SOM Jaringan Wireless

SOM Jaringan Wireless

            Tulisan berikut adalah informasi potongan yang saya ambil dari Buku Jaringan Wireless, pada bab Dasar Frekuensi Radio, buku ini ditulis oleh mahasiswa D4 Telekomunikasi PENS-ITS, Dan disupervisi oleh : Sritrusta Sukaridhoto

2.3  Prinsip Antenna

Bukan  maksud  kami  mengajarkan  teori  antenna  pada  buku  ini,  tetapi  untuk menjelaskan  bebearap  prinsip  antenna  yang  secara  langsung  berhubungan  penggunaan Wireless LAN. Tidak penting bagi Wairless LAN untuk secara detail untuk memahami desain  antenna  untuk  mengadmintrasi  network.  Sepasang  point  utama  yang  penting untuk dimengerti untuk antenna adalah: 

1.      Antenna menkonversi energi listrik gelombang ke gelombang RF. Dalam kasus antenna  pentramisi,  atau  gelombang  RF  ke  energi  elektik  dalam  kasus  antenna penerima.

2.      Dimensi  fisik  antenna  seperti  panjangnya  berhubungan  langsung  dengan frekuensi  dimana  antennanya  dapat  menghambat  gelombang  atau  menerima gelomang  terhambat.  Beberapa  point  penting  dalam  memahami pengadmintrasian  werless  LAN    bebas  lisensi  adalah  garis  panjang,  efek  zona fresnel  (baca  :  fra-nel)  dan  penapaian  antenna,  dalam  melalui  beamwidth terfokus. Point ini akan didiskusikan dalam bagian ini.

2.3.1  Garis Pandang

Dengan cahaya tampak, visual LOSD (yang lebih sederhana dikenal sebagai LOS) didefinisikan sebagai garis lurus dalam objek dalam pandangan (transmiter) kemata  pengamat.  LOS  merupakan  garis  lurus  karena  gelombang  cahaya  bisaberubah-ubah  karena  refraksi,  defraksi,  dan  refleksi  dengan  cara  yang  sama dengan RF refreksi. Gambar  2.9 mengilustrasikan LOS. RF bekerja mirip dengancahaya tampak pada wireless LAN dengan satu pengecualian: RF LOS dapat juga dipengaruhi oleh pengeblokkan zona Fresnel.

Bayangkan  jika  anda  melihat  kearah  sebuah  pipa  sepanjang  dua  kaki kemudian  obstruksi  mengeblok  dalam  pipa.  Ilustrasi  sederhana  ini  menunjukkan bagaimana  RF  bekerja  ketika  benda  mengeblok  zona  Fresnel,  kecuali  bahwa dengan  pipa  itu  anda  dapat  melihat ujung  lainnya pada  beberapa derajat.  Dengan RF  kemampuan  yang  sama  terbatasnya  untuk  melihat  translasi  kekoneksi  yang korup  atau  yang  rusak,  RF  LOS  penting  karena  RF  tidak  sama  seperti  cahaya tampak berkerja.

2.3.2  Daerah Fresnel (Fresnel Zone)

Sebuah  keputusan  ketika  merencanakan  atau  memperbaiki  RF  LAN  adalah zona  Fresnel.  Zona  Fresnel  menepati  beberapa  seri  dari  area  berbentuk  elips

konsentrik disekitar jalan LOS seperti terlihat Gambar  2.10. Zona Fresnel penting

dalam  entergritas  RF  link  karena  dapat  memperbaiki  area  disekeliling  LOS  yang dapat  memngenali  interferensi  sinyal  RF  jika  terblok.  Objek  dalam  zona  Fesnel seperti  pohon,  bukit,  dan  bangunan  dapat  menyebarkan  atau  dapat  memantulakn sinyal utama keluar dari penerima, mengubah RF LOS. Objek-objek ini juga dapat menyerap  atau  menyebarkan  sinyal  RF  utama  menyebabkan  degradasi  atau kehilangan sinyal.

Radius fresnel zone dari titik terluarnya dapat dihitung dengan menggunakan rumus.

Dimana  d  adalah  jarak  link  dalam  ukuran  mil,    f    adalah  frekuensi  dalam besaran GHz, dan hasilnya adalah r dalam ukuran feet. 

