Komunikasi Nirkabel Ad Hoc pada Kanal VHF dengan Memanfaatkan Platform SDR
Oleh : Primatar Kuswiradyo
Pembimbing : Dr.Ir. Achmad Affandi, DEA
Pascasarjana Telekomunikasi Multimedia Jurusan Teknik Elektro
Latar Belakang
Software Defined Radio memiliki sifat
yang flexibel di dalam penggunaannya
Jaringan Nirkabel Ad Hoc memberikan
fleksibilitas daripada jaringan Infrastruktur Wireless Biasa
Perumusan Masalah
1. Bagaimana mendesain
Software-Defined-Radio (SDR) untuk komunikasi nirkabel peer to peer pada kanal VHF?
2. Bagaimana mengimplementasikan dan
mengintegrasikan perangkat-perangkat pendukung untuk menunjang platform
Software-Defined-Radio (SDR) yang telah dibuat pada komunikasi nirkabel peer to peer?
3. Apakah rancangan platform SDR yang
telah dibuat bisa diaplikasikan pada
Batasan Masalah
1. Frekuensi kerja berada pada kanal VHF dengan disesuaikan
dengan adanya perangkat pendukung yang tersedia dimana nanti akan ditetapkan range frekuensi 145-160 MHz .
2. Node-node yang digunakan pada percobaan ini dalam keadaan
statis dan pengukuran hanya dilakukan pada ruangan yang berdimensi terbatas
3. Sinyal yang dibangkitkan adalah pada domain baseband yaitu
sebesar 4 KHz
4. Algoritma pemrosesan sinyal digital yang dibangun berbasis SDR
sementara hanya untuk satu jenis modulasi digital saja yaitu modulasi ASK.
5. Pada penelitian kali ini ADC menggunakan microcontroller
ATMEGA 8535 dengan kecepatan sampling efektif 10 kS/s
6. Untuk pengujian akan dilakukan pada komunikasi dengan metode
komunikasi searah (simplex) pada jaringan nirkabel yang dimodelkan.
7. Untuk sementara menggunakan protocol konvensional pada
mode jaringan ad hoc serta tidak menggunakan protocol yang mendukung error correction.
Tujuan Penelitian
Umum :
Melalui penelitian ini diharapkan dapat membantu menyediakan alternative sarana komunikasi nirkabel yang
fleksibel dan diharapkan mendukung untuk daerah minim infrastruktur
sehingga pada akhirnya dapat
memberikan akses telekomunikasi yang merata bagi masyarakat.
Tujuan Penelitian (2)
Khusus
Tujuan khusus dari penelitian ini adalah untuk
mendesain system komunikasi nirkabel yang berbasis pada platform SDR (Software Digital Radio) untuk
komunikasi nirkabel pada kanal VHF dengan metode yang diaplikasikan pada jaringan nirkabel ad hoc. Dimana nantinya akan lebih memudahkan di dalam rekayasa pengolahan sinyalnya dikarenakan bisa dilakukan dengan bantuan PC. Jadi diharapkan
nantinya metode penelitian ini bisa dikembangkan kearah peneltian SDR yang lebih lanjut.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini diharapkan
dapat memberikan metode awal
untuk melakukan penelitian di bidang teknologi SDR yang diaplikasikan
pada jaringan Ad Hoc sederhana.
Sehingga nantinya diharapkan dapat dilanjutkan ke arah pengembangan yang lebih lanjut dari penerapan
Software Defined Radio
Pengertian :
Sofware-radio adalah sebuah teknologi yang muncul untuk membangun sistem radio yang fleksibel,
multiservice, multistandard, multiband, reconfigurable dan reprogrammable dengan menggunakan software [1]
Jaringan Nirkabel Ad Hoc
Jaringan Ad Hoc adalah jaringan yang tidak memiliki
infrastruktur dimana setiap node yang bergerak dapat bertindak sebagai router
Modulasi ASK
Sinyal pemodulasinya merupakan deretan pulsa biner yang
berubah-ubah diantara dua harga tegangan. Sistem
modulasi ASK mirip dengan modulasi AM, yaitu informasi tersimpan dalam amplitudo, sehingga perubahan amplitudo akan mempengaruhi informasi yang dikirim.
S(t) = A sin (2пft) untuk binary 1 [2]
Penelitian Sebelumnya
Ada beberapa paper yang membahas dasar
tentang SDR ini antara lain [Youngblood, 2002] mengenai teori fundamental yang harus dipelajari untuk pengembangan SDR itu sendiri serta pada [Buracchini, 2000]
mengenai konsep dasar untuk perancangan SDR.
