vertikal
Antena Directional
Gambar 7.7 Lobe directional tampak horizontal dan vertikal 7.4.2
Penguatan
Gain disebut juga penguatan antena. Pada sistem radio/wireless, kita menggunakan antena untuk mengkonversi gelombang listrik menjadi gelombang elektromagnetik yang akan merambat melalui udara. Selama perjalanan sinyal mulai dari penghasil gelombang listrik sampai siap dipancarkan oleh pemancar dan selanjutnya diterima oleh antena penerima, 100
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
sinyal tersebut mengalami redaman. Untuk itu perlu dilakukan penguatan antena/antena gain agar sinyal dapat dipancarkan dan diterima dengan kualitas yang baik. Jadi antena gain adalah besarnya penguatan energi yang dapa dilakukan oleh antena pada saat memancarkan dan menerima sinyal. Penguatan antena diukur dalam : dBi = relatif terhadap antena isotropic (antena titik) dBd = relatif terhadap sebuah antena dipole Hubungan antara dBd dan dBi adalah sebagai berikut : 0 dBd = 2,15 dBi 7.4.3
Sudut
Dalam komunikasi point to point faktor terpenting yang harus diperhatikan agar komunikasi dapat dilakukan adalah jarak antar client. Lain halnya dengan komunikasi point to multipoint yang membutuhkan antena outdoor, sebuah antena diusahakan harus dapat mengcover coverage semaksimal mungkin. Untuk itu perlu diperhatikan sudut kemiringan antena, atau sering disebut sudut tilt antena, sehingga didapatkan coverage yang optimum. Berikut ini adalah gambaran pengaturan sudut antena :
Gambar 7.9 Sudut tilt antena 101
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Keterangan : Hb = ketinggian base station (dalam meter) Hr = ketinggian antena penerima (dalam meter) A = sudut kemiringan antena (dalam derajat) Distance = jarak yang dihasilkan (dalam kilometer) Contoh : Diketahui Hb = 30 meter, Hr = 10 meter, jarak jangkauan antena = 3 km . Tentukan sudut kemiringan Antena ? Jawab : A = tan-1 [(Hb-Hr)/(jarakx5280)] = tan-1 [(30-10)/(3x5280] = tan-1 [20/15840] = 0,072° Jadi sudut kemiringan Antena adalah 0,072° Pada banyak kasus di antena outdoor, dibutuhkan estimasi jangkauan / coverage. Karena bentuk lobe di ujung pancaran berbentuk seperti lingkaran, maka perlu dihitung jarak radius bagian dalam dan jarak radius bagian luar. Berikut ini adalah gambaran radius pancaran sebuah antena :
102
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 7.10 Downtilt antena Keterangan : H = tinggi antena (dalam meter) A = sudut tilt antena (dalam radian) BW = lebar beam antena (dalam radian), biasanya beamwidth cukup sempit, yaitu sekitar 10-15° , tergantung dari penguatan antena. Contoh : Diketahui H = 30 meter, Hr = 2 meter, jarak jangkauan antena = 4 km, beamwidth = 10°, A=0,2°. Tentukan : a) Inner radius distance ? b) Outer radius distance ? Jawab : a) = [30/Tan(0,2+(10/2))]/5280 = [30/Tan(5,2)]/5280 = [30/0,09]/5280 = 0,063 km 103
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
= 63 meter b)
7.4.4
= [30/Tan(0,2-(10/2))]/5280 = [30/Tan(-48)]/5280 = [30/0,09]/5280 = 0,063 km = 63 meter
Redaman
Dalam sebuah sistem komunikasi radio ada banyak hal yang menyebabkan terjadinya redaman pada kekuatan sinyal. Beberapa diantaranya adalah kabel, konektor, anti petir, udara, pohon, dinding, maupun berbagai penghalang/obstacle yang lain. Semua penghalang tersebut akan menurunkan kemampuan dan kualitas sinyal terima jika tidak diinstal dengan baik. Dalam sistem komunikasi “low power”, sepert WiFi yang rata-rata memiliki daya pancar 30-100 mW saja, setiap dB yang dapat kita pertahankan akan sangat penting artinya untuk menjaga kualitas sinyal terima. Untuk setiap kenaikan/penurunan 3 dB gain/loss kita akan mendapatkan double daya (gain) atau kehilangan setengah daya (loss). Contoh : -3 dB = ½ daya (kehilangan setengah daya) -6 dB = ¼ daya (kehilangan seperempat daya) +3 dB = 2x daya (double daya) +6 dB = 4x daya (naik daya 4 kali) Berikut ini adalah loss yang disebabkan oleh beberapa type obstacle : Obstruction
Additional Loss (dB)
Effective Range
Open space
0
100%
Window (nonmetallic tint)
3
70%
104
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Window (metallic tint)
5–8
50%
Light wall (drywall)
5–8
50%
10
30%
Heavy wall (15 cm solid core)
15 – 20
15%
Very heavy wall (30 cm solid core)
20 – 25
10%
Floor/ceiling (solid core)
15 – 20
15%
Floor/ceiling (heavy solid core)
20 – 25
10%
Medium wall (wood)
Perhitungan redaman dalam dB : dBM = 10 x log(MiliWatts) 1 mW = 0 dBm MiliWatts = 10(dBm/10) Watts = 10((dBm-30)/10) Contoh : Diketahui hb=100 meter, hm=5 meter, dan frekuensi 881,52 MHz (lamda=1.116 meter), pengukuran redaman dilakukan pada jarak 5000 meter. Asumsi gain antenna 8 dB dan 0dB untuk Access Point dan penerima. Tentukan attenuation/redaman untuk free-space dan reflected.
105
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Jawab :
7.4.5
Sector degree
Salah satu pekerjaan berat yang harus dilakukan di lapangan adalah mengarahkan antena ke arah yang benar agar diperoleh sinyal yang maksimal. Dalam tugas ini diperlukan alat bantu GPS (Global Positioning System) untuk memperoleh informasi yang tepat dari lokasi antena tersebut. Sebuah alat 106
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
GPS dapat memberikan informasi lokasi sampai dengan ketelitian 10-15 meter tergantung tingkat ketelitian yang ditawarkan.
Untuk mendapatkan arah yang tepat antara pemancar dan penerima, harus tepat juga informasi posisi antena pemancar dan penerima. Posisi yang dikumpulkan meliputi posisi lintang dan bujur. Contoh : Lokasi antena-A Latitude
6o 10‟ 6,9”
S
-(6 + (10/60) + (6,9/3600)) = - 6,168583 o
Longitude
106o 51‟ 54,2”
E
-(106 + (51/60) + (54,2/3600)) = - 106,865056 o
Lokasi antena-B Latitude
6o 9‟ 0,8”
S
-(6 + (9/60) + (0,8/3600)) = - 6,150222 o
Longitude
106o 53‟ 14,8”
E
-(106 + (53/60) + (14,8/3600)) = - 106,887444 o
107
Politeknik Telkom
7.5
Jaringan Nirkabel
Contoh Vendor
Pihak atau perusahaan yang membuat dan menyediakan peralatan yang dibutuhkan dalam membangun jaringan nirkabel disebut vendor. Terdapat beberapa macam vendor diantaranya
D-Link
3com
Belkin
108
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Linksys
Broadcom
109
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Rangkuman 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Beberapa perangkat yang digunakan pada jaringan LAN nirkabel adalah kartu PCMCIA, radio, PoE dan antena. Pada umumnya, gelombang radio yang digunakan pada frekuensi 2,4 GHz atau 5 GHz. Power over Ethernet adalah sebuah mekanisme pensuplaian daya pada jaringan melalui kabel yang dilalui oelh trafik jaringan. Antena merupakan perangkat pemancar agar jangkauan jaringan nirkabel semakin luas. Beberapa hal yang mempengaruhi kinerja antena adalah lobe, penguatan, redaman dan derajat sektor. Berdasarkan lobe, antena terbagi atas omnidirectional, sectoral dan directional. Guna membantu mengarahkan antena ke arah yang benar diperlukan GPS. Vendor – vendor yang menyediakan perangkat untuk membangun jaringan LAN nirkabel sangat membantu tersedianya kebutuhan akan perangkat tersebut.
110
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
8 PERANCANGAN JARINGAN WIRELESS LAN
Overview
Jaringan Wireless LAN merupakan pengembangan dari jaringan LAN. Dimana perangkat dapat terhubung dengan jaringan LAN yang sudah ada menggunakan PCMCIA atau wireless adapter yang lain dengan access point pada jaringan. Dalam membangun jaringan wireless LAN, perlu diperhitungkan topologi lokasi, jarak, antena dan gelombang radio yang digunakan serta bentuk jaringan yang digunakan.
Tujuan
111
Politeknik Telkom
1. 2. 3.
Jaringan Nirkabel
Mahasiswa memahami tentang perancangan jaringan wireless LAN. Mahasiswa memahami proses dalam merancang jaringan wireless LAN. Mahasiswa dapat membuat dan merancang sebuah jaringan wireless LAN kecil.
