Komunikasi Nirkabel Ad Hoc pada Kanal VHF dengan Memanfaatkan Platform SDR
Oleh : Primatar Kuswiradyo Pembimbing : Dr.Ir. Achmad Affandi, DEA Pascasarjana Telekomunikasi Multimedia Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Latar Belakang
Software Defined Radio memiliki sifat yang flexibel di dalam penggunaannya Jaringan Nirkabel Ad Hoc memberikan fleksibilitas daripada jaringan Infrastruktur Wireless Biasa
Perumusan Masalah
1. Bagaimana mendesain Software-DefinedRadio (SDR) untuk komunikasi nirkabel peer to peer pada kanal VHF? 2. Bagaimana mengimplementasikan dan mengintegrasikan perangkat-perangkat pendukung untuk menunjang platform Software-Defined-Radio (SDR) yang telah dibuat pada komunikasi nirkabel peer to peer? 3. Apakah rancangan platform SDR yang telah dibuat bisa diaplikasikan pada komunikasi nirkabel ad hoc pada kanal VHF?
Batasan Masalah
1. Frekuensi kerja berada pada kanal VHF dengan disesuaikan dengan adanya perangkat pendukung yang tersedia dimana nanti akan ditetapkan range frekuensi 145-160 MHz . 2. Node-node yang digunakan pada percobaan ini dalam keadaan statis dan pengukuran hanya dilakukan pada ruangan yang berdimensi terbatas 3. Sinyal yang dibangkitkan adalah pada domain baseband yaitu sebesar 4 KHz 4. Algoritma pemrosesan sinyal digital yang dibangun berbasis SDR sementara hanya untuk satu jenis modulasi digital saja yaitu modulasi ASK. 5. Pada penelitian kali ini ADC menggunakan microcontroller ATMEGA 8535 dengan kecepatan sampling efektif 10 kS/s 6. Untuk pengujian akan dilakukan pada komunikasi dengan metode komunikasi searah (simplex) pada jaringan nirkabel yang dimodelkan. 7. Untuk sementara menggunakan protocol konvensional pada mode jaringan ad hoc serta tidak menggunakan protocol yang mendukung error correction.
Tujuan Penelitian
Umum : Melalui penelitian ini diharapkan dapat membantu menyediakan alternative sarana komunikasi nirkabel yang fleksibel dan diharapkan mendukung untuk daerah minim infrastruktur sehingga pada akhirnya dapat memberikan akses telekomunikasi yang merata bagi masyarakat.
Tujuan Penelitian (2)
Khusus Tujuan khusus dari penelitian ini adalah untuk mendesain system komunikasi nirkabel yang berbasis pada platform SDR (Software Digital Radio) untuk komunikasi nirkabel pada kanal VHF dengan metode yang diaplikasikan pada jaringan nirkabel ad hoc. Dimana nantinya akan lebih memudahkan di dalam rekayasa pengolahan sinyalnya dikarenakan bisa dilakukan dengan bantuan PC. Jadi diharapkan nantinya metode penelitian ini bisa dikembangkan kearah peneltian SDR yang lebih lanjut.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan metode awal untuk melakukan penelitian di bidang teknologi SDR yang diaplikasikan pada jaringan Ad Hoc sederhana. Sehingga nantinya diharapkan dapat dilanjutkan ke arah pengembangan yang lebih lanjut dari penerapan platform SDR tersebut.
Software Defined Radio
Pengertian : Sofware-radio adalah sebuah teknologi yang muncul untuk membangun sistem radio yang fleksibel, multiservice, multistandard, multiband, reconfigurable dan reprogrammable dengan menggunakan software [1]
Jaringan Nirkabel Ad Hoc
Jaringan Ad Hoc adalah jaringan yang tidak memiliki infrastruktur dimana setiap node yang bergerak dapat bertindak sebagai router
Modulasi ASK
Sinyal pemodulasinya merupakan deretan pulsa biner yang berubah-ubah diantara dua harga tegangan. Sistem modulasi ASK mirip dengan modulasi AM, yaitu informasi tersimpan dalam amplitudo, sehingga perubahan amplitudo akan mempengaruhi informasi yang dikirim.
S(t) = A sin (2пft) untuk binary 1 [2] = 0 untuk binari 0
Penelitian Sebelumnya
Ada beberapa paper yang membahas dasar tentang SDR ini antara lain [Youngblood, 2002] mengenai teori fundamental yang harus dipelajari untuk pengembangan SDR itu sendiri serta pada [Buracchini, 2000] mengenai konsep dasar untuk perancangan SDR. Pada penelitian sebelumnya untuk jaringan nirkabel ad hoc telah dibangun sebuah jaringan ad hoc terintegrasi yang digunakan untuk mendukung komunikasi data pada VMES. [Ardita, 2010]
Bagan Metodologi Penelitian START
Kesimpulan Pemodelan Sistem
Integrasi hardware ADC & DAC dengan PC
Analisa Kinerja Sistem
Desain Algoritma untuk Aplikasi SDR pada PC
Pengujian Perangkat & Pengambilan Data
Desain Transmitter & Receiver
Desain Topologi untuk Komunikasi Data Nirkabel
Metodologi Penelitian
Pemodelan Sistem Integrasi Hardware ADC & DAC dengan PC Desain Algoritma untuk SDR Desain Transmiter dan Receiver Desain Topologi untuk Komunikasi Data Nirkabel Pengujian Perangkat dan Pengambilan Data
Metodologi (lanjutan)
Pemodelan Sistem
Metodologi (lanjutan)
Integrasi Hardware ADC & DAC dengan PC Sebagai langkah awal dalam mendisain sistem SDR maka perlu dilakukan koneksi perangkat ADC/DAC pada PC dimana ADC/DAC yang akan di integrasikan ini direncanakan berupa soundcard dan modul ADC yang dilengkapi dengan sebuah mikrokontroler yang nantinya berintegrasi dengan PC untuk digunakan sebagai modem untuk mengirim dan menerima data.
