MODUL 1 Dasar Jaringan Nirkabel dan Gelombang Radio
1. Jaringan Nirkabel
Jaringan nirkabel adalah teknologi yang menggunakan dua piranti untuk bertukar data tanpa media kabel. Data dipertukarkan melalui media gelombang cahaya tertentu (seperti teknologi infrared pada remote tv) atau gelombang radio (seperti bluetooth pada ponsel dan komputer) dengan frekuensi tertentu. Jaringan nirkabel biasanya menghubungkan satu sistem komputer dengan sistem yang lain dengan menggunakan beberapa macam media transmisi tanpa kabel, seperti: gelombang radio, gelombang mikro, maupun cahaya infrared.
Gambar 1.1 Jaringan Nirkabel
Prinsip dasar sebuah jaringan nirkabel sebenarnya sama dengan jaringan berkartu jaringan (Ethernet card). Fungsi access point, sering disingkat AP, pada sebuah jaringan nirkabel mirip dengan hub pada jaringan komputer berbasis kabel. Jika tanpa access point, komputer yang mempunyai adapternirkabel dapat berkomunikasi langsung dengan komputer lainnya, dan hal ini sama dengan hubungan komputer ke komputer (peer-to-peer)dengan menggunakan kabel metode saling-silang (cross-over).
a. Keunggulan Jaringan Nirkabel
• Tingkat mobilitas tinggi
Penggunaan jaringan nirkabel memberikan kemudahan terhadap pengguna untuk mengakses informasi dimana pun mereka berada selama dapat terjangkau jaringan nirkabel tersebut. Seorang pengguna yang berada di lokasi mana saja di kantor atau di ruang publik (hotspot)selalu dapat tersambung ke internetsehingga komunikasi serta proses mendapatkan data atau informasi bisa dilakukan dengan lebih cepat.
• Proses instalasinya mudah dan cepat
Instalasi sebuah jaringan nirkabel termasuk mudah dan cepat tanpa harus menarik kabel malalui dinding. Kabel hanya digunakan ketika menghubungkan sebuah access
3
point ke sebuah jaringan(hub/repeater/router), sementara koneksi ke komputer klien dilakukan via gelombang radio dengan medium udara. Berbeda ketika menggunakan jaringan berbasis kabel, tiap komputer yang akan tersambung ke jaringan LAN perlu menarik kabel satu per satu ke hub.
• Lebih fleksibel
Penggunaan jaringan nirkabel memungkinan kita membangun sebuah jaringan komputer pada tempat-tempat yang tidak mungkin atau sulit dijangkau oleh kabel. Seperti di kota-kota besar, infrastruktur untuk tempat kabel sudah sangat sulit dan tidak mempunyai tempat yang cukup memadai sehingga penggunaan jaringan nirkabel menjadi salah satu alternatif solusi yang tepat.
• Meningkatkan produktivitas
Karena dapat selalu tersambung ke jaringan intranet atau internet, dimana pun pengguna berada selama dalam jangkauan jaringan, respon pengguna akan lebih cepat. Seperti dalam sebuah perusahaan, ketika karyawan dapat mengakses informasi di lokasi mana pun, mereka dapat dengan cepat merespons kebutuhan atau keluhan dari pelanggan sehingga proses pengambilan keputusan dapat segera dilakukan.
b. Kerugian Jaringan Nirkabel
Selain berbagai keuntungan di atas, penggunaan jaringan nirkabel juga mempunyai beberapa kelemahan jika ditinjau dari beberapa faktor, yaitu:
• Keamanan
Karena jaringan nirkabel bekerja dengan medium udara, sebenarnya transmisi data dapat ditangkap dan disadap oleh siapa saja sehingga banyak sekali jenis serangan yang terjadi pada jaringan nirkabel. Namun, ada beberapa teknik dan tip optimalisasi jaringan.
• Faktor kecepatan
Jaringan nirkabel dapat menyediakan transmisi data 11 Mbps hingga 54 Mbps. Kecepatan data dipengaruhi oleh lingkungan sehingga laju data yang didapat menjadi 11 Mbps hingga 24 Mbps. Faktor cuaca sangat berpengaruh terhadap kualitas sinyal, mengingat bahwa sistem transmisi yang digunakan adalah medium gelombang radio di udara, sehingga bisa memberikan penundaan kepada pengguna.