Dalam merancang suatu jaringan Wireless LAN nirkabel terbagi atas beberapa tahap yaitu : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8.1
Survey lokasi Topologi Perhitungan jarak Perancangan antena Towering Perhitungan daya antena dan radio Pemilihan gelombang radio
Survey Lokasi
Pertama – tama yang harus dilakukan adalah survey lokasi dimana akan ditempatkan jaringan LAN nirkabel tersebut. Beberapa pertanyaan yang muncul saat survey lokasi adalah Apakah antar AP sudah LOS, jika AP diset sebagai repeater
?
Apakah ada objek, terutama objek metal di sekitar AP ?
Berapa panjang kabel UTP yang diperlukan ?
Bagaimana kestabilan power supply ?
Peralatan yang dibutuhkan untuk melakukan survey lokasi diantaranya adalah spectrum analyzer (3GHz), laptop dengan PCMCIA (yang akan kita gunakan), meteran, peta topografi, serta GPS dan kompas. Salah satu software yang dapat digunakan untuk melakukan survey lokasi adalah NetStumbler yang dapat di download di www.netstumbler.com.
112
Politeknik Telkom
8.2
Jaringan Nirkabel
Topologi
Setelah diaktifkan, software ini secara otomatis akan mencari/scanning frekuensi untuk melihat station maupun Access Point yang beroperasi lalu akan melaporkan beberapa hal yaitu MAC address access point dan frekuensi operasinya, channel yang digunakan di access point, ESSID access point (jika dibroadcast), nama access point (jika dibroadcast) juga tingkat/level noise. Kekuatan sinyal yang diterima dari Access Poin, warna hijau menunjukan kualitas baik, warna kuning menunjukan kualitas kurang baik. Perbandingan sinyal terhadap noise (dBm)
8.3
Perhitungan Jarak
Dari hasil yang diperoleh, dilakukan analisa tentang keadaan topologi lokasi dan perhitungan jarak di tempat – tempat tertentu. Pada saat survey, umumnya digunakan antena omni atau directional. Kita perlu mengarahkan antena tersebut ke beberapa arah, men-scan channel yang ada, baik untuk 113
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
polarisasi vertikal maupun horizontal. Semua harus dilakukan untuk melihat kemungkinan terjadinya interferensi di jaringan komunikasi data. Untuk menghitung jumlah access point yang dibutuhkan dengan memperhitungkan coverage area bisa dilakukan dengan rumus : AP = C Total C AP
dimana AP : Jumlah Access Point CTotal : Total luas area yang akan dicover CAP : Luas area yang dicover satu AP (dengan power maksimum)
Sedangkan untuk menghitung luas area atau jari – jari lingkaran area cakupan AP menggunakan rumus sbb : MAPL = EIRP-Margin-SRX (1) EIRP = PTransmit-LSaluran+Gantena (2) Dari pers (1) dan (2) didapat : MAPL = PTransmit-LSaluran+Gantena-Margin-SRX (3) PL(R)
= PLFS+LC+kWiLWi+LFxn{(n+2)/(n+1)-b} (4) MAPL = PL(R) Dari pers (3) & (4) PLFS (5) PLFS
= MAPL – (PLFS+LC+ kWiLWi+LF x n{(n+2)/(n+1)-b}) = 20 Log (4πr/λ )
Dimana : • •
8.4
Margin = 10 dB untuk wireless LAN SRX = -80 dBm pada 11 Mbps
Perancangan Antena
Selama ini mungkin kita telah melihat banyak jenis antena, seperti antena yagi, parabola, monopole, dipole, dsb. Pada dasarnya kita dapat sesuka 114
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
hati mendesain model sebuah antena. Yang terpenting adalah desain tersebut menghasilkan kualitas pancaran sinyal yang bagus sesuai dengan parameterparemeter standart sebuah antena yaitu : Impedansi, SWR, Gain, S/N. Untuk mendesain sebuah antena biasaya kita menggunakan bantuan software Mathlab. Pada kesempatan kali ini, kita akan belajar mendesain sebuah antena menggunakan software MMANA-GAL. Contoh 10.1 : Akan didesain sebuah antena dipole λ /2 yang bekerja pada frekuensi 7,055 MHz. Jawab : Ikutilah langkah-langkah sebagai berikut : a)
Silahkan download MMANA-GAL di http://mmhamsoft.amateurradio.ca/
b) Install MMANA-GAL di komputer Anda c)
Click “File” kemudian click “New”. Click “Geometry” pada layar monitor.
d) Tulis nama antena pada kotak dialog “Name”. Kemudian tulis frekuensi pada kotak “Freq”. e)
Selanjutnya click “Calculate”
f)
Click “Calculate” kemudian click “Wire Edit”.
g)
Click “New edit” kemudian click 2D X-Y. 115
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
h) Tarik garis dari sumbu x = -10m ke x = 10m. Sumbu y = 0. Lihat Gambar-20. i)
Selanjutnya click “Ok”
j)
Click “Geometry”. Isi kotak “PULSE” dengan wc1. Artinya: Tempatkan titik catu di tengah (center) pada wire no 1.
k)
Click “Calulate” dan ulangi semua proses seperti semula.
l)
Hasil yang diperoleh seperti pada gambar berikut.
116
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
m) Pola radiasi antena dipole λ /2 40m frekuensi 7,055 MHz.
117
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
n) Pola radiasi 3D
o) Plot far field
p) Grafik Impedansi vs Frekuensi
118
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
q) Grafik SWR vs Frekuensi
r)
SELAMAT MENCOBA-----
Seringkali kita memilih membeli antena tersebut dengan alasan efisiensi dan tidak mau repot. Pada kesempatan kali ini, kita akan berlatih membuat antena sendiri dengan bahan dasar kaleng bekas. Langkah-langkah pembuatan antena dari kaleng bekas : a) Siapkan bahan yang dibutuhkan, yaitu : Access Point, kaleng bekas, konektor N, pigtail, laptop, solder, kawat tembaga, gunting, paku, tang, bor listrik.
b) Ukur panjang kaleng, ukur lokasi tempat lubang antena sebesar ¼ panjang gelombang
119
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Panjang D yang baik antara 0,6-0,75 λ . Panjang gelombang λ dapat dihitung dengan rumus (3x108)/frekuensi. L minimum harus 0,75 λ g.
c)
Lubangi posisi tersebut dengan paku/bor listrik yang telah kita sediakan. d) Potong kawat tembaga sepanjang kira-kira 3 cm untuk antena ¼ panjang gelombang di 2,4 GHz. e) Solder kawat tersebut pada konektor N f) Buat 4 lubang di sekitar konektor N menggunakan bor listrik. Lubang ini dibutuhkan untuk mengaitkan konektor ke kaleng. g) Sekrupkan konektor pada kaleng h) Sambungkan antena pada laptop yang dilengkapi dengan card PCMCIA melalui pigtail. i) Berikut ini adalah produk akhir antena kaleng :
j)
SELAMAT MENCOBA----120
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Towering Agar sinyal dari antena pemancar dapat ditangkap dengan baik oleh antena penerima maupun pelanggan, antena tersebut harus ditempatkan yang cukup tinggi. Tidak ada cara lain, selain harus membangun sebuah tower untuk menyangga antena tersebut. Karena tower antena ini harus tinggi, tidak boros tempat, maka diperlukan keahlian khusus untuk mendesain dan membangunnya. Seorang ahli besi belum tentu ahli juga dalam membangun tower. Berikut ini adalah beberapa model tower :
Lokasi pembangunan sebuah tower juga harus diperhatikan kegunaan dan tempat yang tersedia. Untuk itu sering dijumpai tower yang dibangun di tempat tanah lapang ataupun harus menumpang di atas rumah.
