TUGAS AKHIR
ANALISIS KINERJA JARINGAN KOMPUTER WIRELESS DI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh
HANNA M ARI ANC E SAM OSIR 040402088
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Universitas Sumatera Utara (USU) memiliki suatu jaringan berbentuk
wireless LAN yang dapat memberikan kemudahan dalam pengelolaan data antar
fakultas dan gedung yang ada di USU. Saat ini jaringan wireless media yang ada
digunakan sebagai koneksi back-haul untuk gedung-gedung di lingkungan USU yang
belum terjangkau oleh kabel serat optik dan UTP. Agar dapat memberikan pelayanan
yang memuaskan, maka kinerja jaringan harus berada pada kondisi yang baik. Untuk
itu perlu dilakukan suatu analisis terhadap kinerja jaringan, sehingga dapat
memberikan gambaran tentang kondisi jaringan wireless yang ada sekarang ini.
Analisis kinerja jaringan meliputi perhitungan Tingkat penerimaan sinyal, Free
space loss, dan System Operating Margin (SOM) jaringan tersebut. Dari hasil
analisis diperoleh bahwa secara keseluruhan, ditinjau dari perangkat yang digunakan
jaringan wireless LAN Universitas Sumatera Utara sudah memiliki kinerja yang
baik. Hal ini berdasarkan nilai system operating margin (SOM) yang diperoleh
sebesar 41.37 dB, 45.13 dB dan 45.69 dB yang mana jauh lebih besar dari 5 dB,
sehingga dapat mengatasi interferensi, noise, rugi-rugi atmosfir, arah antena yang
tidak tepat dan refleksi. Selain itu juga dapat mengatasi fading dan multipath karena
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, atas berkat
dan rahmatNya sehingga penulis diberikan kemampuan untuk dapat menyelesaikan
Tugas Akhir ini dengan baik.
Tugas Akhir ini berjudul: “ Analisis Kinerja Jaringan Komputer Wireless
di Universitas Sumatera Utara“. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat
untuk memperoleh gelar kesarjanaan pada Departemen Teknik Elektro Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyampaikan rasa sayang dan terimakasih yang sebesar-besarnya
kepada kedua orangtua saya, Ayahanda R. Samosir dan Ibunda Bunga Sitanggang,
yang telah membesarkan, mendidik dan selalu mendoakan saya, serta cinta kasih
saya kepada saudara-saudara saya Jerry Marthin Samosir, Abdi Andrius Samosir,
dan Moris Berto Samosir.
Dalam kesempatan ini juga penulis menyampaikan rasa terimakasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Maksum Pinem,ST, MT selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, yang
dengan ikhlas dan sabar memberikan masukan, dukungan, bimbingan dan
motivasi dalam penulisan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Mustafrind Lubis, selaku Dosen Wali selama saya mengikuti
perkuliahan.
3. Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro
4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh staf pengajar di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan bekal ilmu kepada saya
selama mengikuti perkuliahan.
6. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro
Universitas Sumatera Utara.
7. Terimakasih kepada teman-teman seperjuangan Angkatan 2004 yang selalu
peduli dan perhatian!!! Thankyou guys!.
8. Terimakasih kepada sahabat-sahabat terbaikku, baik KTB, KK Imagodei,
dan sahabat-sahabat di Teknik. Kalian semualah yang tak pernah lupa
mendoakan aku selalu.
9. Teman-teman mahasiswa dan semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan
satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih sangat jauh dari sempurna,
baik dari segi materi maupun cara penyajiannya. Oleh karena itu, penulis siap
menerima saran dan kritik dari pembaca yang sifatnya membangun demi
kesempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, penulis berharap agar Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi
pembaca dan penulis.
Medan, Juni 2010
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ……….. i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ...viii
DAFTAR TABEL ... xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
2.2.6 Gain ... 13
2.2.7 Power Loss... 13
2.3 Media Wireless LAN... 14
2.3.1 Inframerah...………. 14
2.3.2 Narrow Band...………….………… 15
2.3.4 Spread Spectrum ...………. 16
2.4 Antena ...………. 23
2.4.1 Antena Omni-Directional ...………. 23
2.4.2 Antena Semi-directional ...……….. 25
2.4.3 Antena Highly-Directional ...………. 26
BAB III JARINGAN WIRELESS LAN 3.1Umum ...………... 28
3.2Standarisasi Wireless LAN ...………... 28
3.2.1 IEEE 802.11...………. 29
3.3.2 Perluasan Jaringan ...……… 33
3.3.3 Menghubungkan Gedung yang Satu dengan yang Lain ..…. 34
3.3.4 Pengiriman Data berjarak Mil ...……… 34
3.3.6 Small Office – Home Office ...……….. 35
3.3.7 Mobile Offices ...……… 36
3.4 Arsitektur Wireless LAN ………. 36
3.4.1 Basic Service Set ...………. 36
3.4.2 Extended Service Set ...……… 37
3.4.3 Independent Basic Service Set ...………. 38
3.5Media Access Control (MAC) ...………...……... 39
3.6 Infrastruktur Wireless LAN ...………... 41
3.6.1 Server ...……….. 41
3.8.1 Tingkat Penerimaan Sinyal (Rx Signal Level) ...………….. 48
3.8.2 System Operating Margin ...……….. 50
BAB IV ANALISIS KINERJA JARINGAN KOMPUTER WIRELESS DI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 4.1.Pendahuluan ……….. 52
4.2.1. Spesifikasi Perangkat Radio pada Base Station dan CPE ... 53
4.2.2. Tingkat Penerimaan Sinyal ...………...………….. 54
4.2.3. Perhitungan System Operating Margin .……….. 55
4.2.4. Perhitungan link PSI-Fakultas Teknik ....……….. 57
4.2.5. Perhitungan link PSI-Suara USU...…..……….. 58
4.2.6. Perhitungan link PSI-Bengkel IT...…..……….. 59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ………. 62
5.2 Saran ……… 62
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gelombang Radio ... 6
Gambar 2.2 Channel pada 802.11b ... 7
Gambar 2.3 Reflection pada gelombang radio ... 9
Gambar 2.4 RF Signal Difration ... 9
Gambar 2.5 Diffraction pada puncak sebuah tebing ... 10
Gambar 2.6 Constructive dan Destructive interference ... 11
Gambar 2.7 Line of Sight dan Fresnel Zones ... 12
Gambar 2.8 Power Gain ... 13
Gambar 2.9 Power Loss …………...………. 14
Gambar 2.10 Frekuency Hopping dengan lima frekuensi ... 18
Gambar 2.11 Overlapping yang terjadi pada DSSS ... 20
Gambar 2.12 Channel yang tidak overlapping pada sistem DSSS ... 20
Gambar 2.13 Perbandingan co-location ... 22
Gambar 2.14 Antena ‘donat’ Dipole ………...… 24
Gambar 2.15 Gambar samping Antena Dipole ………...………… 24
Gambar 2.16 Cakupan area dengan penguatan terbesar dari antena omni-directional ………...…. 25
Gambar 2.17 Hubungan Point-to-multipoint ... 25
Gambar 2.18 Jangkauan Antena Semi-directional ... 25
Gambar 2.19 Hubungan Point to Point menggunakan Antena Semi-Directional . 26 Gambar 2.20 Contoh Antena Highly-Directional Berbentuk Parabola ... 26
Gambar 2.22 Pola Radiasi Antena Highly-Directional ... 27
Gambar 3.7 Suatu sekolah dengan kelas yang mobilitas ……….. 36
Gambar 3.8 Basic Service Set …………...…………... 37
Gambar 3.9 Extended Service Set ... 38
Gambar 3.10 Independent Service Set ... 39
Gambar 3.11 MAC Frame untuk IEEE 802.11 ………...…….. 39
Gambar 3.12 Prinsip kerja CSMA/CA ……...….. 41
Gambar 3.13 Konfigurasi Jaringan Wireless LAN ………....………….... 42
Gambar 3.14 Access Point ... 43
Gambar 3.15 Wireless adapter ………...……… 44
Gambar 3.16 wireless bridge ... 44
Gambar 3.17 Pigtail ………...……….. 45
Gambar 3.18 Jaringan Akses Tanpa Kabel …………...…………... 46
Gambar 3.19 Arsitektur USUnet ... 47
Gambar 4.1 Link base station ke CPE ………... 52
Gambar 4.2 Calculator untuk perhitungan SOM ... 56
Gambar 4.3 Perhitungan link PSI-Fakultas Teknik ... 57
Gambar 4.5 Perhitungan link PSI-Bengkel IT... 59
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Standarisasi Perangkat Jaringan …………...…….. 29
Tabel 4.1 Spesifikasi Perangkat Radio WLAN USU ... 53
ABSTRAK
Universitas Sumatera Utara (USU) memiliki suatu jaringan berbentuk
wireless LAN yang dapat memberikan kemudahan dalam pengelolaan data antar
fakultas dan gedung yang ada di USU. Saat ini jaringan wireless media yang ada
digunakan sebagai koneksi back-haul untuk gedung-gedung di lingkungan USU yang
belum terjangkau oleh kabel serat optik dan UTP. Agar dapat memberikan pelayanan
yang memuaskan, maka kinerja jaringan harus berada pada kondisi yang baik. Untuk
itu perlu dilakukan suatu analisis terhadap kinerja jaringan, sehingga dapat
memberikan gambaran tentang kondisi jaringan wireless yang ada sekarang ini.
