MODUL PRAKTIKUM
TEKNIK TELEKOMUNIKASI (ENEE 600025) Untuk Program Sarjana Reguler dan Paralel
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424 Telepon : (021) 7270077, 7270078 ext. 131
MODUL PRAKTIKUM
TEKNIK TELEKOMUNIKASI (ENEE 600025) Untuk Program Sarjana Reguler dan Paralel
Dipublikasikan oleh Laboratorium Telekomunikasi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia 2014
Penanggung jawab : Dr. Fitri Yuli Zulkifli, S.T., M.Sc. Kepala Laboratorium Telekomunikasi DTE FTUI Editor : Adhitya Satria Pratama Aisyah Tim Asisten : Amelinda Arum Widyasari Sarah Karimah Desta Rianto Nurul Muhtadin Ina Gustiana Budiman Budiardhianto Sayid Hasan A.S.
Hanya untuk kalangan internal. Dilarang mereproduksi atau menggandakan sebagian atau seluruh bagian tanpa izin.
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI DepartemenTeknikElektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424 Telepon : 7270077-78 ext. 131
KATA PENGANTAR Praktikum Teknik Telekomunikasi bertujuan agar mahasiswa dapat melakukan secara eksperimen/percobaan konsep teknik telekomunikasi sehingga mahasiswa mampu menjelaskan dan menganalisis konsep dasar/aspek praktis teknik telekomunikasi. Modul praktikum ini disusun untuk membantu mahasiswa mencapai tujuan dari praktikum Teknik Telekomunikasi. Besar harapan kami agar penyusunan modul ini dapat berupa buku manual yang user-friendly bagi mahasiswa. Modul praktikum ini telah dikembangkan dan disesuaikan dari tahun ke tahun untuk memenuhi
kebutuhan
mahasiswa,
khususnya
dalam
mempelajari
tentang
Teknik
Telekomunikasi di Departemen Teknik Elektro FTUI ini. Setiap modul praktikum berisi petunjuk manual yang lengkap tentang prinsip dan teknis kegiatan praktikum di laboratorium. Pada modul ini, terdapat sepuluh modul yang akan dilakukan percobaan pada praktikum Teknik Telekomunikasi untuk Mahasiswa S1 Reguler dan Paralel Tahun Ajaran 2013/2014. Setiap modul terdiri dari tujuan, teori dasar, peralatan yang digunakan, dan langkah-langkah percobaan yang diharapkan dapat memenuhi kebutuhan mahasiswa dalam memahami praktikum ini. Saya mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah membantu dalam penyusunan modul praktikum ini. Saya dan segenap tim asisten juga menerima kritik dan saran untuk perbaikan modul praktikum ini menuju arah yang lebih baik ke depannya. Saya berharap agar mahasiswa dapat menggunakan modul praktikum ini dengan sebaik-baiknya dan dapat membantu mahasiswa dalam memahami lebih jauh tentang konsep Teknik Telekomunikasi. Depok, Februari 2014 Kepala Laboratorium Telekomunikasi Departemen Teknik Elektro FTUI
Dr. Fitri Yuli Zulkifli, S.T., M.Sc. NIP. 19740719 199802 2 001
i
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI DepartemenTeknikElektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424 Telepon : 7270077-78 ext. 131
PERATURAN PRAKTIKUM TEKNIK TELEKOMUNIKASI (ENEE 600025) SEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2013/2014
1.
Praktikan wajib mengikuti seluruh rangkaian Praktikum Teknik Telekomunikasi yang terdiri atas 10 Modul Praktikum.
2.
Selama rangkaian kegiatan praktikum (termasuk saat Tes Pendahuluan), setiap praktikan wajib berpakaian sopan, memakai baju berkerah dan sepatu. Apabila praktikan tidak berpakaian sesuai peraturan, maka tidak boleh mengikuti rangkaian kegiatan praktikum tersebut.
3.
Praktikan wajib melakukan persiapan materi praktikum, melalui modul praktikum, materi-materi kuliah, serta sumber lain yang berhubungan.
4.
Praktikan harus membawa kartu praktikum dan Tugas pendahuluan dan dikumpulkan kepada asisten ketika akan praktikum dimulai.
5.
Praktikan yang lupa membawa kartu praktikum akan tidak diperkenankan untuk mengikuti praktikum.
6.
Setiap praktikan wajib mengikuti Tes Pendahuluan. Apabila praktikan tidak mengikuti Tes Pendahuluan tanpa alasan yang jelas, kelompok praktikan dianggap tidak lulus Tes Pendahuluan modul tersebut.
7.
Alasan yang dapat diterima adalah sakit (disertakan Surat Keterangan Dokter/Rumah Sakit), serta alasan-alasan lain yang masuk akal dan dapat dibuktikan.
8.
Apabila salah seorang praktikan dalam kelompok tidak lulus Tes Pendahuluan, maka kelompok tersebut dan pasangan kelompoknya tidak lulus dan berhak mengikuti Tes Remedial pada Pekan yang sama.
9.
Batas maksimum ketidaklulusan pada Tes Pendahuluan adalah 1 (satu) kali pada modul yang sama. Apabila lebih dari 1 (satu) kali kelompok praktikan tidak lulus pada modul yang sama, maka kelompok dan pasangan kelompoknya pada pekan tersebut tidak akan mendapat nilai praktikum..
10. Setiap praktikan wajib mengerjakan dan mengumpulkan Tugas Pendahuluan sebelum mengikuti Praktikum. 11. Setiap praktikan wajib mengisi daftar kehadiran Tes Pendahuluan, Praktikum, dan Pengumpulan Tugas Tambahan.
ii
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI DepartemenTeknikElektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424 Telepon : 7270077-78 ext. 131
12. Toleransi keterlambatan untuk setiap Modul Praktikum adalah 15 menit. Jika lewat waktu yang telah ditentukan tanpa memberikan alasan yang jelas, maka praktikan tidak dapat mengikuti praktikum pada modul tersebut. 13. Praktikan diizinkan bertukar jadwal dengan praktikan kelompok lain pada modul yang sama (dengan syarat kedua kelompok tersebut telah lulus Tes Pendahuluan), dengan pemberitahuan paling lambat sebelum pekan praktikum selanjutnya dimulai ke koordinator praktikum. 14. Apabila praktikan tidak mengikuti praktikum, maka nilai praktikum modul tersebut adalah nol. 15. Bobot Penilaian : Komponen
Persentase
Tes Pendahuluan
5%
Tugas Pendahuluan
15 %
Praktikum
35 %
Borang
35 %
Tugas Tambahan
10 %
16. Nilai praktikum ditentukan oleh tingkah laku dan keaktifan praktikan selama mengikuti praktikum, termasuk saat tes lisan sebelum praktikum dimulai. 17. Tugas Tambahan dikerjakan di kertas double folio bergaris dan dikumpulkan paling lambat 1 x 24 jam setelah praktikum berakhir. 18. Seluruh perizinan dan pengaduan harap disampaikan ke Koordinator Praktikum : Adhitya Satria Pratama melalui SMS ke nomor 081319915470.
Mengetahui,
Koordinator Praktikum
Kepala Laboratorium Telekomunikasi
Dr. Fitri Yuli Zulkifli, S.T., M.Sc.
Adhitya Satria Pratama
NIP. 19740719 199802 2 001
NPM 1006659975
iii
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI DepartemenTeknikElektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424 Telepon : 7270077-78 ext. 131
ASISTEN LABORATORIUM PRAKTIKUM TEKNIK TELEKOMUNIKASI (ENEE 600025) SEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2013/2014
SARAH KARIMAH Teknik Elektro 2010 Koordinator Asisten 081296788986
[email protected] ADHITYA SATRIA PRATAMA Teknik Elektro 2010 Koordinator Praktikum Teknik Telekomunikasi Kelas Reguler & Paralel 081319915470
[email protected]
DESTA RIANTO Teknik Elektro 2010 Koordinator Praktikum Teknik Telekomunikasi Kelas Khusus Internasional 081295507183
[email protected]
AMELINDA ARUM W Teknik Elektro 2010 081319081787
[email protected]
NURUL MUHTADIN Teknik Elektro 2010 087858680460
[email protected]
AISYAH Teknik Elektro 2011 085711004444
[email protected]
INA GUSTIANA Teknik Elektro 2011 085695710075
[email protected]
SAYID HASAN A.S Teknik Elektro 2011 085328064101
[email protected]
BUDIMAN BUDIARDHIANTO Teknik Elektro 2011 081578461684
[email protected]
iv
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI DepartemenTeknikElektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424 Telepon : 7270077-78 ext. 131
DAFTAR ISI
MODUL 1 PENGANTAR TEKNIK TELEKOMUNIKASI ....................................................... 1 MODUL 2 SALURAN TRANSMISI ..................................................................................... 13 MODUL 3 PROSES MODULASI DAN DEMODULASI AMPLITUDO ................................. 19 MODUL 4 PROSES MODULASI FREKUENSI................................................................... 25 MODUL 5 SISTEM TELEPONI .......................................................................................... 28 MODUL 6 PULSE CODE MODULATION DAN TIME DIVISION MULTIPLEXING ............. 32 MODUL 7 MODULASI DIJITAL .......................................................................................... 37 MODUL 8 FILTER FIR ....................................................................................................... 45 MODUL 9 SIMULASI JALUR KOMUNIKASI NIRKABEL MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK RADIOMOBILE ..................................................................................................... 54 MODUL 10 SIMULASI AKSES RADIO KOMUNIKASI NIRKABEL MENGGUNAKAN PERANGKAT MINILINKTM ................................................................................................. 58
v
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
MODUL 1 PENGANTAR TEKNIK TELEKOMUNIKASI
Dengan mempelajari modul Pendahuluan ini, diharapkan Saudara mampu mengenal secara umum tentang Teknik Telekomunikasi. Topik yang akan diperkenalkan adalah tentang Perkembangan Teknologi Telekomunikasi Seluler dan aplikasinya di kehidupan sehari-hari. Saat ini kita melihat bagaimana perkembangan pesat telepon selular yang menjadi salah satu gadget yang paling popular di dunia. Diperkirakan pada tahun 2008, terdapat 1,4 milyar unit televisi di dunia dan jumlah telepon selular telah mencapai tiga kali lipatnya. Institute of Engineering and Technology memperkirakan pada akhir tahun 2012 terdapat lebih banyak jumlah telepon selular dibandingkan populasi manusia di bumi ini. Telekomunikasi artinya adalah komunikasi jarak jauh dengan menggunakan suatu media tertentu. Komunikasi dapat dibagi menjadi tiga macam, yaitu : 1. Komunikasi Satu Arah (simplex). Contohnya : pager, televisi, radio. 2. Komunikasi Dua Arah (duplex). Contohnya : telepon 3. Komunikasi Semi Dua Arah (Half Duplex). Contohnya : handy talkie Telekomunikasi sendiri mulai berkembang sejak Alexander Graham Bell menemukan telepon. Telekomunikasi akhirnya terus berkembang sampai memasuki era telekomunikasi seluler. Teleponi seluler atau teknologi telekomunikasi seluler memungkinkan terjadinya komunikasi tanpa kabel untuk menerima atau membuat panggilan telepon. Telekomunikasi seluler menganggap setiap daerah geografis terdiri atas sel-sel kecil yang dapat saling terhubung. Setiap selnya diselubungi oleh transmitter radio lokal dan receiver yang cukup kuat untuk berhubungan dengan cellular phone itu sendiri, dalam hal ini dengan menggunakan mobile terminal. Kumpulan dari sel-sel tersebut membentuk radio access network dan frekuensi radio digunakan untuk transmisi panggilan dan data yang digunakan diantara sel sel tersebut. Suara dan data yang ditukarkan ditransmisikan melalui jaringan mobile yang terdiri dari radio access network dan core network dari operator selular.
1
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Sistem teleponi mulai berkembang pada tahun 1838 ketika Samuel Morse menemukan sistem persinyalan titik dan garis untuk alfabet sehingga pesan-pesan yang kompleks dapat dikirimkan dan diterima dengan lebih mudah. Baru enam tahun kemudian, sistem tersebut didukung oleh Kongres Amerika Serikat hingga terpasang sistem jalur telegraf pertama di dunia dengan kabel tembaga antara Washington dan Baltimore sejauh sekitar 40 mil. Pada titik tersebut, kabel tembaga mulai menghubungkan berbagai kota besar di Amerika Serikat yang dibangun dan dioperasikan oleh Western Union, yang mana masih aktif hingga saat ini sebagai agen transfer uang antarnegara. Sistem kabel tembaga tersebut juga dikembangkan di Eropa dan dimulailah era pertukaran informasi melalui sistem kabel tembaga. Pada tahun 1851, kabel tembaga bawah laut mulai beroperasi antara Perancis dan Inggris kemudian menyusul kabel bawah laut Trans Atlantik pada tahun 1858. Tingkat kompleksitas kabel bawah laut yang cukup tinggi membuat proyek kerja sama EropaAmerika Serikat ini menjadi salah satu proyek keteknikan utama pada masanya. Diperlukan lima kali percobaan sampai kabel bawah laut yang kompak diselesaikan. Sayangnya, kabel ini digunakan oleh para insinyur dengan sangat antusias yang mengirimkan tegangan yang terlalu tinggi melalui kabel ini hingga terjadi kegagalan sistem hanya tiga minggu setelah dioperasikan. Pada tahun 1865, pembangunan kabel bawah laut Trans Atlantik yang kedua dimulai sejauh 1200 mil, namun tetap mengalami kegagalan. Proyek ketiga pun dimulai pada 1886 oleh Brunel’s Great Eastern sejauh 1686 mil laut antara Irlandia dan Newfoundland dan berlangsung tanpa hambatan yang berarti. Setelah itu, Great Eastern mulai mengelola jaringan ini dan membaginya menjadi dua hingga terdapat dua kabel Trans Atlantik yang beroperasi.