Pada dasarnya terdapat tiga tipe dasar/fondasi sebuah tower, yaitu :
121
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Leveling based Fixed based Pivot based Leveling based memungkinkan untuk mengatur level dasar tower Fixed based merupakan batang tower, dan tidak bisa diatur setelah dipasang Pivot based bagian yang didudukan di atas beton
Daya Antena dan Radio Kegagalan utama dalam mengimplementasikan jaringan wireless adalah karena desain dan adanya pengguna yang mementingkan diri sendiri menggunakan power amplifier dalam sistem. Ada beberapa operator yang suka menggunakan antena high gain misalnya 24dBi pada frekuensi 2,4 GHz disambungkan ke power amplifier 1-4 watt dengan harapan dapat memperoleh reliabilitas 100% pada sambungannya. Sayangnya, dengan penggunaan power sedemikian tinggi akan menyebabkan kenaikan noise pada channel. Dengan semakin banyaknya station yang menggunakan power tinggi akan semakin tinggi noise di sebuah kota, dan menyebabkan paket yang dikirimkan saling bertabrakan di udara. Hal ini pada akhirnya akan menyebabkan hancurnya jaringan wireless dalam kota terutama pada jam-jam sibuk. System Operating Margin (SOM) merupakan sebuah parameter pada jaringa wireless yang berhubungan dengan daya pemancara, tipe antena, panjang kabel coax, dan jarak. Perhatikan gambar unsur-unsur SOM berikut ini :
122
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Dari gambar diatas tampak beberapa parameter input yang dibutuhkan untuk menghitung SOM dan terdapat tiga output yang dihasilkan, yaitu : Level sinyal RX (dBm) Free Space Loss (dB) SOM (dB) Pastikan kita mempunyai paling tidak 10-15 dB System Operating Margin (SOM) untuk memberikan sedikit ruang bagi sinyal yang naik turun, refleksi, multipath fading pada sinyal radio. Untuk dapat menghitung output tersebut, dibutuhkan beberapa masukan parameter sebagai berikut : Frekuensi yang digunakan dalam komunikasi (dalam MHz) Jarak antar dua stasiun (dalam miles) TX Power (dBm), card WLAN biasanya mempunya daya pancar sekitar 30-100 mW TX Cable Loss (dB), redaman di kabel coax dan konektor antara pemancar ke antena. Sebaiknya tidak menggunakan coax sama sekali karena redaman yang dihasilkan terlalu besar, disarankan digunakan pigtail yang tidak lebih dari 1 meter. 123
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
TX Antena Gain (dBi) Free Space Loss (FSL) RX Antena Gain (dBi) RX Cable Loss (dB), redaman di kabel coax dari Antena ke penerima. RX Sensitivitas (dBm)
Setelah memiliki semua data parameter yang dibutuhkan, kita dapat menghitung SOM untuk meyakinkan bahwa sistem kita akan bekerja dengan benar. Pada dasarnya SOM menghitung selisih antara sinyal yang diterima dengan sensitif penerima. SOM = Rx signal level - Rx sensitivity. Sementara sinyal yang diterima (Rx signal level) dapat dihitung dengan menambahkan dan mengurangi daya pancar (TX power) dengan berbagai parameter yang ada dalam sebuah persamaan yang sederhana. Rx signal level = Tx power - Tx cable loss + Tx antenna gain – FSL + Rx antenna gain - Rx cable loss. Umumnya data yang dibutuhkan tersedia pada manual/spesifikasi perangkat yang kita gunakan. Jika tidak tersedia, Anda dapat menggunakan perintah iwconfig di Linux untuk melihat parameter TX power yang kita gunakan. Umumnya card WLAN mempunyai daya sekitar 15-20 dBm (sekitar 30-100mW). Sebagai gambaran, umumnya radio IEEE 802.11b mempunyai sensitifitas penerima sekitar -80 sampai -85 dBm. Di sisi client kita bisa menggunakan antena pengarah, seperti parabola dengan gain sebesar 19-24 dBi. Loss di kabel coaxial lumayan kecil, jika Anda hanya menggunakan pigtail yang tidak lebih dari satu meter, loss coax hanya sekitar 0,25-0,5 dB saja. Jangkauan sistem sangat tergantung pada jenis antena yang digunakan pada access point. Jangan lupa kita harus memberkan margin sekitar 10-15dB. Untuk antena omni pada AP yang umumnya mempunyai gain sekitar 10-12 dBi, kita akan mendapatkan jangkuan sekitar 4-5 km. Jika kita menggunakan 124
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
antena sektoral dengan gain sekitar 12-15 dBi, kita akan mendapatkan jangkauan sekitar 6-8 km.
Seperti dijelaskan sebelumnya, bahwa antena omni memungkinkan kita untuk mengcover jarak 4-5 km sedangkan antena sectoral dapat mengcover 6-8 km. Oleh karena itu, setelah jarak 4-10 km kita dapat mereuse (memakai ulang) frekuensi tersebut.
Untuk menjamin frekuensi reuse dapat digunakan dengan baik, perlu dilakukan pembatasan daya setiap antena. Salah satu batasan yang biasa digunakan adalah Effective Isotropic Radiated Power (EIRP). EIRP dapat dihitung dengan rumus : EIRP (dBm) = TX Power (dBm) – TX Cable Loss (dB) + TX Antena Gain (dBi)
125
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Contoh EIRP : TX Power 1 Watt (+30 dBm) 100 mW (+20 dBm) 25 mW (+14 dBm)
Power Gain / Loss
Resulting Power
Antenna gain
Resulting EIRP
Legal ?
-1 dB loss via 1 m coax
+ 29 dBm
+6 dBi
+35 dBm
Yes
+14 dB Amplifier
+34 dBm
+8 dBi
+42 dBm
No
+14 dB Amplifier
+28 dBm
+8 dBi
+36 dBm
Yes
Contoh 10.2 : Diketahui sebuah perusahaan mempunyai kantor pusat dan kan kantor cabang. Pihak management berkeinginan antara head dan branch office tersebut dapat saling terhubung oleh jaringan, seingga proses pertukaran data dan informasi dapat dengan cepat dilakukan. Berikut ini adalah spesifikasi perangkat pada link wireless tersebut :
Frekuensi yang digunakan dalam komunikasi = 2,45 GHz Jarak antar dua stasiun = 16 km TX Power = 9,9 dBm TX Cable Loss = 5,1 dB TX Antena Gain = 24 dBi RX Antena Gain = 20 dBi RX Cable Loss = 3 dB RX Sensitivitas = 15 dBm
Tentukan FSL, RX signal level dan SOM! Contoh 10.3 : Diketahui sebuah antena directional 24dBi dan loss pada kabel coax sebesar 3dB. Dengan batasa EIRP 36 dBm, tentukan TX Power yang diizinkan ? Jawab : 126
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
EIRP (dBm)= TX Power (dBm) – TX Cable Loss (dB) + TX Antena Gain (dBi) 36
= TX (dBm) – 3 + 24
TX (dBm) = 36+3-24 = 15 dBm = 30 mW
Choosing Radio Infrastruktur WiFi pada dasarnya mempunyai jumlah channel yang sangat terbatas. Pada jaringan yang padat, tidak semua channel dapat digunakan karena dapat menimbulkan interferensi. Berikut ini adalah list channel dan frekuensi pada WiFi IEEE 802.11b Channel ID
Channel Frekuensi F(t) MHz
1
Alokasi Frekuensi Tiap Pancar (MHz) F(t )- 11MHz
F(t) + 11 MHz
2412
2401
2423
2
2417
2406
2428
3
2422
2411
2433
4
2427
2416
2438
5
2432
2421
2443
6
2437
2426
2448
7
2442
2431
2453
8
2447
2436
2458
9
2452
2441
2463
10
2457
2446
2468
11
2462
2451
2473
12
2467
2456
2478
13
2472
2461
2483
14
2477
2466
2488
Tidak semua channel dapat digunakan di semua negara. Di Amerika Utara, Amerika Serikat, dan Canada hanya dapat menggunakan channel 1-11. Di Eropa dapat menggunakan channel 1-13. Jepang hanya menggunakan channel 14. Hal ini disebabkan oleh peraturan masing-masing negara. 127
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Untuk WiFi yang berbasis IEEE 802.11b menggunakan modulasi DSSS, didapatkan lebar spektrum yang digunakan adalah 22 MHz untuk setiap stasiun yang memancar. Hal ini berarti, jika sebuah stasiun memancar pada channel satu, atau menggunakan frekuensi tengah 2412 MHz, stasiun ini sebetulnya akan mengambil 11 MHz ke bawah maupun ke atas dari frekuensi tengah tersebut.
Sayangnya hal ini berarti sebuah pancaran sinyal DSS akan mengambil dua channel di atas dan dua channel di bawah. Total channel yang diambil adalah 5 channel. Oleh karena itu, perlu membebaskan dua channel di atas dan dua channel di bawah agar bebas dari interferensi. Berikut ini adalah contoh gambar overlapping antar-channel :
128
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Overlapping dapat berbeda setiap negara, disebabkan perbedaan jumlah channel yang digunakan. Untuk pemisahan channel yang baik karena pembatasan regulasi, kita dapat memilih tiga non-overlapping channel, yaitu:
Channel 1 = 2412 MHz
Channel 6 = 2437 MHz
Channel 11 = 2462 MHz
Bagi negara yang memiliki 14 channel dapat diperoleh 4(empat) nonoverlappinp, yaitu :
Channel 1 = 2412 MHz
Channel 5 = 2432 MHz
Channel 9 = 2452 MHz
Channel 13 = 2472 MHz
Latihan : 1.
Siapkan 3 buah access point, dan konfigurasilah seperti berikut ini :
129
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
2.
Aktifkan wireless laptop anda dan silahkan konek ke salah satu Access Point
3.
Pertanyaan : a. Apa pengaruh dari setiap pengubahan channel terhadap koneksi wireless di laptop Anda? b. Jarak antar AP silahkan dijauhkan, lalu ulangi skenario pengubahan channel. Apa yang terjadi ? c. Apa kesimpulan yang dapat Anda ambil dari latihan tadi ?
130
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Rangkuman
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Perancangan jaringan wireless LAN terdiri dari beberapa tahap yaitu survey lokasi, topologi, jarak, perancangan antena, towering, perhitungan daya antena dan radio serta pemilihan radio. Peralatan yang dibutuhkan dalam merancang jaringan wireless LAN adalah spectrum analyzer (3GHz), laptop dengan PCMCIA, meteran, peta topografi, serta GPS dan kompas. NetStumbler adalah salah satu software yang dapat digunakan untuk survey lokasi. Hasil dari scanning yang dilakukan oleh NetStumbler dipergunakan untuk memperhitungkan topologi juga frekuensi operasi yang ada. Perhitungan jarak dilakukan untuk mengetahui jumlah access point yang dibutuhkan. Pemilihan antena yang akan digunakan baik itu antena yagi, parabola, monopole, dipole, dsb disesuaikan dengan kebutuhan. Pada dasarnya ada tiga tipe pondasi tower yaitu levelling, fixed dan pivot based. Untuk me-reuse frekuensi biasanya digunakan Effective Isotropic Radiated Power (EIRP). Wi-Fi berbasis IEEE 802.11b menggunakan modulasi DSSS dengan lebar spektrum 22Mhz.