Analisis kinerja jaringan meliputi perhitungan Tingkat penerimaan sinyal, Free
space loss, dan System Operating Margin (SOM) jaringan tersebut. Dari hasil
analisis diperoleh bahwa secara keseluruhan, ditinjau dari perangkat yang digunakan
jaringan wireless LAN Universitas Sumatera Utara sudah memiliki kinerja yang
baik. Hal ini berdasarkan nilai system operating margin (SOM) yang diperoleh
sebesar 41.37 dB, 45.13 dB dan 45.69 dB yang mana jauh lebih besar dari 5 dB,
sehingga dapat mengatasi interferensi, noise, rugi-rugi atmosfir, arah antena yang
tidak tepat dan refleksi. Selain itu juga dapat mengatasi fading dan multipath karena
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini penggunaan komputer dalam mendukung kinerja suatu instansi maupun
personal sudah sangat dibutuhkan, sehingga bisa dikatakan menjadi suatu keharusan
atau dapat dikatakan kebutuhan yang sangat penting untuk segera dipenuhi. Hal ini
tentunya menyebabkan semakin bertambahnya kebutuhan akan pemindahan data dari
satu terminal ke terminal lain yang dipisahkan oleh jarak.
Jaringan tersebut dikenal dengan Local Area Network (LAN) yang dapat berbentuk
wireless ataupun jaringan yang menggunakan kabel sebagai media transmisinya.
Sesuai dengan namanya wireless artinya nirkabel, WLAN (Wireless Local Area
Network) adalah jaringan lokal (dalam satu gedung, ruang, antar gedung, dan
sebagainya) yang tidak menggunakan kabel.
Universitas Sumatera utara sebagai salah satu institusi pendidikan di Sumatera
Utara-Medan, juga sangat membutuhkan dukungan penting dari penggunaan komputer
yang lebih cepat dan efisien. Dalam hal ini USU telah memiliki suatu jaringan
berbentuk WLAN yang dapat memberikan kemudahan dalam pengelolaan data antar
fakultas dan gedung yang ada. Jaringan wireless LAN USU berpusat di PSI (Pusat
Sistem Informasi) sebagai Base Station. Agar PSI dapat memberikan pelayanan yang
memuaskan kepada pemakai, maka kinerja jaringan harus berada pada kondisi yang
baik. Kondisi dan unjuk kerja yang baik harus dipertahankan dan bila mungkin
ditingkatkan, sementara kondisi dan kinerja yang kurang baik harus dianalisis dan
penelitian ini, masalah yang di tinjau adalah kondisi jaringan WLAN di USU
berdasarkan besarnya Tingkat penerimaan sinyal dan System Operating Margin.
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan antara
lain:
1. Struktur jaringan (kondisi) WLAN di USU.
2. Apa saja parameter yang digunakan untuk menganalisis kinerja WLAN USU?
3. Bagaimana pengaruh parameter yang di analisis terhadap jaringan WLAN
USU?
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk menganalisis performansi
kinerja perangkat WLAN di Universitas Sumatera Utara.
1.4 Batasan Masalah
Untuk membatasi permasalahan dalam tugas akhir agar lebih terarah dan tidak
meluas, maka batasan batasan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah :
1. Jaringan yang dibahas yakni jaringan wireless LAN radio to radio yang ada di
Universitas Sumatera Utara
2. Kinerja yang di analisis hanya mencakup tingkat free space loss, tingkat
penerimaan sinyal dan system operating margin dari perangkat jaringan
1.5 Metodologi Penulisan
Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah:
1. Studi Literatur, berupa studi kepustakaan dan kajian dari jurnal jurnal, artikel
pendukung.
2. Studi Analisis yakni :
a. Memahami dan mempelajari teori pengetahuan mengenai wireless
b. Melakukan pengumpulan data, perhitungan, dan analisis data
c. Mengambil kesimpulan melalui keterkaitan hasil yang diperoleh dalam
penelitian yang nyata terhadap teori yang ada.
1.6 Sistematika Penulisan
Materi pembahasan dalam Tugas Akhir ini diurutkan dalam lima bab yang diuraikan
sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang
masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode penulisan, dan
sistematika penulisan.
BAB II DASAR SISTEM KOMUNIKASI WIRELESS
Bab ini berisikan teori dasar komunikasi wireless khususnya tentang
BAB III JARINGAN WIRELESS LAN
Bab ini menerangkan bagaimana jaringan wireless LAN, dimulai dari
pengenalan, aplikasi, topologi dan infrastruktur. Juga dijabarkan
bagaimana kondisi wireless LAN USU.
BAB IV ANALISIS KINERJA JARINGAN WIRELESS LAN USU
Bab ini berisi tentang perhitungan parameter yang digunakan untuk
menganalisis kinerja WLAN USU.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil analisis data
BAB II
DASAR SISTEM KOMUNIKASI WIRELESS
2.1 Umum
Jaringan wireless menggunakan gelombang radio (Radio Frequency/RF) atau
gelombang micro untuk melakukan komunikasi antar perangkat jaringan komputer.
Kelebihan utama dari jaringan wireless adalah mobilitas dan terbebasnya perangkat
dari kerumitan bentangan kabel. Kekurangannya adalah adanya interferensi radio
oleh cuaca, perangkat wireless lain, halangan tembok, gedung, gunung atau bahkan
pohon besar yang tinggi.
2.2 Gelombang Radio
Komunikasi wireless menggunakan spektrum elektromagnetik untuk mengirim
sinyal. Kekuatan elektromagnetik adalah kekuatan antara beban elektrik dan arus
elektrik. Kekuatan elektrik adalah kekuatan antar beban elektrik, sedangkan kekuatan
magnetik adalah kekuatan antar arus elektrik. Radio adalah istilah yang digunakan
untuk bagian spektrum elektromagnetik dimana gelombang dapat dihasilkan dengan
menerapkan arus bolak balik untuk suatu antena. Suatu gelombang mempunyai
kecepatan, frekuensi, dan panjang gelombang. Relasi antar ketiganya dapat dibentuk
pada Persamaan 2-1 [1].
(2-1)
Panjang gelombang (yang disebut lambda, χ ) adalah jarak satu titik gelombang ke
titik berikutnya yang relevan, contohnya dari satu puncak titik gelombang ke titik
suatu titik pada waktu tertentu. Kecepatan diukur dalam meter per detik, sedangkan
frekuensi dalam putaran per detik (Hz), dan panjang gelombang dalam meter.
Gelombang juga mempunyai amplitudo. Amplitudo adalah jarak dari pusat
gelombang ke puncak/lembah gelombang dan dapat disebut sebagai tinggi
gelombang. Relasi antar frekuensi, panjang gelombang dan amplitudo dapat dilihat
pada Gambar 2.1 [1].
Gambar 2.1 Untuk gelombang ini, frekuensinya 2 putaran per detik atau 2Hz
Polarisasi merupakan sangat penting dalam gelombang radio. Polarisasi digunakan
untuk mendeskripsikan arah gelombang radio, biasanya yang dipakai untuk
menentukan arah antena access point. Peranan polarisasi antena sangat penting,
karena jika arah antena salah atau tidak tepat akan menyebabkan hilangnya kekuatan
sinyal, meskipun antena yang digunakan mempunyai kekuatan sinyal yang besar.
Biasanya kesalahan menentukan arah polarisasi ini disebut polarization mismatch.
