ELEKTRO INDONESIA - Local Area Network (LAN) Tanpa Kabel

ELEKTRO INDONESIA Edisi ke Tiga Belas, Juni 1998

KOMPUTER

Local Area Network (LAN) Tanpa Kabel

Pendahuluan

Inovasi di dalam teknologi telekomunikasi berkembang dengan cepat dan selaras dengan perkembangan karakteristik masyarakat modern yang memiliki mobilitas tinggi, mencari layanan yang fleksibel, serba mudah dan memuaskan dan mengejar efisiensi di segala aspek.

Dari itu, teknik telekomunikasi memiliki target untuk masa depan, yaitu mencapai sistem Future Wireless Personal Communication (FWPC). Sistem tersebut menawarkan layanan komunikasi dari siapa saja, kapan saja, di mana saja, melalui satu deretan nomor sambungan yang tetap, dengan delay yang sekecil-kecilnya, menggunakan suatu unit yang portabel (kecil, dapat dipindah-pindahkan, murah dan hemat) dan memiliki sistem yang kualitasnya tinggi dengan kerahasiaan yang terjamin.

Teknologi wireless memiliki fleksibelitas, mendukung mobilitas, memiliki teknik frequency reuse, selular dan handover, menawarkan efisiensi dalam waktu (penginstalan) dan biaya (pemeliharaan dan penginstalan ulang di tempat lain), mengurangi pemakaian kabel dan penambahan jumlah pengguna dapat dilakukan dengan mudah dan cepat.

Jaringan wireless dapat digunakan untuk transmisi suara maupun data (Gambar 1).

Wireless Local Area Network (WLAN)

Dengan semakin bertambahnya pemakaian komputer, semakin besar kebutuhan akan pentransferan data dari satu terminal ke terminal lain yang dipisahkan oleh satuan jarak dan semakin tinggi kebutuhan akan efisiensi penggunaan alat-alat kantor (seperti printer dan plotter) dan waktu perolehan data base, maka semakin tinggi pula kebutuhan akan suatu jaringan yang menghubungkan terminal-terminal yang ingin berkomunikasi dengan efisien. Jaringan tersebut dikenal dengan Local Area Network (LAN) yang biasa memakai kabel atau fiber optik sebagai media transmisinya. Sesuai perkembangan karakteristik masyarakat seperti yang telah disebutkan di atas maka LAN menawarkan suatu alternatif untuk komputer portabel yaitu wireless LAN (WLAN). WLAN menggunakan frekuensi radio (RF) atau infrared (IR) sebagai media transmisi.

Sejarah dan Standar WLAN

Pada akhir 1970-an IBM mengeluarkan hasil percobaan mereka dalam merancang WLAN dengan teknologi IR, perusahaan lain seperti Hewlett-Packard (HP) menguji WLAN dengan RF. Kedua perusahaan tersebut hanya mencapai data rate 100 Kbps. Karena tidak memenuhi standar IEEE 802 untuk LAN yaitu 1 Mbps maka produknya tidak dipasarkan. Baru pada tahun 1985, Federal Communication Commission (FCC) menetapkan pita Industrial, Scientific and Medical (ISM band) yaitu 902-928 MHz, 2400-2483.5 MHz dan 5725-5850 MHz yang bersifat tidak terlisensi, sehingga pengembangan WLAN secara komersial memasuki tahapan serius. Barulah pada tahun 1990 WLAN dapat dipasarkan dengan produk yang menggunakan teknik spread spectrum (SS) pada pita ISM, frekuensi terlisensi 18-19 GHz dan teknologi IR dengan data rate >1 Mbps.

Pasar yang menjadi targetnya adalah pabrik, kantor-kantor yang mengalami kesulitan dalam pengkabelan (seperti kantor dengan interior marmer dll), perkulakan, laboraturium, tempat-tempat yang bersifat sementara (seperti ruang kuliah, rapat, konfrensi dll) dan kampus. Perkiraan sementara yang dihasilkan menunjukkan bahwa kira-kira 5-15 % pasar LAN akan dikuasi oleh WLAN.

Gambar 2

Dengan adanya berbagai merek perangkat keras dan lunak, maka diperlukan suatu standar, di mana perangkat-perangkat yang berbeda merek dapat difungsikan pada perangkat merek lain. Standar-standar WLAN adalah IEEE 802.11, WINForum dan HIPERLAN.