• Faktor biaya (cost)
Harga komponen untuk membuat jaringan nirkabel saat ini masih tergolong mahal sehingga implementasinya membutuhkan perencanaan yang tepat. Walaupun biaya awalnya sangat tinggi, biaya perawatannya masih lebih murah dibandingkan jaringan kabel. Selain itu, jaringan nirkabel sangat cocok untuk lingkungan yang dinamis, maksudnya sering mengalami perpindahan atau rotasi lingkungan kerja.
Terlepas dari keuntungan dan kerugian jaringan nirkabel, saat ini pemanfaatan teknologi nirkabel telah banyak digunakan baik di dalam perusahaan (private) maupun
4
di lokasi publik (hotspot). Semakin maraknya penggunaan jaringan nirkabel menunjukkan bahwa keuntungan nirkabel lebih besar dibandingkan dengan kerugiannya.
2. Gelombang Radio
Setelah mengetahui dasar pada jaringan nirkabel, selanjutnya akan membahas gelombang radio yang berperan sebagai media transmisi pada jaringan nirkabel.
Radio adalah teknologi yang digunakan untuk pengiriman sinyal dengan cara modulasi dan radiasi elektromagnetik (gelombang elektromagnetik). Gelombang ini melintas dan merambat lewat udara dan bisa juga merambat lewat ruang angkasa yang hampa udara, karena gelombang ini tidak memerlukan medium pengangkut (seperti molekul udara).
Gelombang radio adalah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik, dan terbentuk ketika objek bermuatan
listrik dimodulasi (dinaikkan frekuensinya) pada frekuensi yang terdapat dalam frekuensi gelombang radio (RF) dalam suatu spektrum
elektromagnetik dan radiasi elektromagnetiknya bergerak dengan
cara osilasi elektrik maupun magnetik.
Gelombang radio di kelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulaai dari 30 kHz keatas dan di kelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya.
Gambar 1.1 Alur sistem gelombang radio
5
Tabel 1.1 Pengelompokan gelombang radio
| | Lebar Frekuensi | Panjang gelombang tertentu | Beberapa penggunaan | | | |||
| | | | | | | | | |
| | Low (LF) 30 kHz | Long wave, 1500 meter | Radio | gelombang | panjang | dan | | |
| | – 300 kHz | | komunikasi melalui jarak jauh | | | |||
| | | | | | | |||
| | Medium (MF) 300 | Medium wave, 300 meter | Gelombang medium lokal | dan | | |||
| | kHz – 3 MHz | | radio jarak jauh | | | | ||
| | | | | | | | | |
| | High (HF) 3 MHz | Short wave, 30 meter | Radio | gelombang | pendek | dan | | |
| | – 30 MHz | | komunikasi, radio amatir, dan CB | | ||||
| | | | | | ||||
| | Very High (VHF) | Very short wave, 3 meter | Radio FM, polisi, dan pelayanan | | ||||
| | 30 MHz – 300 MHz | | darurat | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | Ultrahigh (UHF) | Ultra short wave 30 cm | TV | | | | | |
| | 300 MHz – 3 GHz | | | | | | | |
| | | | | | | | ||
| | Super High (SHF) | Microwaves, 3 cm | Radar, | komunikasi | | | ||
| | Di atas 3 GHz | | satelit, telepon, dan saluran TV | | ||||
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
1. Frekuensi dan Panjang Gelombang
a. Frekuensi
Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Untuk mencapai suatu jarak tertentu, semakin panjang gelombang, semakin rendah frekuensinya. Sebaliknya, semakin pendek gelombang, semakin tinggi frekuensi yang diperlukan.
Gambar 1.2 Gelombang sinusoida dengan beberapa macam frekuensi
Untuk menghitung frekuensi, seseorang menetapkan jarak waktu, menghitung jumlah kejadian peristiwa, dan membagi hitungan ini dengan panjang jarak waktu. Frekuensi sebesar 1 Hz menyatakan peristiwa yang terjadi satu kali per detik.
6
dengan f adalah frekuensi (hertz) dan T periode (sekon atau detik). Selain itu frekuensi juga berhubungan dengan jumlah getaran dengan rumusan:
dengan n adalah jumlah getaran dan t adalah waktu.
Untuk mencari frekuensi ketika diketahui panjang gelombang, bagilah kecepatan dengan panjang gelombang.