Bandwidth adalah ukuran dalam kurun frekuensi tertentu. Jika frekuensi yang
digunakan antara 2.40 GHz sampai 2.48 GHz, maka bandwidth yang digunakan
sebesar 0.08 GHz atau 80 MHz. Bandwidth yang didefenisikan disini berhubungan
erat dengan jumlah data yang dapat ditransmisikan. Lebih besar kapasitas frekuensi
Biasanya orang menyebut bandwidth untuk mengukur kecepatan internet, seperti
“koneksi internetku 1 Mbps”, yang berati koneksi internet itu dapat mentransmisikan
data 1 megabit per detik.
Channel adalah spektrum yang dibagi menjadi ukuran yang lebih kecil yang
didistribusikan pada frekuensi. Channel mempunyai lebar 22 MHz, tetapi jarak antar
chanel hanya 5 MHz. Ini berarti chanel satu dengan sebelahnya terdapat
penumpukan dan dapat menyebabkan interferensi antar satu dengan yang lainnya.
Gambar 2.2 [1] merupakan channel pada frekuensi 2.4 GHz yang dipakai oleh
802.11b.
Gambar 2.2 Channel pada 802.11b
Untuk kasus 802.11b, dapat diambil tiga channel yang dapat digunakan secara
bersamaan pada tempat yang berdekatan, yaitu chanel 1, 6 dan 11.
Ada beberapa kebiasaan atau perilaku dari gelombang radio [1] :
1. Panjang gelombang semakin panjang, semakin dapat mengantarkan data pada
jarak yang lebih jauh.
2. Panjang gelombang semakin panjang, semakin baik mengantarkan data.
3. Semakin pendek panjang gelombang, lebih banyak membawa data.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi gelombang radio di suatu tempat, yaitu
absorption, reflection, difraction, interference, line of sight, gain, dan power loss.
2.2.1 Absorption
1. Metal (logam), elektron dapat bergerak bebas pada logam, dan dapat menyerap
energi dari gelombang yang melewatinya.
2. Water (air), microwave menyebabkan molekul air berdesakan disekitarnya,
sehingga dapat mengurangi energi gelombang ketika melewatinya.
Material-material lain yang memiliki efek lebih kompleks pada penyerapan
gelombang radio, antara lain :
1. Pohon dan Kayu, penyerapan tergantung pada kandungan air yang terdapat
dalam pohon atau kayu. Kayu yang kering lebih kecil menyerap energi radio
dibandingkan dengan kayu basah.
2. Plastik dan materi sejenisnya pada umumnya tidak banyak menyerap energi
radio, akan tetapi perbedaan penyerapan ini bergantung pada frekuensi dan jenis
materinya
2.2.2 Reflection
Seperti halnya pada gelombang cahaya, gelombang radio juga akan mengalami
reflection (pemantulan) ketika menabrak permukaan suatu material. Sumber utama
terjadinya reflection pada gelombang radio adalah metal (logam) dan permukaan
water (air).
Aturan reflection cukup sederhana, yaitu “besar sudut gelombang yang menuju
permukaan sama dengan besar sudut tersebut dipantulkan” (lihat Gambar 2.3).
Gelombang dengan polarisasi yang berbeda, akan memiliki reflection yang berbeda
Gambar 2.3 Reflection pada gelombang radio
2.2.3 Diffraction
Diffraction terjadi pada saat gelombang radio menabrak suatu obyek. Gelombang
radio dapat berbelok saat mengenai suatu obyek sehingga menimbulkan efek yang
disebut “waves going arround corners”. Hal ini dapat kita lihat melalui Gambar 2.4
dan Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Diffraction pada puncak sebuah tebing
2.2.4 Interference
Penggabungan antar dua kekuatan gelombang. Terdapat dua jenis interference, yaitu
:
1. Constructive interference, penggabungan dua gelombang yang memiliki bentuk
amplitudo yang serupa. Bukit gelombang 1 bertemu dengan bukit gelombang 2
dan lembah gelombang satu bertemu dengan lembah gelombang 2 (1+1=2).
Menghasilkan gelombang yang lebih kuat.
2. Destructive interference, penggabungan dua gelombang yang memiliki bentuk
amplitudo yang berbeda. Bukit gelombang 1 bertemu dengan lembah gelombang
2 dan lembah gelombang 1 bertemu dengan bukit gelombang 2 (1+(-1)=0).
Menghasilkan gelombang yang lebih lemah.
Constructive interference dan Destructive interference dapat digambarkan seperti
Gambar 2.6 Constructive dan Destructive interference
2.2.5 Line of Sight
Line of sight yang biasanya disingkat dengan LOS, merupakan cara yang mudah
untuk mengerti ketika berbicara mengenai cahaya yang terlihat (visible light). Jika
kita melihat titik A dari titik B dimana kita berada, kita akan mempunyai line of
sight. Cara paling mudah adalah ketika kita menarik garis antara titik A dan titik B,
jika tidak ada halangan antara kedua titik tersebut maka kita mempunyai line of sight.
Ada banyak hal yang lebih rumit ketika kita bekerja pada gelombang mikro. Ingat
bahwa sebagian besar karakteristik penggandaan gelombang elektromagnetik terbagi
sesuai panjang gelombangnnya. Ini juga kasus untuk pelebaran gelombang ketika
mereka bekerja. Cahaya mempunyai panjang gelombang sekitar 0.5 mikrometer,
sedangkan gelombang mikro yang digunakan pada jaringan wireless mempunyai
panjang gelombang beberapa sentimeter. Konsekuensinya, berkas jaringan wireless
lebih luas – perlu lebih banyak tempat, juga untuk berinteraksi. Untuk lebih jelas
tentang line of sight, kita perlu mengenal konsep fresnel zones.
Teori fresnel zones cukup rumit, tetapi konsepnya cukup mudah dimengerti : kita
tahu dari prinsip huygens bahwa setiap titik dari medan gelombang yang mulai
frekuensi dapat interferensi dengan yang lain. Teori sederhana fresnel zones terlihat
pada garis A ke B, dan kemudian pada ruang kosong sekitar garis yang berperan
untuk tiba dititik B. Beberapa gelombang dari titik A langsung pergi ketitik B (line of
sight), sedang gelombang yang lain pergi melalui bagian lain. Sebagai
konsekuensinya, gelombang yang pergi secara tidak langsung (tidak dalam line of
sight) mengalami hambatan karena ada halangan seperti pohon atau gedung yang ada
diantara titik A dan titik B seperti diperlihatkan pada Gambar 2.7 [1]. Rumus untuk
teori fresnel zones terdapat pada Persamaan 2-2 [1].
(2-2)
dimana,
r = radius dalam meter
N = zone untuk perhitungan (biasanya 60%, jadi N=0.6)
dan = jarak dari halangan ke masing masing titik
f = frekuensi yang dipakai dalam MHz, d = jarak antar titik
Gambar 2.7 Line of Sight dan Fresnel Zones
2.2.6 Gain
Gain, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2.8 [2], adalah istilah yang digunakan
untuk menguraikan suatu peningkatan di (dalam) suatu amplitudo sinyal RF. Gain
contohnya adalah RF amplifier, yang mana digunakan untuk memperkuat sinyal atau
suatu antena dengan gain tinggi digunakan untuk beamwidth suatu sinyal untuk
meningkatkan amplitudo sinyal nya.
Gambar 2.8 Power Gain
2.2.7 Power Loss
Loss menggambarkan sebuah penurunan kekuatan sinyal (Gambar 2.9). Banyak cara
yang dapat menyebabkan kerusakan sinyal, baik ketika sinyal masih dalam kabel
seperti sinyal AC yang berfrekuensi tinggi dan ketika sinyal dipancarkan seperti
gelombang radio melalui udara dengan antena. Resistansi dari kabel dan konektor
menyebabkan kerusakan karena perubahan sinyal AC terlalu panas. Impedansi yang
tidak seimbang pada kabel dan konektor dapat mengakibatkan power direfleksikan
kembali ke sumber, yang mana dapat menyebabkan degradasi sinyal.
2.3 Media Wireless LAN
Ada tiga media yang digunakan wireless LAN ini, yakni :
a. Inframerah
b. Narrow band
c. Spread spectrum
2.3.1 Inframerah
Inframerah banyak digunakan dalam komunikasi jarak dekat, contoh paling
umum dalam pemakaian inframerah adalah remote control. Gelombang IR mudah
dibuat, harganya murah, lebih bersifat directional, tidak dapat menembus tembok
atau benda gelap, memiliki fluktuasi daya tinggi, dan dapat diinterferensi oleh cahaya
matahari. Inframerah juga digunakan sebagai salah satu media dalam wireless LAN
dikarenakan sederhana, murah, mempunyai data rate tinggi (100 Mbps), dan
konsumsi dayanya kecil.