131
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
9 KUALITAS LAYANAN JARINGAN WIRELESS
Overview
Quality of Service (QoS) adalah kemampuan suatu jaringan untuk menyediakan layanan yang baik dengan menyediakan bandwith, mengatasi jitter dan delay. Parameter QoS adalah latency, throughput dan reliability. Untuk itu dalam jaringan perlu dilakukan pengujian QoS dengan tujuan menghasilkan layanan terbaik. Beberapa kualitas pada jaringan LAN, WAN, MAN nirkabel meliputi : Security, Complexity, Flexibility, Mobility, dan Cost. Untuk pengujian perlu dilakukan seting perangkat wireless baik pada PC maupun perangkat mobile.
Tujuan
8. 9.
Mahasiswa memahami konsep QoS. Mahasiswa memahami beberapa kualitas pada jaringan LAN, WAN, MAN nirkabel. 10. Mahasiswa dapat melakukan seting terhadap beberapa perangkat 132
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
wireless. Definisi Quality of Service (QoS) adalah kemampuan suatu jaringan untuk menyediakan layanan yang baik dengan menyediakan bandwith, mengatasi jitter dan delay. Parameter QoS adalah latency, throughput dan reliability. Seiring berkembangnya sistem komunikasi yang ada, maka beberapa parameter yang patut dipertimbangkan adalah security, complexity, flexibility, mobility dan cost. Selanjutnya akan dibahas QoS pada jaringan nirkabel area lokal (WLAN) dan metropolitan (WMAN) serta penggunaannya pada personal devices dan pengaturannya pada PC dan mobile phone.
9.1
Kualitas Layanan LAN Nirkabel
WLAN (Wireless Local Area Network) sederhananya adalah implementasi wireless dari LAN. WLAN menyediakan fitur konektivitas sama dengan LAN hanya saja berbeda pada kecepatannya: 11 Mbps untuk 802.11b dan 54 Mbps untuk 802.11a. WLAN didesain berdasarkan standar 802.11 Cakupan WLAN mencapai 20-60 meter untuk di dalam gedung dan hingga 300 meter di atas gedung. Security Memiliki tingkat keamanan sedang karena memiliki salah satu pengamanan, built in saja atau pengamanan tambahan saja. Teknik keamanan pada WLAN, beberapa teknik yang dikembangkan antara lain enkripsi data, autentikasi, authorisasi (access control) dan monitoring. Complexity Memiliki tingkat kompleksitas sederhana karena untuk interworking dengan jaringan eksisting tidak memerlukan perangkat tambahan / antarmuka khusus dan tidak membutuhkan SDM dengan kecakapan tinggi. Flexibility Memiliki tingkat fleksibilitas sangat fleksibel karena instalasi bisa dilakukan dengan cepat dan mudah untuk melakukan perubahan topologi dan perluasan jaringan. Instalasi pada WLAN hanya membutuhkan access point. Mobility 133
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Memiliki tingkat mobilitas terbatas karena mobilitas bisa dilakukan pada lebih dari satu access point atau base station dan dengan tipe handoff manual. Sistem WLAN IEEE 802.11g memungkinkan perangkat untuk berpindah dari satu akses point ke akses point yang lain dengan sistem handoff manual. Cost Memiliki tingkat biaya yang murah karena biaya infrastruktur, perangkat pelanggan dan pengelolaan murah. Harga akses point dan perangkat pelanggan bervariasi.
9.2
Kualitas Layanan MAN Nirkabel
WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) adalah jaringan komunikasi wireless dengan area cakupan satu kota besar. Tujuan utama WMAN antara lain adalah memperluas jangkauan jaringan kabel dari suatu lokasi pusat akses. Jika suatu kota dilengkapi dengan fasilitas WMAN, maka akses wireless dapat dilakukan tanpa perlu mengeluarkan biaya lagi untuk membangun jaringan kabel dan penyewaan saluran komunikasi (leased-lines) hingga ke seluruh pelosok kota. Hal ini berarti penghematan biaya. Yang akan dibahas berikut adalah tentang WiMax. Security Memiliki tingkat sekuritas yang tinggi karena memiliki pengamanan built in dan pengamanan tambahan. Pada teknologi WiMax, keamanan dikembangkan pada MAC layer. Pada MAC layer, terdapat suatu privacy sublayer dimana pada privacy sublayer tersebut terjadi proses autentikasi, key exchange dan enkripsi. Untuk proses autentikasi disediakan untuk server maupun client dan untuk proses key exchange terdapat key management protocol yang menyediakan distribusi secure key. Complexity Memiliki tingkat kompleksitas sederhana karena untuk interworking dengan jaringan eksisting tidak memerlukan perangkat tambahan / antarmuka khusus dan tidak membutuhkan SDM dengan kecakapan tinggi. Teknologi WiMAX pada dasarnya mirip dengan teknologi WiFi namun dengan jangkauan yang lebih luas dan mobilitas yang tinggi (IEEE 802.16e). Oleh karena itu untuk mengintegrasikan WiMAX dengan jaringan eksisting akan sangat mudah dan tidak membutuhkan perangkat antar muka. 134
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Flexibility Memiliki tingkat fleksibilitas sangat fleksibel karena instalasi bisa dilakukan dengan cepat dan mudah untuk melakukan perubahan topologi dan perluasan jaringan. WiMax merupakan teknologi yang greater flexibility in managing spectrum resources. Sub-channelization juga membawa pada kemampuan jaringan untuk secara cerdas mengalokasikan sumber pada saat dibutuhkan. Sehingga membawa pada efisiensi spektrum, throughput yang lebih besar dan indoor coverage yang lebih baik Mobility Memiliki tingkat mobilitas terbatas karena mobilitas bisa dilakukan pada lebih dari satu access point atau base station dan dengan tipe handoff manual. System WiMAX saat ini memiliki dua standard yaitu IEEE 802.16d dan IEEE 802.16e. Untuk standard IEEE 802.16d sifatnya nomadic sedangkan IEEE 802.16e sudah mobile namun handoff-nya masih terbatas karena tidak dapat bekerja dengan baik untuk pergerakan dengan kecepatan tinggi di dalam kendaraan. Cost Memiliki tingkat biaya murah karena biaya infrastruktur, perangkat pelanggan dan pengelolaan murah. Harga BTS untuk system WiMAX berkisar Rp 500 juta per unit, sedangkan untuk perangkat pelanggan harganya berkisar Rp 1 juta. Jenis QoS pada WiMAX Berdasarkan jenisnya, QoS pada 802.16 MAC ini dapat dikelompokan menjadi empat jenis yaitu unsolicited grant service (UGS), real time polling (rtPS), no-real-time poling (nrtPS), dan best effort (BE). UGS (Unsolicited Grand Service) UGS digunakan untuk layanan yag membutuhkan jaminan transfer data dengan prioritas paling utama. Dengan demikian service dengan criteria UGS ini memiliki karakterstik : Seperti halnya lanayan CBR (Constant Bit Rate) pada ATM, yang dapat memberikan transfer data secara periodic dalam ukurang yang sama (burst). Untuk layanan-layanan yang membuthkan jaminan real-time 135
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Efektif untuk layanan yang sensitive terhadap throughput, lantency, dan jitter seperti layanan pada TDM (Time Division Multiplexing). Maximum dan minimum bandwidth yang ditawarkan sama Contohnya untuk aplikasi VIP, T1/E1 atau ATM CBR Real Time Polling Service (rtps) Efektif untuk layanan yang sensitive terhadap throughput dan latency namun dengan toleransi yang leih longgar bila dibandngkan dengan UGS Untuk reat-time service flows, periodic variable size data packets Garansi rate dan syarat delay telah ditentukan Contohnya MPEG video, VoIP, video conferencing Parameter service : commited burst, commited time
Non-Real-Time Polling Service (nrtps) Efektif untuk aplikasi yang membuthkan throughput yang intensif dengan garansi minimal pada latencinya Layanan non-realtime dengan regular variable size burst Layanan mungkin dapat diexpand sampai full bandwidth, namun dibatasi pada kecepatan maksmum yang telah ditentukan Garansi rate dperlukan namun delay tidak digarasnsi Contohnya aplikasi serprti video dan audio streaming Parameter service : committed burst, committed time excess burst
Best Effort (BE) Untuk trafik yang tidak membuthkan jaminan kecepatan data (best effort) Tidak ada jaminan (requirement) pada rate atu delay-nya Contohnya aplikasi internet (web browsing), email, FTP.
