TRANSMISI WIRELESS

TRANSMISI WIRELESS

Untuk  unguided  media,  transmisi  dan  penangkapan  diperoleh  melalui sebuah alat yang disebut dengan antena. Untuk transmisi, antena menyebarkan energi elektromagnetik ke dalam media (biasanya udara), sedangkan untuk penerimaan sinyal, antena menangkap gelombang elektromaknetik dari media. Pada dasarnya terdapat dua jenis konfigurasi untuk transmisi wireless, yaitu seara dan segala arah. Untuk konfigurasi searah, antena pentransmisi mengeluarkan sinyal elektromagnetik yang terpusat; antena pentransmisi dan antena penerima harus disejajarkan dengan hati-hati. Umumnya, semakin tinggi frekuensi sinyal, semakin mungkin memfokuskannya kedalam sinar searah. Untuk konfigurasi segala arah, sinyal yang ditransmisikan menyebar luas ke segala penjuru dan diterima oleh banyak antena.

Tiga jangkauan frekuensi umum menjadi titik perhatian kitadalam pembahasan mengenai transmisi wireless. Frekuensi dengan jangkauan sebesar

2Ghz (Gigahertz = 109  hertz) sampai 40 Ghz ditunjukkan sebagai gelombang mikro. Pada frekuensi ini, memungkinkan dihasilkan sinar searah yang sangat tinggi, serta gelombang mikro benar-benar sesuai untuk transmisi titik ke titik.

Gelombang mikro juga dipergunakan untuk komunikasi satelit. Frekuensi dengan

jangkauan sebesar 30 Mhz sampai 1 Ghz sesuai untuk alokasi segala arah. Kita akan menyebutnya jangkauan ini sebagai jangkauan siaran radio. Tabel 4.3 menampilkan ringkasan karakteristik-karakteristik transmisi unguided pada berbagai band frekuensi. Gelombang mikro mencakup sebagian band UHF dan semua band SHF, sedangkan siaran radio mampu mencakup band VHF dan sebagian band UHF.

Jangkauan frekuensi terpenting lainnya, untuk lokal aplikasi, adalah bagian inframerah dari spektrum. Yang meliputi, secara kasar, dari 3×1011 sampai 2×1014

Hz. Inframerah berguna untuk aplikasi multi titik dan titik ke titik lokal di dalam

daerah yang terbatas, misalnya ruangan tunggal.

1.  Antena

Antena dapat didefinisikan sebagai konduktor listrik atau sistem konduktor digunakan baik untuk memancarkan energi elektromagnetik atau mengumpulkan energi elektromagnetik. Untuk transmisi dari energi listrik sinyal, frekuensi radio dari   pemancar   diubah   menjadi   energi   elektromagnetik   oleh   antena   dan diradiasikan ke sekitarnya lingkungan (suasana, ruang, air). Untuk penerimaan sinyal, elektromagnetik energi menimpa antena diubah menjadi frekuensi radio energi listrik dan makan ke penerima. Dalam komunikasi dua arah, antena yang sama dapat dan sering digunakan untuk

Kedua transmisi dan penerimaan. Hal ini dimungkinkan karena setiap transfer antena. Energi dari lingkungan sekitar untuk terminal penerima input dengan efisiensi yang sama bahwa transfer energi dari terminal output pemancar ke lingkungan sekitarnya, dengan asumsi bahwa frekuensi yang sama digunakan dalam kedua arah. Dengan kata lain, karakteristik antena pada dasarnya sama apakah antena sedang mengirim atau menerima energi elektromagnetik.

Antena akan memancarkan daya ke segala arah tetapi, biasanya, tidak melakukan sama dengan baik di segala arah. Sebuah cara yang umum untuk menggambarkan kinerja suatu antena pola radiasi, yang merupakan representasi grafis dari radiasi sifat antena sebagai fungsi dari koordinat ruang. Pola yang paling sederhana adalah diproduksi oleh antena ideal yang dikenal sebagai antena isotropik. Sebuah isotropik antena adalah titik dalam ruang yang terpancar daya ke segala arah sama. Aktualnya pola radiasi untuk antena isotropik adalah bola dengan antena di pusat.

Antena Parabola Reflektif Sebuah jenis parabola penting adalah yang antena reflektif, yang digunakan dalam microwave dan satelit aplikasi terestrial. Sebuah parabola adalah lokus dari semua titik berjarak sama dari telepon tetap dan titik tetap tidak di telepon. Intinya tetap disebut fokus dan garis tetap disebut directrix (Gambar 4.5a).