Inframerah menggunakan sinyal frekuensi yang sama yang digunakan pada
fiber optic. IR hanya mendeteksi amplitudo dari suatu sinyal sehingga interferensi
dapat dikurangi. Transmisi dari inframerah beroperasi pada daerah spektrum cahaya
sehingga memerlukan lisensi dari FCC. Wireless LAN dengan menggunakan IR
memiliki tiga macam teknik, yaitu Diffused IR (DF IR), Directed Beam IR (DBIR),
dan Quasi Diffused IR (QDIR).
a. Diffused IR (DF IR)
Teknik ini memanfaatkan komunikasi melalui pantulan. Keunggulannya
adalah tidak memerlukan line of sight (LOS) antara pengirim dan penerima dan
tinggi, data rate dibatasi oleh multipath, berbahaya untuk mata telanjang dan resiko
interferensi pada keadaan simultan adalah tinggi.
b. Directed Beam IR (DB IR)
Teknik ini menggunakan prinsip LOS, sehingga arah radiasinya harus diatur.
Keunggulannya adalah konsumsi daya rendah, data rate tinggi dan tidak ada
multipath. Kelemahannya adalah terminalnya harus fixed dan komunikasinya harus
LOS.
c. Quasi Diffused IR (QD IR)
Setiap terminal berkomunikasi dengan pemantul, sehingga pola radiasi harus
terrarah. Q DIR terletak antara DF IR dan DB IR (konsumsi daya lebih kecil dari DF
IR dan jangkauannya lebih jauh dari DB IR).
2.3.2 Narrow Band
Pada narrow band ini menggunakan gelombang mikro (MW) yang beroperasi
kurang dari 500 mili watts sesuai dengan ketentuan dari FCC. Saat ini narrow band
merupakan sistem yang paling sedikit digunakan. Narrow band ini mempunyai
modulasi frekuensi tunggal yang berada pada 5.8 GHz. Keuntungan yang terdapat
pada narrow band ini adalah tidak terdapat pengeluaran tambahan pada sistem
spread spectrum.
2.3.3 Teknologi Spread Spectrum
Spread spectrum adalah sebuah teknologi komunikasi yang memberikan karakter
kepada lebar bandwidth dan low peak power. Komunikasi spread spectrum
Teknologi spread spectrum mengambil informasi yang sama dengan
sebelumnya yang akan dikirimkan dengan menggunakan sinyal pengangkut
narrowband dan menyebarnya ke luar dengan frekuensi jarak yang lebih besar.
Dengan penggunaan frekuensi spektrum yang lebih luas, dapat mengurangi
kemungkinan data yang rusak.
Ada dua jenis teknologi spread spectrum yang ditetapkan oleh FCC, yakni
Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) dan Direct Sequences Spread
Spectrum (DSSS).
a. Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)
Frequency Hopping Spread Spectrum adalah teknik spread spectrum yang
menggunakan frequency khusus untuk menyebarkan data lebih dari 83 MHz.
Kecepatan frekuensi tergantung pada kemampuan radio untuk merubah frekuensi
transmisi ke dalam RF band frekuensi yang dapat dipakai. Pada sistem wireless LAN
dengan frequency hopping ini, FCC mengatur bahwa band ISM yang digunakan
adalah 83.5 MHz.
Pada frekuensi hopping, frekuensi carrier pengubah, atau dapat disebut pula
dengan hops, sama dengan bilangan pseudorandom (pseurandom sequence).
Bilangan pseudorandom ini menunjukkan beberapa nilai frekuensi dimana nilai
tersebut akan berubah ubah (loncat) dalam beberapa waktu tertentu sebelum kembali
ke nilai awal lagi sehingga membentuk suatu pola tertentu dan transmitter
menggunakan nilai nilai tersebut (hop sequence) untuk frekuensi transmisinya.
Pada teknik di atas, waktu yang digunakan frekuensi carrier akan tetap
nilainya (sebelum berubah) disebut dengan dwell time. Setelah masa dwell time habis
lagi. Sebagai contoh sebuah sistem frequency hopping melakukan transmit hanya
pada dua frekuensi, 2.401 GHz dan 2.402 GHz. Sistem akan melakukan transmit
pada frekuensi 2.401 GHz selama, misal waktu dwell time 100 mili detik, maka
setelah 100 mili detik gelombang radio berubah frekuensi transmitter-nya ke 2.402
GHz dan mengirim data pada frekuensi tersebut selama 100 milidetik. Dan proses
tersebut akan berulang seterusnya. FCC menyatakan bahwa nilai maksimum dwell
time pada FHSS adalah 400 milidetik per frekuensi carrier pada 30 detik periode
waktu. Pada waktu gelombang radio pada frequency hopping melakukan
perpindahan (loncat) dari frekuensi A ke frekuensi B. Hal ini adalah mengubah ke
circuit yang lain pada frekuensi yang baru atau mengganti beberapa elemen pada
circuit lama seolah olah berubah menjadi frekuensi yang baru. Pada kasus lain,
proses perubahan menjadi frekuensi yang baru harus diselesaikan sebelum transmisi
dilanjutkan. Pada proses tersebut terdapat waktu dimana terjadi perubahan frekuensi
pada saat gelombang radio tidak melakukan transmisi, waktu ini disebut dengan hop
time. Hop time dalam kisaran mikro detik sehingga dibandingkan dengan dwell time
yang berkisar milidetik, hop time memiliki waktu yang sangat kecil sekali. Secara
khusus sistem FHSS 802.11 perpindahan antar channel dalam 200-300 mikrodetik.
Gambar di bawah ini menunjukkan sistem frekuensi hopping dimana
menggunakan lima frekuensi dari hop sequence. Lima frekuensi tersebut adalah:
Gambar 2.10 Frekuency Hopping dengan lima frekuensi
Pada Gambar 2.10 [2] setelah gelombang radio melakukan transmisi data
pada frekuensi carrier 2,451 GHz, gelombang radio akan mengulang kembali hop
sequence awal yakni 2,449 GHz. Proses ini dilakukan sampai data yang diterima
lengkap.
Pada sisi penerima, hop sequence gelombang radio harus sinkronisasi
terhadap pengirim sehingga menerima frekuensi yang tepat dan pada waktu yang
tepat pula. Kemudian sinyal yang diterima dimodulasi dan digunakan pada komputer
penerima.
b. Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
Direct Sequence Spectrum merupakan tipe spread spectrum yang sudah
banyak dikenal dan dapat dipakai karena implementasinya dan data rate yang tinggi.
Kebanyakan dari peralatan wireless LAN yang digunakan sekarang ini menggunakan
teknologi ini. Metode yang digunakan pada DSSS dalam pengiriman data dimana
transmit dan receive-nya disebarkan langsung pada suatu band (pita) tertentu
(misalnya 22 MHz).
DSSS menggabungkan sinyal data pada station pengiriman dengan bit
sequence yang mempunyai data rate yang tinggi, dimana hal ini disebut chipping
maka semakin besar sinyal yang resisten terhadap interferensi. Semakin rendah
processing gain, maka semakin besar jumlah bandwidth tersedia untuk user. FCC
mengeluarkan peraturan bahwa spreading ratio harus lebih dari sepuluh. Sebagian
besar dari produk produk yang terdapat di pasaran mempunyai suatu spreading ratio
kurang dari 20 dan standar baru dari IEEE 802.11 memakai suatu spreading ratio
sebelas. Seperti yang dijelaskan di atas, pemancar dan penerima pada DSSS harus
disamakan dengan memakai processing gain yang sama. Apabila processing gain
ortogonal digunakan lebih dari satu LAN maka dapat dibagi pada band yang sama.
Karena sistem DSSS menggunakan subchannel- subchannel yang lebar, maka
banyaknya co-located LAN menjadi terbatas oleh ukuran subchannels.
Dalam mendefenisikan sebuah channel pada sistem direct sequence
menggunakan cara lebih konvensional daripada FHSS. Masing masing channel pada
sistem direct sequence saling berdekatan dengan lebar frekuensi 22 MHz. Sebagai
contoh dapat di lihat pada Gambar 2.11 [2].
Gambar 2.11 Overlapping yang terjadi pada DSSS
Seperti terlihat pada Gambar 2.12 channel pada DSSS, sistem direct sequence terjadi
overlapping pada masing-masing channel-nya sehingga hal ini menyebabkan
interferensi pada sistem. Channel-channel yang overlapping pada sistem DSSS tidak
sinyal. Channel-channel yang tidak terjadi overlapping harus berselisih lima
channel, misal channel 1 dan channel 6, channel 2 dan channel 7 dan seterusnya.