Setiap layanan pada WiMAX membutuhkan persyaratan khusus agar lanyanan tersebut dapat diterima dengan baik oleh pelanggan. Beberapa parameter yang biasa digunakan sebaagai acuannya meliputi throughput, delay, jitter 136
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
maupun packet loss. Tabel berikut menunjukan tipe class aplikasi yang dikaitkan dengan persyaratan QoS dari sisi bandwidth, latency, dan jitter. Class 1 2 3
Aplikasi Interactive Gaming VoIP, Video Conference Streaming Media
4
Web Browsing
5
Dowload Data
Bandwidth Type Size Low 50 kbps Bandwidth Low 32-64 Bandwidth kbps Low to High 5Kbps Bandwidth 2Mbps 10 Kbps Moderate – Bandwidth 2Mbps High >1-2 Bandwidth Mbps
Latency Type Size Low <25 Latency ms Low 160 Latency ms N/A
Type
Jitter Size N/A
Low Jitter Low Jitter
<50ms <100ms
N/A
N/A
N/A
N/A
Penjelasan dari table di atas, misalkan untuk aplikasi interactive gaming dari sisi bandwidth hanya dibutuhkan tipe low bandwidth (sekitar 50kbps), low latency (<25 ms), dan nilai jitter yang bebas.
9.3
12.3 Penggunaan LAN, PAN dan MAN nirkabel pada perangkat pribadi
Kita dapat memanfaatkan perangkat wireless disekitar kita seperti PC, Laptop, PDA, ataupun HP untuk mengakses data informasi melalui jaringan wireleess. Beberapa langkah yang harus Anda lakukan dalam mengkases data via wireless adalah sebagai berikut : Pastikan perangkat Anda support jaringan wireless. Untuk perangkat seperti laptop, PDA, HP model terbaru perangkat wireless sudah terintegrasi di dalamnya. Sedangkan untuk perangkat PC anda harus menambahkan wireless adapter. Pastikan perangkat wireless tersebut sudah diinstall pada personal device anda. Selanjutnya perlu melakukan beberapa settingan jaringan, agar Anda dapat terkoneksi pada jaringan wireless di sekitar Anda. Fasilitas Wireless yang dapat Anda gunakan diantaranya : WiFi, Bluetooth, dan GPRS. Berikut akan dijelaskan beberapa settingan wireless pada perangkat PC dan HP yang sering Anda gunakan. 137
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Pengaturan pada komputer Berikut ini adalah langkah-langkah setting wireless pada PC : h) Silahkan masuk Control Panel > Network Connections
Pastikan sudah terdapat icon wireless seperti diatas. Seandainya tidak ada, terdapat 2 kemugkinan yaitu perangkat Anda memang tidak support wireless atau driver wireless belum di-install. Terdapat tiga status icon wireless yaitu tidak aktif/disable (warna abu-abu), aktif/enable terkoneksi (computer menyala), aktif/enable tidak terkoneksi (computer menyala + tanda silang merah). i)
Agar dapat digunakan, pastikan icon wireless anda pada status aktif terkoneksi.
138
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
j)
Dilanjutkan dengan setting IP Address, dengan cara : klik kanan Icon Wireless > Properties > Internet Protocol (TCP/IP) > Properties > silahkan set IP Address Anda sesuai dengan aturan di jaringan Anda :
k)
Selanjutnya Anda dapat me-list sinyal wireless (SSID) yang terdapat di sekitar anda dengan cara : klik kanan Icon Wireless > view wireless. Pilih salah satu > tekan tombol Connect
l)
Selamat, sekarang Anda telah terkoneksi pada jaringan wireless dan memungkinkan anda saling bertukar informasi dengan teman-teman di jaringan anda…
Pengaturan pada perangkat mobile 139
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Selain pada PC, anda dapat layanan transfer data via wireless menggunakan perangkat mobile (HP atau PDA) yang anda miliki. Berikut ini akan ditunjukan setting wireless pada perangkat mobile. a) Pastikan perangkat mobile anda support wireless. b) Kenali tipe dari perangkat mobile Anda, karena setiap perangakt memiliki desain tampilan menu yang berbeda. Dalam kesempatan ini akan ditunjukan setting wireless pada PDA HP-iPAQ.
c)
Berikut ini adalah tampilan halam menu dari perangkat ini. Terlihat pada gambar di bawah ini, icon koneksi wireless (bluetooth, wifi) sudah tersedia di halaman depan, sehingga memudahkan user dalam meng-aktifkannya.
d) Berikut ini adalah settingan WiFi yang ditawarkan, jika anda mengaktifkan icon wireless (WiFi). Settingan WiFi pada mobile mirip 140
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
dengan settingan pada PC. Anda harus mensetting IP Address, Proxy sesuai dengan jaringan wireless di sekitar Anda.
e)
Berikut ini adalah settingan Bluetooth yang ditawarkan, jika anda meng-aktifkan icon wireless (Bluetooth).
Pengaturan koneksi wireless pada PC memanfaatkan GPRS ponsel
Jika anda berada di suatu tempat yang tidak tersedia jaringan wireline untuk berinternet, sekarang ini operator seluler telah memberikan layanan internet melalui ponsel atau yang disebut dengan GPRS. Dengan GPRS anda 141
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
dapat melakukan browsing, chating, atau aktifitas internet lainnya melalui ponsel. Kekurangan yang paling terasa dari penggunaan ponsel ini adalah kecilnya ukuran layar sehingga membuat tidak nyaman dalam berinternet. Sebenarnya Anda dimungkinkan untuk melakukan browsing dari PC/Laptop dengan memanfaatkan GPRS pada ponsel dengan bantuan software Nokia PC Suite. Berikut ini langkah-langkah dalam seting GPRS pada PC : a)
Aktifkan GPRS di kartunya. Kita tidak perlu mensetting GPRS di HP. Cukup dengan mengaktifkan GPRS yang ada di kartu. Untuk kartukartu perdana GSM yang dijual saat ini biasanya sudah otomatis aktif fitur GPRSnya. b) Pastikan sudah terinstall driver modem HP anda. Dilanjutkan Install Nokia PC Suite. Software tersebut dapat Anda download di situs www.nokia.co.id. c) Hubungkan HP dengan komputer. Bisa pake bluetooth, infra red, maupun kabel data. Koneksi terbaik tentu dengan kabel data. d) Aktifkan program Nokia PC Suite di computer Anda. Klik tombol Hubungkan ke Internet. Akan tampil One Touch Access seperti berikut ini :
142
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
e)
Klik Pengaturan >> Pilih Jenis Modem >> Klik Next . Akan tampil halaman seperti berikut ini :
f) g)
Pilih Configure to Connection Manually >> Next >> Langkah terakhir adalah memasukan settingan GPRS sesuai dengan operator yang digunakan : o IM3 Access Point Name : www.indosat-m3.net Username:gprs Password:im3 o Untuk Telkomselflash: Access Point Name : flash Username: (dikosongkan) Password: (dikosongkan) o Untuk GPRS XL: Access Point Name : www.xlgprs.net Username: xlgprs Password: proxl
143
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Rangkuman
1.
Quality of Service (QoS) adalah kemampuan suatu jaringan untuk menyediakan layanan yang baik dengan menyediakan bandwith, mengatasi jitter dan delay.
2.
Parameter QoS adalah latency, throughput dan reliability.
3.
Kualitas pada jaringan LAN, WAN, MAN nirkabel meliputi : Security, Complexity, Flexibility, Mobility, dan Cost.
4.
Berdasarkan jenisnya, QoS pada 802.16 (WiMAX) terdiri dari unsolicited grant service (UGS), real time polling (rtPS), no-real-time poling (nrtPS), dan best effort (BE).
5.
Kita dapat memanfaatkan perangkat wireless disekitar kita seperti PC, Laptop, PDA, ataupun HP untuk mengakses data informasi melalui jaringan wireleess dengan beberapa settingan khusus pada setiap perangkat.
144
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
10 ANALISIS JARINGAN WIRELESS
Overview
Performa jaringan nirkabel tentu saja dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain kondisi trafik, sinyal hilang, kekuatan daya radio serta pengaturan perangkat yang digunakan. Dengan memonitor dan memahami ke empat faktor tersebut, kita dapat mengoptimalkan performa jaringan nirkabel yang dihasilkan.
Tujuan
1. 2. 3.
Mahasiswa memahami faktor yang mempengaruhi performa jaringan. Mahasiswa dapat memantau kondisi jaringan. Mahasiswa dapat menggunakan software untuk menyelesaikan berbagai masalah yang mungkin timbul pada jaringan nirkabel. 145
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
10.1 Trafik Jaringan Trafik pada sebuah jaringan sangat susah diprediksi. Memerlukan waktu pengamatan yang cukup lama, untuk mempelajari model dan sifat trafik tersebut. Berikut contoh rekaman trafik jaringan wireless :
Gambar 13.1 Trafik per jam (dalam GB)
Gambar 13.2 Rata-rata trafik per hari dalam seminggu (dalam GB)
Gambar 13.3 Rata-rata trafik per hari dalam seminggu (dalam GB) 146
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 13.4 Rata-rata trafik per jam dalam sehari per gedung (dalam GB) Konfigurasi dari sebuah jaringan wireless/hotspot sangat dipengaruhi oleh 3 faktor penting yang akan menentukan kecocokan sebuah konfigurasi wireless dengan kebutuhan maupun permintaan para pengguna. Adapun 3 faktor tersebut yaitu :
Luas Lokasi Luas lokasi dari hotspot yang dibangun merupakan faktor pertama yang harus dipertimbangkan. Faktor luas lokasi ini berhubungan dengan kepadatan pengguna yang selanjutnya berkaitan dengan jumlah access point yang harus dibangun.