Pada penelitian sebelumnya untuk jaringan
nirkabel ad hoc telah dibangun sebuah jaringan ad hoc terintegrasi yang
digunakan untuk mendukung komunikasi data pada VMES. [Ardita, 2010]
Bagan Metodologi Penelitian
START
Pemodelan Sistem
Integrasi hardware ADC & DAC dengan PC
Desain Algoritma untuk Aplikasi SDR pada
PC
Desain Transmitter & Receiver
Desain Topologi untuk Komunikasi Data
Nirkabel
Pengujian Perangkat & Pengambilan Data
Analisa Kinerja Sistem
Metodologi Penelitian
Pemodelan Sistem
Integrasi Hardware ADC & DAC dengan PC Desain Algoritma untuk SDR
Desain Transmiter dan Receiver
Desain Topologi untuk Komunikasi Data
Nirkabel
Metodologi (lanjutan)
Metodologi (lanjutan)
Integrasi Hardware ADC & DAC
dengan PC
Sebagai langkah awal dalam mendisain sistem SDR maka perlu dilakukan koneksi perangkat ADC/DAC pada PC dimana ADC/DAC yang akan di integrasikan ini direncanakan berupa
soundcard dan modul ADC yang dilengkapi dengan sebuah mikrokontroler yang nantinya berintegrasi dengan PC untuk digunakan
sebagai modem untuk mengirim dan menerima data.
Metodologi (lanjutan)
Desain Algoritma untuk SDR
Membangkitkan sinyal baseband
secara digital.
Membuat software untuk receiver
pengolah data yang diterima dari modul konversi sinyal.
Metodologi (lanjutan)
Metodologi (lanjutan)
Metodologi (lanjutan)
Desain Topologi untuk Komunikasi
Data Nirkabel
- Komunikasi Nirkabel Point to Point (2
node)
Metodologi (lanjutan)
Metodologi (lanjutan)
Metodologi (lanjutan)
Pengujian Perangkat dan
Pengambilan Data
- Dilakukan dengan menggunakan
bantuan osciloskop dan software di sisi PC receiver
Pengujian
Dilakukan pada sisi software dan
hardware.
Pengujian Hardware
Saat tidak ada masukan pada radio
Pengambilan Data
Dilakukan dengan mengkonversi nilai
yang diperoleh dari modul ADC
dimana teknik integrasi digunakan untuk mengolah data yang diterima dari modul ADC.
Hasil Pengamatan
Hasil Pengamatan
Hasil Pengamatan
Hasil Pengamatan
Hasil Pengamatan
Hasil Pengamatan
Hasil Pengamatan
Grafik Hasil Pengujian Point to Point
Grafik BER vs Data Rate PtP
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 200 400 512
Bit per Second
B
E
R 1 meter
Hasil Pengamatan
Grafik Hasil Pengujian Point to Point
Grafik BER vs S/N PtP 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 20.1 20.2 dBV B E R 200 bps 400 bps 512 bps
Hasil Pengamatan
Grafik Hasil Pengujian Ad Hoc
Garfik BER vs Data Rate Ad hOC
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 200 400 512
Bit per Second
B
E
R 1 meter
Hasil Pengamatan
Grafik Hasil Pengujian Ad Hoc
Grafik BER vs S/N Ad Hoc
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 18.65 19.65 S/N (dBV) B E R 200 bps 400 bps 512
Kesimpulan
Hasil yang diperoleh pada pengiriman data dengan
kecepatan 200 bps jauh lebih baik daripada untuk 400 bps serta 512 bps
Banyaknya frame yang hilang kemungkinan besar
disebabkan oleh error pada sisi hardwarenya selain itu juga disebabkan adanya beberapa gangguan seperti noise pada sisi radio transceiver maupun pada sisi
hardware ADC/DAC selain itu juga akibat tidak adanya fasilitas error checking
Untuk nilai S/N (dBV) yang semakin meningkat maka kecenderungan dari BER semakin menurun
Pada hardware perangkat terintegrasi ADC yang dibuat sebaiknya digunakan untuk pengiriman data dengan rate 200 bps supaya hasilnya lebih optimal
Saran
Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya dibuat
software yang lebih advance baik di sisi penerima maupun di sisi pengirim agar didapat hasil penelitian yang lebih lengkap.
Untuk mencapai hasil yang lebih maksimal hendaknya
dilakukan rekayasa assembly pada microcontroller yang digunakan agar dapat mengeluarkan potensi maksimal dari modul hardware yang digunakan
Untuk mendapatkan hasil yang lebih maksimal perlu
ditambahkan protokol untuk error checking agar paket yang error dan hilang bisa diminimalisasi
Daftar Pustaka
[1] Enrico Buracchini, CSEL T , The Software Radio
Concept,IEEE Comm. Magazine, hal. 138-143, September 2000
[2] Dr. K.V. Prasad , Principles of Digital Communication
Systems and Computer Networks, Charles River Media, 2003 [3] Gerald Youngblood, A Software-Defined Radio for the
Masses, Part 1,http://www.flex-radio.com/Data/Doc/qex1.pdf, 2002.
[4] Ardita, M, Affandi A, Perancangan Terminal
Komunikasi Data Terintegrasi untuk Jaringan Ad-Hoc Vessel Messaging System (VMeS), Tesis JTE- FTI, ITS,