2
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 1. Kabel Trans Atlantik yang dioperasikan oleh Great Eastern. Perkembangan besar selanjutnya adalah pada tahun 1876, Alexander Graham Bell melakukan percobaan dengan suatu diafragma yang menggetarkan sebuah jarum pada air untuk memvariasikan arus pada rangkaian, yang dikenal sebagai transmitter cair. Dengan divais ini, percakapan suara melalui kabel tembaga terjadi pertama di dunia walaupun hanya antar dua ruangan yang berdekatan dengan alat bernama telepon. Bell kemudian memperbaiki penemuannya tersebut selama lima bulan dan akhirnya dapat menghantarkan percakapan suara sejauh lima mil. Western Union kemudian mengembangkan sistem telegrafi Morse mereka melalui jaringan telepon ini. Pada tahun 1880, Bell juga membuat komunikasi nirkabel pertama dengan menggunakan divais fotofon. Fotofon menggunakan pancaran cahaya untuk menghantarkan sinyal suara antara dua gedung yang berjarak 215 meter. Penggunaan atmosfer sebagai media propagasi gelombang yang belum banyak dikembangkan saat itu menyebabkan teknologi komunikasi nirkabel saat itu tidak berkembang hingga dikembangkan teknologi kabel serat optik pada tahun 1920an oleh militer Amerika Serikat. Teori tentang laser pun baru dikembangkan oleh Einstein pada tahun 1917 dan membutuhkan waktu yang cukup lama hingga model laser yang beroperasi dengan baik diproduksi.
3
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 2. Mikrofon pertama. Pasca Perang Dunia Kedua, telepon nirkabel mulai dikembangkan oleh AT&T, Amerika Serikat. Pada awalnya, telepon selular mirip seperti walkie talkie dimana komunikasi hanya terjadi satu arah bergantian (simpleks). Penggunanya pun harus mencari frekuensi yang tersedia antara 35 MHz – 150 MHz untuk mengadakan suatu percakapan telepon. Untuk memungkinkan percakapan telepon, pengguna telepon selular tersebut harus membawa baterai yang sangat besar hingga berbobot 35 kg. Di Inggris pada tahun 1912, General Post Office merupakan perusahaan pertama yang membangun dan mengoperasikan infrastruktur telegrafi dan teleponi untuk panggilan komersial menggunakan kabel tembaga. Pada tahun 1981, General Post Office dipecah menjadi dua, yaitu Post Office dan British Telecom. British Telecom merupakan perusahaan induk Cellnet yang memberikannya akses masuk menuju pasar telepon selular yang sangat menguntungkan. Cellnet sendiri kemudian berubah menjadi O2. Pada tahun 1970, kabel serat optik ditemukan oleh Corning Glass Works dan telah terbukti dapat menghantarkan sinyal dengan kecepatan 45 Mbps dengan menggunakan penguat sinyal setiap 10 km. Pada tahun 1981, kabel serat optik single-mode ditemukan dan memberikan terobosan baru dalam transmisi sinyal kabel serat optik. Pada tahun 1987, generasi kedua kabel serat optik beroperasi pada kecepatan 1,5 Gbps dengan penguat pada setiap 50 km. Pada tahun 1988, kabel serat optik Trans Atlantik pun dikembangkan. Teknologi generasi ketiga kabel serat optik mampu beroperasi pada kecepatan sekitar 2,5 Gbps dengan penguat pada setiap 100 km.
4
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 3. Kabel Serat Optik. Telepon genggam pertama kali diluncurkan pada tahun 1985 di Inggris oleh Vodaphone dan Cellnet, yang kemudian kedua perusahaan bergabung menjadi O2. Namun demikian, telepon genggam ini sangat tidak praktis karena berbobot 20 kg dengan sistem baterai yang sangat besar. Pada masa itu, kita bisa melihat para pengusaha menjinjing dua tas sekaligus, yaitu tas berkas dan perlengkapan telepon. Pada tahun 1992, teknologi generasi keempat kabel serat optik dikembangkan dengan prinsip Wavelength Division Multiplexing yang membuatnya mampu menggandakan kecepatannya dua kali setiap enam bulan hingga pada tahun 2006 telah mencapai kecepatan 14 Tbps dengan penguat setiap 160 km. Teknologi kabel serat optik ini yang membuat kita dapat menikmati TV kabel dan layanan pita lebar (broadband) ke berbagai wilayah. Namun demikian, biaya untuk menggelar teknologi pita lebar berbasis kabel serat optik sangat besar dan resikonya pun tinggi. Hal ini menyebabkan kebutuhan akan komunikasi nirkabel pita lebar sangat tinggi hingga kini.
5
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 4. Perkembangan teleponi selular bergerak (mobile cellular phone) Pada uraian sebelumnya, kita telah membahas tentang kelahiran dan proses perkembangan secara singkat komunikasi dengan jaringan kabel sejak penemuan kode Morse pada tahun 1800an hingga pengembangan sistem komunikasi serat optik yang dimulai pada akhir abad ke-20. Ketika kabel serat optik mampu menghantarkan percakapan dengan jumlah sangat besar secara simultan, kita juga perlu melihat langkah-langkah pertama komunikasi personal secara nirkabel yang kemudian akan menjadi ledakan teknologi yang sangat pesat hingga kini. Pada prinsipnya, terdapat perbedaan yang sangat penting antara sistem komunikasi selular generasi pertama dengan perkembangan berikutnya. Pada generasi pertama (1G), komunikasi nirkabel masih menggunakan sistem analog. Suara dikirimkan secara langsung sebagaimana diucapkan oleh manusia. Perkembangan 2G dan generasi berikutnya, jaringan bertransformasi menjadi sistem dijital, dimana suara dicuplik dan dipecah-pecah menjadi data sebelum ditransmisikan. Sisi pengirim kemudian akan menyusun ulang paketpaket data tersebut menjadi suara utuh yang dapat kita dengar. Era ini merupakan awal dari komunikasi dijital yang berkembang sangat pesat ini.
6
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 5. Telepon selular yang dikembangkan oleh Motorola. Generasi pertama sistem telekomunikasi nirkabel diluncurkan di Jepang pada tahun 1979 oleh NTT dan mampu mencakup 20 juta penduduk Tokyo dengan 23 base transmission station (BTS) dan akhirnya pada tahun 1984 telah mampu mencakup seluruh pelosok negeri Jepang. Jaringan 1G dimulai di Eropa oleh Nordic Mobile Telephone dan pada tahun 1981 telah mencakup wilayan Swedia, Finlandia, dan Denmark. Pada tahun 1983, Motorola memulai pengembangan jaringan selular di Amerika dan pada 1 Januari 1985, Vodaphone memulai era telepon selular di Inggris. Generasi awal 1G berkembang pada tahun 80-an dan masih menggunakan sistem analog. Sistem analognya menggunakan FDMA (Frequency Division Multiple Access), yang mana memungkinkan membagikan alokasi penggunaan frekuensi pada masing masing pelanggan di sel tersebut. Teknologi yang digunakan pada sistem analog ini biasa dikenal dengan AMPS (Advance Mobile Phone Service) yang dioperasikan pada band 800 MHz. Kekurangan dari generasi 1G adalah ukurannya yang terlalu besar untuk dipegang, performa baterai yang kurang baik, kapasitas trafik yang kecil, dan suara tidak jernih. Pada saat itu handphone yang digunakan masih berukuran cukup besar dan beterainya relatif boros. Generasi kedua dari telekomunikasi mobile ini adalah saat memasuki era digitlal dimana Eropa mulai menemukan GSM(Global System for Mobile Communication) dan US mulai mengembangkan CDMAone (Code Division Multiple Access). GSM adalah sistem TDMA (Time Divison Multiple Access) dengan menggunakan carrier band sebesar 200 KHz. Dengan GSM, frekuensi radio yang digunakan untuk carrier bands dapat digunakan kembali selama transmitter radio dengan frekuensi yang sama tidak berada dalam sel yang berdekatan.
Sedangkan
CDMAone
menggunakan
teknologi
yang
berbeda
yaitu
spreadspectrum, dimana spektrum radio dibagi menjadi beberapa pembawa yang lebar
7
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
pitanya mencapai 1.23MHz. Dalam CDMA, user menggunakan frekuensi yang sama dalam waktu yang bersamaan sehingga lebih efisien. Teknologi GSM saat ini adalah yang paling banyak digunakan di dunia karena memiliki kemampuan roaming yang sangat luas. Keunggulan CDMA dibandingkan dengan GSM adalah suaranya lebih jernih, kapasitas lebih besar, dan kemampuan akses data yang lebih tinggi. Jaringan 2G ini memulai layanan SMS pada tahun 1993 dan dikembangkan menjadi sistem prabayar mulai akhir tahun 1990an. Nordic Mobile Telepone mulai memperkenalkan sistem pembayaran melalui telepon selular dengan sistem parkir kendaraan dan mesin penjual otomatis Coca-Cola sehingga teknologi ini menjanjikan metode pembayaran yang baru pada tahun 1998. Sistem komersial pertama yang bekerja seperti kartu kredit ini mulai tahun 1999 di Filipina oleh dua operator, yaitu Globe dan Smart. Layanan iklan pada telepon selular pertama kali muncul di Finlandia pada tahun 2000 yang memungkinkan pengguna telepon selular menerima kabar terbaru dari suatu merek yang ingin diikutinya. Layanan ini juga membuka peluang penjualan ringtone untuk konsumen individual. Ringtone ini pun berkembang dari monoponik hingga menjadi poliponik. Ringtone poliponik kemudian mulai tergeser dengan teknologi MP3 yang berkembang kemudian. Pada tahun 1999, NTT DoCoMo Jepang menghadirkan layanan internet mobile pertama di dunia, namun kecepatan layanan ini masih terbatas karena faktor keterbatasan teknologi 2G. Karena sangat kecilnya kemampuan akses data GSM yang hanya mencapai 9.6 Kbps, mulai berkembang GPRS (General Packet Data Radio Services). Kemudian diperkenalkanlah teknologi Wireless Application Protocol (WAP), namun hasilnya tidak begitu memuaskan. Sampai akhirnya GPRS dikembangkan sampai mampu mengakses data dengan kecepatan sampai 115 Kbps dan throughput hanya 20-30 Kbps. GPRS juga memungkinkan akses internet dimana saja dan real time. GPRS kurang diminati karena harganya yang cukup mahal saat itu. Teknologi yang berkembang lagi adalah EDGE (Enhanced Data for Global Evolusion) yang hanya sempat diimplementasikan sebentar, kecepatannya mencapai 3-4 kali dari kecepatan GPRS. Perkembangan layanan 3G, dimulai oleh NTT DoCoMo pada awal tahun 2001 dan jaringan 3G komersial pertama diluncurkan pada Oktober 2001 dengan teknologi WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Pada tahun 2002, jaringan 3G diluncurkan di
8
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Korea Selatan dan di Amerika Serikat yang bernama Monet. Keduanya menggunakan standar CDMA/EV-DO yang merupakan Betamax dari 3G dan Monet pun telah kolaps. Jaringan kedua dengan standar WCDMA diluncurkan oleh Vodaphone KK (saat ini dikenal sebagai Softbank) di Jepang. Pada waktu yang sama di Eropa dikembangkan pula oleh Three/Grup Hutchison di Italia dan Inggris. Generasi ketiga ini merupakan kelanjutan dari GSM, GPRS, EDGE, dan CDMA pada generasi sebelum-sebelumnya. Teknologi lanjutan ini disebut dengan Universal Mobile Telecommunication Service (UMTS). Tujuannya adalah memberikan kecepatan akses data yang lebih tinggi mencapai 385 kbps pada frekuensi 5 KHz. Teknik modulasi yang dipilih UMTS adalah Wide-CDMA. Pada WCDMA digunakan frekuensi radio sebesar 5 MHz pada band 1900 Mhz. HSDPA (High Speed Packet Downlink Access) merupakan kelanjutan dari UMTS dimana menggunakan frekuensi radio sebesar 5 MHs dengan mencapai kecepatan 2 Mbps. Untuk mengaplikasikan UMTS dibutuhkan biaya yang lebih besar karena perlu membayar lisensi ke pemerintah dan vendor 3G, penambahan base station, dan biaya capex (capital expenditure) dan opex (operational expenditure) lainnya. Penerapan 3G ini antara lain untuk video call, live streaming, dan layanan multimedia pita lebar lainnya. Pada tahun 2003, 4 layanan 3G diluncurkan kembali di Eropa, dua di antaranya menggunakan teknologi WCDMA dan dua lainnya menggunakan CDMA/EV-DO. WCDMA lebih banyak berkembang dibandingkan CDMA/EV-DO karena hampir dua pertiga pasar telekomunikasi selular mengadopsi teknologi ini dan telah menjadi standar teknologi industri untuk layanan 3G. Penemuan teknologi HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) memungkinkan layanan internet mobile yang lebih cepat dengan kecepatan 1,8 Mbps hingga 14,4 Mbps. Layanan HSDPA ini kemudian terus berkembang hingga telah menjadi gaya hidup tersendiri bagi sebagian orang. Kemudian generasi ketiga ini diperkaya lagi dengan keluarnya generasi 3.5G. Kecepatannya mencapai 3,6 Mbps sehingga dapat melayani komunikasi multimedia lebih cepat, seperti akses internet dan video sharing. Layanan internet pita lebar dimulai dengan penggunaan dongles atau yang kita kenal sebagai modem sehingga kita dapat menikmati layanan internet berkecepatan tinggi pada laptop yang fleksibel. Kemudian perkembangan teknologi membuat telepon selular mampu menjalankan fungsi sebagai “kantor” dengan layanan surat elektronik dan organizer. Saat ini, layanan aliran video waktu nyata pun dapat kita nikmati dalam genggaman tangan dengan mudah. Bahkan , percakapan video pun sempat berkembang walaupun
9
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
perkembangannya kurang diterima dengan baik. Pada masa ini lah, kita akhirnya mengenal telepon selular sebagai smartphone, telepon pintar.