 

2.3.3  Obstruction

Mempertimbangkan  pentingnya  jarak  jangkauan  fresnel  zone,  oleh  karena itu penting juga mengukur derajat yang dapat di-blok oleh fresnel zone. Sebuah Rf sinyal,  ketika  secara  partial  di-blok  akan  membelok  mengelilingi  sebuah penghambat  beberapa  derajat,  beberapa  halangan  fresnel  zone  dapat  terjadi  tanpa adanya gangguan link yang berarti. Secara khusus, 20-40% gangguan fresnel zone memasukkan  sedikit  tanpa  adanya  campur  tangan  kedalam  link.  Hal  tersebut selalu menimbulkan kesan error/salah pada sudut conservative yang membolehkan tidak lebih dari 20% gangguan pada fresnel zone. Lebih jelasnya, jika pohon atau objek  lain  adalah  sumber  dari  gangguan,  kemungkinan  perlu  mempertimbangkan design sebuah link yang didasarkan pada 0% gangguan.  Jika  lebih  dari  20% fresnel  zone  dari  sebuah  RF  link  yang  dimaksud  telah  ter-blok,  atau  jika  sebuah aktif link menjadi ter-blok oleh bangunan baru atau pohon yang tumbuh, biasanya dengan menaikkan ketinggian antenna akan mengurangi masalah.

Sebuah  pertanyaan  yang  umum  ditanyakan  tentang  fresnel  zone  adalah ketika  menggunakan  peralatan  indoor  wireless  LAN  seperti  PC  cards  dan  access point,  yaitu  tentang  bagaimana  gangguan  pada  fresnel  zone  mampu mempengaruhi  instalasi  indoor.  Pada  sebagian  besar  instalasi  indoor,  RF  sinyal mampu  menyambung  jalur,  memantulkan,  dan  membelok  mengelilingi  dinding, perabotan, dan gangguan yang lain. Fresnel zone dikatakan tidak melanggar batas kecuali jika secara partial atau penuh sinyal ter-blok. Ini adalah sebuah kasus yang kadang  kala  terjadi,  tetapi  jarang  diperhatikan  oleh  sebagian  besar  pengguna wireless mobile. Di lingkungan mobile, fresnel zone secara terus-menerus berubah sehingga  pengguna  secara  normal  membebaskan  hal  tersebut  dan  berpikir  bahwa coverage  yang  mereka  tempati  jelek,  tanpa  berpikir  kenapa  coverage  area  yang tersebut menjadi tidak bagus.

2.3.4  Antenna Gain (Penguatan Antena)

Sebuah  element  antenna  yang  secara  tipikal  tidak  diasosiasikan  dengan amplifier  dan  filter  disebut  passive  device.  Tidak  ada  proses  pengkondisian,penguatan,  atau  manipulasi  sinyal  oleh  element  antenna  itu  sendiri.  Sebuah antenna  dapat  mempengaruhi  proses  penguatan  (amplification)  dari  bentuk fisiknya.  Proses  pengguatan  antenna  merupakan  hasil  dari  proses pemusatan(focusing)  radiasi  RF  kedalam  sebuah  penguat  beam,  yang  hanya sebagai  bulb  dari  flashlight  yang  dapat  difokuskan  kedalam  penguat  beam  yang membuat  sebuah  sumber  menyerupai  lampu  penerang  yang  mengirimkan  lampu selanjutnya.  Focusing  radiasi    diukur  dengan  cara  beamwidth,  dari  derajat horizontal dan vertical. Contohnya, sebuah omni-directional antenna memiliki 360 derajat horizontal beamwidth. Dengan membatasi 360 derajat beamwidth kedalam beam  yang  difokuskan  kembali,  katakanlah  sebesar  3  derajat,  pada  daya  yang sama gelombang RF akan diradiasikan kembali. Hal ini tergantung bentuk design dari  antenna,  patch,  panel,  dan  yagi  (yang  kesemuanya  termasuk  kedalam  jenis semi-derectional  antenna).  Higly-directional  antenna  meggunakan  teori  ini selangkah  lebih  maju  dengan  cara  memfokus  kedua  beamwidth  baik  horizontal maupun  vertical  secara  kuat  untuk  memaksimalkan  jarak  penyebaran  gelombang pada low daya (daya kecil).