Secara teori jumlah channel maksimum yang tidak overlapping yang dapat diperoleh
pada sistem DSSS ada tiga, yakni [1] : channel 1, channel 6 dan channel 11.
Gambar 2.12 Channel yang tidak overlapping pada sistem DSSS
c. Perbandingan FHSS dan DSSS
Antara teknologi FHSS dan DSSS keduanya memiliki kelebihan dan
kekurangan, dan hal itu memberikan pertimbangan untuk enentukan pemakaian dari
wireless LAN. Dan pada bagian ini diperlihatkan beberapa factor yang harus
dipertimbangkan ketika memilih teknologi apa yang akan digunakan, antara lain [2] :
- Narrowband interference
- Co-location
- Cost
- Equipment compatibility & availability
- Data rate & throughput
- Standards support
1. Narrowband Interference
Kelebihan dari FHSS meliputi resistansi yang tinggi terhadap interferensi
narrow band. DSSS lebih sering terjadi interferensi dibandingkan FHSS dikarenakan
penggunaan dari 22 MHz yang berdekatan dengan 79 Mhz yang digunakan FSSS.
2. Cost
Ketika mengimplementasikan wireless LAN, kelebihan dari DSSS mungkin
lebih terasa dibandingkan sistem FHSS bila dilihat dari pertimbangan budget. Biaya
yang dibutuhkan untuk mengimplementasikan direct sequence system jauh lebih
rendah bila dibandingkan sistem frequency hopping.
3. Co-location
Kelebihan dari FSSS diatas DSSS adalah pada kemampuan untuk
menco-located banyak frekuensi hopping dibandingkan dengan direct sequence system.
Sejak sistem frekuensi hopping menggunakan 19 discrete channel, frekuensi hopping
memiliki kelebihan co-location diatas direct sequence system, dimana memiliki
maksimum co-location 3 akses point (lihat Gambar 2.13).
4. Data rate & Throughput
Sistem FHSS dan DSSS memiliki throughput data yang dikirim hanya sekitar
setengah dari data rate. Ketika diujikan throughput dari wireless LAN, didapat 5-6
Mbps pada setting 11 Mbps untuk DSSS.
5. Security
Telah diketahui bahwa frekuensi hopping lebih aman dibandingkan direct
sequence system. Fakta pertama bahwa radio FHSS hanya menghasilkan nilai
minimal pada manufacture. Kedua, tiap manufacture menggunakan standard dari hop
sequences, dimana pada umumnya terhubung dengan sistem sebelumnya.
2.4 Antena
Antena adalah sebuah alat yang berfungsi untuk memancarkan sinyal listrik dari
kabel ke udara. Dalam komunikasi dua arah, satu antena dapat berfungsi sebagai
penerima dan juga pemancar. Antena RF merupakan suatu alat yang digunakan
untuk merubah sinyal frekuensi yang tinggi dalam suatu saluran transmisi (kabel atau
waveguide) ke dalam gelombang propagasi di udara.
Pada jaringan wireless LAN, antena merupakan alat yang yang sering digunakan
untuk meningkatkan jangkauan dari sistem WLAN. Pemilihan antena yang sesuai
dan penempatan posisi yang tepat dapat menambah keamanan dan mengurangi
kebocoran sinyal dari sistem wireless LAN.
Ada beberapa tipe antena yang dapat mendukung implementasi WLAN, yaitu [2] :
a. Antena Omni-directional (Dipole)
b. Antena Semi-directional
2.4.1 Antena Omni-directional (Dipole)
Yaitu jenis antena yang memiliki pola pancaran sinyal kesegala arah dengan daya
yang sama. Untuk menghasilkan cakupan area yang luas, gain dari antena omni
directional harus memfokuskan dayanya secara horizontal (mendatar) (lihat Gambar
2.16), dengan mengabaikan pola pemancaran keatas dan kebawah, sehingga antena
dapat diletakkan ditengah-tengah base station. Dengan demikian keuntungan dari
antena jenis ini adalah dapat melayani jumlah pengguna yang lebih banyak. Namun
kesulitannya adalah pada pengalokasian frekuensi untuk setiap sel agar tidak terjadi
interferensi.
Pada Gambar 2.14 ditunjukkan suatu radiasi dari antena dipole yang
dikonsentrasikan ke dalam suatu daerah yang terlihat seperti donat, dengan posisi
antena dipole yang vertikal yang disebut dengan “hole” dari “donat”. Sinyal dari
suatu antena omni-directional radiasinya 360 derajat. Penguatan tertinggi, terlihat
saat tekanan berada di puncak bagian donat.
Gambar 2.14 Antena ‘donat’ Dipole
Radiasi dari antena dipole sama-sama dalam semua arah di setiap sumbu axis-nya,
tetapi radiasinya tidak terlalu panjang dari kawatnya sendiri. Gambar bagian samping
dari radiator antena dipole seperti gelombang radiasi pada Gambar 2.15 Gambar ini
juga mengilustrasikan bentuk antena dipole ”gambar 8” dalam bentuk-bentuk
Gambar 2.15 Gambar samping Antena Dipole
Gambar 2.16 Cakupan area dengan penguatan terbesar dari antena omni-directional
Antena omni-directional umumnya digunakan untuk desain point-to-multipoint
dengan menggunakan topologi star (lihat Gambar 2.17).
Gambar 2.17 Hubungan Point-to-multipoint
2.4.2 Antena Semi-Directional
Yaitu antena yang mempunyai pola pemancaran sinyal dengan satu arah tertentu.
Antena semi-directional sering memancarkan pada bentuk hemispherical atau pola
Gambar 2.18 Jangkauan Antena Semi-directional
Antena ini idealnya cocok untuk jembatan dengan jarak pendek atau rata-rata. Pada
ruang tertutup yang luas, bila pemancar harus diletakkan disudut atau pada bagian
belakang bangunan, koridor, atau ruangan besar, antena semi-directional akan
menjadi pilihan yang baik untuk menyediakan jangkauan yang tepat. Gambar 2.19
menggambarkan hubungan antara dua bangunan yang menggunakan antena
semi-directional.
Gambar 2.19 Hubungan Point to Point menggunakan Antena Semi-Directional
2.4.3 Antena Highly-Directional
Antena ini memencarkan sinyal-sinyal terbatas dari tipe antena apapun dan
mempunyai gain terbesar dari ketiga group antena serta memiliki pola radiasi seperti
pada Gambar 2.22. Antena highly-directional secara khusus berbentuk cekung,
peralatan berbentuk piringan, seperti bisa dilihat pada Gambar 2.20 dan Gambar
Gambar 2.20 Contoh Antena Highly-Directional Berbentuk Parabola
Gambar 2.21 Contoh Antena Highly-Directional Berbentuk Grid
Gambar 2.22 Pola Radiasi Antena Highly-Directional
Kemampuan antena highly-directional adalah bisa menghubungkan dua bangunan
yang terpisah beberapa mil satu sama lain dan tidak punya hambatan jarak
BAB II
DASAR SISTEM KOMUNIKASI WIRELESS
2.1 Umum
Jaringan wireless menggunakan gelombang radio (Radio Frequency/RF) atau
gelombang micro untuk melakukan komunikasi antar perangkat jaringan komputer.
Kelebihan utama dari jaringan wireless adalah mobilitas dan terbebasnya perangkat
dari kerumitan bentangan kabel. Kekurangannya adalah adanya interferensi radio
oleh cuaca, perangkat wireless lain, halangan tembok, gedung, gunung atau bahkan
pohon besar yang tinggi.
2.2 Gelombang Radio
Komunikasi wireless menggunakan spektrum elektromagnetik untuk mengirim
sinyal. Kekuatan elektromagnetik adalah kekuatan antara beban elektrik dan arus
elektrik. Kekuatan elektrik adalah kekuatan antar beban elektrik, sedangkan kekuatan
magnetik adalah kekuatan antar arus elektrik. Radio adalah istilah yang digunakan
untuk bagian spektrum elektromagnetik dimana gelombang dapat dihasilkan dengan
menerapkan arus bolak balik untuk suatu antena. Suatu gelombang mempunyai
kecepatan, frekuensi, dan panjang gelombang. Relasi antar ketiganya dapat dibentuk
pada Persamaan 2-1 [1].
