Pada sepuluh tahun terakhir, dampak komunikasi wireless begitu terasa dalam aktivitas manusia sehari-hari, termasuk pada dunia bisnis, pendidikan, social dan lainnya. Penggunaan telepon seluler, pager, dan wireless Personal Digital Assistant (PDA) menjadi hal biasa dan begitu mudah melupakan kita pada sepuluh tahun lampau dimna semua itu bagaikan mimpi yang mustahil terwujud, yang nyatanya saat ini sudah begitu banyak orang yang dapat menikmati dan mengambil manfaatnya.
Perspektif sejarah memberi kita pemahaman tentang evolusi substansial yang berlangsung selama ini. Jaringan wireless tidak lain merupakan buah dari banyak langkah evolusioner yang ditemukan manusia, terutama diawali dari konsep telegraf dan aplikasi radio. Meskipun penemuan itu terjadi pada decade 1800-an, sebagian besar evolusi komunikasi wireless modern lahir seiring berkembangnya teknologi elektrik dan ilmu fisika.
Pada umumnya suatu sistem yang lengkap akan mengandung suatu pemancar (transmitter), suatu medium pentransmisi dimana informasi ditransmisi, dan suatu penerima (receiver) yang menghasilkan suatu replica (salinan) informasi masukan (input) di keluaran (output) nya. Dalam kebanyakan pesawat komunikasi, pentransmisian informasi sangat berhubungan dengan modulasi atau perubahan waktu suatu sinyal sinusoida tertentu, yang dinamakan pembawa
Pemodulasi Rangkaian- rangkaian pembawa Pemancar Penerima Pendemodulasi Medium Transmisi
Gambar 2.6 Dasar Sistem komunikasi
Pada umumnya pemancar pemancar mengandung sumber informasi yang ditransmisi dalam kasus alat penyelidik ruang angkasa dapat berupa sinyal-sinyal suara, sinyal Televisi, cetak luaran (printout) komputer, data telemetri atau mungkin data telemetry yang ditransmisi dari suatu instalasi yang dioperasikan secara otomatis dari jauh ke stasiun control sentral. Ketika sinyal-sinyal melewati medium transmisi (atau yang sering disebut sebagai saluran/channel, sinyal didistorsi, bising dan sinyal-sinyal penginterferensi (pengganggu) ditambahkan dan ini menjadi salah satu tugas utama kita untuk menafsirkan secara betul sinyal- sinyal yang akhirnya diterima ditujuan yang diinginkan.
2.3.1 Data dan Sinyal
Dalam penelitian ini data yang dikirimkan melalui media transmisi adalah berbentuk deretan bit. Namun di dalam media transmisi misalnya gelombang radio atau kabel bukanlah bit 1 dan bit 0 berderet-deret dari ujung kabel satu ke ujung kabel lain. Untuk dapat ditransmisikan, data harus ditransformasikan terlebih dahulu ke dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Bit 1 dan 0 akan mewakili oleh tegangan listrik dengan nilai amplitudo yang berbeda. Sebagai contoh bit 1 diwakili oleh tegangan 1 volt dan bit 0 diwakili oleh tegangan -1 volt. Dalam ilustrasi diatas bit 1 dan 0 adalah data, sedangkan tegangan listrik yang melewati media transmisi adalah sinyal. Jadi setiap data yang akan ditransmisikan harus ditransformasikan ke dalam bentuk sinyal terlebih dahulu. Perlu diingat bahwa bentuk sinyal tidak selalu tegangan +1 dan 1. Dalam komunikasi data, sinyal dapat direpresentasikan dengan level tegangan yang berbeda-beda tergantung pada spesifikasi perangkat keras.
Berdasarkan bentuknya, data dan sinyal dapat dibedakan ke dalam data dan sinyal
analog atau data dan sinyal digital. Suatu data atau sinyal dikatakan analog
apabila amplitudo dari data atau sinyal tersebut terus-menerus ada dalam rentang waktu tertentu (kontinu) dan memiliki variasi nilai amplitudo tak terbatas. Misalnya, data yang berasal dari suara (Voice) tergolong sebagai data analog. Sebaliknya data atau sinyal dikatakan digital apabila amplitudo dari data atau sinyal tersebut tidak kontinu dan memiliki variasi nilai amplitudo yang terbatas (diskrit).