Gambar 6. Telepon pintar. Saat ini kita mulai beranjak menuju layanan 4G di dekade kedua milenium ini. Standar 4G memiliki kecepatan data yang sangat tinggi hingga 100 Mbps pada kondisi mobilitas tinggi (di dalam mobil atau kereta api) dan hingga 1 Gbps pada kondisi mobilitas rendah (misalnya lingkungan pedestrian atau pengguna stasioner). Teknologi kecepatan tinggi ini menggunakan prinsip OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) dengan berbagai algoritma pengkodean hingga kecepatan tinggi pun tercapai. Beberapa keunggulan pada teknologi 4G selain kecepatan tinggi antara lain adalah struktur arsitektur yang flat untuk semua teknologi dan tingkat latensi yang rendah. Teknologi 4G yang dikenal pertama adalah WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) pada tahun 2006 yang menawarkan layanan berkecepatan hingga 128 Mbps pada aliran unduh dan 56 Mbps pada aliran unggah. WiMAX perlahan ditinggalkan karena ketidakefisienannya serta kurang mendukung layanan dengan mobilitas tinggi. LTE kemudian hadir pada tahun 2009 yang menawarkan layanan berkecepatan hingga 100 Mbps pada aliran unduh dan 50 Mbps pada aliran unggah. Dikenal pula teknologi HSPA+ (High Speed Packet Access) yang beroperasi pada kecepatan hingga 84 Mbps pada aliran unduh dan 22 Mbps pada aliran unggah. Perkembangan LTE pun semakin ditunjang dengan berkembangnya sistem antena MIMO (multi input multi output) dan smart antenna yang dapat meningkatkan performa layanan berkecepatan tinggi.
10
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Di Amerika Serikat, AT&T, Verizon, dan Sprint telah memulai jaringan berbasis LTE dan beroperasi secara optimal pada tahun 2013. Kemudian terdapat Rencana Lightsquared yang akan menggunakan satelit untuk menjangkau 92% populasi Amerika Serikat dengan layanan LTE pada tahun 2015, walaupun dengan teknologi ini kecepatan akan menjadi konsiderasi tersendiri. Di Indonesia, layanan 4G komersial dimulai pada tahun 2010 oleh PT. FirstMedia, Tbk dengan merek dagang Sitra. Sitra WiMAX menyediakan layanan pita lebar kecepatan tinggi nirkabel pertama di Indonesia di daerah-daerah padat seperti Jabodetabek, Sumatera Utara, dan Aceh. Sitra sendiri merupakan pemegang izin BWA termahal di wilayah Jabodetabek. Namun seiring perkembangan teknologi, WiMAX mulai ditinggalkan karena biayanya yang besar dan kendala teknologi lainnya hingga digantikan oleh LTE. Telkomsel kemudian menjadi operator pertama yang mengadakan percobaan jaringan 4G LTE pada konferensi APEC di Bali pada Oktober 2013. Jaringan ini dioperasikan pada frekuensi 1800 MHz dengan lebar pita sekitar 5 MHz. Di akhir tahun 2013, PT. Internux kemudian meluncurkan layanan 4G LTE komersial pertama sejak 14 November 2013 pada cakupan wilayah Jabodetabek. Potensi pasar yang diharapkan dapat mencapai 30 juta orang. Teknologi 4G LTE yang digunakan menggunakan prinsip TDD-LTE (Time Division Duplex-LTE) pada frekuensi 2300 MHz. Perkembangan 4G di Indonesia saat ini masih terkesan jalan di tempat saja. Persoalan utama yang mengganjal adalah masalah regulasi dari pemerintah yang tidak juga kunjung selesai. Selain itu penempatan frekuensi yang sesuai untuk layanan 4G ini masih belum jelas. Pada pita frekuensi di atas 1800 MHz masih perlu dilakukan pengaturan ulang frekuensi atau frequency refarming, sedangkan pada pita frekuensi 700 MHz masih terkendala sistem televisi analog yang belum berpindah ke televisi dijital. Dewasa ini pula mulai dikembangkan layanan 5G yang jauh lebih canggih. Berbeda dengan layanan 2G hingga 4G, 5G merupakan teknologi radio akses tunggal yang akan menggantikan makrosel. Layanan 5G merupakan kombinasi antara teknologi akses yang terlisensi dan tidak berlisensi ataupun optimasi akses radio. 5G menjanjikan layanan berkecepatan tinggi dengan latensi hingga nol. Teknologi ini didukung dengan berkembangnya teknologi antena MIMO dan penggunakan gelombang milimeter untuk aplikasi komunikasi.
11
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 7. Skenario Layanan 5G.
---o0o---
12
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
MODUL 2 SALURAN TRANSMISI 1. TUJUAN Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1) Memahami konsep Voltage Standing Wave Ratio pada saluran transmisi; 2) Memahami konsep impedansi dan admitansi pada saluran transmisi; 3) Memahami penggunaan Smith Chart pada penentuan nilai impedansi dan admitansi pada saluran transmisi. 2. DASAR TEORI Energi berpindah di sepanjang saluran transmisi dalam bentuk gelombang elektromagnet. Gelombang yang ditimbulkan oleh sumber sinyal dan mengalir pada saluran transmisi menuju suatu disebut sebagai gelombang datang (incidentwave). Jika nilai impedansi beban, ZL, sama dengan nilai impedansi karakteristik saluran transmisi, Zo , maka seluruh energi yang berasal dari sumber akan diserap oleh beban. Dengan kata lain, jika saluran transmisi dengan panjang terbatas diterminasi dengan beban yang bernilai ZL = Zo, maka bagi incident wave saluran akan tampak sebagai saluran dengan panjang tak hingga karena pada semua titik, termasuk pada terminal beban, perbandingan antara tegangan dan arus akan sama dengan Zo. Jika impedansi beban tidak sama dengan impedansi karakteristik saluran, maka akan terdapat energi yang dipantulkan kembali menuju sumber dalam bentuk gelombang pantul (reflectedwave). Pada Gambar 1 ditunjukkan gambar suatu saluran transmisi yang diterminasi oleh beban yang memiliki impedansi berbeda dari impedansi saluran.
Gambar 1. 1.. Saluran transmisi yang diterminasi oleh beban
13
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gelombang pantul akan bersuperposisi dengan gelombang datang dan membentuk suatu pola saling menguatkan pada suatu titik dan saling melemahkan pada titik lainnya di saluran transmisi. Superposisi tersebut disebut gelombang berdiri (standingwave). Contoh pola gelombang berdiri pada saluran transmisi terdapat pada Gambar 2 di bawah ini.
Gambar 1. 2.. Contoh pola gelombang berdiri. Perbandingan antara amplitudo tegangan maksimum dan minimum pada gelombang berdiri disebut Voltage StandingWaveRatio (VSWR). VSWR dinyatakan dengan : (1.1)
dengan
dan
masing-masing adalah nilai tegangan maksimum dan minimum
gelombang berdiri yang terdapat pada saluran transmisi. Pada pengukuran VSWR yang menggunakan slotted line detector, terdapat karakteristik hukum kuadrat yang dimiliki detector [1]: (1.2)
(1.3)
(1.4)
dengan
adalah arus keluaran DC,
adalah konstanta, dan
adalah tegangan frekuensi
radio.
14
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Terdapat dua cara pada penentuan nilai VSWR, yaitu: 1. Metode Langsung Metode langsung dilakukan dengan mengukur nilai arus di sepanjang saluran transmisi. Hasil pengukuran tersebut akan didapatkan nilai arus pada setiap titik di saluran transmisi. Grafik VSWR didapatkan dengan memplot setiap nilai arus pada setiap titik di saluran transmisi. 2. Metode Tidak Langsung (Double minimum method) Metode tidak langsung digunakan untuk memperbaiki metoda langsung jika nilai VSWR > 10. Pada Gambar 3 diilustrasikan metode tidak langsung.
Gambar 1. 3. Ilustrasi penentuan VSWR dengan metode tidak langsung Prinsip kerja metode tidak langsung adalah sebagai berikut. Detector mendeteksi sinyal minimum. Kemudian detector digerakkan pada dua tempat dimana sinyal memiliki ampitudo dua kali amplitudo sinyal minimum. Jarak kedua tempat tersebut, , dapat digunakan untuk menentukan VSWR dengan:
(1.5)
Terjadinya gelombang pantul menunjukkan bahwa impedansi beban tidak sesuai dengan impedansi saluran. Hal tersebut menyebabkan perhitungan besaran transmisi menjadi rumit. Untuk mempermudah perhitungan digunakan Smith Chart. Smith Chart adalah diagram yang biasa digunakan untuk memahami karakteristik saluran transmisi dan elemen rangkaian microwave. Diagram ini terdiri dari bilangan riel dan imajiner, dimana
15
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
komponen rielditunjukkan oleh bentuk lingkaran penuh, sedangkan komponen imajiner ditunjukkan oleh bentuk lengkung. Beberapa karakteristik saluran transmisi yang dapat dihitung dengan Smith Chart antara lain adalah VSWR, impedansi beban, admitansi beban, dan koefisien refleksi. Dari Smith Chart dapat diketahui kondisi saluran transmisi apakah matching atau tidak. Impedansi adalah rasio tegangan terhadap arus pada suatu titik di saluran transmisi, sedangkan admitansi adalah rasio arus terhadap tegangan pada suatu titik di saluran transmisi. 3. PERALATAN YANG DIGUNAKAN Praktikum modul ini menggunakan peralatan Microwave Trainer (MWT530) yang diproduksi Feedback Instruments Ltd. Peralatan yang digunakan terdapat pada Tabel 1.1 berikut ini. Tabel 1. 1. Peralatan yang digunakan pada Modul Saluran Transmisi. No
Nama Alat
Jumlah
1.
Microwave Trainer Board
1
2.
Variabel Attenuator
1
3.
X-band CW Gunn Oscilator Source
1
4.
Slotted line
1
5.
Probe diode detector
1
6.
Terminal hubung singkat
1
7.
Terminal resistif
1
8.
Waveguide Antena horn
1
9.
H-plane tee
1
16
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
4. PROSEDUR PERCOBAAN 4.1.Pengukuran VSWR Pengukuran VSWR pada praktikum ini menggunakan metode langsung. Berikut ini adalah prosedur percobaan peengukuran VSWR. 1.
Susun peralatan seperti Gambar 4. Set tombol pada posisi "internal keying";
Resistive termination
Gambar 4 Rangkaian percobaan pengukuran VSWR 2.
Atur sensitivitas pada posisi tengah. Atur sumber redaman pada posisi 20°;
3.
Bila detektor digerakkan sepanjang saluran maka penunjukkan ampere meter akan berubah-ubah. Atur sensitivitas dan -bila perlu- atur attenuator untuk mendapatkan pembacaan yang mendekati skala maksimum;
4.
Secara hati-hati gerakkan probe detector untuk mendapatkan pembacaan arus minimum yang pertama. Catat sebagai
5.
Secara hati-hati gerakkan probe detector untuk mendapatkan pembacaan arus maksimum yang pertama. Catat sebagai juga arus minimun selanjutnya (
6.
dan posisinya sebagai x1;
dan posisinya sebagai x2. Catat
) dan posisinya sebagai x3 ;
Gunakan prosedur yang sama untuk beban yang lain.
17
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
4.2.Pengukuran Nilai Impedansi Beban (ternormalisasi) Berikut ini adalah cara menentukan impedansi beban dengan menggunakan Smith Chart: 1.
Tentukan besarnya VSWR dengan metode langsung;
2.
Gambar lingkaran VSWR tersebut pada Smith Chart;
3.
Titik Q dimana r = 1/VSWR merepresentasikan impedansi masukan beban pada medan listrik minimum;
4.
Hitung panjang gelombang waveguide (g) dengan rumus : g = 2 (
5.
–
)
(1.6)
Jarak beban terhadap sumber ditentukan dengan : (1.7)
6. Temukan nilai impedansi beban ternormalisasi.
---o0o---
18
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
MODUL 3 MODULASI DAN DEMODULASI AMPLITUDO 1. TUJUAN Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1) Memahami jenis dan proses modulasi analog AM 2) Memahami proses demodulasi sinyal AM 2. DASAR TEORI Modulasi adalah proses penumpangan sinyal informasi ke sinyal pembawa (carrier). Suatu sinyal sinusoidal dapat direpresentasikan dengan persamaan (2.1) dengan sudut dan
adalah sinyal sinusoidal,
adalah amplitudo
,
adalah frekuensi
adalah phasa. Terdapat dua macam modulasi analog, yaitu modulasi
amplitudo dan modulasi frekuensi. Amplitudo modulation (AM) menggunakan variasi amplitudo untuk membawa sinyal informasi. Gelombang yang amplitudonya dibuat bervariasi disebut gelombang carrier (pembawa). Sinyal yang membuat variasi itu disebut modulating signal (sinyal informasi). Modulasi amplitudo terbagi menjadi tiga jenis, AM DSB SC, AM SSB, AM DSB FC. Pada AM DSB SC jikadilihat dalam komponen domain frekuensi, nilai daya dari frekuensi carriernya ditekan sehingga dianggap bernilai 0. Sedangkan Sinyal AM SSB menekan salah satu sideband
dengan menggunakan
filter, sehingga
akan dihasilkan sinyal SSB-LSB dan
sinyal SSB-USB. Spektrum frekuensi modulasi AM double side band full carrier (DSB-FC) dapat dilihat pada Gambar 2.1. berikut :
19
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 2. 1. Spektrum Frekuensi AM DSB-FC. Spektrum frekuensi modulasi AM single side band lower sideband (SSB-LSB) dapat dilihat pada Gambar 2.2. berikut :
Gambar 2. 2. Spektrum Frekuensi AM SSB-LSB. Spektrum frekuensi modulasi AM double side band full carrier (DSB-FC) dapat dilihat pada Gambar 2.3. berikut :
Gambar 2. 3. Spektrum Frekuensi AM SSB-LSB. Misalkan sinyal carrier mempunyai indeks
dan sinyal informasi mempunyai indeks
yang ditunjukkan densgan persamaan:
20
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
(2.2) (2.3) Karena yang diinginkan adalah sinyal informasi memvariasikan amplitudo carrier, maka: (2.4) Pada persamaan (4) di atas,
melambangkan variasi amplitudo sinyal
hasil modulasi. Persamaan (4) dapat diubah menjadi (2.5) dengan
adalah indeks modulasi.