(2-1)
Panjang gelombang (yang disebut lambda, χ ) adalah jarak satu titik gelombang ke
titik berikutnya yang relevan, contohnya dari satu puncak titik gelombang ke titik
suatu titik pada waktu tertentu. Kecepatan diukur dalam meter per detik, sedangkan
frekuensi dalam putaran per detik (Hz), dan panjang gelombang dalam meter.
Gelombang juga mempunyai amplitudo. Amplitudo adalah jarak dari pusat
gelombang ke puncak/lembah gelombang dan dapat disebut sebagai tinggi
gelombang. Relasi antar frekuensi, panjang gelombang dan amplitudo dapat dilihat
pada Gambar 2.1 [1].
Gambar 2.1 Untuk gelombang ini, frekuensinya 2 putaran per detik atau 2Hz
Polarisasi merupakan sangat penting dalam gelombang radio. Polarisasi digunakan
untuk mendeskripsikan arah gelombang radio, biasanya yang dipakai untuk
menentukan arah antena access point. Peranan polarisasi antena sangat penting,
karena jika arah antena salah atau tidak tepat akan menyebabkan hilangnya kekuatan
sinyal, meskipun antena yang digunakan mempunyai kekuatan sinyal yang besar.
Biasanya kesalahan menentukan arah polarisasi ini disebut polarization mismatch.
Bandwidth adalah ukuran dalam kurun frekuensi tertentu. Jika frekuensi yang
digunakan antara 2.40 GHz sampai 2.48 GHz, maka bandwidth yang digunakan
sebesar 0.08 GHz atau 80 MHz. Bandwidth yang didefenisikan disini berhubungan
erat dengan jumlah data yang dapat ditransmisikan. Lebih besar kapasitas frekuensi
Biasanya orang menyebut bandwidth untuk mengukur kecepatan internet, seperti
“koneksi internetku 1 Mbps”, yang berati koneksi internet itu dapat mentransmisikan
data 1 megabit per detik.
Channel adalah spektrum yang dibagi menjadi ukuran yang lebih kecil yang
didistribusikan pada frekuensi. Channel mempunyai lebar 22 MHz, tetapi jarak antar
chanel hanya 5 MHz. Ini berarti chanel satu dengan sebelahnya terdapat
penumpukan dan dapat menyebabkan interferensi antar satu dengan yang lainnya.
Gambar 2.2 [1] merupakan channel pada frekuensi 2.4 GHz yang dipakai oleh
802.11b.
Gambar 2.2 Channel pada 802.11b
Untuk kasus 802.11b, dapat diambil tiga channel yang dapat digunakan secara
bersamaan pada tempat yang berdekatan, yaitu chanel 1, 6 dan 11.
Ada beberapa kebiasaan atau perilaku dari gelombang radio [1] :
1. Panjang gelombang semakin panjang, semakin dapat mengantarkan data pada
jarak yang lebih jauh.
2. Panjang gelombang semakin panjang, semakin baik mengantarkan data.
3. Semakin pendek panjang gelombang, lebih banyak membawa data.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi gelombang radio di suatu tempat, yaitu
absorption, reflection, difraction, interference, line of sight, gain, dan power loss.
2.2.1 Absorption
1. Metal (logam), elektron dapat bergerak bebas pada logam, dan dapat menyerap
energi dari gelombang yang melewatinya.
2. Water (air), microwave menyebabkan molekul air berdesakan disekitarnya,
sehingga dapat mengurangi energi gelombang ketika melewatinya.
Material-material lain yang memiliki efek lebih kompleks pada penyerapan
gelombang radio, antara lain :
1. Pohon dan Kayu, penyerapan tergantung pada kandungan air yang terdapat
dalam pohon atau kayu. Kayu yang kering lebih kecil menyerap energi radio
dibandingkan dengan kayu basah.
2. Plastik dan materi sejenisnya pada umumnya tidak banyak menyerap energi
radio, akan tetapi perbedaan penyerapan ini bergantung pada frekuensi dan jenis
materinya
2.2.2 Reflection
Seperti halnya pada gelombang cahaya, gelombang radio juga akan mengalami
reflection (pemantulan) ketika menabrak permukaan suatu material. Sumber utama
terjadinya reflection pada gelombang radio adalah metal (logam) dan permukaan
water (air).
Aturan reflection cukup sederhana, yaitu “besar sudut gelombang yang menuju
permukaan sama dengan besar sudut tersebut dipantulkan” (lihat Gambar 2.3).
Gelombang dengan polarisasi yang berbeda, akan memiliki reflection yang berbeda
Gambar 2.3 Reflection pada gelombang radio
2.2.3 Diffraction
Diffraction terjadi pada saat gelombang radio menabrak suatu obyek. Gelombang
radio dapat berbelok saat mengenai suatu obyek sehingga menimbulkan efek yang
disebut “waves going arround corners”. Hal ini dapat kita lihat melalui Gambar 2.4
dan Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Diffraction pada puncak sebuah tebing
2.2.4 Interference
Penggabungan antar dua kekuatan gelombang. Terdapat dua jenis interference, yaitu
:
1. Constructive interference, penggabungan dua gelombang yang memiliki bentuk
amplitudo yang serupa. Bukit gelombang 1 bertemu dengan bukit gelombang 2
dan lembah gelombang satu bertemu dengan lembah gelombang 2 (1+1=2).
Menghasilkan gelombang yang lebih kuat.
2. Destructive interference, penggabungan dua gelombang yang memiliki bentuk
amplitudo yang berbeda. Bukit gelombang 1 bertemu dengan lembah gelombang
2 dan lembah gelombang 1 bertemu dengan bukit gelombang 2 (1+(-1)=0).
Menghasilkan gelombang yang lebih lemah.
Constructive interference dan Destructive interference dapat digambarkan seperti
Gambar 2.6 Constructive dan Destructive interference
2.2.5 Line of Sight
Line of sight yang biasanya disingkat dengan LOS, merupakan cara yang mudah
untuk mengerti ketika berbicara mengenai cahaya yang terlihat (visible light). Jika
kita melihat titik A dari titik B dimana kita berada, kita akan mempunyai line of
sight. Cara paling mudah adalah ketika kita menarik garis antara titik A dan titik B,
jika tidak ada halangan antara kedua titik tersebut maka kita mempunyai line of sight.
Ada banyak hal yang lebih rumit ketika kita bekerja pada gelombang mikro. Ingat
bahwa sebagian besar karakteristik penggandaan gelombang elektromagnetik terbagi
sesuai panjang gelombangnnya. Ini juga kasus untuk pelebaran gelombang ketika
mereka bekerja. Cahaya mempunyai panjang gelombang sekitar 0.5 mikrometer,
sedangkan gelombang mikro yang digunakan pada jaringan wireless mempunyai
panjang gelombang beberapa sentimeter. Konsekuensinya, berkas jaringan wireless
lebih luas – perlu lebih banyak tempat, juga untuk berinteraksi. Untuk lebih jelas
tentang line of sight, kita perlu mengenal konsep fresnel zones.
Teori fresnel zones cukup rumit, tetapi konsepnya cukup mudah dimengerti : kita
tahu dari prinsip huygens bahwa setiap titik dari medan gelombang yang mulai
frekuensi dapat interferensi dengan yang lain. Teori sederhana fresnel zones terlihat
pada garis A ke B, dan kemudian pada ruang kosong sekitar garis yang berperan
untuk tiba dititik B. Beberapa gelombang dari titik A langsung pergi ketitik B (line of
sight), sedang gelombang yang lain pergi melalui bagian lain. Sebagai
konsekuensinya, gelombang yang pergi secara tidak langsung (tidak dalam line of
sight) mengalami hambatan karena ada halangan seperti pohon atau gedung yang ada
diantara titik A dan titik B seperti diperlihatkan pada Gambar 2.7 [1]. Rumus untuk
teori fresnel zones terdapat pada Persamaan 2-2 [1].
(2-2)
dimana,
r = radius dalam meter
N = zone untuk perhitungan (biasanya 60%, jadi N=0.6)
dan = jarak dari halangan ke masing masing titik
f = frekuensi yang dipakai dalam MHz, d = jarak antar titik
Gambar 2.7 Line of Sight dan Fresnel Zones
2.2.6 Gain
Gain, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2.8 [2], adalah istilah yang digunakan
untuk menguraikan suatu peningkatan di (dalam) suatu amplitudo sinyal RF. Gain
contohnya adalah RF amplifier, yang mana digunakan untuk memperkuat sinyal atau
suatu antena dengan gain tinggi digunakan untuk beamwidth suatu sinyal untuk
meningkatkan amplitudo sinyal nya.