Diketahui
bahwa, f =
frekuensi
(Hz)
c = cepat rambat cahaya yaitu 3.000.000.000 m/detik
λ = panjang gelombang yaitu jarak yang ditempuh oleh gelombang selama satu kali getar.
Contoh Soal:
Diketahui sebuah panjang gelombang sebesar 10.000 meter, berapakah alokasi frekuensi sebuah radio amatir jika diketahui kecepatan cahaya 300.000.000 meter/detik?
Jawaban
f= c/ λ
= 300.000.000/10.000
= 3000 meter
7
Panjang gelombang adalah jarak di antara unit berulang dari gelombang, yang diukur dari satu titik pada gelombang ke titik yang sesuai di unit berikutnya. Sebagai contoh, jarak dari atas – disebut puncak – satu unit gelombang ke puncak berikutnya adalah satu panjang gelombang. Panjang gelombang berbanding terbalik dengan frekuensi gelombang. Dengan kata lain, semakin pendek panjang gelombang, akan memiliki frekuensi yang besar.
Gambar 1.3 Panjang Gelombang
Ketika berhadapan dengan radiasi elektromagnetik dalam ruang hampa, kecepatan ini adalah kecepatan cahaya c, untuk sinyal (gelombang) di udara, ini merupakan kecepatan suara di udara. Hubungannya adalah:
λ = panjang gelombang dari sebuah gelombang suara atau gelombang elektromagnetik
c = kecepatan cahaya dalam vakum = 299,792.458 km/d ~ 300,000 km/d = 300,000,000 m/d atau
c = kecepatan suara dalam udara = 344 m/d pada 20 °C (68 °F)
f = frekuensi gelombang
Contoh Soal:
Carilah panjang gelombang dari gelombang yang bergerak dengan kecepatan 20 m/s pada frekuensi 5 Hz?
Jawaban
λ = c/f
λ = (20 m/s)/5 Hz
λ = 4m
8
1. Modulasi AM
a. Pengertian Modulasi AM
Modulasi Amplitudo (Amplitude Modulation, AM) adalah proses menumpangkan sinyal informasi menuju sinyal pembawa (carrier) sehingga amplitudo gelombang pembawa berubah sesuai dengan perubahan simpangan (tegangan) sinyal informasi. Pada saat sebuah gelombang pembawa dimodulasi oleh gelombang sinyal secara modulasi AM, maka amplitudo gelombang pembawa itu akan berubah sesuai dengan perubahan simpangan (tegangan) gelombang sinyal.
b. Cara Kerja
Pada modulasi amplitudo, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi mengubah amplitudo sinyal pembawa. Frekuensi sinyal pembawa biasanya jauh lebih tinggi daripada frekuensi sinyal pemodulasi. Frekuensi sinyal pemodulasi biasanya merupakan sinyal pada
rentang antara 20 Hz sampai denan 20 kHz. Sedangkan frekuensi sinyal pembawa biasanya berupa sinyal radio pada rentang frekuensi tengah yaitu antara 300 kHz sampai dengan 3 Mhz. Gambar 1.4 memperlihatkan sinyal informasi (pemodulasi), sinyal pembawa, dan sinyal termodulasi AM.
Gambar 1.4 Sinyal pemodulasi, Sinyal pembawa, Sinyal termodulasi AM
9
a. Pengertian Modulasi FM
Pada modulasi frekuensi, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi mengubah frekuensi sinyal pembawa. Besarnya frekuensi sinyal pembawa akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal pemodulasi. Gambar 1.5 mengilustrasikan modulasi frekuensi sinyal pembawa sinusoidal dengan menggunakan sinyal pemodulasi yang juga berbentuk sinyal sinusoidal.
Gambar 1.5 Sinyal pembawa, sinyal pemodulasi, sinyal termodulasi FM
b. Cara Kerja Frequency Modulation ( FM )
Di pemancar radio dengan teknik modulasi FM, frekuensi gelombang carrier akan berubah seiring perubahan sinyal suara atau informasi lainnya. Amplitudo gelombang carrier relatif tetap. Setelah dilakukan penguatan daya sinyal (agar bisa dikirim jauh), gelombang yang telah tercampur tadi dipancarkan melalui antena.