Karena
,maka pada
persamaan (2.5) terlihat terdapat tiga komponen frekuensi yang berbeda, yaitu: a. Gelombang pembawa (carrier) yang asli, dengan frekuensi
, yang tidak terdapat
variasi apa pun dan tidak membawa informasi. b. Komponen dengan frekuensi
, yang amplitudonya proporsional dengan
indeks modulasi. Komponen ini disebut lower side frequency. c. Komponen dengan frekuensi
, yang amplitudonya proporsional dengan
indeks modulasi. Komponen ini disebut upper side frequency. Persamaan sinyal termodulasi AM VAM dapat pula dinyatakan sebagai berikut : VAM = VC (1 + m cos ωmt) cos ωct
(2.6)
dimana VC adalah amplitudo gelombang pembawa dan m adalah indeks modulasi. Perhatikan Gambar 2.4 berikut ini. Saudara dapat melihat bahwa informasi terdapat pada lower side band dan upper side band bukan pada gelombang pembawa.
21
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Sinyal informasi atau sinyal pemodulasi Vm.
Sinyal pembawa (carrier) Vc.
Sinyal termodulasi AM VAM. Gambar 2. 4. Sinyal-sinyal pada modulasi AM DSB-FC dalam domain waktu. Indeks modulasi merupakan suatu nilai yang menunjukan kualitas modulasi. Berdasarkan besarnya indeks modulasi (m), kondisi modulasi dapat dikelompokan sebagai berikut : 1. Undermodulation (m< 1)
Gambar 2. 5. Sinyal termodulasi AM undermodulation. 2. Critically Modulated (m = 1)
Gambar 2. 6. Sinyal termodulasi AM critically modulated.
22
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
3. Overmodulated (m> 1)
Gambar 2. 7. Sinyal termodulasi AM overmodulation. 3. PERALATAN YANG DIGUNAKAN Pada praktikum modul ini digunakan perangkat keras dan perangkat lunak produksi Feedback Teknikit. Peralatan yang digunakan pada modul ini terdapat pada Tabel 2.1 berikut ini. Tabel 2. 1. Peralatan yang digunakan pada Modul Modulasi dan Demodulasi AM. No
Nama Alat
Jumlah
1.
53-100 RAT Measuring system
1
2.
Amplitude Modulation Workboard 53-130
1
3.
Perangkat komputer
1
4. PROSEDUR PERCOBAAN 4.1.Prosedur Umum Percobaan Prosedur kerja umum dilakukan pada saat mulai menggunakan software Feedback. 1. Dari menu utama untuk mengetahui tugas yang akan dilakukan, klik icon perangkat lunak pada desktop; 2. Pilih System; 3. Pilih Index; 4. Klik assignment sesuai dengan praktikum Saudara; 5. Klik toolbar Practical sesuai dengan practical yang sedang Saudara lakukan. Jika akan melanjutkan ke Practical selanjutnya : 1. Klik toolbar System, lalu klik End practical;
23
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
2. Kemudian memulai kembali dengan mengklik toolbar Practical selanjutnya; 3. Untuk berhenti, klik toolbar System, lalu klik Quit. 4.2. Amplitude Modulation dengan Carrier dan Amplitude Modulation tanpa Carrier 4.2.1. Amplitude Modulation dengan Full Carrier 1. Set carrier level maksimum, dan Modulation level minimum; 2. Amati sinyal di setiap titik menggunakan oscilloscope dan spectrum analyzer dan catat hasil pengamatan; 3. Perbesar Modulation level sedikit demi sedikit hingga amplitudo carrier mendekati nol; 4. Amati sinyal di setiap titik menggunakan oscilloscope dan spectrum analyzer dan catat. 4.2.2. Amplitude ModulationDouble Sideband dengan Suppressed Carrier 1. Ikuti petunjuk umum. Setelah mengklik toolbar Practical, lalu klik Amplitude Modulation with No Carrier; 2. Amati sinyal di setiap titik dengan menggunakan oscilloscope dan spectrum analyzer dan catat hasil pengamatan; 3. Set Carrier balance ke skala posisi tengah; 4. Amati sinyal di titik 6 dan catat hasil pengamatan; 5. Tingkatkan level Carrier balance; 6. Tingkatkan level Modulation level dan Carrier level; 7. Amati sinyal dan tingkatkan level IIFO frequency, sehingga BFO berada pada phasa yang sama (in phase)dengan carrier. Perhatikan bahwa hasil dari detector output adalah sama dengan modulating signal. ---o0o---
24
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
MODUL 4 PROSES MODULASI FREKUENSI 1. TUJUAN Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1) Memahami jenis dan proses modulasi analog FM 2) Membedakan antara modulasi analog secara AM dan FM 2. DASAR TEORI Modulasi adalah proses penumpangan sinyal informasi ke sinyal pembawa (carrier). Suatu sinyal sinusoidal dapat direpresentasikan dengan persamaan (3.1) dengan
adalah sinyal sinusoidal,
sudut dan
adalah amplitudo
,
adalah frekuensi
adalah phasa. Terdapat dua macam modulasi analog, yaitu modulasi
amplitudo dan modulasi frekuensi. Pada FM, sinyal informasi memvariasikan frekuensi sinyal pembawa sehingga, frekuensi sinyal hasil modulasi menjadi : (3.2.) dengan
adalah nilai puncak deviasi. (3.3)
dengan
adalah frequency slope dari frekuensi modulator.
Total perubahan fasa dalam waktu, , adalah
D sin m t s c D cosm t dt c t m
(3.4)
25
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Jadi, sinyal hasil modulasi dapat dinyatakan sebagai :
v Vc sin ct D sin mt m
(3.5)
D
. Oleh karena itu, Pada persamaan (3.4),indeks modulasi (β) adalah m persamaan (3.5) dapat ditulis sebagai
vc Vc sin ct sin m t Vc F
(3.6)
F sin ct cos sin m t cos ct sin sin m t
(3.7)
Dengan menggunakan pendekatan dengan fungsi Bessel,
F J 0 sin ct J1 sin c m t sin c m t J 2 sin c 2m t sin c 2m t J 3 sin c 3m t sin c 3m t ...
(3.8)
Pada persamaan (3.8)ditunjukkan bahwa persamaan tersebut terdiri dari bagianbagian yang tidak terbatas jumlahnya, sehingga berarti pada FM terdapat sideband yang juga tidak terbatas jumlahnya. Namun demikian, pada prakteknya semakin tinggi ordenya nilai fungsi Bessel semakin kecil, sehingga bandwitdh-nya dapat dibatasi. 3. PERALATAN YANG DIGUNAKAN Peralatan yang digunakan pada modul ini terdapat pada Tabel 3.1 berikut ini. Tabel 3. 1. Peralatan yang digunakan pada Modul Proses Modulasi FM. No
Nama Alat
Jumlah
1.
Arbitrary function generator AFG 3081
1
2.
Dijital Storage Oscilloscope GDS-820C
1
3.
Spectrum Analyzer GSP827
1
Spectrum Analyzer adalah alat untuk meyelidiki distribusi energi sepanjang
26
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
spektrumfrekuensi dari suatu sinyal listrik yang diketahui. Dari penyelidikan ini, diperoleh informasi yang sangat berharga mengenai lebar bidang frekuensi (bandwidth), rapat daya sinyal, efek berbagai jenis modulasi, pembangkitan sinyal interferensi dan begitu juga pada semua manfaatnya dalam perencanaan dan pengujian rangkaian RF dan pulsa. Alat yang ditampilkan dalam domain frekuensi ini biasa dipergunakan untuk analisis sinyal elektromagnetik pada rentang frekuensi tertentu apabila ada sumber gangguan pada perangkat nirkabel, seperti Wi-Fi dan wireless router.
Gambar 3. 1. Tampilan Spectrum Analyzer.
4. PROSEDUR PERCOBAAN 1. Buat sinyal carrier dengan cara : menekan tombol MOD, kemudian pilih FM. Tekan tombol waveform, dan pilih bentuk sinyal sinusoidal. 2. Tentukan besar frekuensi carrier dengan menekan tombol FREQ/Rate dan masukkan besar sinyal yang diinginkan. 3. Atur amplitudo sinyal dengan menekan AMPL. 4. Buat sinyal informasi dengan cara : menekan tombol MOD, kemudian pilih FM, dan pilih FM freq dan masukkan besar sinyal informasi yang diinginkan. Kemudian klik return. (Sinyal informasi besarnya 2 mHz – 20 kHz, default: 100 Hz) 5. Atur besarnya Deviasi dengan cara : Pilih Freq Dev dan masukkan besarnya sesuai yang diinginkan. (default: 100 Hz). Frekuensi deviasi adalah deviasi frekuensi puncak dari gelombang pembawa dan gelombang termodulasi. 6. Lihat tampilan sinyal informasi dan sinyal hasil modulasi pada osiloskop dengan menghubungkan terminal MOD dan MAIN ke osiloskop. 7. Lihat
tampilan
sinyal
hasil
modulasi
pada
spectrum
analyzer
dengan
menghubungkan terminal MAIN ke spectrum analyzer. ---o0o---
27
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
MODUL 5 SISTEM TELEPONI 1. TUJUAN Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1) Memahami sistem kerja telepon analog 2) Memahami prinsip kerja transduser 2. DASAR TEORI Sistem teleponi secara umum dibagi menjadi tiga elemen, yaitu telepon, handset dan saluran yang terhubung ke switching centre. Pada Gambar 4.1 ditampilkan sistem teleponi secara umum.
Gambar 4. 1. Sistem teleponi secara umum. Pada telepon terdapat bagian yang mengatur fungsi persinyalan, yaitu switch hook, keypad dan allerter. Proses persinyalan pada switch hook dimulai saat pertama kali gagang telepon diangkat. Fungsi rangkaian switch hook, yaitu: a. Melakukan pensinyalan antara sentral dengan pesawat telepon yang digunakan; b. Memutuskan alerter dan menyambungkan ke rangkaian telepon lainnya. Pensinyalanpada keypad terjadi saat nomor yang akan dituju ditekan. Sistem operasi pensinyalan yang digunakan pada keypad
adalah
sistem DTMF (Dual Tone Multi-
Frequency) signalling. Allerter berfungsisebagai tanda terjadinya hubungan antar pesawat
28
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
telepon. Pada telepon terdapat pula rangkaian untuk dilakukannya proses pembicaraan (speech circuit), yaitu receiver, transmitter, microphone, dan rangaian hybrid. DTMF signalling disebut juga dengan tone signalling. Terdapat tujuh macam frekuensi yang berbeda pada rangkaian keypad. Dua diantara frekuensi tersebut dikombinasikan sehingga dihasilkan kombinasi frekuensi yang berbeda untuk masingmasing tombol. DTMF signalling menggantikan pulse dialing yang sebelumnya digunakan pada sistem telepon otomatis. Jika pada pulse dialing metode persinyalan yang digunakan adalah dengan mengoperasikan 10 pulsa per detik yang diubah ke dalam bentuk arus listrik dan kemudian dikirim untuk dibaca oleh sentral, pada DTMF signalling metode pengoperasiannya adalah dengan menggunakan dua buah frekuensi yang dikombinasikan pada masing-masing tombol keypad. Frekuensi pertama berasal dari frekuensi rendah dan frekuensi kedua berasal dari fekuensi tinggi. Pada Gambar 4.2 berikut ditunjukkan pembagian grup frekuensi tinggi dan grup frekuensi rendah pada keypad.
Gambar 4. 2. Papan tombol persinyalan DTMF. 3. PERALATAN YANG DIGUNAKAN Peralatan yang digunakan pada modul ini terdapat pada Tabel 4.1 berikut ini. Tabel 4. 1. Peralatan yang digunakan pada Modul Sistem Teleponi. No
Nama Alat
Jumlah
1.
Telephone & Interface Workboard 58-110
1
2.
53-100 RAT Measuring system
2
3.