Jumlah Pengguna Jumlah pengguna adalah faktor selanjutnya yang harus dipertimbangkan dalam menentukan layout sebuah hotspot. Jumlah pengguna menentukan besarnya bandwidth yang harus disediakan untuk memenuhi kebutuhan dari para pengguna. Dalam hal ini perlu dipastikan berapa jumlah pengguna yang terhubung akan aktif secara simultan.
Tipe Pengguna Faktor ketiga yang harus dipertimbangkan adalah tipe pengguna selama terhubung pada hotspot. Setiap tempat memiliki tipe pengguna yang berbeda, ada yang suka chating, browsing, buka aplikasi VoIP, ataupun video conference. Hal inilah yang kemudian perlu ditetapkan adanya kebutuhan bandwidth minimal agar para pengguna dapat menjalankan aplikasi dengan kapasitas tersebut dengan hasil yang bagus. 147
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Trafik pada jaringan wireless sangat dipengaruhi oleh jenis aplikasi yang dilewatkan pada jaringan tersebut. Berikut perbandingan bandwith setiap aplikasi : No
Aplikasi
Bandwith
1
Internet Browsing
64 kbps
2
File Transfer/Conferencing Upload
256 kbps
3
VoIP
64 kbps
4
Video Streaming
1 Mbps
Untuk menganalasis trafik sebuah jaringan secara detail, kita harus mengukur kepadatan trafik di jaringan tersebut terutama pada jam-jam sibuk/busy hour. Parameter jaringan utama yang harus diukur dalam menganalisis trasik data diantaranya : delay, jitter, throughput, packet loss. Salah satu tool yang dapat membantu dalam memonitor dan mengukur trafik jaringan adalah Ethereal/Wireshark. Untuk memulai menggunakan wireshark pilih Start > All Programs > Ethereal > Ethereal, maka akan keluar tampilan sebagai berikut :
Gambar 13.5 Tampilan awal Ethereal 148
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Selanjutnya anda pilih Capture > Interfaces, maka akan keluar tampilan seperti berikut :
Gambar 13.6 Pemilihan interface Silahkan pilih interface yang akan anda pilih, tergantung dari kartu ethernet yang pengen anda ukur performansinya. Berikut ini adalah form yang disediakan untuk membuat nama file, banyak paket, waktu peng-capturan, dan lain-lain yang berfungsi menyimpan hasil capturan anda yang dapat anda buka sewaktu-waktu ketika dibutuhkan. Tekan tombol Start untuk memulai proses capture paket data :
Gambar 13.7 Proses capture data Tekan tombol Stop untuk mengakhiri, maka hasil capture paket adalah sebagai berikut :
149
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Gambar 13.8 Data hasil capture Untuk mengolah data tersebut ikuti langkah-langkah berikut ini :
Pilih Statistics > Conversation List > Ipv4
Selanjutnya pilih hasil capture yang mencantumkan IP komputer Anda > Klik kanan > Apply as Filter > Selected > pilih A<->B
Selanjutnya paket harus di decode menjadi paket RTP agar data-data penting tentang informasi jaringan dapat langsung diketahui. Klik kanan > Decode As > Pilih RTP > OK
Pilih Statistics > RTP > Stream analysis > Save As CSV
Selanjutnya anda dapat mengolah data tersebut dalam Excel, yang pada akhirnya hasilnya adalah seperti berikut ini :
Packet
Sequence
Delta (ms)
Jitter (ms)
IP BW (kbps)
Status
Length
1
8124
0
0
0.51
[ Ok ]
78
3
8125
29.83
0.01
1.02
[ Ok ]
78
4
8126
29.98
0.01
1.54
[ Ok ]
78
5
8127
29.93
0.02
2.05
[ Ok ]
78
9
8128
30.04
0.02
2.56
[ Ok ]
78
11
8129
30.06
0.02
3.07
[ Ok ]
78
150
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
12
8130
29.93
0.02
3.58
[ Ok ]
78
dst
…
…
…
…
…
…
Data-data jaringan seperti delay, jitter, packet loss, througput dalam Excel masing-masing dapat anda visualisasi dalam grafik seperti berikut ini : 16
16
14
14
12
12 10
10 8
Series1
8
6
6
4
4
2
2
Series1
0
0 1
32 63 94 125 156 187 218 249 280 311 342
1
22 43 64 85 106 127 148 169 190 211 232
Gambar 13.9 Visualisasi trafik data Software Ethereal/Wireshark juga memungkinkan Anda dapat memantau setiap action yang dialami oleh paket selama perjalanan dalam jaringan seperti berikut ini :
Gambar 13.10 Action paket dalam jaringan 151
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Terdapat sebuah software lain yang dapat membantu Anda dalam memonitor trafik jaringan anda, yaitu NetFlow Analyzer. Berikut adalah interface aplikasi netflow analyzer :
Gambar 13.11 NetFlow Analyzer 7 Kemampuan yang terdapat dalam software ini diantaranya : Real-time traffic graph menampilkan grafik traffic incoming dan outgoing pada aplikasi real-time Top applications menampilkan aplikasi yang sering diakses oleh client Top Host menampilkan client yang paling aktif bertukar data dalam jaringan QoS menampilkan QoS Top conversations menampilkan record aktivitas dalam jaringan AS traffic reports menampilkan report trafic Troubleshooting Consolidated reports Compare reports 152
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
10.2 Pengaturan Perangkat Jaringan wireless menggunakan media udara untuk saling bertukar informasi. Cara membedakan sebuah link/jalan pada media udara adalah dengan pemakaian frekuensi yang berbeda. Pemakaian frekuensi yang sama akan mengakibatkan interferensi yang selanjutnya mengganggu komunikasi paket data dalam jaringan. Untuk itu, dalam menganalisis kondisi wireless disekitar kita, perlu dilakukan device tuning yang bertujuan mengenali pemakaian frekuensi, channel, SSID, MAC address, dan kualitas sinyal terima, dengan harapan kita dapat melakukan analisis jaringan untuk selanjutnya melakukan perencanaan ataupun perbaikan jaringan. Terdapat sebuah tool yang dapat membantu kita dalam melakukan device tuning yaitu NETSTUMBLER. Software ini dapat di download secara gratis di http://www.netstumbler.com. Untuk dapat menggunankannya terlebih dulu anda harus meng-installnya pada laptop yang telah dilengkapi dengan wireless adapter/PCMCIA. Caranya adalah dengan klik dua kali dilanjutkan menekan tombol next sampai finish. Ketika kita menjalankan aplikasi Netstumbler di laptop kita, otomatis akan dilakuan scanning frekuensi untuk melihat station maupun access point yang beroperasi di berbagai frekuensi di sekitar kita. Beberapa informasi yang dapat dilaporkan oleh netstumbler diantaranya :
MAC address Access Point dan frekuensi operasinya
Tipe peralatan yang digunakan di access point
Channel yang digunakan pada access point
ESSID access point, jika di broadcast
Nama access point, jika di broadcast
Kekuatan sinyal yang diterima dari access point, ditunjukan dengan warna hijau jika kualitas baik, dan kuning jika kurang baik
Level noise
Signal to Noise ratio
153
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Berikut adalah tampilan dari Netstumbler setelah anda install :
Gambar 13.12 Tampilan depan NetStumbler Dari gambar diatas terlihat informasi jaringan wireless di sekitar kita, yaitu : SSID
MAC
Channel
Kualitas Sinyal
(tidak ada)
00022D2E0FC
6
Bagus (tanda warna hijau)
BenQ
00039D4D011
7
Kurang bagus (tanda warna kuning)
wirelessG
00022D3BBE1
11
Bagus (tanda warna hijau)
Informasi device tuning ini sangat penting, tidak hanya bagi admin jaringan tetapi juga bagi para hacker yang hendak menerobos pertahanan jaringan. Data yang diperlukan seorang hacker diantaranya SSID, MAC, dan channel.
154
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
10.3 Daya Radio Selain dari device tuning, seorang admin jaringan juga perlu mengetahui dan mengumpulkan data tentang kekuatan sinyal radio yang dibangkitkan oleh sebuah pemancar radio/access point. Pengukuran kualitas radio tersebut dapat juga dilakukan dengan netstumbler. Caranya adalah dengan merekam kualitas sinyal, yang dinyatakan dalam S/N, pada jarak tertentu dari sumber Access Point sampai akhirnya didapatkan jarak terjauh kualitas sinyal sangat buruk atau menghilang. Level daya threshold yang diizinkan yaitu -80 dBm. Jadi anda harus berjalan-jalan sambil membawa laptop yang telah di-install Netstumbler mengelilingi access point dan memetakan hasil pengukuran pada gambar untuk selanjutnya dianalisis.
