wireless (jaringan nirkabel)

wireless (nirkabel)

-Sistem komunikasi pengggunaanfrekuensi/spektrum radio yang menggunakan tranmisi (pengiriman/penerimaan) informasi (data) tanpa koneksi fisik.

-Berbeda dengan sistem tranmisi yang memerlukan koneksi fisik.

-Bersifat tetap (fixed) atau bergerak (mobile)

-Dibatasi oleh ketersediaan spektrum (ita frekuensi), karena adanya interferensi (salng mengganggu) jika digunakan bersama.

Komunikasi nirkabel

-          Dapat dilakukan diaman sja (mobile)

-          Bias nersifat lebih personal

-          Dibatasi oleh sifat antarmuka terminal :

Layar kecil (ponsel) sampai menengah (lapatop)

Tombol terbatas

Daya terbatas

Pemanfaatan teknologi nirkable

-          Layanan bersifat tetap (fiexed)

Penggunaan sekitar rumah (cordless-DECT)

Sambungan local (wireless local loop-WLL)

Bluetooth

WiFi

WIMAX

Satellite

RFID

-          Layanan bersifat bergerak (mobile)

Limited mobility (flexi)

Celluler (GSM, CDMA, 3G)

Satellite (GMPCS)

Standar nirkabel

-          IEEE  802.15.4 (zigbee alliance)

IEEE 802.22

IEEE 802.20

IEEE 802.15e

IEEE 802.15d

WIMAX

IEEE 802.11

Wi-Fi Alliance

IEEE 802.15.3

UWB, Bluetooth

Wi-Media

BTSIG, MBOA

-          Sensors (BAN)

RAN

WAN

MAN

LAN

PAN

-          RFID (autoID Center)

3GPP (GPRS/UMTS)

3GPP2 (1X-/CDMA  2000)

ETSI HiperMAN & HIPERACCES

ETSI-BRAN

HIPERLAN

ETSI

HIPERPAN

Frekuensi wireless

Dalam teknologi WLAN, ada dua standar yang digunakan yakni 802.11 standar indoor yang terdiri dari :

a.       802.11                   2,4 GHz                 2 Mbps

b.      802.11a                 5 GHz                     54 Mbps

c.       802.11a                 2X5 GHz                108 Mbps

d.      802.11b                2,4 GHz                 11 Mbps

e.      802.11g                 2,4 GHz                 54 Mbps

f.        802.11n                2,4 GHz                 120 Mbps

Untuk outdoor menggunakan standar 802.16 salah satunya adalah WiMAX (world interoperability for microwave acces) yang sedang digodok penggunaanya di Indonesia.

Channel frekuensi WLAN

Channel	Frekuensi (Mhz)	Channel	Frekuensi (Mhz)
1	2412	8	2447
2	2417	9	2452
3	2422	10	2457
4	2427	11	2462
5	2432	12	2472
6	2437	13	2477
7	2442

Kelebihan frekuensi 2,4 Ghz

-          Cakupan area sampai 50 mil

-          Dapat mentransmisikan data suara dan gambar bergerak

-          Biaya yang terjangkau

-          Kecepatan data tinggi sampai 11 Mbps per kanal

-          Tahan dari gangguan interferensi frekuensi RF

-          Dapat diaplikasikan didalam ataupun diluar ruangan

-          Dapat diaplikasikan P2P dan P2M

Antenna wireless

-          Antenna RF

Antenna RF merupakan suatu alat yang digunakan untuk merubah sinyal frekuensi yang tinggi dalam suatu saluran transmisi (kabel atau waveguide) kedalam gelombang propagasi di udara. Berikut ini adalah kategori umum dari antenna RF :

-          Omni-directional

-          Semi-directional

-          Highly-directional

Antenna omni-directional (dipole)

-          Sinyal dari suatu omni-directional radiasinya 360 derajat. Penguatan tertinggi terlihat saat tekanan berada dipuncak bagian donat.

-          Radiasi dari antenna dipole yang dikonsentrasikan kedalam suatu daerah yang terlihat seperti donat, dengan posisi antenna dipole yang vertkal  yang disebut dengan “hole” dari “donat”.

Penggunaan antena omni-directional (dipole)

-          Antenna omni-directional umunya digunakan untuk desain point-to-multipoint dengan menggunakan topologi star

Propagasi gelombang

Pendahuluan

Propagasi energy elektromagnetik antara antenna pemancar dan antena penerima.