Gambar 2.8 Power Gain
2.2.7 Power Loss
Loss menggambarkan sebuah penurunan kekuatan sinyal (Gambar 2.9). Banyak cara
yang dapat menyebabkan kerusakan sinyal, baik ketika sinyal masih dalam kabel
seperti sinyal AC yang berfrekuensi tinggi dan ketika sinyal dipancarkan seperti
gelombang radio melalui udara dengan antena. Resistansi dari kabel dan konektor
menyebabkan kerusakan karena perubahan sinyal AC terlalu panas. Impedansi yang
tidak seimbang pada kabel dan konektor dapat mengakibatkan power direfleksikan
kembali ke sumber, yang mana dapat menyebabkan degradasi sinyal.
2.3 Media Wireless LAN
Ada tiga media yang digunakan wireless LAN ini, yakni :
a. Inframerah
b. Narrow band
c. Spread spectrum
2.3.1 Inframerah
Inframerah banyak digunakan dalam komunikasi jarak dekat, contoh paling
umum dalam pemakaian inframerah adalah remote control. Gelombang IR mudah
dibuat, harganya murah, lebih bersifat directional, tidak dapat menembus tembok
atau benda gelap, memiliki fluktuasi daya tinggi, dan dapat diinterferensi oleh cahaya
matahari. Inframerah juga digunakan sebagai salah satu media dalam wireless LAN
dikarenakan sederhana, murah, mempunyai data rate tinggi (100 Mbps), dan
konsumsi dayanya kecil.
Inframerah menggunakan sinyal frekuensi yang sama yang digunakan pada
fiber optic. IR hanya mendeteksi amplitudo dari suatu sinyal sehingga interferensi
dapat dikurangi. Transmisi dari inframerah beroperasi pada daerah spektrum cahaya
sehingga memerlukan lisensi dari FCC. Wireless LAN dengan menggunakan IR
memiliki tiga macam teknik, yaitu Diffused IR (DF IR), Directed Beam IR (DBIR),
dan Quasi Diffused IR (QDIR).
a. Diffused IR (DF IR)
Teknik ini memanfaatkan komunikasi melalui pantulan. Keunggulannya
adalah tidak memerlukan line of sight (LOS) antara pengirim dan penerima dan
tinggi, data rate dibatasi oleh multipath, berbahaya untuk mata telanjang dan resiko
interferensi pada keadaan simultan adalah tinggi.
b. Directed Beam IR (DB IR)
Teknik ini menggunakan prinsip LOS, sehingga arah radiasinya harus diatur.
Keunggulannya adalah konsumsi daya rendah, data rate tinggi dan tidak ada
multipath. Kelemahannya adalah terminalnya harus fixed dan komunikasinya harus
LOS.
c. Quasi Diffused IR (QD IR)
Setiap terminal berkomunikasi dengan pemantul, sehingga pola radiasi harus
terrarah. Q DIR terletak antara DF IR dan DB IR (konsumsi daya lebih kecil dari DF
IR dan jangkauannya lebih jauh dari DB IR).
2.3.2 Narrow Band
Pada narrow band ini menggunakan gelombang mikro (MW) yang beroperasi
kurang dari 500 mili watts sesuai dengan ketentuan dari FCC. Saat ini narrow band
merupakan sistem yang paling sedikit digunakan. Narrow band ini mempunyai
modulasi frekuensi tunggal yang berada pada 5.8 GHz. Keuntungan yang terdapat
pada narrow band ini adalah tidak terdapat pengeluaran tambahan pada sistem
spread spectrum.
2.3.3 Teknologi Spread Spectrum
Spread spectrum adalah sebuah teknologi komunikasi yang memberikan karakter
kepada lebar bandwidth dan low peak power. Komunikasi spread spectrum
Teknologi spread spectrum mengambil informasi yang sama dengan
sebelumnya yang akan dikirimkan dengan menggunakan sinyal pengangkut
narrowband dan menyebarnya ke luar dengan frekuensi jarak yang lebih besar.
Dengan penggunaan frekuensi spektrum yang lebih luas, dapat mengurangi
kemungkinan data yang rusak.
Ada dua jenis teknologi spread spectrum yang ditetapkan oleh FCC, yakni
Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) dan Direct Sequences Spread
Spectrum (DSSS).
a. Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)
Frequency Hopping Spread Spectrum adalah teknik spread spectrum yang
menggunakan frequency khusus untuk menyebarkan data lebih dari 83 MHz.
Kecepatan frekuensi tergantung pada kemampuan radio untuk merubah frekuensi
transmisi ke dalam RF band frekuensi yang dapat dipakai. Pada sistem wireless LAN
dengan frequency hopping ini, FCC mengatur bahwa band ISM yang digunakan
adalah 83.5 MHz.
Pada frekuensi hopping, frekuensi carrier pengubah, atau dapat disebut pula
dengan hops, sama dengan bilangan pseudorandom (pseurandom sequence).
Bilangan pseudorandom ini menunjukkan beberapa nilai frekuensi dimana nilai
tersebut akan berubah ubah (loncat) dalam beberapa waktu tertentu sebelum kembali
ke nilai awal lagi sehingga membentuk suatu pola tertentu dan transmitter
menggunakan nilai nilai tersebut (hop sequence) untuk frekuensi transmisinya.
Pada teknik di atas, waktu yang digunakan frekuensi carrier akan tetap
nilainya (sebelum berubah) disebut dengan dwell time. Setelah masa dwell time habis
lagi. Sebagai contoh sebuah sistem frequency hopping melakukan transmit hanya
pada dua frekuensi, 2.401 GHz dan 2.402 GHz. Sistem akan melakukan transmit
pada frekuensi 2.401 GHz selama, misal waktu dwell time 100 mili detik, maka
setelah 100 mili detik gelombang radio berubah frekuensi transmitter-nya ke 2.402
GHz dan mengirim data pada frekuensi tersebut selama 100 milidetik. Dan proses
tersebut akan berulang seterusnya. FCC menyatakan bahwa nilai maksimum dwell
time pada FHSS adalah 400 milidetik per frekuensi carrier pada 30 detik periode
waktu. Pada waktu gelombang radio pada frequency hopping melakukan
perpindahan (loncat) dari frekuensi A ke frekuensi B. Hal ini adalah mengubah ke
circuit yang lain pada frekuensi yang baru atau mengganti beberapa elemen pada
circuit lama seolah olah berubah menjadi frekuensi yang baru. Pada kasus lain,
proses perubahan menjadi frekuensi yang baru harus diselesaikan sebelum transmisi
dilanjutkan. Pada proses tersebut terdapat waktu dimana terjadi perubahan frekuensi
pada saat gelombang radio tidak melakukan transmisi, waktu ini disebut dengan hop
time. Hop time dalam kisaran mikro detik sehingga dibandingkan dengan dwell time
yang berkisar milidetik, hop time memiliki waktu yang sangat kecil sekali. Secara
khusus sistem FHSS 802.11 perpindahan antar channel dalam 200-300 mikrodetik.
Gambar di bawah ini menunjukkan sistem frekuensi hopping dimana
menggunakan lima frekuensi dari hop sequence. Lima frekuensi tersebut adalah:
Gambar 2.10 Frekuency Hopping dengan lima frekuensi
Pada Gambar 2.10 [2] setelah gelombang radio melakukan transmisi data
pada frekuensi carrier 2,451 GHz, gelombang radio akan mengulang kembali hop
sequence awal yakni 2,449 GHz. Proses ini dilakukan sampai data yang diterima
lengkap.
Pada sisi penerima, hop sequence gelombang radio harus sinkronisasi
terhadap pengirim sehingga menerima frekuensi yang tepat dan pada waktu yang
tepat pula. Kemudian sinyal yang diterima dimodulasi dan digunakan pada komputer
penerima.
b. Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
Direct Sequence Spectrum merupakan tipe spread spectrum yang sudah
banyak dikenal dan dapat dipakai karena implementasinya dan data rate yang tinggi.
Kebanyakan dari peralatan wireless LAN yang digunakan sekarang ini menggunakan
teknologi ini. Metode yang digunakan pada DSSS dalam pengiriman data dimana
transmit dan receive-nya disebarkan langsung pada suatu band (pita) tertentu
(misalnya 22 MHz).
