Implementasi Antena Wifi sebagai Alternatif Penggunaan Antena Konvensional dalam Lingkup Wireless Local Area Network

Implementasi Antena Wifi sebagai Alternatif Penggunaan Antena Konvensional dalam Lingkup Wireless Local Area Network Muhammad Iqbal1, Unang Sunarya2, Taufik Hidayat3 1,2,3 1

Fakultas Teknik Elektro dan Komunikasi, Institut Teknologi Telkom [email protected], [email protected] , [email protected]

Abstrak Untuk meningkatkan jarak jangkauan wireless LAN diperlukan antena eksternal dengan gain yang lebih tinggi dari antena standar. Namun antena konvensional (eksternal high gain) harganya relative mahal, maka dari itu diperlukan suatu alternatif antena dengan harga yang lebih terjangkau. Khususnya di lingkungan akademis dan perumahan, antena alternatif ini sangat bermanfaat. Antena wifi merupakan terobosan dalam teknologi RT/RW-net. Antena wifi dapat menjadi client yang murah dalam sebuah RT/RW-net sehingga kita dapat ber-internet dengan murah. Internet murah bukan berarti mencuri bandwidth dan ber-internet gratis, seperti kebanyakan orang menyangka. Internet menjadi murah karena beban biaya ditanggung ramai-ramai oleh banyak pengguna di sebuah RT/RW dalam RT/RW-net. Sebuah sistem komunikasi sederhana terdiri dari dua radio, masing-masing yang terkait dengan antena, keduanya terpisah oleh path yang harus dilalui. Diharapkan dengan implementasi antena wifi dapat menjadi wawasan pengetahuan yang baru dan menemukan teknik-teknik baru untuk memperluas daerah cakupan, sebagaimana diketahui bahwa WLAN mempunyai keterbatasan dalam coverage. Dan menjadi faktor pendukung yang lebih untuk dapat diimplementasikan langsung terhadap jaringan wireless kampus. Selain itu pada penelitian ini telah didapatkan adanya kenaikan level sinyal terima dari kondisi ideal pengirim (saat hanya menggunakan USB Adapter) dan setelah penggunaan antenna, yaitu jarak 20 meter ( 60 % ke 82% pada antena kaleng , 60% ke 74% pada antena omni, dan 60% ke 88% pada antena wajan). Pada jarak 32 meter (36% ke 72% pada antena kaleng, 36% ke 52 % pada antena omni, dan 36% ke 86% pada antena wajan). Pada jarak 80 meter (14% ke 56% pada antena kaleng, 14% ke 22% pada antena omni, dan 14% ke 60 % pada antena wajan). Kata kunci: wifi, coverage, RT/RW-net Abstract To increase the range of wireless LAN is required an external antenna with a higher gain than the standard antenna. However, the conventional antenna (external High Gain) relatively expensive price, and therefore required an alternative antenna with a more affordable price. Academic environment and housing in particular, is very useful alternative antenna. Wifi antenna technology is a breakthrough in the RT / RW-net. Wifi antenna can be a cheap client in a RT / RW-net so that we can air with cheap Internet. Internet cheap does not mean to steal bandwidth and the Internet was free, like most people think. Internet becomes cheaper because the cost burden borne by busy-busy by many users in a neighborhood in the RT / RW-net. A simple communication system consisting of two radios, each associated with an antenna, these two separated by a path that must be passed. It is expected that with the implementation of the wifi antenna can be new knowledge and insight to find new techniques to expand the coverage area, as it is known that the wlan has limitations in coverage. And become a more supporting factors to be implemented directly on the campus wireless network. The result of the research has been reached In addition, from the research has been gained the increasing of received signal level from the ideal transmit (using only USB Adapter) and after using antenna, that is within 20 meter in distance (60% to 82% antenna kaleng, 60% to 74% using omni antenna, and 60% to 88% using wajan antenna). 32 meter in distance (36% to 72% antenna kaleng, 36% to 52% using omni antenna, and 36% to 86% using wajan antenna). 80 meter in distance (14% to 56% antenna kaleng, 14% to 22% using omni antenna, and 14% to 60% using wajan antenna) Keyword: wifi, coverage, RT/RW-net 1. Pendahuluan Untuk meningkatkan jarak jangkauan wireless LAN diperlukan antena eksternal dengan gain yang lebih tinggi dari antena standar. Namun antena konvensional (eksternal High Gain) harganya relative mahal, maka dari itu diperlukan suatu ISSN: 2088-8252