Perangkat komputer
1
29
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
4. PROSEDUR PERCOBAAN 4.1.Prosedur Umum Percobaan Prosedur kerja umum dilakukan pada saat mulai menggunakan software Feedback. 1. Dari menu utama untuk mengetahui tugas yang akan dilakukan, klik icon perangkat lunak pada desktop; 2. Pilih System; 3. Pilih Index; 4. Klik assignment sesuai dengan praktikum Saudara; 5. Klik toolbar Practical sesuai dengan practical yang sedang Saudara lakukan. Jika akan melanjutkan ke Practical selanjutnya : 1. Klik toolbar System, lalu klik End practical; 2. Kemudian memulai kembali dengan mengklik toolbar Practical selanjutnya; 3. Untuk berhenti, klik toolbar System, lalu klik Quit. 4.2. Percobaan Sistem Teleponi 4.2.1. Switch Hook 1. Tekan tombol pada bagian handset 2. Lihat perubahan yang terjadi pada bagian switch dan baca nilai yang tertera pada ammeter. 4.2.2. Operasi Papan Tombol 1. Set telepon pada posisi ‘TONE’ 2. Jaga posisi off hook pada telepon, pastikan posisi line current control berada pada tengah-tengah atau dalam posisi normal 3. Tekan tombol pada keypad. Perhatikan sinyal pada saluran yang tertera pada osiloskop.
30
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
4.2.3. Pengkodean Papan Tombol 1. Tekan tombol keypad 2. Amati sinyal pada saluran 3. Amati frekuensi sinyal pada output masing-masing filter.
---o0o---
31
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
MODUL 6 PULSE CODE MODULATION DAN TIME DIVISION MULTIPLEXING 1. TUJUAN Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1) Mengenal prinsip pengkodean dijital dan transmisi pada sistem audio dijital. 2) Mengenal prinsip-prinsip pengubahan sinyal analog menjadi dijital dalam PCM. 3) Mengenal teknik jalur jamak berdasarkan waktu (TDM). 2. DASAR TEORI Sinyal yang ditransmisikan akan mengalami penurunan kualitas. Penurunan kualitas ini disebabkan oleh adanya hal-hal, antara lain redaman, derau (noise), dan interferensi. Dampak penurunan kualitas sinyal dapat dikurangi dengan merubah sinyal analog ke bentuk dijital karena lebih tahan terhadap noise dan redaman. Pengubahan bentuk sinyal analog menjadi dijital dilakukan melalui tiga tahapan proses yaitu pencuplikan(sampling), kuantisasi, dan pengkodean (coding). Sampling adalah metode untuk mencacah/mencuplik gelombang analog dengan menggunakan pulsa diskrit sebagai pencupliknya. Sampling merupakan metode yang digunakan dalam mentransmisi sinyal analog dalam bentuk sinyal dijital. Gelombang analog dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut. (5.1)
Frekuensi sampling yang biasanya digunakan pada proses dijitalisasi sinyal suara adalah 8 KHz untuk teleponi dijital. Secara matematis sampling dapat dianalogikan sebagai suatu hasil perkalian sinyal yang dicuplik dengan sinyal yang mencuplik. Pulse Amplitude Modulation mengkonversi sinyal analog menjadi sekumpulan pulsa yang memiliki amplitudo yang berbeda. Pada sistem transmisi telepon modern, amplitudo pulsa tersebut dikonversi menjadi kode biner. Proses pengubahan tersebut dinamakan Pulse Code Modulation (PCM).
32
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Setelah dilakukan sampling, sinyal kemudian dilakukan kuantisasi dan coding. Kuantisasi adalah proses memetakan level amplitudo dari hasil sampling yang masih kontinu ke dalam level amplitudo yang diskrit. Setelah melalui proses kuantisasi, maka sinyal keluarannya merupakan sinyal yang memiliki waktu diskrit dan level amplitudo diskrit. Coding adalah proses pengubahan amplitudo sinyal diskrit hasil kuantisasi ke dalam bit-bit biner sehingga sinyal hasil PCM hanya diwakili oleh nilai 1 dan 0. Pada Gambar 5.1 sampai 5.3 di bawah ini masing-masing ditampilkan contoh proses pencuplikan sinyal analog, hasil pencuplikan sinyal analog, ukuran step quantization, dan hasil pengkodean.
(a)
(b)
Gambar 5. 1. (a) Proses pencuplikan sinyal analog, dan (b) Hasil pencuplikan sinyal analog.
Gambar 5. 2. Ukuran step quantization.
33
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 5. 3. Hasil pengkodean PCM. Teknik jalur jamak atau multiplexing adalah metode penggunaan suatu resource komunikasi secara bersama. Multiplexing bertujuan untuk menghemat resource dari kanal komunikasi. Salah satu bentuk multiplexing adalah Time Division Multiplexing (TDM), yaitu satu frame dibagi menjadi beberapa slot waktu (time slot). Setiap time slot memiliki periode sama dan setiap frame memiliki jumlah slot waktu yang sama, sehingga setiap slot waktu pada setiap kanal pembicaraan berulang pada interval yang tetap, sehingga TDM disebut sistem yang synchronous. Slot-slot waktu dapat digunakan oleh satu pengguna untuk sebuah kanal pembicaraan. Pada Gambar 5.4 ditunjukkan contoh proses multiplexing.
Gambar 5. 4. Contoh proses jalur jamak. 3. PERALATAN YANG DIGUNAKAN Peralatan yang digunakan pada modul ini terdapat pada Tabel 5.1 berikut ini. Tabel 5. 2. Peralatan yang digunakan pada Modul Pengkodean Dijital dan Teknik Jalur Jamak Berdasarkan Waktu. No
Nama Alat
Jumlah
1.
Telephone & Interface 58-100
1
2.
53-100 RAT Measuring system
1
3.
Perangkat komputer
1
34
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
4. PROSEDUR PERCOBAAN 4.1.Pencuplikan 1. Ikuti petunjuk umum. Setelah mengklik toolbar practical, klik basic sampling; 2. Atur frekuensi osiloskop 1 menjadi sekitar 800 Hz dengan output VPP adalah 2 Volt. Ukuran tampilan dan osiloskop dapat diubah dengan menggunakan menu Option; 3. Amati bentuk gelombang pada osiloskop 1, clock, gelombang sampel, dan keluaran pada low pass filter; 4. Ubah waktu sample dengan menggunakan menu option ke ¼. Amati bentuk gelombang yang terjadi; 5. Ulangi langkah 3 dengan mengubah waktu sample menjadi 1/8; 6. Ulangi langkah 1-3 untuk frekuensi 500 dan 2 kHz. 4.2.Kuantisasi 1. lkuti petunjuk umum. Setelah mengklik toolbar Practical, klik Quantization; 2. Atur tegangan sehingga menjadi 0 (nol) menggunakan pengendali DC Test Linear pada workboard dan kalibrasi kembali untuk mendapatkan hasil yang akurat; 3. Atur tegangan masukan menjadi 1 V, amati keluaran dijitalnya; 4. Ulangi untuk nilai masukan sebesar 2 V dan tegangan maksimum hingga tampilan dijital tidak berubah. Amati keluaran dijitalnya; 5. Ulangi untuk – 1 V dan – 2 V dan untuk minimum. 6. Amati perubahan kode pada tegangan nol. 4.3.Derau Kuantisasi 1. Ikuti petunjuk umum. Setelah mengklik toolbar Practical, lalu klik Quantisation noise; 2. Set frekuensi pada 300 Hz dan amplitudo tegangan (peak) 0.2 Volt dengan menggunakan pengendali Fine control; 3. Set resolusi pada 4 bit , lewat menu Option; 4. Amati keluaran dijitalnya (tespoint 7) serta hasil filter keluarannya (testpoint 8); 5. Ulangi untuk resolusi bit-bit yang berbeda; 6. Gunakan spectrum analyzer untuk melihat output.
35
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
4.4.Teknik Jalur Jamak Berdasarkan Waktu (TDM) 1. Ikuti petunjuk umum. Setelah mengklik toolbar Practical, lalu klik Introduction to multiplexing; 2. Amati keluaran pada osilator 4 yang merupakan bentuk hasil demultiplexing dan output filter; 3. Bandingkan bentuk gelombangnya dengan menggunakan tampilan yang besar; 4. Set Osilator 1 menjadi 0 (zero) dan variasikan amplitudo untuk menentukan slot waktu yang digunakan pada setiap sinyal; 5. Tingkatkan nilai output Osilator 1; 6. Bandingkan bentuk gelombang masukan untuk tiap osilator dengan gelombang keluarannya dengan menggunakan menu Option untuk memilih time slot. ---o0o---
36
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
MODUL 7 MODULASI DIJITAL 1. TUJUAN Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1) Mengenal jenis teknik modulasi dijital. 2) Mengamati modulasi dan demodulasi ASK. 3) Mengamati modulasi FSK. 2. DASAR TEORI Modulasi adalah proses penumpangan sinyal informasi
terhadap frekuensi
pembawa yang memiliki frekuensi lebih tinggi. Pada umumnya sumber informasi berbentuk sinyal analog. Untuk mengefektifkan transmisi maka pada modulasi dijital informasi harus dalam bentuk dijital. Modulasi dijital sebetulnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya memiliki ciri-ciri dari bit (0 atau 1) yang dikandungnya. H al yang menjadi masalah besar dalam pentransmisian informasi adalah saat transmitter dan receiver dipisahkan oleh free space, dimana sinyal sinyal yang dikirim transmitter akan mengalami distorsi dan noise sehingga menyebabkan error pada informasi yang akan diterima. Sistem komunikasi dijital digunakan untuk meminimalisasi efek yang terjadi di kanal, maksimalisasi transfer rate,dan keakuratan transmisi informasi. Keuntungan sistem komunikasi dijital yaitu: a. Terjadinya interferensi yang sangat kecil; b. Tahan terhadap noise; c. Dapat mengoreksi terjadinya error; d. Mudah untuk memanipulasi; e. Mudah untuk diproses dan multipleksing.
37
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Kerugian sistem komunikasi dijital yaitu: a. Membutuhkan permintaan sistem yang lebih tinggi; b. Membutuhkan biaya tambahan untuk mengkonversi sistem analog ke dijital. Pada Gambar 6.1 ditampilkan blok-blok pada sistem komunikasi dijital. Berikut ini adalah penjelasan blok-blok yang terdapat pada sistem komunikasi dijital
TRANSMITTER Analog Signal
ADC
Source Encoder
Encryption and Scrambling
Digital carrier Modulatio n
Channel Encoder Line Code r
Bandpass Channel (Carrier Transmission) Low-Pass Channel (Baseband Transmission)
Baseband
Bandpass Lowpass
Dem odula tor
Channel Encoder
Baseband Processing
Regenerator
Source Encoder
DAC
Analog Signal
RECEIVER
Line Decoder
Gambar 6. 1. Blok diagram sistem komunikasi dijital. 1. Information source Sumber informasi dapat berbentuk diskrit atau kontinu. Informasi yang dihasilkannya juga dapat berupa analog ataupun dijital. Pada sistem komunikasi dijital, sinyal analog yang dihasilkan sumber yang kontinu harus diubah menjadi bentuk dijital dengan menggunakan analog to digital converter (ADC). 2. Source Encoder dan Decoder Source coding digunakan untuk mengkodekan sumber informasi menjadi bentuk yang lebih sesuai untuk transmisi. Dengan demikian, source encoder mencoba mengurangi jumlah bit yang dibutuhkan untuk mengirimkan informasi tertentu, sehingga bandwidth yang didapatkan lebih kecil. Sedangkan source decoder
38
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
(receiver) digunakan untuk memasukkan kembali konten informasi yang hilang melalui suatu proses filtering. 3. Line Coding dan Decoding Line coding digunakan untuk pemformatan data dijital tanpa adanya modulasi. Informasi dalam sistem transmisi berupa sekuensial data dijital (‘0’ atau ‘1’) yang panjang. Transmisi data dijital (‘0’ atau ‘1’) yang panjang ini dapat menyebabkan hilangnya sinkronisasi pada sistem. Oleh karena itu, line coding dapat mencegah hilangnya sinkronisasi pada sistem. 4. Encryption dan Scrambling Pada sistem komunikasi dijital informasi dapat dimanipulasi untuk tujuan security. Hal ini dapat dilakukan dengan encryption dan scrambling. Encryption berguna untuk confidentiality dan authentication yang mencegah orang yang tidak berhak mengambil atau memasukkan informasi dari/ke channel. Sedangkan scrambling digunakan mengacak-acak informasi agar tidak dapat dimengerti oleh pihak lain. 5. Channel Coding dan Decoding Channel
coding
berguna
kompatibilitasnya dengan
untuk channel
memproses
aliran
yang digunakan.
data
untuk
menjamin
Channel coding
dapat
mengontrol jumlah eror pada aliran data dengan menambah bit ekstra pada data yang sudah di-source code secara sistematis 6. Dijital Carrier Modulator dan Demodulator Modulasi dijital adalah proses dimana simbol-simbol dijital diubah menjadi gelombang yang kompatibel dengan karakteristik channel. 7. Communication Channel Channel merupakan jalur elektris antara sumber dan tujuan. Channel dapat berupa kawat, link radio, link telepon dan lain sebagainya. Tidak ada channel yang ideal. Semua channel mempunyai bandwidth yang terbatas dan sinyal informasi sering mengalami distorsi amplitudo dan fasa saat melewatinya. Selain itu terdapat distorsi,
39
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
noise serta interferensi yang sulit dihindari sehingga menyebabkan error pada sinyal dijital yang diterima. Pada dunia telekomunikasi dikenal dua macam sistem transmisi yaitu baseband dan bandpass. Sistem transmisi baseband adalah sistem transmisi yang melakukan transmisi tanpa melakukan translasi frekuensi (modulasi) sebelumnya. Untuk meningkatkan akurasi sistem, dilakukan line coding. Line code tersebut harus dipilih secara teliti agar sesuai dengan karakteristik channel. Terdapat berbagai bentuk teknik line coding diantaranya Non Return to Zero (NRZ), Return to Zero (RZ), Manchester, Alternate Mark Inversion (AMI), HDB3 dll. Media transmisi pada sistem baseband dapat berupa coaxial cable dan biasa digunakan dalam jaringan lokal berskala kecil. Sistem transmisi bandpass merupakan sistem transmisi yang sudah mengalami modulasi, yaitu sinyal informasi (diskrit) memodulasi sinyal pembawa(kontinu). Sebelum dimodulasi menggunakan teknik modulasi dijital maka sinyal informasi harus berbentuk data dijital. Oleh karena itu, sinyal informasi yang masih berupa analog harus dikonversi dulu dengan menggunakan ADC (Analog to Digital Converter). Terdapat berbagai macam teknik modulasi dijital diantaranya ASK (Amplitude Shifted Keying), FSK (Frequency Shifted Keying) dan PSK (Phase Shifted Keying). Dikenal juga teknik modulasi QAM (Quadrature Amplitude Modulation) yang merupakan kombinasi antara ASK dan PSK. Amplitude Shift Keying (ASK) merupakan modulasi dijital yang berdasar pada pergeseran amplitudo. Pada ASK, dua nilai biner diwakili oleh dua amplitudo sinyal pembawa, pada umumnya salah satu amplitudo adalah nol untuk mewakili biner ‘0’, sedangkan biner ‘1’ diwakili oleh adanya sinyal pembawa dengan amplitudo yang konstan.
s(t)= {
A cos(2 ft ) 0
Biner 0 Biner 1
(6.1)
Pada Gambar 6.2 ditampilkan bentuk sinyal dijital setelah melalui modulasi ASK.