3 4
2
1
5
Down
1
8,4 m v
R2 R1
1
R3
R5
6
2
2
R4
1
2,4 m 19,2 m AP
R6
1
4
3 1
3
8,4 m
2 3
2
2
R7
1
R8
R9
1
7,2 m
7,2 m
R10
R11
1
1
7,2 m
7,2 m
7,2 m
36 m
Gambar 13.13 Pengukuran radio power disekitar AP 155
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Berikut adalah tampilan proses perekaman kualitas sinyal radio sebuah access point :
Gambar 13.14 Radio power dalam NetStumbler Selanjutnya dilakukan rekap terhadap hasil pengukuran di setiap titik ruangan seperti berikut : Ruang
Titik
SSID
BSSID
Time
Signal Level (dBm)
Data Rate (Mbps)
R1
1
(kosong)
00022D2E0FC
9:31:08
-40
11
2
benQ
00039D4D011
9:31:30
-77
11
3
wirelessG
00022D3BBE1
9:32:05
-32
11
Analisis : Dari data hasil pengukuran di atas, diketahui semua titik-titik pengukuran berada jauh di atas level daya treshold yaitu -80 dBm artinya masih layak untuk digunakan.
10.4 Sinyal Hilang Adanya obstacle/penghalang di sekitar access point ataupun semakin jauhnya jarak antara Tx dan Rx, dapat menyebabkan loss symbol atau loss sinyal terima oleh client. Hal ini perlu juga dianalisis sebagai bahan perbaikan 156
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
terhadap penempatan Access Point sehingga didapatkan loss terkecil. Berikut ini gambar yang menunjukan adanya loss symbol pada pengukuran menggunakan netstumbler :
Gambar 13.15 Loss symbol dalam NetStumbler Selanjutnya dilakukan rekap data loss symbol sebagai berikut : Ruang
Titik
Signal Level (dBm)
Loss (dB)
-
LOS
-58
77
R1
1
-79
98
2
-72
91
1
-58
77
2
-60
79
3
-69
78
R2
Teknik ini sangat bermanfaat pada saat proses mencari arah yang benar dari antena, dan mencari sumber interferensi. Noise/Loss yang besar 157
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
menandakan adanya sumber interferensi yang dekat dengan access point yang kita bangun.
10.5 Latihan Untuk menganalisis performansi jaringan wireless, berikut langkahlangkah yang harus dilakukan : a)
Siapkan 3 buah access point, dan konfigurasilah seperti berikut ini :
b) Siapkan laptop yang telah di install netstumbler, selanjutnya lakukan Device tuning, pengukuran kekuatan sinyal, loss symbol sampai didapatkan posisi yang paling ideal dari ketiga access point tersebut. c)
Lakukan komunikasi Transfer File, VoIP, Video Streaming antar client pada jaringan tersebut. Selama proses komunikasi data tersebut silahkan diamati menggunakan Ethereal dan NetFlow Analyzer.
d) Pertanyaan : Kumpulkan data pengukuran Anda dan selanjutnya buatlah laporan análisis dari percobaan yang telah Anda lakukan. 158
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Rangkuman
1. Beberapa contoh analisis jaringan adalah pengamatan terhadap trafik jaringan, pengaturan perangkat, daya radio dan sinyal hilang. 2. 3 faktor yang mempengaruhi hubungan antara konfigurasi dengan kebutuhan user adalah luas lokasi, jumlah pengguna, dan tipe pengguna. 3. Beberapa parameter yang digunakan dalam analisis trafik adalah delay, jitter, throughput, packet loss. 4. Ethereal, Wireshark atau NetFlow Analyzer adalah beberapa software yang dapat digunakan untuk memonitor trafik. 5. Pengaturan perangkat bertujuan mengenali frekuensi, channel, SSID, MAC address, dan kualitas sinyal terima pada sebuah perangkat. 6. Level daya threshold yang diijinkan adalah -80 dbm. 7. Letak obstacle atau penghalang yang berada diantara Tx dan Rx mempengaruhi besar sinyal yang hilang.
159
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
11 TROUBLESHOOTING JARINGAN WIRELESS
Overview
Jaringan yang sempurna dan ideal adalah jaringan yang selalu bekerja sesuai dengan fungsinya sampai waktu yang telah ditentukan. Kenyataan dilapangan menunjukan sering ditemukan kejadian-kejadian/trouble jaringan diluar perkiraan yang mengganggu kenyamanan user. Beberapa bentuk trouble jaringan wireless diantaranya : Jaringan rusak/mati, Kualitas sinyal yang rendah, Interferensi, Jaringan error/aneh.
Tujuan
1. 2. 3.
Mahasiswa memahami bentuk-bentuk masalah pada jaringan wireless. Mahasiswa memahami cara menganalisis penyebab penyebab permasalahan pada jaringan wireless. Mahasiswa dapat meyelesaikan berbagai permasalahan pada jaringan wireless. 160
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Jaringan yang sempurna dan ideal adalah jaringan yang selalu bekerja sesuai dengan fungsinya sampai waktu yang telah ditentukan. Kenyataan dilapangan menunjukan sering ditemukan kejadian-kejadian/trouble jaringan diluar perkiraan yang mengganggu kenyamanan user. Beberapa bentuk trouble jaringan wireless diantaranya : 1) Jaringan rusak/mati 2) Kualitas sinyal yang rendah 3) Interferensi 4) Jaringan error/aneh Berikut ini akan dijelaskan beberapa bentuk trouble pada jaringa wireless dan kemungkinan penyelesain yang dapat dilakukan.
11.1 Jaringan rusak/mati
Permasalahan yang dirasakan Kita sering menemukan situasi dimana kita sedang asyik browsing internet via wireless, tiba-tiba koneksi kita mendadak terputus dan icon wireless kita pada status enable-tidak terkoneksi.
Analisis Terdapat beberapa kemungkinan yang menyebabkan permasalahan diatas, diantaranya : Listrik mati Power pada Access Point rusak/terbakar atau posisinya tidak tepat 161
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Access Point terbakar/rusak karena arus pendek atau kelebihan daya.
Penyelesaian Sebagai seorang admin jaringan, anda dapat melakukan perbaikan sebagai berikut : Cek koneksi listrik dari PLN, jika benar-benar didapatkan listrik mati, Anda dapat menggunakan UPS atau Genset sebagai pembangkit dan penyimpan listrik sementara untuk mencatu Wireless Access Point. Periksa adaptor AP, apakah terbakar atau hanya kesalahan posisi Periksa Access Point, dengan memegangnya atau mengendusnya. Jika terasa hangat dan tercium bau terbakar dimungkinkan AP Anda terbakar.
11.2 Signal to Low Jaringan nirkabel secanggih apapun tentu saja bukan tanpa masalah. Ditinjau dari segi penyampaian data yang menggunakan sinyal sebagai sarana dan udara sebagai mediumnya, tentu saja sinyal memiliki peranan yang sangat penting. Sinyal yang terlalu rendah atau lemah akan menghambat laju transportasi informasi.
Permasalahan yang dirasakan Icon wireless Anda biasanya dapat menunjukan kualitas sinyal yang diterima. Terdapat beberapa status sinyal, yaitu : no signal, very low, low, good, excellent.
162
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Analisis Terdapat beberapa kemungkinan yang menyebabkan permasalahan diatas, diantaranya : 1. Pemilihan antena yang kurang tepat 2. Sudut dari antena kurang pas 3. Daya antena yang kurang 4. Posisi antena yang bergeser
Penyelesaian 1.
Pemilihan antena yang kurang tepat Karena dianggap tidak begitu berbeda, omnidirectional di sisi pemancar dan sectoral di sisi penerima sering dipertukarkan sehingga mengurangi performa jaringan. Antena Omni bagus digunakan untuk pelanggan yang menyebar, sedangkan antena sectoral bagus diterapkan untuk jaringan backbone dan mengcover pelanggan yang terpusat dengan konsentrasi yang tinggi.
163
Politeknik Telkom
2.
Jaringan Nirkabel
Sudut dari antena kurang pas Peranan sudut sangat penting dalam propagasi sinyal, baik untuk komunikasi point-to-point maupun point-to-multipoint. Sudut antena yang kurang pas akan menyebabkan coverage antena yang tidak optimum. User yang cukup jauh (tetapi belum maksimal) dari sumber Access Point akan mendapatkan sinyal yang rendah/signal to low.
3.
Daya antena yang kurang Gelombang listrik yang diubah menjadi gelombang elektromagnetis dan dikirim oleh antena pemancar tentu saja akan mengalami redaman dalam perjalanannya untuk sampai ke penerima. Maka dari itu, daya antena yang kurang, pada dasarnya dapat diatasi dengan memberikan jumlah repeater yang memadai. 164
Politeknik Telkom
4.
Jaringan Nirkabel
Posisi antena yang bergeser Pada awal pembangunan jaringan, diperoleh performa yang optimal. Namun, seiring berjalannya waktu, performa tersebut menurun. Hal ini mungkin disebabkan bergesernya posisi antena oleh karena pondasi yang menurun kualitasnya, angin, gempa, dsb. Hal ini dapat diatasi dengan cara maintenance/perawatan perangkat yang rutin dalam jangka waktu tertentu. Selain itu juga perlu dilakukan pengecekan kualitas antena secara berkala sehingga posisi antena benar-benar terjaga. Dibutuhkan perangkat GPS dan Peta untuk membantu pengecekan arah antena.