alternatif antena dengan harga yang lebih terjangkau. Khususnya dilingkungan akademis dan perumahan, antena alternatif ini sangat bermanfaat, misal sebagai koneksi internet point-to-point. Antena wifi dapat digunakan untuk meningkatkan jarak jangkauan wireless LAN dengan menggunakan barang-barang 35

yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari dan dapat digunakan untuk membuat antena High Gain dengan cara mudah dan biaya ringan. Selain antenanya yang diganti, alat komunikasinya pun dapat disesuaikan dengan lebih murah karena pada antena wifi, dapat dipakai berbagai cara, sebagai contoh menggunakan wireless adapter USB, access point router, atau komputer yang sebagai access point internal. Antena wifi merupakan terobosan dalam teknologi RT/RW-net. Antena wifi dapat menjadi client yang murah dalam sebuah RT/RW-net sehingga kita dapat ber-internet dengan murah. Internet murah bukan berarti mencuri bandwidth dan ber-internet gratis, seperti kebanyakan orang menyangka. Internet menjadi murah karena beban biaya ditanggung ramai-ramai oleh banyak pengguna di sebuah RT/RW dalam RT/RW-net Kontribusi yang dihasilkan terhadap penelitian dasar ialah meningkatkan pengetahuan dasar mengenai antena. Terhadap pengembangan IPTEK, meningkatkan pengetahuan mengenai bagaimana pembuatan antena yang murah dan dapat digunakan secara luas di masyarakat. Terhadap Institusi, penelitian ini dapat diterapkan dalam kampus sebagai pengganti antena konvensional untuk pengembangan selanjutnya, pengembangan antena sejenis juga dapat terus dikembangkan, misalnya antena helix, antena kaleng, antena pancibolic, antena 8 quad (sektoral), antena omniparalon (dipole), dan masih banyak lagi. Tujuan penelitian ini adalah untuk membuktikan dan menerapkan serta membuat prototype dalam membuat suatu antena dengan harga yang murah pada jaringan wireless LAN sebagai substitusi antena konvensional yang berharga mahal dengan tidak merubah kualitas dari fungsi antena tersebut. Membandingkan antara antena wifi dengan antena konvensional dengan parameter VSWR dan coverage 2. Dasar Teori

2.1Wireless LAN Wireless Local Area Network merupakan suatu sistem transmisi yang digunakan untuk mengkomunikasikan informasi dari satu point ke point yang lain tanpa bergantung pada koneksi fisik[1]. Wireless LAN merupakan suatu implementasi komunikasi data yang fleksibel sebagai perkembangan dari LAN kabel. WLAN dirancang sebagai alternatif bagi LAN kabel untuk meminimalkan kebutuhan koneksi kabel. Wireless LAN melakukan transmit dan receive data melalui udara dengan menggunakan teknologi radio frekuensi (RF) sebagai media pengganti kabel. WLAN merupakan kombinasi antara konektivitas dan mobilitas user.

36

2.2 Teknologi Wireless LAN Teknologi WLAN memiliki tiga frekuensi kerja di unlicensed band yaitu: 915 MHz, 2,4 GHz, dan 5,8 GHz. Untuk WLAN pada frekuensi 2,4 GHz memiliki beberapa kanal (channel) yang dapat digunakan yaitu sebanyak 11 channel (standar USA dan Canada) dan 13 channel (non-US), sebagai tambahan frekuensi 2467 untuk channel 12 dan frekuensi 2472 pada channel 13 yang masingmasing kanal dipisahkan spasi sebesar 5 MHz. WLAN 2,4 GHz pada umumnya menggunakan modulasi DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) yang memiliki bandwidth per channel sebesar 22 MHz, sehingga pada perangkat WLAN 2,4 hanya terdapat 3 channel yang tidak saling overlap (US dan Canada) dan 4 channel pada perangkat non-US. TABEL 1 KANAL-KANAL PADA FREKUENSI 2,4 GHZ[1]