Propagasi antenna umumnya akan termodifikasi oleh adanya

-          Adanya permukaan bumi

-          Lapisan atmosfir

-          Lapisan ionosfer

-          Hydrometer pada atmosfer ( air hujan, salju, dll)

Spektrum frekuensi (1)

3 aspek penggunaan spectrum frekuensi :

-          Pemilihan frekuensi yang paling tepat

-          Factor interferensi

-          Pemilihan frekuensi berdasarkan jenis modulasi dan jarak hubungan

Spectrum frekuensi (2)

o   VLF         : 3 - 30 kHz           (very low frequency)     30 km – 10 km

o   LF            : 30 300 kHz         (low frequency)                               10 km – 1 km

o   MF          : 300 kHz – 3 MHz              (medium frequency)     1 km – 100 km

o   HF           : 3 – 30 MHz        (high frequency)              100 m – 10 m

o   VHF        : 30 – 300 MHz    (very high frequency)    10 m – 1m

o   UHF        : 300 – 3 GHz       (ultra high frequency)   1 m – 100 mm

o   SHF        : 3 – 30 GHz         (super high frequency) 100 mm – 10 mm

o   EHF        : 30 – 300 GHz     (extremely high frequency)       10 mm – 1 mm

Spectrum frekuensi (3)

o   L              (1-2 GHz)

o   S              (2-4 GHz)

o   C             (4-8 GHz)

o   X             (8-12 GHz)

o   Ku           (12-18 GHz)

o   K             (18-27 GHz)

o   Ka           (27-40 GHz)

o   Milimeter (40-300 GHz)

Propagasi gelombang

-          Gelombang tanah

-          Gelombang langit

-          Gelombang langsung

-          Hamburan ( scattering)

Gelombang tanah (1)

-          Merambat sepanjang permukaan bumi

-          Efektif pada frekuensi < 3 MHz

-          Polarisasi vertical, volarisasi horizontal akan di-short oleh permukaan bumi

-          Sangat dipengaruhi keadaan geografi

Gelombang tanah (2)

-          Redaman berbanding lurus dengan impedansi permukaan bumi

-          Impedansi permukaan bumi merupakan fungsi dari konduktivitas dan frekuensi

Gelombang angin (3)

-          Merambat diudara bebas dan dapat dipantulkan oleh ionosfir

-          Frekuensi antara 3 MHz – 30 MHz

-          Dapat menjangkau jarak yang sangat jauh

Lapisan ionosfir (1)

-          Terjadi akibat aktivitas matahari

-          Lapisan D

      - Berjarak 40 – 88 km diatas permukaan bumi

       -Ionisasi sangat rendah karena paling jauh dari matahari

      -Tidak ada pada malam hari karena proses rekombinasi yang cepat

Lapisan ionosfir (2)

Lapisan E

-berjarak 88 – 144 km diatas permukaan bumi

-dikenal sebagai kennely –heavyside

-tidak ada pada malam hari

                       Lapisan F

                                -berjarak 144 – 400 km diatas permukaan bumi

                                -pada siang hari terbagi dua menjadi F1 dan F2

Space wape (direct wave) (1)

-          Merambat berdasarkan garis lurus

-          Frekuensi lebih besar dari 30 MHz

-          Dipantul oleh permukaan bumi atau benda lainnya

-          Dapat mempunyai lintasan jamak

Space wave (2)

-          Perambatan dipengaruhi oleh perubahan indeks bias atmosfir

-          Indexs bias berubah dengan ketinggian karena kondisi atmosfir (temperature, tekanan, dan kelembapan) adalha fungsi ketinggian

-          Perubahan indeks bias mengakibatkan gelombang dibelokan

Pembiasan gelombang (1)

-          Indeks bias adalah akar dari konstanta dielektrik

-          Konstanta dielektrik adalah fungsi dari ketinggian

-          Hokum snellius : gelombang dibiaskan menjauhi  normal untuk indeks bias yang makin kecil

Pembiasan gelombang (2)

-          Hubungan indeks bias, kecepatan fasa dan konstanta dielektrik pada 2 media yang berbeda

Factor kelengkungan bumi (1)

-          Factor kelengkungan bumi dikenal dengan factor k, yaitu perbandingan antara radius efektif bumi dengan radius yang sebenarnya.