40
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 6. 2. Bentuk sinyal dijital setelah melalui modulasi ASK. Keuntungan
metode
ASK
adalah
bit
rate
yang
dihasilkan
lebih
besar.
Kekurangannya adalah untuk menentukan level acuan yang dimilikinya, setiap sinyal yang terdapat pada saluran transmisi jarak jauh selalu dipengaruhi oleh noise dan distorsi lainnya. Oleh karena itu, metode ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk transmisi jarak dekat saja. Dalam hal ini faktor noise atau gangguan juga harus diperhitungkan dengan teliti. Frequency
Shift
Keying
(FSK)
merupakan
modulasi
sinyal
dijital
dengan
menggunakan penggeseran frekuensi sesuai dengan nilai sinyal dijital.FSK mewakili dua nilai biner dengan dua buah frekuensi yang letaknya berdekatan dengan frekuensi tengah, seperti persamaan berikut :
s(t)={
dengan
dan
A cos(2 f1t ) A cos(2 f 2t )
Biner 1 Biner0
(6.2)
diperoleh dari pengurangan dan/atau penjumlahan frekuensi carrier,
,
dengan suatu selisih frekuensi tertentu. Pada proses ini frekuensi gelombang carrier berubah-ubah sesuai perubahan biner sinyal informasi dijital. Pada Gambar 6.3 ditampilkan bentuk sinyal dijital setelah melalui modulasi FSK.
41
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 6. 3.Bentuk sinyal dijital setelah melalui modulasi FSK Keuntungan modulasi FSK adalah hanya ada sedikit kesalahan pada saat transmisi karena informasinya terkandung pada frekuensi diskrit, serta sistem modulasi dijital relatif sederhana. Karena tidak terpengaruh oleh besarnya amplitudo sinyal. Sedangkan kekurangannya adalah modulasi FSK memiliki bandwith yang lebar. Modulasi FSK banyak diaplikasikan untuk frekuensi tinggi. Phase Shift Keying (PSK) merupakan teknik modulasi sinyal dijital melalui pergeseran phasa. Pada PSK fasa gelombang carrier akan berubah sesuai dengan perubahan nilai biner sinyal informasi dijital. Pada Gambar 6.4 ditampilkan bentuk sinyal dijital setelah melalui modulasi FSK.
Gambar 6. 4.Bentuk sinyal dijital setelah melalui modulasi PSK
42
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
3. PERALATAN YANG DIGUNAKAN Peralatan yang digunakan pada modul ini terdapat pada Tabel 6.3 berikut ini. Tabel 6. 3. Peralatan yang digunakan pada Modul Modulasi Dijital. No
Nama Alat
Jumlah
1.
53-100 RAT Measuring system
1
2.
Modulation & Keying Workboard 53-160
1
3.
Perangkat komputer
1
4. PROSEDUR PERCOBAAN 4.1.Prosedur Umum Percobaan Prosedur kerja umum dilakukan pada saat mulai menggunakan software Feedback. 1. Dari menu utama untuk mengetahui tugas yang akan dilakukan, klik icon perangkat lunak pada desktop; 2. Pilih System; 3. Pilih Index; 4. Klik assignment sesuai dengan praktikum Saudara; 5. Klik toolbar Practical sesuai dengan practical yang sedang Saudara lakukan. Jika akan melanjutkan ke Practical selanjutnya : 1. Klik toolbar System, lalu klik End practical; 2. Kemudian memulai kembali dengan mengklik toolbar Practical selanjutnya; 3. Untuk berhenti, klik toolbar System, lalu klik Quit. 4.2. Percobaan Amplitude Shift Keying (ASK) 1. Atur semua potensiometer workboard pada posisi tengah; 2. Atur MS bit switch <7> dan LS bit switch <8> sesuai dengan data bit word yang dibutuhkan. 3. Amati
sinyal
di
setiap
titik
menggunakan
osciloscope
dan
spectrumanalyzer. Saudara dapat mengubah besar osciloscope dan spectrumanalyzer menjadi tampilan yang lebih besar dengan memilih toolbarCondition Menu, lalu Changesize. Catat hasil pengamatan;
43
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
4.3. Percobaan Amplitude Shift Keying (ASK) 1. Set semua potensiometer ke posisi tengah; 2. Set Switch MS bit dan Switch LS bit sesuai dengan data bit word yang dibutuhkan.; 3. Amati
sinyal
di
setiap
titik
menggunakan
osciloscope
dan
spectrumanalyzer. Saudara dapat mengubah besar osciloscope dan spectrum analyzer menjadi tampilan yang lebih besar dengan memilih toolbar Condition Menu , lalu klik Change size. Catat hasil pengamatan. ---o0o---
44
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
MODUL 8 FILTER FIR 1. TUJUAN Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1) Mengerti tentang pemrosesan sinyal dijital dan aplikasinya 2) Mengerti konsep filter 3) Merancang filter FIR sederhana 2. DASAR TEORI Filter dijital adalah suatu prosedur matematika atau algoritma yang mengolah sinyal masukan dijital dan menghasilkan isyarat keluaran dijital yang memiliki sifat tertentu sesuai dengan tujuan filter. Penggunaan filter ini banyak dan luas sekali. Sebagian besar aplikasi pemrosesan sinyal menggunakan filter. Pada pengolahan sinyal dijital, filter yang didesain adalah filter dijital. Filter dijital dapat dibagi menjadi dua yaitu Filter Dijital IIR (infinite impulse response) dan FIR (finiteimpulse response). Pembagian ini berdasarkan pada tanggapan impuls filter tersebut. FIR memiliki tanggapan impuls yang panjangnya terbatas, sedangkan IIR tidak terbatas. FIR tidak memiliki pole, maka kestabilan dapat dijamin sedangkan IIR memiliki pole-pole sehingga lebih tidak stabil. Pada filter dijital orde tinggi, kesalahan akibat pembulatan koefisien filter dapat mengakibatkan ketidakstabilan. Secara umum filter dibagi menjadi : a. Finite Impulse Response (FIR) Formula FIR dapat dilihat sebagai berikut: N 1
y(n) h(k )x(n k )
(7.1)
k 0
45
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
b. Infinite Impulse Response (IIR) Formula IIR dapat dilihat sebagai berikut :
y(n) h(k ) x(n k )
(7.2)
k 0
Operasi dasar yang digunakan pada pemrosesan sinyal hanya berupa perkalian dan penjumlahan sederhana saja. Namun demikian, kedua operasi yang dilakukan ini sangat banyak jumlahnya, sehingga untuk menerapkannya dalam aplikasi diperlukan suatu prosesor yang sangat cepat dalam melakukan perhitungan matematis. Untuk itulah didesain suatu mikroprosesor yang bekerja khusus untuk memproses sinyal dijital yang disebut Digital Signal Processor (DSP). FIR filter berfungsi untuk mengoperasikan real-time digital filter pada DSP. Dinamakan “finite” atau terbatas dikarenakan tidak ada feedback pada jenis filter ini. Tidak ada feedback dikarenakan nilai sampel suatu sinyal dibatasi sampai nilai banyaknya sampel tergantung dari banyaknya nilai koefisien
sehingga
. Pada DSK TMS320C6713,
penggunaan FIR filter meliputi penggunaan dari ADC dan DAC yang terintegrasi dengan DSP board. ADC berfungsi untuk menangkap dan merubah sinyal menjadi bentuk diskrit, sedangkan DAC berfungsi merubah kembali sinyal menjadi analog. Secara umum suatu FIR didefinisikan oleh suatu impulseresponses,
, dengan
adalahi koefisien filter seperti terdapat pada Gambar 3. Nilai dan jumlah koefisien filter ditentukan oleh spesifikasi filter yang diinginkan. Secara manual suatu nilai dan jumlah koefisien filter dapat dicari dengan berbagai metode yang memanfaatkan konsep discretefouriertransform dan teknik windowing.
Gambar 7. 1. Filter FIR.
46
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
dengan
adalah nilai koefisien filter dan adalah jumlah koefisien filter.
Salah satu alat yang dapat mensimulasikan pemrosesan sinyal dijital adalah menggunakan DSK TMS320C6713. DSK TMS320C6713 adalah salah satu tipe C6000 yang dapat bekerja pada fixed-point maupun floating-point. Tetapi, DSP ini masih berupa starter kit, yaitu suatu platform yang dapat mensimulasikan DSP C6713 yang sebenarnya. DSK tipe ini lebih ditujukan untuk keperluan edukasi, penelitian, serta evaluasi. Namun, hasil dari aplikasi yang kita buat di DSK tipe ini sangat mungkin untuk diterapkan pada DSP C6713 yang sebenarnya. Texas Instruments mengeluarkan beberapa seri DSP board untuk pengaplikasian procesor DSP dengan biaya yang murah, salah satunya adalah DSP board seri DSK TMS320C6713. Pada dasarnya board ini dikembangkan sebagai low-cost platform yang memiliki high performance, untuk lebih memudahkan pembelajaran pemrosesan sinyal dijital bagi semua orang. Pada DSP board ini sudah diintegrasikan komponen-komponen yang berhubungan dengan pemrosesan sinyal dengan menggunakan DSP (Digital Signal Processor). Komponen yang ada dalam board sifatnya statis secara hardware, namun dapat diprogram dengan menggunakan software Code Composer Studio. Pada Gambar 1 dan Gambar 2 ditampilkan tampilan dan blok diagram DSK TMS320C6713.
Gambar 7. 2.Tampilan DSK TMS320C6713.
47
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 7. 3. Blok diagram DSK TMS320C6713 Komponen utama serta pendukung dari DSK TMS320C6713 antara lain: 1. Prosesor TMS320C6713 Merupakan prosesor dengan kecepatan clock 225 Hz yang mendukung operasi fixed-point dan floating-point. Kecepatan operasinya dapat mencapai 1350 juta operasi floating-point per detik (MFLOPS) dan 1800 juta instruksi per detik (MIPS). Selain itu, prosesor ini dapat melakukan 450 juta operasi multiply-accumulate per detik. 2. CPLD (Complex Programmable Logic Device)
CPLD berisi register-register yang berfungsi untuk mengatur fitur-fitur yang ada pada board. Pada DSK C6713, terdapat 4 jenis register CPLD, yaitu:
USER_REG Register untuk mengatur switch dan LED sesuai yang diinginkan user.
DC_REG Register untuk memonitor dan mengontrol daughter card.
VERSION Register untuk indikasi yang berhubungan dengan versi board dan CPLD.
MISC Register untuk mengatur fungsi lainnya pada board.
3. Flash memory DSK menggunakan memori flash untuk booting. Pada flash berisi sebuah program kecil yang disebut POST (Power On Self Test). Program ini berjalan saat DSK
48
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
pertama kali dinyalakan. Program POST akan memeriksa fungsi-fungsi dasar board seperti koneksi USB, audio codec, LED, switches, dan sebagainya. 4. SDRAM Memori utama yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan instruksi maupun data. 5. AIC23 Codec Berfungsi sebagai ADC maupun DAC bagi sinyal yang masuk ke board. 6. Daughter card interface Konektor-konektor tambahan yang berguna untuk mengembangkan aplikasi-aplikasi pada board. Terdapat tiga konektor, yaitu memory expansion, peripheral expansion, dan Host Port Interface. 7. LED dan Switches LED dan switches ini merupakan fitur yang dapat membantu dalam membangun aplikasi karena dapat deprogram sesuai keinginan user. 8. JTAG (Joint Test Action Group) Merupakan konektor yang dapat melakukan transfer data dengan kecepatan yang sangat tinggi. Hal ini akan berguna dalam aplikasi real-time. DSK dapat digunakan untuk banyak hal, mulai dari simulasi komunikasi, sistem kendali hingga pengolahan gambar dan suara. DSP umumnya digunakan pada aplikasi komunikasi (seluler). Embedded DSP dapat ditemukan pada cellular phones, fax/modems, disk drives, radio, printers, hearing aids (alat bantu pendengaran), MP3 player, highdefinition television (HDTV), kamera dijital, dan lain-lain. Penggunaan DSP pada alat-alat tersebut dapat menurunkan harga produksi, karena DSP dapat diprogram sesuai dengan kebutuhan, memiliki softaware yang murah dan dukungan hardware yang cukup.
49
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
3. PERALATAN YANG DIGUNAKAN Peralatan yang digunakan pada modul ini terdapat pada Tabel 7.1 berikut ini. Tabel 6. 4. Peralatan yang digunakan pada Modul Modulasi Dijital. No
Nama Alat
Jumlah
1.