2.3.2 Nirkabel (Jaringan tanpa kabel)
Media komunikasi nirkabel dikenal dengan unguided media karena sinyal yang berupa gelombang elektromagnetik melintasi tanpa menggunakan kabel. Gelombang elektromagnetik tersebut ditransmisikan melalui melintasi udara terbuka dengan menggunakan antenna. Gelombang tersebut dapat membentur dan memantul tanah, gedung, pohon, tiang listrik dan apa pun yang berada diantara antenna pengirim dan penerima. Karena itu, gelombang elektromagnetik lebih rentan terhadap gangguan interferensi, atenuasi dan derau dari luar. Setiap benturan dan pantulan berpengaruh terhadap pelemahan energi gelombang. Bahkan akibat adanya pantulan, beberapa gelombang dapat datang bersamaan pada sisi penerima, model gelombang ini disebut dengan multipath propagation.
Karena itu perangkat pada sisi penerima gelombang elektromagnetik membutuhkan kemampuan deteksi lebih kompleks jika dibandingkan dengan perangkat penerima pada komunikasi dengan media kabel.
2.3.3 Transmisi sinyal radio
Radio merupakan transmisi wireless, yang menangkap impuls elektrik atau sinyal melalui gelombang elektromagnetik (electromagnetic waves). Gelombang elektromagnetik hadir pada semua tingkatan frekuensi. Subset kecil dari tingkatan frekuensi yang umum adalah spektrum Radio Frequency (RF) dengan range 9 KHz sampai 300 GHz. Seorang ilmuwan Jerman, Heinrich Hertz, mendemonstrasikan energi elektrikal (tahun 1887) yang dapat ditransmisikan
melalui ruang gelombang elektromagnetik. Menyusul kemudian, seorang ilmuwan italia, Guglielmo Marconi, terinspirasikan temuan Hertz, dan lahirlah radio pertama melalui kreasinya.
Radio mentransmisi dan menerima sinyal melalui area luas dalam bentuk gelombang elektromagnetik, pada tingkat frekuensi tertentu yang berbeda dengan gelombang elektromagnetis lainnya, seperti spektrum inframerah dan sinar rontgen (x-rays).
Jaringan wireless menggunakan gelombang radio (Radio Frequency/RF) untuk melakukan komunikasi data antara transmitter dan receiver. Komunikasi data merupakan proses pentransmisian data secara elektronik melalui media berupa kabel maupun tanpa kabel (nirkabel). Transmisi data adalah proses yang terjadi antara transmitter dan receiver melalui suatu media transmisi yang diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu guided media dan unguided media. Apabila guided media mengacu pada media transmisi fisik berupa kabel sedangkan unguided media mengacu pada transmisi nirkabel. Tujuan dari sebuah sistem komunikasi data adalah pertukaran data secara elektronik antara dua belah pihak. Secara umum, model komunikasi data dapat diilustrasikan seperti pada gambar 2.7 yang merupakan model komunikasi data yang disederhanakan.
Gambar 2.7 Model Komunikasi Data Nirkablel
Sistem komunikasi wireless dengan frekuensi radio terdiri dari perangkat- perangkat yang diantaranya adalah :
1. Data (input)
2. Modem (modulator dan demodulator) 3. transmitter (pemancar)
4. Receiver (penerima) Sumber Transmitter Media
1.Data (Input)
Data dalam komunkasi wireless ini bisa berupa video, audio, dan data-data yang lain. Dalam penelitian ini data yang masuk ke transmitter adalah berupa data digital yaitu data ASCII dari mikrokontroler.
2. Modem (modulator dan demodulator)
Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan kata lain modulasi adalah proses modifikasi sinyal carrier terhadap sinyal input,Sinyal informasi (suara, gambar, data), agar dapat dikirim ke tempat lain, sinyal tersebut harus ditumpangkan pada sinyal lain. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekuensi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu : amplitudo, fase dan frekuensi.
Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi.Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem.
Berikut beberapa tujuan dari Modulasi:
1. Transmisi menjadi efisien atau memudahkan pemancaran. 2. Menekan derau atau interferensi.
3. Untuk memudahkan pengaturan alokasi frekuensi radio.
4. Untuk multiplexing: proses penggabungan beberapa sinyal informasi untuk disalurkan secara bersama-sama melalui satu kanal transmisi.
3.Transmitter (Tx)
Transmitter merupakan interface yang memodulasi bit stream digital ke dalam bentuk gelombang yang tepat, mampu mempropogasikan gelombang tersebut melalui saluran komunikasi.