3. Modulasi PM a. Pengertian PM
Phase Modulation (PM) adalah proses modulasi yang mengubah fasa sinyal pembawa sesuai dengan sinyal pemodulasi atau sinyal pemodulasinya. Sehingga dalam modulasi PM amplitudo dan frekuensi yang dimiliki sinyal pembawa tetap, tetapi fasa sinyal pembawa berubah sesuai dengan informasi.
10
Gambar 1.6 Gelombang sinyal, gelombang pembawa dan gelombang termodulasi PM
PM merupakan bentuk modulasi yang merepresentasikan informasi sebagai variasi fase dari sinyal pembawa. Hampir mirip dengan FM, frekuensi pembawa juga bervariasi karena variasi fase dan tidak merubah amplitudo pembawa. PM perubahan dari sinyal modulasi akan merubah fasa dari gelombang pembawa. PM (phase modulation) jarang digunakan karena memerlukan perangkat keras penerima yang lebih kompleks. Dapat menimbulkan ambigu dalam menentukan apakah sinyal mempunyai fase 0o atau 180o.
b. Cara Kerja PM
PM menggunakan perbedaan sudut fasa dari sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada cara modulasi ini amplitudo dan frekuensinya tetap, sedang fasanya yang berubah-ubah. Cara modulasi ini yang paling baik tetapi juga paling sukar. Biasanya dipergunakan untuk pengiriman data dalam jumlah yang banyak dan dalam kecepatan yang tinggi.
Dari pengertian modulasi AM, FM dan PM yang sudah dijelaskan, apakah yang dimaksud dengan modulasi itu sendiri?
Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit stream) ke dalam sinyal pembawa. Modulasi digital sebenarnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang sinyal pembawa sehingga bentuk hasilnya (sinyal pembawa modulasi) memiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1). Berarti dengan mengamati sinyal pembawanya, kita bisa mengetahui urutan bitnya.
11
Melalui proses modulasi digital sinyal-sinyal digital setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombang-gelombang radio).
1. ASK (Amplitude Shift Keying)
Modulasi digital Amplitude Shift Keying (ASK) adalah pengiriman sinyal digital berdasarkan pergeseran amplitudo. Sistem modulasi ini merupakan sistem modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan dan sinyal digital 0 sebagai suatu nilai tegangan yang bernilai 0 volt. Adapun bentuk dari sinyal modulasi digital Amplitude Shift Keying (ASK) adalah sebagai berikut:
Gambar 1.7 Sinyal termodulasi ASK
Keuntungan yang diperoleh dari metode ini adalah bit per baud (kecepatan digital) lebih besar. Sedangkan kesulitannya adalah dalam menentukan levelacuan yang dimilikinya, yakni setiap sinyal yang diteruskan melalui saluran transmisi jarak jauh selalu dipengaruhi oleh redaman dan distorsi lainnya. Oleh sebab itu metode ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat saja. Dalam hal ini faktor noiseatau gangguan juga harus diperhitungkan dengan teliti, seperti juga pada sistem modulasi AM.
2. FSK (Frequency Shift Keying)
FSK merupakan metode modulasi yang paling populer. Frequency Shift Keying (FSK) merupakan sejenis Frequency Modulation (FM), dimana sinyal pemodulasinya (sinyal digital) menggeser outputnya antara dua frekuensi yang telah ditentukan sebelumnya, yang biasa diistilahkan frekuensi mark dan space. Modulasi digital dengan FSK juga menggeser frekuensi carrier menjadi beberapa frekuensi yang berbeda didalam band- nya sesuai dengan keadaan digit yang dilewatkannya. Jenis modulasi ini tidak mengubah amplitudo dari signal carrier yang berubah hanya frekuensi.