DSK TMS320C6713
1
2.
Perangkat lunak MATLAB
1
3.
Perangkat lunak Code Composer Studio
1
4.
Mikrofon
1
5.
Audio Speaker
1
4. PROSEDUR PERCOBAAN Secara umum percobaan ini menggunakan perangkat MATLAB Simulink dan CCS Studio yang diintegrasikan sehingga dapat diprogramkan pada DSK TMS320C6713. Proses tersebut dinamakan sebagai proses targeting. Untuk perancangan filter dijital sendiri dilakukan pada Simulink dengan bantuan FDA Tool. 4.1.Targetting Simulink ke DSK TMS320C6713 Secara sederhana, pada proses targetting digunakan SIMULINK® dan CCS. Untuk menghubungkan SIMULINK® dengan DSK dibutuhkan Real Time Workshop, Embedded Target for TI C6000 DSP, dan Link for CCS. Ketiga hal tersebut dapat ditemukan di SIMULINK® dan harus dilakukan pengaturan konfigurasi. Hubungan ketiga hal tersebut dapat dilihat pada Gambar di bawah ini.
Gambar 7. 4.Diagram alir targetting ke C6000 DSP.
50
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Pada Gambar 2 di atas menunjukkan proses debugging dan verification dilakukan oleh software CCS. Penggunaan CCS memungkinkan untuk menghasilkan code-code yang akan digunakan dalam C6000 DSP sehingga tidak diperlukan lagi pembuatan program dengan manual karena sudah dilakukan oleh CCS. 4.2. Perancangan Filter Perancangan Filter dilakukan dengan menggunakan bantuan Filter Design and Analysis (FDA) Tool yang terdapat pada software MATLAB. Hasil yang dari penggunaan tool ini akan didapatkan koefisien FIR filter dari spesifikasi yang diinginkan. Pada perancangan ini, digunakan Metode Hamming. Pada percobaan ini, Saudara diminta untuk mendesain sebuah filter dengan spesifikasi sebagai berikut : 1. Low Pass Filter 2. Sampling Frequency (fs) = 16000 Hz 3. Cut off Frequency (fc) = 3000 Hz 4. Transition Width = 1000 Pada perancangan ini digunakan metode Hamming :
Banyaknya koefisien (N) dengan menggunakan metode Hamming = 3,3/f = 3,3/ 0,0625 = 53 Selanjutnya jumlah koefisien tersebut akan dimasukan ke dalam FDA tool. Dengan menggunakan spesifikasi filter seperti contoh diatas, maka langkah-langkah untuk membuat filter adalah sebagai berikut : 1. Buka file Simulink FIR.mdl. Selanjutnya hubungkan DSK dengan komputer, Lakukan diagnostik dan aktifkan program CCS studio apabila tidak ada alarm;
51
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
2. Selanjutnya buka blok FDA Tool pada FIR.mdl (tersedia 3 blok FDA Tool dimana setiap FDA tool akan dikendalikan oleh satu tombol pada DSK). Pada Gambar 7.5 di bawah ini ditampilkan tampilan simulasi FIR filter;
Gambar 7. 5. Tampilan simulasi FIR filter 3. Isi spesifikasi filter yang diinginkan pada tampilan simulasi seperti terdapat pada Gambar 7.6 di bawah ini;
Gambar 7. 6. Tampilan pengisian parameter simulasi
52
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
4. Lakukan targetting dari Simulink ke DSK TMS320C6713 dengan menekan tombol incremental build seperti terdapat pada Gambar 7.7 di bawah ini. Ingat JANGAN DI SAVE;
Gambar 7. 7. Tampilan icon untuk melakukan targetting 5. Hubungkan Line in DSK dengan output pada komputer, dan Line Out DSK pada inputmicrophone komputer. Hubungkan juga headphone pada DSK dengan Loudspeaker; 6. Buka file 44100.wav yang akan berfungsi sebagai inputan sinyal audio. File ini merupakan sinyal yang dihasilkan pada frekuensi 100-7000 Hz; 7. Buka file spectrumliat.mdl dan jalankan.; 8. Tekan tombol DIP Switch pada DSK untuk melihat hasil filter; 9. Isi borang pengamatan dan lakukan langkah-langkah diatas untuk mendesain filter dengan spesifikasi yang diberikan oleh asisten kemudian.
PERHATIAN!! MOHON PRAKTIKAN SELALU MEMINTA PENDAMPINGAN ASISTEN DALAM PROSES TARGETTING AGAR TIDAK TERJADI KEGAGALAN PADA SISTEM DSK.
---o0o---
53
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
MODUL 9 SIMULASI JALUR KOMUNIKASI NIRKABEL MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK RADIOMOBILE 1. TUJUAN Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1) Memahami konsep komunikasi nirkabel. 2) Mempelajari membuat simulasi satu atau lebih jalur radio dengan parameter yang diubah-ubah dengan perangkat lunak Radio Mobile. 2. DASAR TEORI Gelombang radio yang berpropagasi di udara akan mengalami beberapa fenomena fisik yang berbeda, misalnya refleksi, transmisi, difraksi, dan scattering. Lingkungan propagasi adalah lingkungan geografis di mana gelombang radio merambat dari transmitter ke receiver. Lingkungan propagasi sangat dipengaruhi oleh parameter-parameter fisik medium, seperti tekanan, temperatur, kelembapan, indeks refraksi, dan dari database area geografis tertentu seperti topografi, persebaran vegetasi, jalan, dan gedung. Propagasi gelombang radio dapat ditentukan dengan pemodelan berbagai mekanisme fisik yang berbeda, seperti redaman ruang hampa, redaman atmosfer, redaman akibat vegetasi, dan lain-lain. Mode propagasi gelombang radio yang paling sederhana adalah propagasi radio pada jalur line-of-sight karena sinyal gelombang mikro tidak dapat diblok oleh gedung atau lembah. Untuk melakukan transmisi harus dihindari adanya penghalang atau kemiringan bumi, sehingga jika posisi antar gedung terhalang, maka diperlukan menara untuk menempatkan antena lebih tinggi lagi, agar tetap dalam posisi “saling melihat” (line of sight). Secara umum, propagasi dikatakan line-of-sight jika tidak terdapat akibat-akibat difraksi gelombang, hal ini menunjukkan bahwa tidak terdapat obstacle daerah first Fresnel ellipsoid.
Pada Gambar 8.1 di bawah ini ditunjukkan model sederhana analisa jalur
propagasi radio line-of-sight.
54
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 8. 1. Model jalur propagasi radio sederhana. Pada Gambar 8.1, rugi daya propagasi ruang hampa (free space loss) dapat dihitung dengan persamaan (8.1) di bawah ini. (8.1) Jika rugi saluran transmisi,
dan
, pada Gambar 1 diabaikkan, maka daya yang
dierima receiver adalah
(8.2)
Langkah pertama untuk membuat sistem nirkabel adalah membuat rancangan dan simulasi kerja sistem. Salah satu alat untuk merancang dan menyimulasi sistem nirkabel adalah perangkat lunak Radio Mobile. Radio Mobile adalah sebuah perangkat lunak yang dikembangkan oleh Roger Coudè untuk para pelaku radio amatir. Radio Mobile menggunakan model digital daerah ketinggian untuk perhitungan cakupan dan kekuatan sinyal yang diterima di berbagai tempat di sepanjang jalur radio. Radio Mobile secara otomatis membangun profil antara dua titik di peta digital yang menunjukkan cakupan wilayah dan zona Fresnel pertama. Pada saat simulasi, perangkat lunak ini akan memeriksa line-of-sight dan menghitung path loss. Dengan menggunakan Radio Mobile, sangat mungkin untuk dibuat jaringan dari beberapa topologi yang berbeda, termasuk jaringan master/slave, point-to-point, dan point-tomultipoint. Perangkat lunak ini dapat digunakan untuk menghitung wilayah cakupan dari base stasion pada sebuah sistem point-to-multipoint, bekerja untuk sistem yang memiliki frekuensi dari 100 kHz sampai 200 GHz.
55
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
3. PERALATAN YANG DIGUNAKAN Peralatan yang digunakan pada modul ini terdapat pada Tabel 5.1 berikut ini. Tabel 6. 5. Peralatan yang digunakan pada Modul Modulasi Dijital. No
Nama Alat
Jumlah
1.
Perangkat Lunak Radio Mobile
1
2.
Perangkat komputer
1
4. PROSEDUR PERCOBAAN 4.1.Sistem Radio Titik ke Titik 1. Buka perangkat lunak Radio Mobile (rmweng.exe); 2. Buka Map properties (F8), pilih nama kota dengan Select a city name atau masukkan posisi (lattitude dan longitude) kota tersebut dan pilih berapa ukuran pengambilan gambar (Size height); 3. Buka Network properties (ctrl N), lalu buka System. Buat sistem yang diinginkan. Atur parameter-parameter dari sistem tersebut; 4. Buka Unit properties (ctrl U), tempatkan unit sesuai lokasi yang diinginkan; 5. Buka Network properties, lalu buka Membership, tentukan sistem yang digunakan untuk masing-masing unit; 6. Untuk menampilkan semua unit pada peta, klik View, lalu klik Show networks, lalu klik All; 7. Hitung link budget untuk link tersebut dengan cara klik Tools, lalu klik Radio link (F2). Dapat juga menampilkan detail keluaran dari simulasi. (Tools → Radio link → view → details); 8. Ubah parameter-parameternya, misal tinggi antena, unit yang menjadi TX/RX. Silakan Saudara analisa! 4.2. Pengulang pada Sistem Radio Titik ke Titik 1. Buka perangkat lunak Radio Mobile (rmweng.exe); 2. Buka Map properties (F8), pilih nama kota dengan Select a city name atau masukkan posisi (lattitude dan longitude) kota tersebut dan pilih berapa ukuran pengambilan gambar (Size height);
56
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
3. Buka Network properties (ctrl N), lalu buka Parameters. Buat paramater yang diinginkan. Atur parameter-parameter dari parameter tersebut; 4. Pilih System. Buat dua sistem (repeater dan hand held) yang diinginkan. Atur parameter-parameter dari parameter tersebut; 5. Pilih Membership. Untuk repeater :
Pilih Command pada tabel Role of Repeater;
Repeater pada System.
Untuk hand held :
Pilih Subordinate pada tabel Role of Repeater;
Hand held pada System.
6. Klik Tools, pilih Coverage, pilih Find best site; 7. Analisa!
---o0o---
57
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
MODUL 10 SIMULASI AKSES RADIO KOMUNIKASI NIRKABEL MENGGUNAKAN PERANGKAT MINILINKTM 1. TUJUAN Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1) Memahami jenis dan fungsi komponen-komponen yang ada pada perangkat MINI-LINKTM. 2) Memahami cara melakukan pemindaian frekuensi dan penyelesaian masalah saat kejadian gagal koneksi trafik pada perangkat MINI-LINKTM. 3) Memahami prinsip rugi daya propagasi menggunakan perangkat MINI-LINKTM. 2. DASAR TEORI Ericsson adalah perusahaan yang telah mempunyai pengalaman di bidang teknologi microwave selama lebih dari empat puluh tahun dan pengalaman di bidang telekomunikasi selama lebih dari 130 tahun. Prestasi Ericsson pada beberapa waktu terakhir adalah Ericsson merupakan perusahaan pertama yang telah berhasil mendemonstrasikan secara langsung kecepatan 2,5 Gbps melalui udara dan juga yang pertama yang memperkenalkan produk komersial dengan modulasi 512 QAM. MINI-LINKTM diproduksi oleh Ericsson di pabriknya sendiri yang berada di Swedia. Pabrik Ericsson tersebut merupakan pabrik yang mempunyai fasilitas produksi perangkat gelombang mikro terbesar di dunia. Ericsson telah mempunyai pengalaman yang luas tentang MINI-LINKTM mulai dari perencanaan hingga pembangunan jaringan MINI-LINKTM di seluruh dunia. MINI-LINKTM merupakan perangkat teknologi transmisi microwave yang paling banyak digunakan di seluruh dunia. Pada edisi microwave MINI-LINKTM ini, Ericsson mengeluarkan beberapa tipe microwave, yaitu Mini Link CN, Mini Link E, Mini Link LH, dan Mini Link TN. Hal tersebut terdapat pada Ericsson MicrowavePortrofolio pada edisi MINI-LINKTM nya seperti terlihat pada Gambar 2 di bawah ini.
58
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 9. 1. Ericsson Microwave Portofolio. Ericsson mengembangkan gelombang mikro sebagai teknologi transmisinya karena beberapa alasan, yaitu: a. Kondisi
lingkungan
yang
lingkungannya banyak yang
sulit
dijangkau.
Terutama
di
Indonesia,
kondisi
berupa kepulauan, pegunungan, hutan, dll. Kondisi
lingkungan seperti ini tepat jika menggunakan teknik transmisi berbasis radio (microwave). b. Pengimplementasian
yang
tidak
membutuhkan
waktu
cukup
lama.
Untuk
membangun sebuah jalur transmisi berbasis serat optik, terkadang membutuhkan waktu hingga lebih dari enam bulan. c. Mahalnya biaya pemasangan teknologi serat optik tiap meternya. d. Tidak bebasnya penggalian serat optik. e. Teknologi transmisi mudah untuk ditambah kapasitasnya dan kapabilitasnya. f.