Wireless LAN menggunakan beberapa teknologi dimana masing-masing teknologi memiliki keunggulan dan keterbatasan masing-masing. Teknologi itu antara lain : a. Teknologi Narrowband Pada teknologi ini, sistem radio narrowband men-transmit dan menerima informasi dari dan ke user dengan menggunakan frekuensi radio spesifik. Narrowband radio menjaga frekuensi sinyal radio agar sesempit mungkin sehingga dapat melewatkan sinyal informasi. Untuk menghindari crosstalk, setiap user diletakkan pada frekuensi yang berbeda. b. Teknologi Spread Spectrum Spread spectrum merupakan sistem penyebaran daya sinyal melalui frekuensi pita lebar Spread spectrum versus narrow band Hal ini ditujukan untuk mengurangi elektronic noise yang mempengaruhi sinyal yang ditansmisikan sehingga error dan interferensi sinyal yang terjadi semakin sedikit. Spread spectrum dibagi menjadi dua macam : a. Frequency-Hopping Spread Spectrum Frekuensi hopping membawa sinyal data dan kemudian memodulasikan dengan sinyal carrier yang berpindah hop, dari frekuensi satu ke frekuensi lainnya sebagai fungsi waktu pada frekuensi pita lebar.

ISSN: 2088-8252

Gambar 1. Frequency hopping spread spectrum[1]

Contoh frekuensi hop misalnya akan menghop frekuensi 2,4GHz pada frekuensi di antara 2,4 GHz dan 2,483 GHz. Kode Hop (Hopping Code) akan menentukan frekuensi mana yang akan digunakan untuk mentransmit sinyal. Agar penerima dapat menerima sinyal dengan tepat maka penerima harus diset pada hopping code yang sama dan “listen” pada sinyal yang datang pada waktu dan frekuensi yang tepat. Bila terjadi interferensi degan sinyal lain, maka sinyal tersebut akan ditransimisikan ulang melalui frekuensi yang lain pada hop selanjutnya. 2.3 Macam-macam Antena Bentuk dan dimensi antena bermacam-macam, yang dapat dikelompokkan sebagai berikut[3] : a. Antena kawat, merupakan jenis antena yang paling populer karena sering dilihat sehari-hari pada kendaraan mobil, gedung, kapal-kapal, pesawat terbang, spacecraft, telepon, TV, dll. Bentuk antena kawat bermacam-macam : linier (dipole, monopole, whip/pecut), loop (sirkular, rectangular, segitiga, elips), dan helix. b. Antena apertur, merupakan jenis antena yang banyak digunakan pada frekuensi tinggi. Biasanya terdapat pada aircraft dan spacecraft karena kemudahannya dalam pemasangannya. c. Antena susunan, merupakan susunan beberapa antena sejenis sedemikian sehingga karakteristik radiasi yang diinginkan dapat diperoleh. d. Antena reflektor, merupakan antena yang cocok digunakan untuk eksplorasi angkasa luar karena gain yang besar sebanding dengan dimensinya. Bentuk reflektor dapat berupa bidang datar, sudut, dan parabola. e. Antena lens. Lensa digunakan terutama untuk mengkolimasi energi elektromagnetik agar tidak tersebar ke arah yang tidak diinginkan. Antena lensa diklasifikasikan berdasarkan bahan konstruksi, atau berdasarkan bentuk geometris. 2.4 Radiation Pattern (Pola Radiasi) Pola radiasi dari suatu antena merupakan gambaran dari intensitas pancaran antena sebagai

yang konstan. Sebuah pola radiasi tipikal dikarakterisasi oleh sebuah berkas pancaran utama dengan lebar berkas 3 dB dan sidelobe pada berbagai level yang berbeda. Kinerja antena sering dideskripsikan dalam pola utama bidang-E dan bidang-H. Untuk sebuah antena dengan polarisasi linier, bidang-E dan bidang-H nya didefinisikan sebagai bidang-bidang yang mengandung arah maksimum radiasi dan vektor-vektor medan listrik dan medan magnet, secara berurutan. Karakteristik radiasi meliputi: Intensitas Radiasi (U), Kuat ), fasa, atau polarisasi. Medan (