                                             Gambar 4.5 Antena Parabola Reflektif

Jika parabola yang berputar pada porosnya, permukaan yang dihasilkan disebut paraboloid. Sebuah penampang melalui paralel paraboloid ke porosnya membentuk parabola dan penampang tegak lurus terhadap sumbu membentuk lingkaran. Permukaan seperti yang digunakan dalam lampu, teleskop optik dan radio, dan antena microwave karena properti berikut: Jika sumber energi elektromagnetik (atau suara) ditempatkan pada fokus paraboloid, dan jika paraboloid adalah mencerminkan permukaan, maka gelombang akan bangkit kembali garis sejajar dengan sumbu paraboloid tersebut; Gambar 4.5b menunjukkan efek ini secara cross section. Dalam teori, efek ini menciptakan paralel  balok  tanpa  dispersi.  Dalam  prakteknya,  akan  ada  beberapa  dispersi, karena sumber energi harus menempati lebih dari satu titik. Semakin besar diameter antena, directional lebih erat adalah balok. Pada penerimaan, jika gelombang masuk sejajar dengan sumbu paraboloid mencerminkan, sinyal yang dihasilkan akan terkonsentrasi di fokus.

2.     Antenna Gain

Antenna gain adalah ukuran dari directionality dari antena. Antena gain didefinisikan sebagai output daya, dalam arah tertentu, dibandingkan dengan yang diproduksi   di   segala   arah   dengan   antena   omnidirectional   yang   sempurna (isotropik antena). Sebagai contoh, jika antena memiliki gain 3 dB, antena yang meningkatkan atas antena isotropik ke arah itu dengan 3 dB, atau faktor 2. peningkatan daya terpancar dalam arah tertentu adalah dengan mengorbankan

arah   lain.  Akibatnya   meningkat   daya   terpancar   dalam   satu   arah   dengan mengurangi kekuatan terpancar di lain arah. Penting untuk dicatat bahwa gain antena tidak mengacu memperoleh lebih daya output dari daya input melainkan untuk directionality.

Sebuah konsep yang terkait dengan gain antena adalah luas efektif antena. Daerah efektif antena adalah terkait dengan ukuran fisik antena dan Hubungan shape. Hubungan antara antena dan daerah yang efektif adalah

3.     Gelombang Mikro Terresial

A.  Deskripsi Fisik

Tipe antena gelombang mikro yang paling umum adalah parabola ‘dish’. Ukuran

Tabel 4.4              Karakteristik-karakteristik Band Komunikasi Unguided

 

4.      Gelombang Mikro Satelit

A.   Deskripsi Fisik

Satelit komunikasi adalah sebuah station relay gelombang mikro. Dipergunakan untuk menghubungkan dua atau lebih transmitter/receiver gelombang mikro pada bumi, yang dikenal sebagai station bumi atau ground station. Satelit menerima transmisi diatas satu band frekuensi (uplink), amplifies dan mengulang sinyal-sinyal, lalu mentransmisikannya ke frekuensi yang lain (downlink). Sebuah satelit pengorbit tunggal akan beroperasi pada beberapa band frekuensi, yang disebut sebagai transponder channel, atau singkatnya transponder.

Tabel 4.5  Unjuk Kerja Gelombang MikroDigital Khusus

 

Gambar 4.6 menampilkan dua konfigurasi umum untuk komunikasi satelit yang populer. Yang pertama, satelit digunakan untuk menyediakan jalur titik-ke- titik di antara dua antena dari station-bumi. Yang kedua, satelit menyediakan komunikasi antara satu transmitter dari station bumi dan sejumlah receiver station bumi.

Agar satelit komunikasi bisa berfungsi efektif, biasanya diperlukan orbit stasioner dengan memperhatikan posisinya di atas bumi. Sebaliknya, station bumi tidak harus saling berada di garis pandang sepanjang waktu. Untuk menjadi stasioner, satelit harus memiliki periode rotasi yang sama dengan periode rotasi bumi. Kesesuaian ini terjadi pada ketinggian 35.784 km.

Dua satelit yang menggunakan band frekuensi yang sama, bila keduanya cukup dekat akan saling mengganggu. Untuk menghindari hal ini, standar-standar terbaru memerlukan 4° ruang. (penempatan angular saat diukur dari bumi) dalam band 4/6 GHz dan 3° ruang pada 12/14 GHz. Jadi jumlah satelit yang bisa beroperasi benar-benar terbatas.