DSSS menggabungkan sinyal data pada station pengiriman dengan bit
sequence yang mempunyai data rate yang tinggi, dimana hal ini disebut chipping
maka semakin besar sinyal yang resisten terhadap interferensi. Semakin rendah
processing gain, maka semakin besar jumlah bandwidth tersedia untuk user. FCC
mengeluarkan peraturan bahwa spreading ratio harus lebih dari sepuluh. Sebagian
besar dari produk produk yang terdapat di pasaran mempunyai suatu spreading ratio
kurang dari 20 dan standar baru dari IEEE 802.11 memakai suatu spreading ratio
sebelas. Seperti yang dijelaskan di atas, pemancar dan penerima pada DSSS harus
disamakan dengan memakai processing gain yang sama. Apabila processing gain
ortogonal digunakan lebih dari satu LAN maka dapat dibagi pada band yang sama.
Karena sistem DSSS menggunakan subchannel- subchannel yang lebar, maka
banyaknya co-located LAN menjadi terbatas oleh ukuran subchannels.
Dalam mendefenisikan sebuah channel pada sistem direct sequence
menggunakan cara lebih konvensional daripada FHSS. Masing masing channel pada
sistem direct sequence saling berdekatan dengan lebar frekuensi 22 MHz. Sebagai
contoh dapat di lihat pada Gambar 2.11 [2].
Gambar 2.11 Overlapping yang terjadi pada DSSS
Seperti terlihat pada Gambar 2.12 channel pada DSSS, sistem direct sequence terjadi
overlapping pada masing-masing channel-nya sehingga hal ini menyebabkan
interferensi pada sistem. Channel-channel yang overlapping pada sistem DSSS tidak
sinyal. Channel-channel yang tidak terjadi overlapping harus berselisih lima
channel, misal channel 1 dan channel 6, channel 2 dan channel 7 dan seterusnya.
Secara teori jumlah channel maksimum yang tidak overlapping yang dapat diperoleh
pada sistem DSSS ada tiga, yakni [1] : channel 1, channel 6 dan channel 11.
Gambar 2.12 Channel yang tidak overlapping pada sistem DSSS
c. Perbandingan FHSS dan DSSS
Antara teknologi FHSS dan DSSS keduanya memiliki kelebihan dan
kekurangan, dan hal itu memberikan pertimbangan untuk enentukan pemakaian dari
wireless LAN. Dan pada bagian ini diperlihatkan beberapa factor yang harus
dipertimbangkan ketika memilih teknologi apa yang akan digunakan, antara lain [2] :
- Narrowband interference
- Co-location
- Cost
- Equipment compatibility & availability
- Data rate & throughput
- Standards support
1. Narrowband Interference
Kelebihan dari FHSS meliputi resistansi yang tinggi terhadap interferensi
narrow band. DSSS lebih sering terjadi interferensi dibandingkan FHSS dikarenakan
penggunaan dari 22 MHz yang berdekatan dengan 79 Mhz yang digunakan FSSS.
2. Cost
Ketika mengimplementasikan wireless LAN, kelebihan dari DSSS mungkin
lebih terasa dibandingkan sistem FHSS bila dilihat dari pertimbangan budget. Biaya
yang dibutuhkan untuk mengimplementasikan direct sequence system jauh lebih
rendah bila dibandingkan sistem frequency hopping.
3. Co-location
Kelebihan dari FSSS diatas DSSS adalah pada kemampuan untuk
menco-located banyak frekuensi hopping dibandingkan dengan direct sequence system.
Sejak sistem frekuensi hopping menggunakan 19 discrete channel, frekuensi hopping
memiliki kelebihan co-location diatas direct sequence system, dimana memiliki
maksimum co-location 3 akses point (lihat Gambar 2.13).
4. Data rate & Throughput
Sistem FHSS dan DSSS memiliki throughput data yang dikirim hanya sekitar
setengah dari data rate. Ketika diujikan throughput dari wireless LAN, didapat 5-6
Mbps pada setting 11 Mbps untuk DSSS.
5. Security
Telah diketahui bahwa frekuensi hopping lebih aman dibandingkan direct
sequence system. Fakta pertama bahwa radio FHSS hanya menghasilkan nilai
minimal pada manufacture. Kedua, tiap manufacture menggunakan standard dari hop
sequences, dimana pada umumnya terhubung dengan sistem sebelumnya.
2.4 Antena
Antena adalah sebuah alat yang berfungsi untuk memancarkan sinyal listrik dari
kabel ke udara. Dalam komunikasi dua arah, satu antena dapat berfungsi sebagai
penerima dan juga pemancar. Antena RF merupakan suatu alat yang digunakan
untuk merubah sinyal frekuensi yang tinggi dalam suatu saluran transmisi (kabel atau
waveguide) ke dalam gelombang propagasi di udara.
Pada jaringan wireless LAN, antena merupakan alat yang yang sering digunakan
untuk meningkatkan jangkauan dari sistem WLAN. Pemilihan antena yang sesuai
dan penempatan posisi yang tepat dapat menambah keamanan dan mengurangi
kebocoran sinyal dari sistem wireless LAN.
Ada beberapa tipe antena yang dapat mendukung implementasi WLAN, yaitu [2] :
a. Antena Omni-directional (Dipole)
b. Antena Semi-directional
2.4.1 Antena Omni-directional (Dipole)
Yaitu jenis antena yang memiliki pola pancaran sinyal kesegala arah dengan daya
yang sama. Untuk menghasilkan cakupan area yang luas, gain dari antena omni
directional harus memfokuskan dayanya secara horizontal (mendatar) (lihat Gambar
2.16), dengan mengabaikan pola pemancaran keatas dan kebawah, sehingga antena
dapat diletakkan ditengah-tengah base station. Dengan demikian keuntungan dari
antena jenis ini adalah dapat melayani jumlah pengguna yang lebih banyak. Namun
kesulitannya adalah pada pengalokasian frekuensi untuk setiap sel agar tidak terjadi
interferensi.
Pada Gambar 2.14 ditunjukkan suatu radiasi dari antena dipole yang
dikonsentrasikan ke dalam suatu daerah yang terlihat seperti donat, dengan posisi
antena dipole yang vertikal yang disebut dengan “hole” dari “donat”. Sinyal dari
suatu antena omni-directional radiasinya 360 derajat. Penguatan tertinggi, terlihat
saat tekanan berada di puncak bagian donat.
Gambar 2.14 Antena ‘donat’ Dipole
Radiasi dari antena dipole sama-sama dalam semua arah di setiap sumbu axis-nya,
tetapi radiasinya tidak terlalu panjang dari kawatnya sendiri. Gambar bagian samping
dari radiator antena dipole seperti gelombang radiasi pada Gambar 2.15 Gambar ini
juga mengilustrasikan bentuk antena dipole ”gambar 8” dalam bentuk-bentuk
Gambar 2.15 Gambar samping Antena Dipole
Gambar 2.16 Cakupan area dengan penguatan terbesar dari antena omni-directional
Antena omni-directional umumnya digunakan untuk desain point-to-multipoint
dengan menggunakan topologi star (lihat Gambar 2.17).
Gambar 2.17 Hubungan Point-to-multipoint
2.4.2 Antena Semi-Directional
Yaitu antena yang mempunyai pola pemancaran sinyal dengan satu arah tertentu.
Antena semi-directional sering memancarkan pada bentuk hemispherical atau pola
Gambar 2.18 Jangkauan Antena Semi-directional
Antena ini idealnya cocok untuk jembatan dengan jarak pendek atau rata-rata. Pada
ruang tertutup yang luas, bila pemancar harus diletakkan disudut atau pada bagian
belakang bangunan, koridor, atau ruangan besar, antena semi-directional akan
menjadi pilihan yang baik untuk menyediakan jangkauan yang tepat. Gambar 2.19
menggambarkan hubungan antara dua bangunan yang menggunakan antena
semi-directional.
Gambar 2.19 Hubungan Point to Point menggunakan Antena Semi-Directional
2.4.3 Antena Highly-Directional
Antena ini memencarkan sinyal-sinyal terbatas dari tipe antena apapun dan
mempunyai gain terbesar dari ketiga group antena serta memiliki pola radiasi seperti
pada Gambar 2.22. Antena highly-directional secara khusus berbentuk cekung,
peralatan berbentuk piringan, seperti bisa dilihat pada Gambar 2.20 dan Gambar
Gambar 2.20 Contoh Antena Highly-Directional Berbentuk Parabola
Gambar 2.21 Contoh Antena Highly-Directional Berbentuk Grid
Gambar 2.22 Pola Radiasi Antena Highly-Directional
Kemampuan antena highly-directional adalah bisa menghubungkan dua bangunan
yang terpisah beberapa mil satu sama lain dan tidak punya hambatan jarak