Wireless Information Network Forum (WINForum) dilahirkan oleh Apple Computer dan bertujuan untuk mencapai pita Personal Communication Service (PCS) yang tidak terlisensi untuk aplikasi data dan suara dan mengembangkan spectrum etiquette (spektrum yang menawarkan peraturan-peraturan yang sangat minim dan akses yang adil). High Performance Radio Local Area Network (HIPERLAN) dilahirkan oleh European Telekommunications Standards Institute (ETSI) yang memfokuskan diri pada pita 5.12-5.30 GHz dan 17.1-17.3 GHz. IEEE 802.11 dilahirkan oleh Institute Electrical and Electronics Engineer (IEEE) dan berfokus pada pita ISM dan memanfaatkan teknik spread spectrum (SS) yaitu Direct Sequence (DS) dan Frequency Hopping (FH), standar ini adalah yang paling banyak dipakai [2].

Hal-hal yang perlu diperhatikan pada WLAN adalah :

1. Data rate tinggi (>1 Mbps), daya rendah dan harga murah.
2. Metode akses yaitu metode membagi kanal kepada banyak pemakai dengan aturan-aturan tertentu.
3. Media transmisi yang merupakan faktor penting pada keterbatasan data rate dan memiliki teknik tersendiri, di mana bila teknik yang berhubungan dengan media transmisi (seperti teknik propagasi dalam ruangan, teknik modulasi dll) dapat diperhitungkan dengan baik maka akan dihasilkan sistem WLAN yang tangguh.
4. Topologi yaitu cara dan pola yang digunakan dalam menghubungkan semua terminal.

Lapisan Fisik dan Topologi

WLAN menggunakan standar protokol Open System Interconnection (OSI) [8]. OSI memiliki tujuh lapisan di mana lapisan pertama adalah lapisan fisik. Lapisan pertama ini mengatur segala hal yang berhubungan dengan media transmisi termasuk di dalamnya spesifikasi besarnya frekuensi, redaman, besarnya tegangan dan daya, interface, media penghubung antar-terminal dll. Media transmisi data yang digunakan oleh WLAN adalah IR atau RF.

• Infrared (IR)

Infrared banyak digunakan pada komunikasi jarak dekat, contoh paling umum pemakaian IR adalah remote control (untuk televisi). Gelombang IR mudah dibuat, harganya murah, lebih bersifat directional, tidak dapat menembus tembok atau benda gelap, memiliki fluktuasi daya tinggi dan dapat diinterferensi oleh cahaya matahari. Pengirim dan penerima IR menggunakan Light Emitting Diode (LED) dan Photo Sensitive Diode (PSD). WLAN menggunakan IR sebagai media transmisi karena IR dapat menawarkan data rate tinggi (100-an Mbps), konsumsi dayanya kecil dan harganya murah. WLAN dengan IR memiliki tiga macam teknik, yaitu Directed Beam IR (DBIR), Diffused IR (DFIR) dan Quasi Diffused IR (QDIR).

1. DFIR
Teknik ini memanfaatkan komunikasi melalui pantulan (Gambar 3.b). Keunggulannya adalah tidak memerlukan Line Of Sight (LOS) antara pengirim dan penerima dan menciptakan portabelitas terminal. Kelemahannya adalah membutuhkan daya yang tinggi, data rate dibatasi oleh multipath, berbahaya untuk mata telanjang dan resiko interferensi pada keadaan simultan adalah tinggi.

2. DBIR
Teknik ini menggunakan prinsip LOS, sehingga arah radiasinya harus diatur (Gambar 3.c). Keunggulannya adalah konsumsi daya rendah, data rate tinggi dan tidak ada multipath. Kelemahannya adalah terminalnya harus fixed dan komunikasinya harus LOS.

3. QDIR
Setiap terminal berkomunikasi dengan pemantul (Gambar 3.a), sehingga pola radiasi harus terarah. QDIR terletak antara DFIR dan DBIR (konsumsi daya lebih kecil dari DFIR dan jangkaunnya lebih jauh dari DBIR).

• Radio Frequency (RF)

Penggunaan RF tidak asing lagi bagi kita, contoh penggunaannya adalah pada stasiun radio, stasiun TV, telepon cordless dll. RF selalu dihadapi oleh masalah spektrum yang terbatas, sehingga harus dipertimbangkan cara memanfaatkan spektrum secara efisien. WLAN menggunakan RF sebagai media transmisi karena jangkauannya jauh, dapat menembus tembok, mendukung teknik handoff, mendukung mobilitas yang tinggi, meng-cover daerah jauh lebih baik dari IR dan dapat digunakan di luar ruangan. WLAN, di sini, menggunakan pita ISM (Tabel 1) dan memanfaatkan teknik spread spectrum (DS atau FH).
• DS adalah teknik yang memodulasi sinyal informasi secara langsung dengan kode-kode tertentu (deretan kode Pseudonoise/PN dengan satuan chip).
• FH adalah teknik yang memodulasi sinyal informasi dengan frekuensi yang loncat-loncat (tidak konstan). Frekuensi yang berubah-ubah ini dipilih oleh kode-kode tertentu (PN) [7].