Gambar 2. Pola Radiasi[1]

Berdasarkan pola radiasi dibagi menjadi : 1. Pola Endfire dimana pola radiasi terkuatnya diarahkan ke suatu arah tertentu atau dikenal dengan directional, contohnya antena penerima televisi, antena untuk komunikasi terrestrial. Berikut contoh gambar pola radiasi endfire dari antena yagi :

Gambar 3. Pola Radiasi Antena Yagi[1]

2. Pola Broadside dimana pola radiasi menyebar ke segala arah disebut juga pola radiasi omnidireksional, contohnya pemancar siaran radio. Berikut contoh gambar pola radiasi onidireksional dari antena dipole :

berbagai kasus, pola radiasi ditentukan dalam daerah medan jauh untuk jarak radial dan frekuensi ISSN: 2088-8252

37

d.

Antena Sectoral

e.

Antena Omnidirectional

Gambar 4. Pola Broadside[1]

3.

Pola Isotropis radiasi idealnya sebagai standar. Berikut contoh gambar pola isotropis:

Gambar 5. Pola Radiasi Isotropis[1]

3. Pemodelan Sistem 3.1 Spesifikasi Alat Device Ubiquotus (SSID Datacomm). Laptop Asus Atom dengan Windows Operating System. Software ukur level sinyal Netstumbler ver 4.0 Akses Point (AP). 3.2 Contoh jenis antena a. Antena Helix

b.

c.

38

3.3 Skenario Pengukuran

Antena Kaleng

Antena Wajan Bolic

Skenario pengukuran 1. Jarak yang digunakan pada saat pengukuran adalah 20 m, 32 m, dan 80 m. 2. Antena yang digunakan untuk pengukuran pada jarak diatas adalah jenis antena yang bersifat wireless adapter.

ISSN: 2088-8252

3.4 Spesifikasi Pengukuran a. Jarak 20 m : Dari Lab CNC ke Lab Switching. b. Jarak 32 m : Dari Lab CNC ke Ujung koridor kiri. c. Jarak 80 m : Dari Ujung koridor kiri ke kanan. d. Transmiter : Berupa Device Ubiquotus dengan pola radiasi Omnidirectional (SSID = Datacomm). e. Receiver : Berupa AP yang ditambahkan Antena dengan pola radiasi Direksional dan Omnidireksional. 3.5 Spesifikasi Bahan Wajan Bolic a. Tutup panci atau wajan penggorengan b. Pralon 3" buat feeder c. Tutup pralon 3" : 2 bh d. Pralon 1", buat support pemasangan USB Wifi e. Baut besar : 1 bh f. Baut kecil : 1 bh g. Lakban aluminium, h. Pipa listrik yg kecil (diameter 1 cm), untuk pelindung sambungan kabel UTP. i. Rubber Tape, untuk menutup Pipa listrik. 4. Analisa Hasil 4.1 Langkah-langkah Penelitian Ada beberapa tahap dalam melakukan penelitian a. Pengumpulan materi b. Melakukan perhitungan c. Pengukuran VSWR d. Pengukuran Persentasi level sinyal terima pada jarak 20 m, 32 m, dan 80 m. e. Jarak ukur disepanjang koridor Gd.E lantai 2 4.2 Teknik Pengukuran Teknik yang digunakan untuk pengambilan data adalah dengan menggunakan alat spektrum analyzer, sementara alat (antena) yang diukur adalah antena yang mempunyai BNC.

Sementara gambar di bawah ini adalah contoh dari hasil pengukuran antena kaleng, VSWR yang diperoleh adalah 1,245, ini berarti jenis antena kaleng ini sudah memenuhi target persyaratan yang dimaksud dari proposal.