Transmitter adalah bagian dari sistem komunikasi wireles yang berfungi untuk mengirimkan data ke tempat lain berupa gelombang radio. Dalam perancangan alat ini, transmitter yang digunakan adalah Modul RF transmitter 1020U.
4.Receiver (Rx)
Receiver merupakan bagian yang berfungsi untuk menerima sinyal atau data yang dikirimkan oleh transmitter (pemancar). Pada dasarnya pada bagian penerima komponen yang digunakan adalah antenna, antenna inilah yang mengubah gelombang elektromagnetik dari media kabel ke ruang bebas dan sebaliknya dari ruang bebas ke media kabel.Dalam perancangan alat ini, receiver yang digunakan adalah Modul RF receiver 1020U.
2.3.4 Transmisi sinyal digital
Proses transmisi data selalu dikonversi menjadi sinyal terlebih dahulu. Data tersebut bisa berbentuk data analog dan data digital. Dalam penelitian data yang akan ditransmisikan melalui gelombang radio adalah data ASCII yang merupakan data digital. Sinyal juga dapat berupa sinyal analog dan sinyal digital. Transmisi
baseband adalah representasi data analog atau data digital menjadi sinyal digital
pada proses transmisi. Sedangkan passband adalah representasi data analog atau data data digital menjadi sinyal analog pada proses transmisi. Transmisi passband
ditandai dengan pergeseran frekuensi dari frekuensi data data yang umumnya rendah menjadi frekuensi sinyal yang tinggi sesuai dengan frekuensi gelombang pembawa (carrier frequency).
2.3.4.a FSK (Frequency Shift Keying)
Frequency Shift Keying atau pengiriman sinyal melalui pergeseran frekuensi. Metode ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Pergeseran ini terjadi antara harga harga yang telah ditentukan semula dengan gelombang output yang tidak mempunyai fasa terputus-putus. Dalam proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. FSK merupakan metoda modulasi yang paling populer. Dalam proses ini gelombang pembawa digeser keatas dan kebawah untuk memperoleh bit 1 dan bit 0. Kondisi ini masing masing disebut space dan mark. Keduanya merupakan standar transmisi data.
0 1 1 0 0 1
1 1 0 0 1
0
Gambar 2.8 Modulasi FSK
Selain penggunaan kekuatan sinyal yang tidak efisien, amplitudo sinyal termodulasi konvensional yang memiliki satu karakteristik yang tidak diinginkan lainnya. Menurut definisi, amplitudo sinyal termodulasi menggunakan beberapa level sinyal, yang berarti AM cukup rentan terhadap sinyal saturasi yang mempersempit jarak antara tingkat amplitudo dan menghasilkan spektrum menyebar. Sebuah sumber umum dari batas ketahanan dalam sistem radio terjadi pada power amplifier output pemancar. Dalam kebanyakan kasus amplifier output dioperasikan kurang dari daya maksimum untuk menghilangkan batas ketahanan dan nonlinier lainnya. Jadi mereka dapat mengakomodasi sinyal termodulasi
amplitudo. Sudut sistem modulasi, modulasi frekuensi (FM) atau modulasi fase (PM) menggunakan sinyal amplitudo konstan tidak terpengaruh oleh sinyal saturasi.. Karena itu FM dan PM dapat ditransmisikan pada tingkat daya paling tinggi daripada kemampuan sistem AM. Kemampuan untuk menggunakan daya tahan power amplifier merupakan salah satu alasan mengapa FM awalnya dipilih untuk analog microwave radios. Bagian ini membahas modulasi frekuensi digital, sering disebut sebagai pergeseran frekuensi Keying (FSK). Bagian berikutnya membahas modulasi fase digital, sering disebut sebagai pergeseran fasa keying (PSK). Kedua sistem memberikan sinyal amplitudo konstan. Sistem menggunakan operator amplitudo konstan juga disebut sistem amplop sebagai konstan.
2.3.4.b Demodulasi FSK (Frequency Shift Keying)
Demodulasi adalah Proses konversi sinyal analog ke sinyal digital. Alatnya dinamakan demodulator. Demodulasi mempunyai fungsi kebalikan dari modulasi yaitu proses mendapatkan kembali data atau proses membaca data dari sinyal yang diterima dari pengirim. Dalam demodulasi, data digital dipisahkan dari sinyal pembawa frekuensi tinggi. Pada demodulasi digital (FSK) adalah proses mendapatkan kembali data digital dengan proses pemisahan data digital dengan sinyal pembawa (sinyal carrier) dengan tujuan agar data digital tersebut dapat terbaca dibagian penerima.