Tingkat reliabilitas sistem yang tinggi, fleksibel, dan dapat digunakan sebagai ‘scalable connection’ untuk cadangan (back-up) jaringan backbone fiber optic. Perlu diketahui, pada jaringan transmisi, kawat tembaga dirasa sudah tua dan tidak terupgrade. ‘last mile loops often have less than “four nines” reliability’. Selain alasan-alasan di atas, terdapat alasan khusus mengapa teknologi transmisi
menggunakan gelombang optik masih menjadi pilihan di Indonesia. Seperti yang Saudaraketahui, operator-operator di Indonesia belum banyak yang mempunyai teknologi serat optik sebagai teknologi transmisinya, sehingga untuk membangun sebuah jaringan tentu akan membutuhkan waktu yang lebih lama. Oleh karena itu, untuk mendapatkan
59
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
proses instalasi jaringan yang cepat, digunakanlah tenologi transmisi microwave. Biasanya, proses instalasi microwave membutuhkan waktu 2 hingga 3 hari. Beberapa aplikasi yang memanfaatkan MINI-LINKTM adalah jaringan mobile, transmisi dari suatu perusahaan ke operator, jaringan transmisi pada pemerintahan dan militer, dan jaringan backbonemicrowave. Pada Gambar 3 ditampilkan beberapa aplikasi MINI-LINKTM.
Gambar 9. 2. Beberapa aplikasi MINI-LINKTM Peralatan-peralatan MINI-LINKTM yang dihibahkan PT. Ericsson Indonesia kepada Departemen Teknik Elektro FTUI terdiri dari: 2.1.Outdoor Unit (ODU) Outdoor Unit merupakan perangkat-perangkat yang berada di luar ruangan. ODU terdiri dari radio unit (RAU) dan compact antenna. ODU merupakan bagian yang berhubungan dengan alokasi pita frekuensi dan sama sekali tidak tergantung pada kapasitas traffic. ODU terdiri dari : 1) Radio Unit (RAU) Fungsi dasar radio unit (RAU) adalah untuk mentransmisikan dan menerima sinyal RF dan mengkonversinya ke/dari format sinyal kabel radio (radio cable). Kabel radio adalah bagian yang berfungsi untuk mengkoneksikan RAU dan
60
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
MMU (Modem Unit). RAU dapat disambungkan dengan sebuah antena yang mempunyai band width lebar pada sebuah sistem yang terintegrasi maupun terpisah. RAU terhubung ke antena melalui interface waveguide. Pelepasan dan penggantian RAU dapat dilakukan tanpa mempengaruhi pengarahan antena. Pada Gambar 9.3 ditampilkan
Gambar 9. 3.Radio unit MINI-LINKTM Spektrum frekuensi radio yang tersedia pada RAU MINI-LINKTM adalah 6, 7, 8, 10, 11,13, ,15, 18, 23, 26, 28, 32, 38 GHz untuk Radio Split dan 70/80 GHz untuk All Indoor. Berikut ini adalah tabel performansi RAU. Tabel 9. 1. Performansi RAU MINI-LINKTM
2) Antena Antena microwave yang terdapat pada MINI-LINKTM memiliki variasi diamater antara 0,2 m sampai dengan 3,7 m, dan terdiri dari polarisasi tunggal dan polarisasi ganda. Semua antena adalah compact, atau dengan kata lain low profile. Pada Gambar 9.4 ditampilkan antena microwave MINI-LINKTM.
61
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 9. 4. Antena microwave Cara penyusunan antena dengan RAU dapat berupa sebuah sistem yang terpisah atau terintegrasi, seperti terdapat pada Gambar 9.5 a dan 9.5 b. Pada Tabel 2 ditampilkan spesifikasi antena yang digunakan pada MINI-LINKTM.
Gambar 9. 5. Antena yang dipasang secara terpisah dengan RAU (a) dan antena yang terpasang secara terintegrasi dengan RAU (b) pada MINI-LINKTM Tabel 9. 2. Spesifikasi antena yang digunakan pada MINI-LINKTM
62
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
2.2.Indoor Unit (IDU) Bagian indoor, the access module, merupakan bagian yang berada di dalam ruangan. IDU disuplai dengan versi kapasitas traffic yang berbeda, skema-skema modulasi (CQPSK atau 16 QAM), konfigurasi sistem, dan tidak tergantung dengan pita frekuensi yang digunakan. Modul-modul yang terdapat pada Mini-Link E tidak semuanya sama dengan modul-modul yang terdapat pada Mini-Link TN. Berikut ini adalah perangkat-perangkat IDU yang, baik yang terdapat pada Mini-Link E maupun pada Mini-Link TN, yang dihibahkan PT Ericsson Indonesia kepada Departemen Teknik Elektro FTUI: 1) Access Module Magazine (AMM) AMM merupakan sebuah tempat untuk meletakkan berbagai perangkat indoor. AMM ini terdiri dari berbagai ukuran. Pada Mini-Link E, ukuran AMM antara lain: AMM 2U-3, dan AMM 4U1, sedangkan pada Mini-Link TN, ukran AMM antara lain AMM 1p, AMM 2p B, AMM 6p C, AMM 6p D, dan AMM 20p B. Perlu diketahui, U merupakan sebuah satuan dimensi panjang yang biasa digunakan pada untuk menunjukkan tinggi AMM, U = 44 mm. AMM dapat dipasang secara pas ke dalam rak 19 inchi. AMM yang terpasang pada perangkat MINI-LINKTM yang ada di Laboratorium Telekomunikasi DTE FTUI adalah: 2) AMM 2U-3 untuk Mini-Link E AMM 2U-3 dapat dipasang 1 buah SAU2, satu buah SMU, dan dua buah MMU. Modul-modul yang terpasang pada AMM 2U-3 yang terdapat di Laboratorium Telekomunikasi DTE FTUI adalah satu buah SMU dan satu buah MMU. Pada Gambar 9.6 ditampilkan tampilan AMM 2U-3.
Gambar 9. 6. AMM 2U-3
63
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Perlu diketahui, susunan modul-modul yang tepasang pada AMM harus sesuai dengan ketentuan seperti terlihat pada Gambar 9.7. Jika hanya satu MMU yang terpasang, maka MMU tersebut harus diletakkan di slot kedua (kedua dari atas).
Gambar 9. 7. Susunan slot pada AMM 2U-3 3) AMM 2p B untuk Mini-Link TN AMM 2p B terdiri dari empat slot, yaitu slot 00, 01, 02, dan 03. Slot 00 diperuntukkan untuk NPU3 atau NPU3B. Catu daya yang dibutuhkan untuk AMM 2p B adalah tegangan DC sebesar
-48 V atau +24 V. Pada Gambar 9.8
ditampilkan tampilan AMM 2p B dan susunan slot pada AMM 2p B.
Gambar 9. 8.Tampilan AMM 2p B (a) dansusunan slot pada AMM 2p B (b) 4) Modem Unit (MMU) MMU merupakan unit modulator dan demodulator. MMU dapat dipasang pada Mini-Link E ataupun Mini-Link TN. MMU Mini-Link E yang diproduksi Ericsson terdiri dari berbagai besaran kapasitas, antara lain 2x2 Mbit/s, 4x2/8 Mbit/s, 2x8 Mbit/s, 2x8 Mbit/s, 34+2 Mbit/s, dan MMU yang dapat langsung mempunyai kapasitas 2x2Mbit/s – 34+2 Mbit/sMMU yang terpasang pada Laboratorium Telekomunikasi DTE FTUI adalah MMU 2x8 Mbit/s yang digunakan untuk MiniLink E. Pada Gambar 9.9 ditampilkan tampilan MMU 2x8 Mbit/s.
64
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 9. 9. Tampilan MMU 2x8 Mbit/s Pada Tabel 9.3 di bawah ini dijelaskan spesifikasi MMU yang ada di Laboratorium Telekomunikasi DTE FTUI. Pada Gambar 9.10 ditampilkan blok diagram MMU 2x8 Mbit/s. Tabel 9. 3.Spesifikasi MMU 2x8 Mbit/s
Gambar 9. 10. Blok diagram MMU 2x8 Mbit/s
65
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
5) Switch Multiplexer Unit (SMU) SMU merupakan unit yang berfungsi untuk menurunkan traffic dari MMU dan/atau menyediakan switching untuk kepentingan proteksi koneksi antar jaringan microwave. SMU terdiri dari beberapa tipe, antara lain Sw (2 & 4 E1), 8x2 Mbit/s, dan 16x2 Mbit/s. SMU terdapat pada Mini-Link E. SMU yang terdapat pada Laboratorium Telekomunikasi DTE FTUI adalah SMU 8x2 Mbit/s. Pada Gambar 9.11 dan 9.12 masing-masing ditampilkan SMU 8x2 Mbit/s dan blok diagramnya.
Gambar 9. 11. Tampilan SMU 8x2 Mbit/s
Gambar 9. 12. Blok diagram SMU 8x2 Mbit/s 6) Node Processor Unit (NPU) NPU merupakan otak dari Node. NPU memegang konfigurasi yang ada pada keseluruhan Node. Koneksi LAN DCM terdapat pada NPU. Selain itu, terdapat juga port USB jika kita ingin menggunakan Local Craft Tool (LCT). NPU terdiri dari beberapa tipe, antara lain NPU1 B, NPU1C, NPU3, dan NPU3 B. NPU yang
66
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
terdapat pada Laboratorium Telekomunikasi DTE FTUI adalah NPU3 sepert terdapat pada Gambar 9.13.
Gambar 9. 13. Tampilan NPU 3 Selain perangkat ODU dan IDU di atas, terdapat juga komponen-komponen lain yang terdapat pada MINI-LINKTM yang ada di Laboratorium Telekomunikasi DTE FTUI. 1) Radio Cable Radio cable (kabel radio) merupakan kabel yang digunakan sebagai waveguide. Dengan kata lain kabel radio diberfungsi untuk pemandu gelombang radio. 2) Coaxial Connector Coaxial connector disebut juga radio cable connector. Coaxial conector digunakan baik untuk menghubungkan antar kabel coaxial mauun kabel coaxial dengan suatu perangkat yang mempunyai portinput/output gelombang radio. Pada Gambar 9.14 ditampilkan berbagai jenis coaxial connector yang digunakan pada perangkat MINI-LINKTM yang terdapat di Laboratorium Telekomunikasi DTE FTUI.
67
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
Gambar 9. 14. Berbagai jenis coaxial connector yang digunakan pada perangkat MINILINKTM 3) Grounding Cable & Grounding Bar Grounding cable&grounding bar merupakan perangkat grounding yang bertujuan untuk proteksi jika terdapat arus berlebih. Pada Gambar 9.15 ditanpilkan grounding bar.
Gambar 9. 15. Tampilan grounding bar 4) Mini Circuit Breaker (MCB) MCB berfungsi sebagai kontak penghubung dan pemutus catu daya. Pada Gambar 9.16 ditampilkan tampilan MCB.
Gambar 9. 16. Tampilan MCB
68
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
5) LSA LSA merupakan tempat koneksi kabel traffic. Pada Gambar 9.17 ditampilkan tampilan LSA.
Gambar 9. 17. Tampilan LSA
6) Rak 19 inchi Rak 19 inchi digunakan sebagai tempat untuk meletakkan modul-modul, catu daya, distribusi daya DC, DDF panel, dan sebagainya. Pada Gambar 9.18 ditampilkan rak 19 inchi.
Gambar 9. 18. Tampilan rak 19 inchi 7) Kabel E1 Kabel E1 merupakan tempat traffic disalurkan. Pada Gambar 9.19 ditampilkan kabel E1.
Gambar 9. 19. Tampilan kabel E1
69
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
8) Dummy Unit Dummy unit digunakan jika terdapat slot yang kosong pada AMM. Dummy unit diperlukan sebagai perangkat yang esensial untuk me-maintain pendinginan udara yang ada di dalam AMM. Dummy unit terdiri dari berbagai ukuran seperti terlihat pada Gambar 9.20.
Gambar 9. 20. Tampilan dummy unit 9) Cooling Arrangement (Fan Unit) FAN unit berfungsi untuk menyediakan pendinginan yang baik dan benarbagi Node. Tampilan fan unit terdapat pada Gambar 9.21.
Gambar 9. 21. Tampilan fan unit Berikut ini adalah beberapa perangkat lunak yang digunakan untuk mengkonfigurasi dan menganalisa performa MINI-LINKTM. 1) Mini-Link Service Manager
Gambar 9. 22. Ikon MSM.
70
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
2) Mini-Link Craft
Gambar 9. 23. Ikon MLC. 3. PERALATAN YANG DIGUNAKAN Peralatan yang digunakan pada modul ini terdapat pada Tabel 9.4 berikut ini. Tabel 9. 4.Peralatan yang digunakan pada Modul Simulasi Akses Radio pada Komunikasi Nirkabel Menggunakan Perangkat MINILINKTM. No
Nama Alat
Jumlah
1.
Perangkat MINI-LINK E
1
2.
Perangkat MINI-LINK TN
1
3.
Perangkat lunak MINI-LINK Service Manager
1
4.
Insertion tool
1
5.
Perangkat komputer
1
4. PROSEDUR PERCOBAAN 4.1.Penyelesaian Masalah Saat Kejadian Gagal Koneksi Trafik 1. Buka perangkat lunak MSM; 2. Cabut dan koneksikan kabel traffic Mini-Link E. Amati tampilan alarm pada
MSM. 4.2.Pemindaian Frekuensi 1. Buka perangkat lunak MSM; 2. Kilk Setup¸ lalu pilih Hop Setup pada Iuia; 3. Ubah-ubah frekuensi yang terdapat pada tampilan Hop Setup
71
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro FTUI Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424
4.3.Rugi Daya Propagasi 1. Buka perangkat lunak MSM; 2. Kilk Setup¸ lalu pilih Hop Setup pada Iuia; 3. Ubah-ubah daya transmit Iuia yang terdapat pada tampilan Hop Setup.
---o0o---
72