Rangkuman Matakuliah Jaringan Nirkabel

1.       Pengantar Jaringan Nirkabel

a.       Definisi Jaringan Nirkabel

Jaringan Wireless (Nirkabel) adalah teknologi yang menghubungkan dua piranti untuk bertukar data tanpa media kabel. Data dipertukarkan melalui media gelombang cahaya tertentu (seperti teknologi infra merah pada remote TV) atau gelombang radio (seperti bluetooth pada komputer dan ponsel)dengan frekuensi tertentu.

b.      Sejarah Jaringan Nirkabel

Tahun 1894 fisikawan Jerman Heinrich Rudolf, menemukan gelombang radio yang digunakan untuk komunikasi. Seorang penemu Italia bernama Marchese Guglielmo Marconi kemudian memperluas radius gelombang radio untuk dua mil untuk mengirim data. Tahun 1899 Marconi bisa mengirim sinyal 9 mil di Selat Bristol. Dia akhirnya memperluas radius 31 mil melintasi Selat Inggris ke Prancis. Tahun 1901 bidang komunikasi sangat besar. Marconi bisa mengirim sinyal ke seluruh Atlantik.

Perang Dunia Kedua menjadi batu loncatan besar untuk gelombang radio. Amerika Serikat adalah menggunakan gelombang radio pihak pertama untuk transmisi data selama perang. Pada tahun 1971 sekelompok peneliti bawah kepemimpinan Norman Abramson, University of Hawaii menciptakan "packet-switched" jaringan radio yang disebut "Alohanet." Alohanet adalah jaringan area pertama nirkabel lokal, atau dikenal sebagai WiFi. Alohanet WLAN terdiri dari tujuh komputer yang berkomunikasi satu sama lain.

Pada tahun1990  kelompok kerja dibentuk untuk komunikasi standar nirkabel 802.11. Pada tahun 1997, IEEE 802.11 telah diterima sebagai format komunikasi data standar untuk jaringan area lokal nirkabel. Teknologi ini terus berkembang saat ini.

c.       Keuntungan dan Kerugian Jaringan Nirkabel

Keuntungan Jaringan Nirkabel :

·         Mobilitas

Jaringan nirkabel atau wireless menyediakan akses secara real time kepada pengguna LAN di mana saja selama berada dalam batas aksesnya.

·         Kecepatan instalasi

Proses instalasi jaringan ini relatif lebih cepat dan mudah karena tidak membutuhkan kabel yang harus dipasang sebagai penghubung.

·         Fleksibilitas tempat

Jaringan nirkabel sangat fleksibel terhadap tempat, berbeda dengan jaringan kabel yang tidak mungkin dipasang tanpa adanya kabel.

·         Biaya pemeliharaan dan pemindahan lebih murah

Jika terjadi perpindahan tempat, anggaran biaya dapat ditekan walaupun investasi awal pada jaringan nirkabel ini lebih besar biayanya daripada jaringan kabel. Biaya instalasi dapat diperkecil karena tidak membutuhkan kabel dan biaya pemeliharaannya pun lebih murah.

·         Kemampuan jangkauan

Konfigurasi jaringan dapat diubah dari jaringan peer to peer untuk jumlah penggunan yang sedikit menjadi jaringan infrastruktur atau yang lebih banyak lagi. Bahkan, jaringan ini, bisa mencapai ribuan pengguna yang dapat menjelajah dengan jangkauan sangat luas.

Kerugian Jaringan Nirkabel :

·         Transmisi data hanya 1-2 Mbps, yang jumlahnya jauh lebih rendah bila dibandingkan dengan jaringan yang memakai kabel.

·         Transmisi data dari komputer berbeda dapat saling mengganggu.

·         Biaya peralatan yang mahal.

·         Adanya delay yang besar.

·         Adanya masalah perambatan radio, seperti terhalang, terpantul, dan banyak sumber interferensi.

·         Kapasitas jaringan memiliki keterbatasan yang disebabkan spektrumnya tidak besar (pita frekuensinya tidak dapat diperlebar)

·         Keamanan data atau kerahasiaan data kurang terjamin.

·         Sinyalnya putus-putus (intermittence) yang disebabkan oleh adanya benda yang menghalangi sinyal.

d.      Contoh-contoh Implementasi

·         Infrared (IR), radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio.

·         Wireless wide area network (bluetooth), spesifikasi industri untuk jaringan kawasan pribadi (personal area networks atau PAN) tanpa kabel. Bluetooth menghubungkan dan dapat dipakai untuk melakukan tukar-menukar informasi di antara peralatan-peralatan.