(a) Jalur titik-ke-titik melalui gelombang mikro satelit

(b) Jalur broadcast melalui gelombang mikro satelit 

                                               Gambar 4.6  Konfigurasi Komunikasi Satelit

B.     Aplikasi

Satelit komunikasi merupakan suatu revolusi dalam teknologi komunikasi dan sama pentingnya dengan serat optik. Aplikasi-aplikasi terpenting untuk satelit lainnya diantaranya adalah:

ˆ  Distribusi siaran televisi

ˆ  Transmisi telepon jarak-jauh

ˆ  Jaringan bisnis swasta

Karena sifat siarannya, satelit sangat sesuai untuk distribusi siaran televisi dan dipergunakan secara luas di Amerika Serikat dan di seluruh dunia. Menurut penggunaan cara lama, sebuah jaringan menyediakan pemrograman dari suatu lokasi pusat. Program-program ditransmisikan ke satelit dan kemudian disiarkan ke  sejumlah  station,  dimana  kemudian  program  tersebut  didistribusikan  ke pemirsa. Satu jaringan, Public Broadcasting Service (PBS) mendistribusikan program televisinya  secara  eksklusif  dengan  menggunakan  canel  satelit,  yang kemudian diikuti oleh jaringan komersial lainnya, serta sistem televisi berkabel yang menerima porsi besar dari program-program mereka dari satelit. Aplikasi teknologi satelit terbaru untuk distribusi televisi adalah Direct Broadcast Satellite (DBS), dimana pada aplikasi tersebut sinyal-sinyal video satelit ditransmisikan secara langsung kerumah-rumah pemirsa. Karena mengurangi biaya dan ukuran antena penerima, maka DBS dianggap sangat visible, dan sejumlah canel mulai disiapkan atau dalam taraf perencanaan.

Transmisi satelit juga dipergunakan untuk titik-ke-titik trunk antara sentral telepon pada jaringan telepon umum. Juga merupakan media yang optimum untuk kegunaan  luas  dalam sambungan  langsung  internasional  dan  mampu  bersaing dengan sistem terrestrial untuk penghubung internasional jarak jauh.

Terakhir, terdapat sejumlah aplikasi data bisnis untuk satelit. Provider satelit membagi kapasitas total menjadi beberapa channel dan menyewakan canel itu kepada user bisnis individu. Satu user dilengkapi dengan antena pada sejumlah situs yang dapat menggunakan canel satelit untuk jaringan swasta. Biasanya, aplikasi-aplikasi semacam itu benar-benar mahal dan terbatas untuk organisasi- organisasi  yang  lebih  besar  dengan  peralatan  canggih.  Sebuah  hasil pengembangan baru dalam hal ini adalah sistem Very Small Aperture Terminal (VSAT), yang menyediakan alternatif biaya murah. Gambar 4.6 menampilkan suatu konfigurasi VSAT khusus. Sejumlah station pelanggan dilengkapi dengan antena-antena VSAT berbiaya murah. Dengan mengacu pada beberapa aturan, station-station ini membagi kapasitas transmisi satelit dari suatu station pusat. Station pusat dapat saling mengirimkan pesan dengan setiap pelanggannya serta dapat merelay pesan-pesan tersebut diantara pelanggan.

C.        Karakteristik-Karakteristik Transmisi

Jangkauan frekuensi optimum untuk transmisi satelit adalah berkisar pada

1 sampai 10 GHz. Dibawah 1 GHz, terdapat derau yang berpengaruh dari alam, meliputi derau dari galaksi, matahari, dan atmosfer, seta interferensi buatan manusia, dari berbagai perangkat elektronik. Diatas 10 GHz, sinyal-sinyal akan mengalami atenuasi yang parah akibat penyerapan dan pengendapan di atmosfer.

Saat ini sebagian besar satelit menyediakan layanan titik-ke-titik dengan

menggunakan bandwidth frekuensi berkisar antara 5,925 sampai 6,425 GHz untuk transmisi dari bumi ke satelit (uplink) dan bandwidth frekuensi 4,7 sampai 4,2

GHz untuk transmisi dari satelit ke bumi (downlink). Kombinasi ini ditunjukkan sebagai  band  4/6  GHz.  Patut  dicatat  bahwa  frekuensi  uplink  dan  downlink berbeda. Sebuah satelit tidak dapat menerima dan mentransmisi dengan frekuensi yang sama pada kondisi operasi terus-menerus tanpa interferensi. Jadi, sinyal- sinyal yang diterima dari suatu station bumi pada satu frekuensi harus ditransmisikan kembali dengan frekuensi yang lain.