2.3.5  Intentional Radiator

Sebagaimana  yang  telah  didefinisikan  oleh  Federal  Comunication Commision  (FCC),  intentional  radiator  adalah  sebuah  peralatan  RF  yang  secara khusus  di-design  untuk  meng-generate  dan  me-radiasi  sinyal  RF.  Dalam  istilah hardware, intentional radiator meliputi peralatan RF dan semua pengkabelan juga konektor-konektor  pendukung  tetapi  tidak  termasuk  antenna,  sebagaimana diilustrasikan pada Gambar  2.11 dibawah ini.

2.3.6  Equivalent Isotropically Radiated Daya (EIRP)

EIRP  adalah  sebuah  daya  yang  secara  actual  di  pancarkan  oleh  element antenna, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar  2.12. Konsep ini adalah penting karena  telah  diatur  oleh  FCC  dan  telah  digunakan  untuk  perhitungan  apakah sebuah  wireless  link atau bukan  telah aktif.

EIRP  menerima account sebuah  gain dari antennaJika sebuah stasiun transmisi menggunakan antenna sebesar 10 dBi (yang memperkuat  sinyal  sebesar  10-fold)  dan  intentional  radiator  memberikan  daya sebesar 100 miliwatt. Maka EIRP-nya adalah sebesar 1000 mW atau 1 watt. FCC telah mengatur keduanya, meliputi kekuatan output pada internasional radiator dan element  antenna.  Kegagalan  menggunakan  aturan  FCC  yang  berkenaan  dengan kekuatan  output  dapat  menjadi  persoalan  administrator  atau  organisasi  untuk kemudian melegalkan segala aksi untuk menjadikan semuanya menjadi baik.

2.3.7  Rumus Matematika Frekuensi Radio

Ada  4  bagian  penting  dari  pengkalkulasian  daya  pada  wireless  LAN,  yaitu

sebagai berikut :

•         Daya (kekuatan) pada peralatan transmisi

•         Loss  dan  gain  dari  peralatan  penghubung  antara  peralatan  transmisi  dan antenna, seperti kabel, konektor, amplifier, attenuator, dan splitters.

•         Daya  (kekuatan)  pada  konektor  terakhir  sebelum  sinyal  RF  masuk  pada antenna ( intentional Radiator).

•         Daya pada element antenna (EIRP)

Bagian  ini  akan  didiskusikan  dalam  contoh-contoh  perhitungan  pada  sesi forthcoming.  Setiap  bagian  ini  akan  membantu  untuk  menentukan  link-link  RF yang aktif tanpa melebihi daya yang telah dibatasi oleh FCC. Setiap factor tersebut harus  dilakukan  pada  account  ketika  akan  merencanakan  sebuah  wireless  LAN, dan  seluruh  factor  tersebut  telah  direlasikan  secara  matematik.  Sedangkan  pada bagian  pendukung  menjelaskan  satuan-satuan  ukuran  yang  digunakan  pada perhitungan output daya ketika akan meng-konfigurasi peralatan-peralatan LAN.

2.4  Unit Of Measure (Satuan Ukur)

Ada beberapa standart satuan ukuran yang telah lazim dipakai oleh administrator wireless  network  karena  lebih  efektif  dalam  hal  implementasi  dan  troble  shooting (penanganan  error)  pada  wireless  LAN.  Kita  akan  mendiskusikan  tentang  hal  tersebut secara detil, beserta contoh penggunaanya. Kemudian kita akan menggunakan beberapa contoh permasalahan matematis-nya sehingga anda akan memahami sepenuhya apa saja yang diperlukan sebagai bagian dari perintah-perintah CWNA’s job.

2.4.1  Watts (W)

Satuan  dasar  dari  daya  adalah  watt.  Watt  didefinisikan  sebagai  satu ampere(A)  arus  pada  satu  volt(V).  Sebuah  contoh  untuk  memahami  satuan  ini adalah,  kita  bayangkan  sebuah  kebun  yang  dilalui  oleh  aliran  air.  Tekanan  air dapat  direpresentasikan  dengan  tegangan  (voltage)  dalam  circuit  elektrik.  Aliran air  yang  melewati  kebun  tersebut  dapat  direpresentasikan  dengan  dengan  ampere (arus).  Sehingga  dapat  diumpamakan  watt  adalah  hasil  yang  didapatkan  dari penjumlahan besarnya tekanan dan banyaknya air yang melewati kebun. Satu watt sebanding dengan satu ampere dikalikan dengan satu volt.