Dalam modulasi FM, frekuensi carrierdiubah-ubah harganya mengikuti harga sinyal pemodulasinya (analog) dengan amplitudo pembawa yang tetap. Jika sinyal yang
12
memodulasi tersebut hanya mempunyai dua harga tegangan 0 dan 1 (biner/digital), maka proses modulasi tersebut dapat diartikan sebagai proses penguncian frekuensi sinyal. Hasil gelombang FM yang dimodulasi oleh data biner ini kita sebut dengan Frekuensi Shift Keying (FSK). Adapun bentuk dari sinyal modulasi digital Frequency Shift Keying (FSK) adalah sebagai berikut:
Gambar 1.9 Sinyal termodulasi FS
3. PSK (Phase Shift Keying)
Modulasi digital Phase Shift Keying (PSK) merupakan modulasi yang menyatakan pengiriman sinyal digital berdasarkan pergeseran fasa. Biner 0 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan fasa yang sama terhadap sinyal yang dikirim sebelumnya dan biner 1 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan fasa berlawanan dengan sinyal dengan sinyal yang dikirim sebelumnya. Dalam proses modulasi ini, fasa dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan status sinyal informasi digital. Adapun bentuk dari sinyal modulasi digital Phase Shift Keying (PSK) adalah sebagai berikut:
Gambar 1.10 Sinyal termodulasi PSK
13
Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal digital melalui pergeseran fasa. Metode ini merupakan suatu bentuk modulasi fasa yang memungkinkan fungsi pemodulasi fasa gelombang termodulasi di antara nilai-nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fasa dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan status sinyal informasi digital. Sudut fasa harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima guna memudahkan untuk memperoleh stabilitas. Dalam keadaan seperti ini, fasa yang ada dapat dideteksi bila fasa sebelumnya telah diketahui. PSK memungkinkan fungsi pemodulasi fasa gelombang termodulasi di antara nilai-nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya.
14
Jaringan nirkabel atau wireless network adalah salah satu jenis jaringan komputer yang menggunakan gelombang radio, gelombang mikro dan cahaya inframerah untuk media transmisi. Jenis jaringan ini sering dipakai untuk jaringan komputer berjarak dekat maupun berjarak jauh.
Radio adalah teknologi yang digunakan untuk pengiriman sinyal dengan cara modulasi dan radiasi elektromagnetik (gelombang elektromagnetik).
Gelombang radio di hasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat- kawat penghantar. Muatan-muatan ini di bangkitkan oleh rangkaian elektronika yang di sebut osilator.
A. Frekuensi dan panjang gelombang
1. Frekuensi
Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Misalkan untuk mencapai suatu jarak tertentu, semakin panjang gelombang, semakin rendah frekuensinya.
2. Panjang gelombang
Panjang gelombang adalah jarak di antara unit berulang dari gelombang, yang diukur dari satu titik pada gelombang ke titik yang sesuai di unit berikutnya. Panjang gelombang berbanding terbalik dengan frekuensi gelombang. Dengan kata lain, semakin pendek panjang gelombang, akan memiliki frekuensi yang besar.
B. Modulasi analog
1. AM
AM) adalah proses menumpangkan sinyal informasi ke sinyal pembawa (carrier) dengan sedemikian rupa sehingga amplitudo gelombang pembawa berubah sesuai dengan perubahan simpangan (tegangan) sinyal informasi
2. FM
Modulasi frekuensi didefinisikan sebagai deviasi frekuensi sesaat sinyal pembawa (dari frekuensi tak termodulasinya) sesuai dengan amplitudo sesaat sinyal pemodulasi.
3. PM
PM adalah proses modulasi yang mengubah fasa sinyal pembawa sesuai dengan sinyal pemodulasi atau sinyal pemodulasinya. Sehingga dalam modulasi PM amplitudo dan
15
frekuensi yang dimiliki sinyal pembawa tetap, tetapi fasa sinyal pembawa berubah sesuai dengan informasi.
C. Modulasi digital
1. ASK
(ASK) adalah pengiriman sinyal digital berdasarkan pergeseran amplitudo. Sistem modulasi ini merupakan sistem modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan dan sinyal digital 0 sebagai suatu nilai tegangan yang bernilai 0 volt.
2. FSK
FSK merupakan metode modulasi yang paling populer. Modulasi digital Frequency Shift
Keying (FSK) merupakan sejenis Frequency Modulation (FM), dimana sinyal pemodulasinya (sinyal digital) menggeser outputnya antara dua frekuensi yang telah ditentukan sebelumnya, yang biasa diistilahkan frekuensi mark dan space.
3. PSK
(PSK) merupakan modulasi yang menyatakan pengiriman sinyal digital berdasarkan pergeseran fasa. Biner 0 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan fasa yang sama terhadap sinyal yang dikirim sebelumnya dan biner 1 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan fasa berlawanan dengan sinyal dengan sinyal yang dikirim sebelumnya.
16