2.3.4.c Modul RF Transceiver 1020U
Peralatan jaringan wireless yang digunakan dalam Modul RF Transceiver KYL 1020U terintegrasi receiver dan transmitter dengan sistem modulasi
Frequency Shift Keying (FSK) dengan High anti interference dan Low BER (Bit
Gambar 2.9 Modul RF Transceiver KYL 1020U
Modul ini dapat mengirimkan dan menerima data serial dengan frekuensi 433/450/868/915 MHz dan baud rate air sebesar 1200/2400/4800/9600/19200 bps. Penggunaan modul tersebut sangat praktis karena dari segi ukuran cukup kecil. Modul tersebut bekerja dengan power supply antara 3,3 sampai 5 VDC. Dalam satu modul bisa digunakan sebagai pengirim dan sekaligus penerima. Data serial yang akan dipancarkan melalui RF diumpankan ke modul KYL 1020U oleh mikrokontroler secara serial.
Berikut deskripsi Interface RF KYL 1020U : Tabel 2.2 Deskripsi interface RF KYL 1020U
Pin Pin Name Description Level Connection
with terminal
1 GND Grounding of Power suply Ground 2 Vcc Power Suply DC +3,3 – 5,5 V
3 RXD/TTL Serial data Receive TTL TxD 4 TXD/TTL Serial data transmitter TTL RxD 5 DGND Digital Grounding
6 A(TXD) A of RS-485 or TXD of RS-232 A(RxD) 7 B(RXD) B of RS-485 or RXD of RS-232 B(TxD) 8 Sleep Sleep Control (Input) TTL Sleep signal 9 Test Ex-Factory Testing
Dimensi ukuran RF KYL Transceiver 1020U
Gambar 2.10 Dimensi Ukuran RF
Konfigurasi PIN KYL Transmitter 1020U dengan Mikroprosesor
PB0 PA0 PB1 PA1 PB2 PA2 PB3 PA3 PB4 PA4 PB5 PA5 PB6 PA6 PB7 PA7 RESET ATMEGA 8535 VCC AREF GND AGND XTAL2 XTAL1 PD0 PC7 PD1 PC6 PD2 PC5 PD3 PC4 PD4 PC3 PD5 PC2 PD6 PC1 PD7 PC0 1 2 3 4 5 6 21 20 19 18 17 16 15 14 9 11 12 13 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 22 23 24 25 26 27 28 29 7 8 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
PIN KYL 1020U
RF TRANSMITTER KYL 1020U MAX 232 TXD RXD GND GND RXD TXD
Konfigurasi PIN KYLReceiver 1020U dengan Konektor DB 9 Untuk ke PC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9 8 7 6 5 4 3 2 1
PIN KYL 1020U
RF RECEIVER KYL 1020U MAX 232 RXD KONEKTOR DB 9 GND (TXD) GND KONVERTER DB 9 KE USB SERIAL PC
Gambar 2.12 Konfigurasi Pin KYL Receiver 2.3.5 Full-Duplex dan Half-Duplex
Hampir sebagian besar sistem komunikasi beroperasi dengan cara half-duplex atau
full-duplex. Sistem komunikasi half-Duplex dapat mengirimkan data secara bolak
balik (dua arah), tetapi pada satu saat hanya dapat mengirimkan data pada satu arah saja. Proses untu mengubah arah pengiriman memerlukan tambahan perangkat lunak, dan memerlukan waktu yang disebut turn around time. Dalam beberapa hal, turnaround time berkisar sampai beberapa milidetik, apabila sering terjadi akan menurunkan unjuk kerja rangkaian.
Rangkaian full-duplex adalah rangkaian yang dapat mengirimkan data dalam dua arah pada waktu yang sama. Dalam beberapa hal, dua kanal yang terpisah digunakan untuk pengiriman pada masing masing arah. Seringkali, komunikasi full duplex digunakan untuk mengirimkan data meskipun sesungguhnya tidak perlu pengiriman data secara serentak pada kedua arah tersebut. Ini dilakukan untuk memperkecil turna-round time yang berakibat menurunnya waktu tanggapan dari computer yang digunakan. Jaringan-jaringan komputer yang menggunakan komputer mini, atau mikro, juga sering menggunakan operasi full-duplex agar biaya tetap rendah. Pada Modul Radio -
Frequency KYL transceiver 1020U sistem komunikasi data yang digunakan bersifat half-duplex.