-          Jari-jari bumi efektif

Factor kelengkunagan bumi (2)

-          Factor k akan berubah ubah tergantung keadaan cuaca dan fungsi dari gradient indeks bias.

-          Atmosfer standar k = 4/3

-          Pada temperature panas k > 4/3

-          Pada temperature dingin k < 4/3

Fading (1)
- fading adalah naik turunnya sinyal akibat interferensi gelombang langsung dengan gelombang pantul di penerima. Besar fading bergantung pada beda fasa dan amplitude kedua jenis sinyal tsb.

-          Dua tipe fading :

-flat fading

-frequency selective fading

Fading (2)

Dua tipe flat fading

                -

Fading (4)

Probabilitas terjadinya fading [barnet] :

F : freq [GHz]

D : panjang lintasan [km]

FM : fading margin

a : factor geografi permukaan bumi

b : factor iklim

0,125 : iklim kering

0,25 : iklim sedang

0,5 : iklim panas / lembab

0,25 : bukit

1 : normal

4 : datar melalui air

Multipath fading (3)

-          Daerah dimana dapt menyebabkan pantulan sehingga berbeda fase 180  disebut daerah Fresnel

-          Umumnya daerah Fresnel I harus bebas untuk komunikasi point to point

Multipath fading (4)

Mengatai multipath fading

-          Penggunaan system diversitas ( ruang / frekuensi). Diversitas frekuensi membutuhkan pemisahan 5% frekuensi

-          Penggunaan adaptive equalizer

-IF Adapter Equalizer : beroprasi dalam domain frekuensi. Perbaikan amplitude dan freq.

-Basedband Adaptive Equalizer : beroprasi dalam domain waktu. Mereduksi ISI

Delay spread

-          Akibat lain dari multipath propagation adlah delay yang berbeda untuk tiap lintasan

-          Akibat delay yang berbeda timbul pelebaran (smearing out / spreading out) dari sinyal. Peristiwa ini disebut dengan delay spread.

Kapasitas kanal

Kapasitas kanal diturunkan dari persamaan yang dihasilkan oleh C.E Shannon :

Dimana

 C = kapasitas kanal transmisi (bit/detik)

W= lebar pita frekuensi transmisi (Hz)

S= daya sinyal (watt)

N= daya deraw (watt)

Rugi  - rugi propagasi (1)

Redaman penyebaran

-          Antena isotropis dengan daya pancar  Pt: menyebarkan energy (daya) ke segala arah sama besar

-          Rapat daya pada jarak d dari antenna adalah sama dengan 

Pengaruh hujan (1)

-          Curah hujan menyebabkan redaman dan hamburan gel.mikro

-          Makin tinggi frekuensi makin besar tegangannya

-          Bentuk butiran hujan menyebabkan gelombang dengan polarisasi horizontal mengalami pengaruh redaman yang lebihh besar daripada polarisasi vertical

Pengaruh hujan (2)

-          Ppengaruh hujan diperhitungkan untuk frekuensi diatas 6 GHz

-          Hujan terjadi pada ruang yang terbatas, lamanya bervariasi dengan tingkat kelebatan yang berbeda

-          Pengaruh hujan diketahui melalui analisis statistic dalam jangka waktu beberapa tahun

Pengaruh hujan (3)

Metode penentuan penurunan hujan :

1.       Penentuan daerah iklim dari pada daerah hujan CCIR Rep. 563-2

2.       Berdasarkan daerah iklim dan availabilitas system tertentu dapat diketahui intensitas hujan R mm/h. (cara ini dilakukan jika data local intensitas hujan tidak ada)

3.       Frekuensi kerja tertentu mempunyai harga koefisien regresi a dan b terntentu untuk polarisasi vertical dan horizontal

Rotasi faraday (1)

Rotasi faraday adalah rotasi sumbu axis polarisasi pada polarisasi non sirkuler yang disebabkan oleh lapisan udara ionosfer. Hal ini dapat menyebabkan redaman pada perambtan gelombang.

Redaman ini dapat dieliminasi dengan menggunakan polarisasi sirkuler

Rotasi faraday (2)

Sebuah gelombang EM :

Menembus lapisan ionosfer, dan akan merambat dalam 2 gelombang berpolarisasi sirkuler yang berbeda konstanta propagasi.