Gambar 7. VSWR Pengukuran

4.3 Deskripsi Output a. Output yang diharapkan adalah SWR dengan Bandwidth yang masih memenuhi b. Adanya penguatan level sinyal terima saat pengkururan ketika ditambahkan antena yang didisain. 4.4 Hasil Penelitian a. Target VSWR yang didapat dari antena hasil pengukuran dengan proposal. Telah tercapai dengan didapat Bw = 761.2 Mhz pada VSWR b. Adanya Penguatan level sinyal terima ketika dipasang antena yang dirancang. 4.5 Pengukuran Level Sinyal Terima (%) Jarak 20 m dari transmiter (SSIDDatacomm) a. USB Adapter : level sinyal terima 60 % b. USB Adapter + Antena Kaleng (Direksional): level sinyal terima 82 %. c. USB Adapter + Antena Omni : level sinyal terima 74 % d. USB Adapter + Antena Wajan (Direksional) : level sinyal terima 88 %

a. b. Gambar 6. Teknik Pengukuran

c. d.

ISSN: 2088-8252

Jarak 32 dari Transmiter (SSID Datacomm) USB Adapter : level sinyal terima 36 % USB Adapter + Antena Kaleng (Direksional): level sinyal terima 72 %. USB Adapter + Antena Omni : level sinyal terima 52 % USB Adapter + Antena Wajan (Direksional): level sinyal terima 86 % 39

a. b. c. d.

Jarak 80 m dari Transmiter (SSID Datacomm) USB Adapter : level sinyal terima 14 % USB Adapter + Antena Kaleng (Direksional) : level sinyal terima 56 %. USB Adapter + Antena Omni : level sinyal terima 22 % USB Adapter + Antena Wajan (Direksional) : level sinyal terima 60%

Daftar Pustaka [1]

[2] [3]

Dari hasil data di atas dapat dianalisa, dengan penambahan antena wifi pada jarak tertentu akan mempengaruhi level sinyal terima dengan peningkatan yang cukup signifikan. 5. Kesimpulan Dari hasil pengukuran dan analisis bisa disimpulkan bahwa : 1) Bentuk antena yang dibuat berpengaruh pada gain antena yang dimiliki sehingga akan mempengaruhi besar kecilnya level sinyal terima yang didapat. 2) Semakin jauh jarak antara pengirim dan penerima, maka level sinyal terima akan semakin menurun, hal ini bisa dilihat dari hasil pengukuran untuk jarak 20 meter, 32 meter, dan 80 meter yang telah dilakukan pada hasil pengukuran. 3) Pada antena yang memiliki pola radiasi unidireksional memiliki level daya terima lebih tinggi dibandingkan yang omni , karena pola pengarahan lebih focus. 4) Selain pola radiasi aperture antena juga sangat berpengaruh terhadap penerimaan level sinyal, makin luas bidang aperture semakin besar daya terima sinyal, misal pada antena wajan dibandingkan dengan antena kaleng. 5) Dari hasil pengukuran telah didapatkan

[6]

Antena Laboratory and Microwave Laboratory. 2009. Design and Realization of Antena For Wi-Fi Application. Bandung: Laboratorium Antena dan Laboratorium Gelombang Mikro Institut Teknologi Telkom. Purbo, Onno W. 2005. Buku Pegangan Internet Wireless dan Hotspot. Jakarta: Elexmedia Komputindo. Purbo, Onno W., Protus Tanuhandaru, M. Reza Djajadikara, dan Nurlina Noertam. 2009. Wireless Networking for Developing World versi 2 (Jaringan Wireless Di Dunia Berkembang edisi kedua Panduan Praktis Perencanaan dan Pembangunan Infrastruktur Komunikasi yang Rendah Biaya, terjemahan). Jakarta: ODC (One Destination Center) Taem. [4] http://wndw.net/ [5] http://opensource.telkomspeedy.com/wiki/index. php/Wireless_Networking_for_Developing_ Country http://opensource.telkomspeedy.com /wiki/index.php/Wajanbolic_e-goen [7] http://picasaweb.google.com/gunpwk

1,245 dan Bandwidth 761,2 MHz.

40

ISSN: 2088-8252