Pengkhususan  untuk  120  watt  plug-in  night-light  kira-kira  7  watt.  Pada malam hari yang terang, daya 7 watt ini akan tampak 50 mil (83 km) dari segala arah, dan jika kita dapat menyandikan informasi sedemikian rupa, seperti dengan menggunakan kode morse, kita akan mendapatkan sebuah wireless link yang telah terbentuk. Perlu diingat bahwa kita hanya memperhatikan proses penerimaan dan pengiriman  data,  dan  bukan  proses  pencahayaan  pada  penerima  dengan menggunakan  energi  RF  sebagaimana  kita  akan  menerangi  sebuah  ruangan dengan  lampu.  Anda  dapat  melihat  secara  relative  sedikit  daya  yang  diperlukan untuk  untuk  membentuk  sebuah  RF  link  dengan  jarak  yang  besar.  FCC  hanya membolehkan  4  watt  daya  untuk  diradiasikan  dari  sebuah  antenna  pada  proses koneksi  point-to-multipoint  wireless  LAN  dengan  menggunakan  unlicensed  2,4 GHz peralatan spread spectrum. 4 watt kelihatannya bukan sebuah daya yang amat besar,  tetapi  lebih  dari  cukup  untuk  mengirim  sinyal  data  RF  secara  jelas  pada jarak bermil-mil. 

2.4.2  Miliwatts

Pada  saat  proses  implementasi  wireless  LAN,  level  daya  yang  sama-sama rendah  sebesar  1  miliwatt  (1/1000  watt,  disingkat  denganmW)  dapat  digunakan pada  area  yang  kecil,  dan  level  daya  pada  sebuah  single-wireless  LAN  segment jarang sekali diatas 100 mW – cukup untuk komunikasi dengan jarak setengah mil (0.83  km)  pada  kondisi  optimum.  Secara  umum  access  point  memiliki kemampuan  meradiasi  daya  30-100  mW,  tergantung  pada  manufacturer (pembuatnya). Hal ini hanya terjadi pada kasus point-to-point outdoors conection antara  beberapa  bangunan  dimana  level  daya  yang  digunakan  diatas  100  mW.

Sebagian besar level daya yang dikerahkan oleh administrator akan menjadi mW atau  dBm.  Kedua  satuan  ukuran  ini  merepresentasikan  sejumlah  daya  yang absolute  dan  keduanya  merupakan  ukuran  standart  yang  digunakan  dalam industry.

2.4.3  Decibel

Saat  penerima  sangat  sensitive  terhadap  sinyal  RF  (Radio  Frequency), kemungkinan  sinyal  tersebut  mampu  membawa  daya  sekitar  0.000000001  watt. Lebih  jelasnya  maksud  nilai  tersebut  adalah  nilai  yang  sangat  kecil  untuk layperson  dan  akan  ditolak  atau  tidak  akan  dibaca.  Decibel  diperuntukkan  untuk mempresentasikan  angka  yang  dibuat  lebih  mudah  dipahami  dan  dimengerti.

Decibel  berdasarkan  pada  hubungan  logaritmik  dari  pangukuran  daya  secara linier:Watts.  Pada  RF,  logaritmik  adalah  eksponen  dari  angka  10  yang dipangkatkan untuk mencapai nilai yang diinginkan. Jika  kita  memberikan  angka  1000  dan  ingin  menemukan  logaritmik  (log), kita  temukan  log  1000=3  karena  10³  =  1000.  catatan  bahwa  logaritmik  3  adalah eksponensial.  Hal  yang  penting  sebagai  catatan  tentang  logaritmik  adalah logaritmik dari negative adalah nol atau tidak didefinisikan. 

Log(-100)     = undefined!

Log(0)          = undefined!

Pada  skala  linier  watt  kita  dapat  menggambari  titik-titik  dari  absolute  daya. Ukuran  dari  absolute  daya  menunjuk  pada  ukuran  daya  dalam  relasi  beberapa referensi  yang  telah  ditentukan.  Pada  sebagian  besar  skala  linier  (watt,  derajat Kelvin,  mil/jam),  referensi  telah  ditentukan  pada  nol  (zero),  yang  biasanya mendeskripsikan kekurangan dari sesuatu yang telah diukur: zero watts = no daya (tidak ada daya), zero derajat Kelvin = no thermal energy (tidak ada energi), zero MPH  =  no  movement  (tidak  ada  perpindahan).  Pada  skala  logaritmik,  sebuah referensi  tidak  dapat  menjadi  zero  (nol)  karena  log  dari  zero  tidak  ada  (tidak didefinisikan). Decibel adalah sebuah unit ukuran relative yang tidak sama dengan ukuran absolute dari miliwatt.