165
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
11.3 Interferensi Pada operasional infrastuktur WiFi outdoor, salah satu tantangan yang cepat atau lambat tapi pasti akan kita hadapi adalah berkurangnya througput karena tingginya interferensi dan noise. Sinyal yang kuat tidak cukup menjamin reliabilitas pada sebuah penerima wireless broadband. Level sinyal harus secara konsisten jauh lebih besar dari noise yang diterima di penerima. Dengan kata lain, perbandingan antara sinyal dengan noise, Signal to Noise Ratio (SNR), harus setinggi mungkin. Untuk memperoleh SNR yang tinggi, terdapat dua kondisi yang harus dipenuhi, yaitu : 1. Sinyal yang diterima pesawat penerima harus lebih tinggi dari sensitifitas penerima 2. Level noise di input penerima harus lebih rendah dari sinyal yang masuk. Noise didefinisikan sebagai ”segala sesuatu yang bukan sinyal yang diinginkan”. Kegagalan dalam memenuhi kedua kondisi tersebut akan menyebabkan SNR yang rendah. Permasalahan yang dirasakan oleh client dengan adanya interferensi ini diantaranya : Kualitas gambar, suara, ataupun video yang buruk Adanya noise-noise yang tidak terkontrol Seringnya terjadi pindah Access Point, yang menyebabkan terputusnya koneksi internet. 11.3.1 Memaksimalkan Level Sinyal yang Diterima Kita sebetulnya mempunyai kemampuan mengontrol secara langsung proses untuk memaksimalkan sinyal yang diterima. Beberapa prosedur standart yang biasa digunakan adalah : Link budget Daya pancar yang cukup, sensitifitas penerima, fade margin, dan penguatan antena yang cukup untuk mengatasi loss di kabel coaxial dan free space.
Line-of-Sight (LOS)
166
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Pada komunikasi radio di frekuensi tinggi, kondisi Line of Sight antara pemancara dan penerima sangat penting. Ada dua jenis Line-of-Sight, yaitu : Optical Line-of-Sight Kedua stasiun harus dapat saling melihat satu sama lain. Radio Line-of-Sight Tidak boleh ada refleksi dan difraksi dari sinyal radio. Optical Line-of-Sight sangat mudah diprediksi. Radio LOS lebih sulit diprediksi dan membutuhkan perhitungan yang rumit untuk menjamin bahwa sinyal berada dalam jarak aman dari berbagai penghlang yang akan dilewatinya.
Fresnel Zone Fresnel zone adalah daerah/zona yang bebas (tidak ada halangan/obstacle) yang akan menyebabkan terjadinya refleksi ataupun difraksi.
Dalam fresnel zone tidak boleh ada pengganggu sinyal. Fresnel zone dibuat dalam beberapa lapis. Pada gambar diaas tampak 3 lapis fresnel zone dengan bentuk elips yang menghubungkan kedua titik ujung antena. Konsensus yang digunakan biasanya adalah 80% dari Fresnel Zone pertama harus bebas dari penghalang yang mengganggu sinyal. Tetapi ada juga yang menggunakan konsensus lain, seperti Waverider, yang menggunakan konsensus 60% dari Fresnel Zone pertama plus ketiga harus bebas. 167
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Keterangan : Meter
= Feet * 0.3048
Km
= Miles * 1.609344
Untuk menyederhanakan kalkulasi radius Fresnel Zone dapat digunakan rumus sbb : R = 43.3 sqrt (d / 4f) Keterangan : R adalah radius Fresnel Zone (dalam feet) d adalah jarak antara dua titik (dalam Miles) f adalah frekuensi (dalam GHz) Untuk memberikan sedikit gambaran berapa ketinggian antena yang harus bebas hambatan, penulis lampirkan sebuah tabel hasil perhitungan dari Fresnel Zone untuk jarak 1-7 km bagi stasiun WiFi yang beroperasi pada frekuensi 2412 GHz (channel 1) Pada dasarnya kita membutuhkan daerah bebas sekitar 3-9 meter untuk jarak 1-7 km. Tentunya semakin jauh jarak harus semakin tinggi antena agar tidak banyak terjadi gangguan pada sinyal. Distance (km)
Radius FZ (meter) 168
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
1
3.3
3
5.9
4
6.7
5
7.5
6
8.2
7
9.0
Installation Harus dipastikan antena dipasang dengan aman dan benar, arah yang benar, konektor yang diisolasi tahan terhadap air, menggunakan konektor dan coaxial yang baik.
11.3.2 Meminimasi Interferensi dan Noise Kita biasanya tidak mempunyai kemampuan mengatur/mengontrol sumber noise atau interferensi. Beberapa sumber noise diantaranya : Natural noise Noise yang berasal dari atmosfir dan galaksi.
Manmade noise Sinyal RF yang diambil dari antena, termasuk microwave oven, telepon cordless dan indoor WiFi
Receiver noise Noise yang dihasilkan oleh rangkaian internal penerima.
Interferensi dari jaringan lain Interferensi yang disebabkan oleh jaringan wireless lain yang bekerja pada band yang sama. 169
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Interferensi dari jaringan kita sendiri Terjadi jika kita menggunakan frekuensi yang sama lebih dari satu kali, menggunakan channel yang tidak mempunyai cukup jarak/spasi antar channelnya, atau menggunakan frekuensi hopping yang tidak benar.
Interferensi dari sinyal out-of-band Disebabkan oleh sinyal yang kuat diluar frekuensi band yang kita gunakan, misalnya pemancar AM, FM, TV, atau radi CB.
11.3.3 Strategi Mengalahkan Interferensi Beberapa strategi yang biasa digunakan untuk mengalahkan interferensi adalah: 1.
Menggunakan antena sektoral atau antena pengarah/narrow beam denga penguatan tinggi. Biasanya sangat efektif mengurangi interferensi, terutama di daerah yang spektrumnya sangat padat.
2.
Menggunakan jalur-jalur pendek, hindari pembangunan sambungan jarak jauh.
3.
Pilih frekuensi yang tidak banyak digunakan oleh stasiun lain.
4.
Mengubah/mengganti polarisasi antena.
5.
Mengatur sudut azimut antena.
6.
Mengubah lokasi peralatan/antena.
7.
Jangan menggunakan amplifier untuk melawan interferensi, karena hanya akan menambah masalah dikemudian hari.
11.4 Jaringan rusak/mati
Permasalahan yang dirasakan Sering terjadi suatu jaringan wireless tiba-tiba error (berfungsi tidak sebagaimana mestinya), misalnya : nama SSID berubah, pemilihan frekuensi berubah, atau sistem keamanan yang berubah. 170
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Analisis Terdapat beberapa kemungkinan yang menyebabkan permasalahan diatas, diantaranya : 1. Sistem Anda telah dimasuki orang /hacker tanpa anda sadari 2. Settingan yang salah sejak awal instalasi
Penyelesaian Terdapat beberapa kemungkinan penyelesaian yang dapat dilakukan, diantaranya : 1. Pastikan Anda telah meng-aktifkan fasilitas security pada Acces Point anda dengan menggunaka WEP dan WPA. 2. Daftarkan MAC Address setiap pelanggan yang berhak mengakses Access Point anda. 3. Pastikan settingan awal instalasi sudah benar, baik pemilihan chanel maupun sistem keamanan.
Rangkuman
1.
Beberapa bentuk trouble jaringan wireless diantaranya : Jaringan rusak/mati, Jaringan rusak/mati, Kualitas sinyal yang rendah, Interferensi, Jaringan error/aneh.
2.
Untuk permasalahan jaringan rusak/mati lebih disebabkan oleh faktor sumber daya yang hilang/mati atau kelebihan daya.
3.
Untuk permasalahan signal to low disebabkan oleh pemilihan antena yang kurang tepat, sudut dari antena kurang pas, daya antena yang kurang, dan posisi antena yang bergeser.
171
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
4.
Untuk permasalahan interferensi disebabkan oleh adanya pengaruh dari sumber wireless lain yang memiliki frekuensi sama/mendekati.
5.
Terdapat beberapa cara dalam mengatasi interferensi, yaitu : sinyal yang diterima pesawat penerima harus lebih tinggi dari sensitifitas penerima dan level noise di input penerima harus lebih rendah dari sinyal yang masuk.
6.
Beberapa cara dalam memaksimalkan level daya yang diterima yaitu : Link budget, LOS, Fresnel zone, dan instalasi yang benar.
172
Politeknik Telkom
Jaringan Nirkabel
Daftar Pustaka
1. 2. 3.
Price, Ron.Fundamentals Of Wireless Networking. McGraww-Hill.2006 Wheat ,Jeffrey ; Hiser, Randy ; Tucker, Jackie; Neely, Alicia. Designing A Wireless Network. Syngress Publishing, Inc.2001 Gast, Matthew. Wireless Networks : Definitive Guide. O‟Reilly.2005
1