Band 4/6 GHz berada dalam zona optimum 1 sampai 10 GHz, namun menjadi  penuh.  Frekuensi-frekuensi  lain  pada  rentang  tersebut  tidak  tersedia karena sumber interferensi juga beroperasi pada frekuensi-frekuensi itu, biasanya gelombang mikro terrestrial. Karenanya, band 12/14 GHz lebih dikembangkan lagi (uplink: 14 sampai 14,5 GHz; downlink: 11,7 sampai 14,2 GHz). Pada band frekuensi  ini,  problem-problem  atenuasi  mulai  datang.  Untuk  itu,  digunakan station bumi penerima yang lebih kecil sekaligus lebih murah. Ini untuk mengantisipasi band ini juga menjadi penuh, dan penggunaannya dirancang untuk band 19/29 GHz. (uplink: 27,5 sampai 31,0 GHz; downlink: 17,7 sampai 21,2

GHz). Band ini mengalami problem-problem atenuasi yang lebih besar namun akan memungkinkan band yang lebih lebar (2500 MHz sampai 500 MHz) dan bahkan receiver

          yang lebih murah dan lebih kecil.  

Beberapa peralatan komunikasi satelit dapat diuraikan sebagai berikut: Pertama, akibat jarak yang panjang terdapat penundaan penyebaran (propagation delay) sebesar kira-kira seperempat detik dari transmisi dari satu station bumi untuk ditangkap oleh station bumi lainnya. Penundaan ini jelas terlihat dalam percakapan telepon biasa. 
Di samping itu muncul pula problem-problem yang berkaitan dengan control error dan flow control, yang kita bahas di bab terdahulu. Kedua, gelombang mikro merupakan sebuah fasilitas penyiaran, dan ini sudah menjadi sifatnya. Beberapa station dapat mentransmisi ke satelit, dan transmisi

dari satelit dapat diterima oleh beberapa station.

Gambar 4.6 Konfigurasi VSAT 5.      Radio Broadcast A.   Deskripsi Fisik Perbedaan-perbedaan utama di antara siaran radio dan gelombang mikro yaitu,  dimana  siaran  radio  bersifat  segala  arah  sedangkan  gelombang  mikro searah. Karena itu, siaran radio tidak memerlukan antena parabola, dan antena tidak perlu mengarah ke arah persis sumber siaran. B.   Aplikasi Radio merupakan istilah yang biasa digunakan untuk menangkap frekuensi dalam rentang antara 3 kHz sampai 300 GHz. Kita menggunakan istilah yang tidak formal siaran radio untuk band VHF dan sebagian dari band UHF: 30 MHz sampai 1 GHz. Rentang ini mencakup radio FM dan televisi UHF dan VHF. Rentang ini juga digunakan untuk sejumlah aplikasi jaringan data. C.   Karakteristik-Karakteristik Transmisi Rentang 30 MHz sampai 1 GHz merupakan rentang yang efektif untuk komunikasi broadcast. Tidak seperti kasus untuk gelombang elektromagnetik berfrekuensi rendah, ionosfer cukup transparan untuk gelombang radio diatas 30 MHz. Jadi transmisi terbatas pada garis pandang, dan jarak transmitter tidak akan mengganggu satu sama lain dalam arti tidak ada pemantulan dari atmosfer. Tidak seperti frekuensi yang lebih tinggi dari zona gelombang mikro, gelombang siaran radio sedikit sensitif terhadap atenuasi saat hujan turun. Sebagai teknik penyebaran pada garis pandang, gelombang radio mengacu pada Persamaan (4.1); yakni, jarak maksimum antara transmitter dan receiver lebih sedikit dibanding garis pandang optika, 7.14 √Kh. Sama halnya dengan gelombang  mikro,  jumlah  atenuasi  berkaitan  dengan  jarak  mengacu  pada   Persamaan (4.2), yaitu 10 log  �4𝜋��� Karena gelombangnya yang panjang maka, gelombang radio relatif lebih sedikit mengalami atenuasi. Sumber gangguan utama untuk siaran radio adalah interferense multi-jalur. Pantulan dari bumi, air, dan alam atau obyek-obyek buatan manusia dapat menyebabkan terjadinya multi-jalur antar antena. Efek ini nampak jelas saat penerima TV menampilkan gambar ganda saat pesawat terbang melintas. 6.     Infra Merah Komunikasi infra merah dicapai dengan menggunakan transmitter/receiver (transceiver) yang memodulasi cahaya infra merah yang koheren. Transceiver harus berada di dalam jalur pandang maupun melalui pantulan dari permukaan berwarna terang misalnya langit-langit rumah. Satu perbedaan penting antara transmisi infra merah dan gelombang mikro adalah  transmisi  infra  merah  tidak  melakukan  penetrasi  terhadap  dinding, sehingga problem-problem pengamanan dan interferensi yang ditemui dalam gelombang mikro tidak terjadi. Selanjutnya, tidak ada hal-hal yang berkaitan dengan pengalokasian frekuensi dengan infra merah, karena tidak diperlukan lisensi untuk itu.