2.4.4  Gain And Loss Measurements (Pengukuran Penguatan dan Pelemahan)

Gain  dan  loss  pada  daya  diukur  dalam  decibel,  bukan  dalam  watt,  karena gain  dan  loss  adalah  sebuah  konsep  relative  dan  decibel  sendiri  adalah  suatu ukuran  yang  relative.  Gain  dan  loss  dalam  system  RF  ditunjukkan  oleh  ukuran absolute daya (e.g. setengah dari daya-nya). Kehilangan setengah dari daya dalam sebuah  system  maka  bersamaan  dengan  itu  akan  hilang  3  desibel.  Jika  sebuah system kehilangan setengah dari daya-nya (-3 dB), kemudian kehilangan setengah daya lagi (-3 dB), maka total kehilangan dari system sebesar ¾ dari daya original  ½  dari  kondisi  awal,  sehingga  menjadi  ¼(  ½  of  ½  ).  Lebih  jelasnya,  tidak  ada ukuran absolute/mutlak pada watt yang dapat mengukur asymmetrical loss dengan jalan yang berarti, tetapi decibel mampu melakukannya. 

Sebagai  referensi  yang  cepat  dan  mudah,  ada  beberapa  angka  yang direlasikan untuk gain dan loss dan seorang administrator seharusnya sudah akrab

dengan angka-angka ini. Angka-angka tersebut adalah sebagai berikut :

-3 dB = ½  daya dalam mW

+3 dB = *2  daya dalam mW

-10 dB =  1/10 daya dalam mW

+10 dB = *10 daya dalam mW

Kami menyebut referensi yang cepat ini sebagai 10’s dan 3’s dari RF math. Pada  saat  menghitung  gain  dan  loss  pada  daya,  keduanya  hampir  selalu  dibagi dengan 10 atau 3. Nilai-nilai ini memberikan kemudahan bagi administrator untuk melakukan  perhitungan  loss  dan  gain  pada  RF  secara  cepat  dan  mudah  dengan akurasi yang lumayan tanpa menggunakan kalkulator. Pada sebuah kasus dimana dengan menggunakan cara ini tidak mungkin dapat dilakukan, maka ada beberapa rumus  pengkonversi  yang  dapat  dilihat  dibawah,  yang  dapat  dilakukan  untuk melakukan perhitungan ini.

Berikut ini adalah persamaan umum untuk mengkonversi mW ke dBm :

Pdbm = 10 Log PmW

Persamaan  ini  dapat  dimanipulasi  untuk  membalik  pengkonversian,  yaitu

mengkonversi dBm ke mW :

Pmw = Log-1 (Pdbm /10)  Pmw = 10(Pdbm /10)

Note : Log^-1 merupakan inverse logarithma (invers log).

Point  lainnya  yang  juga  penting  adalah  bahwa  gain  dan  loss  merupakan additive (tambahan). Jika access point dikoneksikan pada sebuah kabel yang telah loss  sebesar  -2  dB  dan  konektor  loss  sebesar  -1  dB,  maka  keseluruhan  dari  loss akan  ditambahkan  dan  hasil  total  dari  loss  adalah  -3  dB.  Kita  akan  sambung beberapa perhitungan RF pada sesi selanjutnya untuk mmberikan gambaran yang baik tentang bagaimana merelasikan ankga-angka tersebut dalam praktek nyata. 

2.4.5  dBm

Reference  point  yang  berkenaan  dengan  skala  logaritmik  dB  untuk  skala linier watt adalah :

1 mW = 0 dBm

Dimana  m  dalam  dBm  secara  sederhana  merujuk  pada  skala  decibel  dan skala watt yang kira-kira dapat menggunakan aturan sebagai berikut :

+dB akan mengalikan dua nilai watt :

(10 mW + 3 dB = 20 mW)

Demikian juga, -3 akan membagi dua nilai watt :

(100 mW – 3 dB  50 mW)

+10 dB akan meningkatkan nilai watt sebesar sepuluh kali lipat:

(10 mW + 10dB = 100 mW)

Sebaliknya,  -10  akan  mengurangi  nilai  watt  sampai  sepersepuluh  dari  nilai

tersebut.

(300 mW – 10dB = 30 mW)