·         Radio Frequency (RF), menunjuk ke spektrum elektromagnetik di mana gelombang elektromagnetik dapat dihasilkan oleh pemberian arus bolak-balik ke sebuah antena.

·         Wireless personal area network, umumnya memiliki jarak komunikasi maksimal 10m saja, lebih pendek dibandingkan dengan Wireless Local Area Network (WLAN).

·         Wireless LAN (802.11), suatu jaringan nirkabel yang menggunakan frekuensi radio untuk komunikasi antara perangkat komputer dan akhirnya titik akses yang merupakan dasar dari transiver radio dua arah yang tipikalnya bekerja di bandwith 2,4 GHz (802.11b, 802.11g) atau 5 GHz (802.11a). Kebanyakan peralatan mempunyai kualifikasi Wi-Fi, IEEE 802.11b atau akomodasi IEEE 802.11g dan menawarkan beberapa level keamanan seperti WEP dan atau WPA.

2.       Fisika Radio

a.       Gelombang Radio

Gelombang radio merupakan bentuk tak terlihat dari radiasi elektromagnetik (EMR) yang memiliki variasi panjang gelombang dari sekitar 0,04 inci (satu milimeter) sampai lebih dari 62.000 mil (100.000 km) dan dengan frekuensi di bawah 300 GHz, membuatnya menjadi salah satu rentang terluas dalam spektrum elektromagnetik.

b.      Sifat-sifat fisiknya

·         Perambatannya tidak memerlukan medium sehingga dapat merambat diruang hampa.

·         Dapat mengalami polarisasi karena gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal.

·         Diudara atau ruang hampa, kecepatannya sama dengan kecepatan cahaya.

·         Arah perambatannya tidak dipengaruhi medan listrik dan medan magnet dan gelombang elektromagnetik tidak bermuatan listrik.

·         Dapat mengalami pemantulan, pembiasan, interferensi dan difraksi.

3.       Antena dan Saluran Transmisi

antena adalah transformator/struktur transmisi antara gelombang terbimbing (saluran transmisi) dengan gelombang ruang bebas atau sebaliknya. Antena adalah salah satu elemen penting yang harus ada pada sebuah teleskop radio, TV, radar, dan semua alat komunikasi nirkabel lainnya. Sebuah antena adalah bagian vital dari suatu pemancar atau penerima yang berfungsi untuk menyalurkan sinyal radio ke udara.Bentuk antena bermacam macam sesuai dengan desain, pola penyebaran dan frekuensi dan gain. Panjang antena secara efektif adalah panjang gelombang frekuensi radio yang dipancarkannya. Antena dipol setengah gelombang adalah sangat populer karena mudah dibuat dan mampu memancarkan gelombang radio secara efektif.

Saluran transmisi antara Tx - Rx dapat berbentuk fisik atau non fisik (vakum, ruang bebas). Pada komunikasi radio gelombang EM dilepaskan ke ruang bebas oleh antena. Ruang bebas

dapat berisi atmosfir bumi dan terhadap gelombang elektromagnetik terjadi :

·         pembiasan/pembelokan

·         pantulan, pembelokan dengan sudut datang = sudut pantul

·         hamburan atau penyebaran ke mana-mana

·         penyerapan sebagian /absorpsi

Tx : menghasilkan daya RF → saluran transmisi → antena → dipancarkan ke segala arah

Rx : mengambil sebagian kecil daya gelombang elektromagnetik dari pemancar yang ada di

ruang bebas melalui antena → saluran transmisi → Rx diproses.

Penerimaan daya oleh antena sekitar 10-8 watt merupakan daya yang besar & mudah diproses.

Efisiensi transfer daya hampir sama dengan nol.

Efisiensi komunikasi → informasi yang diterima kalau replika diterima sempurna sepanjang

waktu → efisiensi 100 % . Reliabilitas dalam praktek ≈ 99.99 %.

Kualitas penerimaan informasi : S/N (analog) atau BER : Bit Error Rate (digital).

4.       Pemodelan Propagasi

Propagasi gelombang radio adalah proses perambatan gelombang radio dari pemancar ke penerima. Transmisi sinyal dengan media non-kawat memerlukan antenna untuk meradiasikan sinyal radio ke udara bebas dalam bentuk gelombang elektromagnetik (em). Gelombang ini akan merambat melalui udara bebas menuju antenna penerima dengan mengalami peredaman sepanjang lintasannya, sehingga ketika sampai di antenna penerima, energy sinyal sudah sangat lemah.