Metodologi (lanjutan) Desain Algoritma untuk SDR
Membangkitkan sinyal baseband secara digital. Membuat software untuk receiver pengolah data yang diterima dari modul konversi sinyal.
Metodologi (lanjutan)
Desain Algoritma untuk SDR (cont’d)
Metodologi (lanjutan)
Desain Transmiter dan Receiver
Metodologi (lanjutan)
-
-
Desain Topologi untuk Komunikasi Data Nirkabel Komunikasi Nirkabel Point to Point (2 node) Komunikasi Nirkabel Ad Hoc (3 node)
Metodologi (lanjutan)
Komunikasi Point to Point
Metodologi (lanjutan)
Komunikasi Nirkabel Ad Hoc
Metodologi (lanjutan) Pengujian Perangkat dan Pengambilan Data - Dilakukan dengan menggunakan bantuan osciloskop dan software di sisi PC receiver
Pengujian
Dilakukan pada sisi software dan hardware.
a. Sinyal dibangkitkan software
b. Output Sinyal di Osciloskop
Pengujian Hardware
Saat tidak ada masukan pada radio transceiver
Pengambilan Data
Dilakukan dengan mengkonversi nilai yang diperoleh dari modul ADC dimana teknik integrasi digunakan untuk mengolah data yang diterima dari modul ADC.
Hasil Pengamatan
Sinyal yang diterima saat PtP 1 meter
Hasil Pengamatan
Sinyal yang diterima saat PtP 5 meter
Hasil Pengamatan
Sinyal yang diterima (Ad Hoc) 1m
Hasil Pengamatan
Sinyal yang diterima (Ad Hoc) 5m
Hasil Pengamatan
Tampilan GUI di sisi penerima
Hasil Pengamatan
Tampilan GUI di sisi penerima
Hasil Pengamatan Grafik Hasil Pengujian Point to Point Grafik BER vs Data Rate PtP 0.08 0.07 0.06 BER
0.05
1 meter
0.04
5 meter
0.03 0.02 0.01 0 200
400 Bit per Second
512
Hasil Pengamatan Grafik Hasil Pengujian Point to Point Grafik BER vs S/N PtP 0.08 0.07 0.06 BER
0.05
200 bps
0.04
400 bps
0.03
512 bps
0.02 0.01 0 20.1
20.2 dBV
Hasil Pengamatan Grafik Hasil Pengujian Ad Hoc Garfik BER vs Data Rate Ad hOC 0.12 0.1 0.08 BER
1 meter
0.06
3 meter
0.04 0.02 0 200
400 Bit per Second
512
Hasil Pengamatan Grafik Hasil Pengujian Ad Hoc Grafik BER vs S/N Ad Hoc 0.12 0.1 BER
0.08
200 bps
0.06
400 bps
0.04
512
0.02 0 18.65
19.65 S/N (dBV)
Kesimpulan
Hasil yang diperoleh pada pengiriman data dengan kecepatan 200 bps jauh lebih baik daripada untuk 400 bps serta 512 bps Banyaknya frame yang hilang kemungkinan besar disebabkan oleh error pada sisi hardwarenya selain itu juga disebabkan adanya beberapa gangguan seperti noise pada sisi radio transceiver maupun pada sisi hardware ADC/DAC selain itu juga akibat tidak adanya fasilitas error checking Untuk nilai S/N (dBV) yang semakin meningkat maka kecenderungan dari BER semakin menurun Pada hardware perangkat terintegrasi ADC yang dibuat sebaiknya digunakan untuk pengiriman data dengan rate 200 bps supaya hasilnya lebih optimal
Saran
Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya dibuat software yang lebih advance baik di sisi penerima maupun di sisi pengirim agar didapat hasil penelitian yang lebih lengkap. Untuk mencapai hasil yang lebih maksimal hendaknya dilakukan rekayasa assembly pada microcontroller yang digunakan agar dapat mengeluarkan potensi maksimal dari modul hardware yang digunakan Untuk mendapatkan hasil yang lebih maksimal perlu ditambahkan protokol untuk error checking agar paket yang error dan hilang bisa diminimalisasi
Daftar Pustaka
[1] Enrico Buracchini, CSEL T , The Software Radio Concept,IEEE Comm. Magazine, hal. 138-143, September 2000 [2] Dr. K.V. Prasad , Principles of Digital Communication Systems and Computer Networks, Charles River Media, 2003 [3] Gerald Youngblood, A Software-Defined Radio for the Masses, Part 1,http://www.flex-radio.com/Data/Doc/qex1.pdf, 2002. [4] Ardita, M, Affandi A, Perancangan Terminal Komunikasi Data Terintegrasi untuk Jaringan Ad-Hoc Vessel Messaging System (VMeS), Tesis JTE- FTI, ITS, Maret 2010
TERIMA KASIH