Gelombang (em) dalam perambatannya menuju antenna penerima dapat melalui berbagai macam lintasan. Jenis lintasan yang diambil tergantung dari frekuensi sinyal, kondisi atmosfir dan waktu transmisi. Ada 3 jenis lintasan dasar yang dapat dilalui, yakni melalui permukaan tanah (gelombang tanah), melalui pantulan dari lapisan ionosfir di langit (gelombang langit), dan perambatan langsung dari antenna pemancar ke antenna penerima tanpa ada pemantulan (gelombang langsung).

·         Propagasi Gelombang Tanah

Gelombang tanah merambat dekat permukaan tanah dan mengikuti lengkungan bumi, sehingga dapat menempuh jarak melampaui horizon. Perambatan melalui lintasan ini sangat kuat pada daerah frekuensi 30 kHz – 3 MHz. Di atas frekuensi tersebut permukaan bumi akan meredam sinyal radio, karena benda-benda di bumi menjadi satu ukuran dengan panjang gelombang sinyal. Sinyal dari pemancar AM utamanya merambat melalui lintasan ini.

·         Propagasi Gelombang Langit

Gelombang langit diradiasikan oleh antenna ke lapisan ionosfir yang terletak di atmosfir bagian atas dan dibelokkan kembali ke bumi. Ada beberapa lapisan ionosfir yakni lapisan D , E, F1 dan F2, dimana keberadaannya di langit berubah-ubah menurut waktu, dan sangat mempengaruhi perambatan sinyal. Lapisan D dan E adalah lapisan yang paling jauh dari matahari sehingga kadar ionisasinya rendah. Lapisan ini hanya ada pada siang hari, dan cenderung menyerap sinyal pada daerah frekuensi 300 kHz – 3 MHz. Lapisan F terdiri dari lapisan F1 dan F2, mempunyai kadar ionisasi yang paling tinggi karena dekat dengan matahari, sehingga ada pada baik pada siang maupun malam hari. Lapisan ini yang paling mempengaruhi sinyal radio, dimana pada daerah frekuensi 3 – 30 MHz, sinyal yang sampai ke lapisan ini pada sudut tertentu, akan dibelokkan kembali ke bumi, ke tempat yang sangat jauh dari antenna pemancarnya dengan redaman yang kecil, sehingga sangat bermanfaat untuk transmisi sinyal. Sinyal yang sampai ke lapisan tersebut pada sudut yang besar terhadap bumi, akan dilewatkan ke ruang angkasa.

·         Propagasi Gelombang Langsung

Pada propagasi ini, sinyal yang dipancarkan oleh antenna pemancar langsung diterima oleh antenna penerima tanpa mengalami pantulan, disebut Line Of Sight (LOS). Karena perambatannya harus secara langsung, maka di lokasi- lokasi yang antenna penerimanya terhalang, tidak akan menerima sinyal (blocked spot). Jarak transmisi yang dapat dijangkau pada propagasi LOS relative pendek dan dibatasi oleh tinggi antenna pemancar dan penerimanya, direpresentasikan melalui rumus d = 4 sqrt(ht) + 4 sqrt(hr) Dimana, d : jarak antenna pemancar dan penerima (km), ht : tinggi antenna pemancar (m), hr : tinggi antenna penerima (m). Komunikasi LOS paling banyak digunakan pada transmisi sinyal radio di atas 30 MHz yakni pada daerah VHF, UHF, dan microwave. Pemancar FM dan TV, menggunakan propagasi ini. Untuk mengatasi jarak jangkau yang pendek, digunakan repeater, yang terdiri dari receiver dengan sensitivitas tinggi, transmitter dengan daya tinggi, dan antenna yang diletakkan di lokasi yang tinggi.

5.       Jaringan Lokal Nirkabel/WLAN (802.11)

a.       Topologi Jaringan Nirkabel (P2P, P2MP, MP2MP)

·         Point to Point

Digunakan ketika ada dua titik kepentingan dimana satu titik pengirim dan satu titik sebagai penerima. Digunakan sebagai media transportasi dari sumberdata.

·         Point to Multipoint

Dapat diartikan sama dengan distribusi. Satu base station dapat melayani ratusan pelanggan yang berbeda-beda

·         Multipoint to Multipoint

Topologi Multi Point adalah topologi jaringan fisik yang terbentuk antara beberapa  mesin atau komputer  dalam satu jaringan. yang dimaksud beberapa adalah lebih dari dua mesin/ komputer. Tetapi dalam mengkoneksikkan atau menghubungkkan antar komputer, tetap dikonversikkan menjadi dua mesin / kompuer yaitu client dan server.

b.      Nirkabel 802.11x

·         802.11 → Standar dasar WLAN → mendukung transmisi data 1 Mbps hingga 2 Mbps

·         802.11a → Standar High Speed WLAN 5GHz band → transfer data up to 54 Mbps

·         802.11b → Standar WLAN untuk 2.4GHz → transmisi data 5,4 hingga 11 Mbps

·         802.11e → Perbaikan dari QoS (Quality of Service) pada semua interface radio IEEE WLAN

·         802.11f → Mendefinisikan komunikasi inter-access point untuk memfasilitasi vendor yang mendistribusikan WLAN

·         802.11g → Menetapkan teknik modulasi tambahan untuk 2,4 GHz band, untuk kecepatan transfer data hingga 54 Mbps.

·         802.11h → Mendefinisikan pengaturan spectrum 5 GHz band yang digunakan di Eropa dan Asia Pasifik

·         802.11i → Menyediakan keamanan yang lebih baik. Penentuan alamat untuk mengantisipasi kelemahan keamanan pada protokol autentifikasi dan enkripsi

·         802.11j → Penambahan pengalamatan pada channel 4,9 GHz hingga 5 GHz untuk standar 802,11a di Jepang

·         802.11n → menambahkan Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) dan 40 MHz saluran ke layer fisik, dan frame agregasi ke MAC layer

·         802.11r → dikembangkan sehingga dapat menggunakan sinyal infra-merah

c.       Peralatan Jaringan Lokal Nirkabel

·         Access Point

Fungsi Access Point ibaratnya sebagai Hub/Switch di jaringan lokal, yang bertindak untuk menghubungkan jaringan lokal dengan jaringan wireless/nirkabel para client/tetangga anda, di access point inilah koneksi internet dari tempat anda dipancarkan atau dikirim melalui gelombang radio, ukuran kekuatan sinyal juga mempengaruhi area coverage yang akan dijangkau, semakin tinggi kekuatan sinyal (ukurannya dalam satuan dBm atau mW) semakin luas jangkauannya.

·         Antena Omni

Untuk memperluas coverage area hingga beberapa Kilometer, anda memerlukan antena omni eksternal, meski ketika anda membeli access point sudah dilengkapi antena omni, namun belumlah cukup karena hanya berkekuatan sekitar 3-5dB, untuk memperluas area jangkauannya, anda memerlukan antena Omni eksternal, yang rata-rata berkekuatan 15dB. Antena Omni ini memiliki pancaran atau radiasi 360 derajat, jadi cocok bisa menjangkau client dari arah mana saja.

·         Kabel Pigtail/Kabel Jumper

Kabel Pigtail atau kabel jumper diperlukan untuk menghubungkan antara antena omni dengan dengan access point, perhatikan panjang maksimal yang diperlukan hanya 1 meter, selebih dari itu anda akan mengalami degradasi sinyal(loss dB) Pada kedua ujung kabel terdapat konektor dimana type konektor disesuaikan dengan konektor yang melekat pada access point anda.

·         POE (Power Over Ethernet)

Agar kabel listrik tidak dinaikkan ke atas untuk “menghidupkan” access point maka anda memerlukan alat “POE” ini yang fungsinya mengalirkan listrik melalui kabel ethernet atau kabel UTP/STP, dengan alat ini maka anda tidak perlu repot-repot lagi mengulur kabel listrik ke atas tower, lebih praktis dan hemat.

·         Kabel UTP/STP

Meski namanya perangkat wireless, namun peranan kabel juga diperlukan, kabel UTP/STP ini diperlukan untuk menghubungkan antara access point dengan jaringan kabel pada LAN lokal anda, jadi di bawah dia bisa ditancapkan ke komputer Gateway/Router atau ke Hub/Switch, pilihlah kabel UTP/STP yang berkualitas baik guna meningkatkan kualitas arus listrik yang dilewatkan melalui POE.

6.       Implementasi Jaringan Lokal Nirkabel 802.11

a.       Rencana anggaran biaya

b.      Informasi/spesifikasi perangkat : access point, router,LAN kabel, switch, access point controller

c.       Penempatan, chanel, SSID, security

d.      Kebijakan