Tabel 1. Pita ISM.

Frekuensi Spesifikasi	915 MHz	2.4 GHz	5.8 GHz
Frekuensi	902-928 MHz	2400-2483.5 MHz	5725-5850 MHz
Bandwidth	25 MHz	83.5 MHz	125 MHz
Jangkauan transmisi	Paling jauh	5% < 915 MHz	205 < 915 MHz
Pemakaian	Sangat ramai	Sepi	Sangat Sepi
Delay	Besar	Sedang	Kecil
Sumber Interferensi	Banyak	Sedang	Sedikit

WLAN dengan RF memiki beberapa topologi sebagai berikut :

• Tersentralisasi

Nama lainnya adalah star network atau hub based. Topologi ini terdiri dari server (c) dan beberapa terminal pengguna (Gambar 4.a), di mana komunikasi antara terminal harus melalui server terlebih dahulu. Keunggulannya adalah daerah cakupan luas, transmisi relatif efisien dan desain terminal pengguna cukup sederhana karena kerumitan ada pada server. Kelemahannya adalah delay-nya besar dan jika server rusak maka jaringan tidak dapat bekerja.

• Terdistribusi
Dapat disebut peer to peer (Gambar 4.b), di mana semua terminal dapat berkomunikasi satu sama lain tanpa memerlukan pengontrol (servers). Di sini, server diperlukan untuk mengoneksi WLAN ke LAN lain. Topologi ini dapat mendukung operasi mobile dan merupakan solusi ideal untuk jaringan ad hoc. Keunggulannya jika salah satu terminal rusak maka jaringan tetap berfungsi, delay-nya kecil dan kompleksitas perencanaan cukup minim. Kelemahannya adalah tidak memiliki unit pengontrol jaringan (kontrol daya, akses dan timing).

• Jaringan selular
Jaringan ini cocok untuk melayani daerah dengan cakupan luas dan operasi mobile. Jaringan ini memanfaatkan konsep microcell, teknik frequency reuse dan teknik handover. Keunggulannya adalah dapat menggabungkan keunggulan dan menghapus kelemahan dari ke dua topologi di atas. Kelemahannya adalah memiliki kompleksitas perencanaan yang tinggi (Gambar 5).

Perbedaan Antara Jaringan Wireless dan Jaringan Kabel

Jaringan wireless memiliki keunggulan dan kelemahan sebagai berikut :

Keunggulannya adalah biaya pemeliharannya murah (hanya mencakup stasiun sel bukan seperti pada jaringan kabel yang mencakup keseluruhan kabel), infrastrukturnya berdimensi kecil, pembangunannya cepat, mudah dikembangkan (misalnya dengan konsep mikrosel dan teknik frequency reuse), mudah & murah untuk direlokasi dan mendukung portabelitas.
Kelemahannya adalah biaya peralatan mahal (kelemahan ini dapat dihilangkan dengan mengembangkan dan memproduksi teknologi komponen elektronika sehingga dapat menekan biaya jaringan), delay yang besar, adanya masalah propagasi radio seperti terhalang, terpantul dan banyak sumber interferensi (kelemahan ini dapat diatasi dengan teknik modulasi, teknik antena diversity, teknik spread spectrum dll), kapasitas jaringan menghadapi keterbatas spektrum (pita frekuensi tidak dapat diperlebar tetapi dapat dimanfaatkan dengan efisien dengan bantuan bermacam-macam teknik seperti spread spectrum/DS-CDMA) dan keamanan data (kerahasian) kurang terjamin (kelemahan ini dapat diatasi misalnya dengan teknik spread spectrum) [1,7 dan 9].
Yang unik dari media transmisi wireless adalah :

Sinyalnya terputus-putus (intermittence) yang disebabkan oleh adanya benda antara pengirim dan penerima sehingga sinyal terhalang dan tidak sampai pada penerima (gejala ini sangat terasa pada komunikasi wireless dengan IR).
Bersifat broadcast akibat pola radiasinya yang memancar ke segala arah, sehingga semua terminal dapat menerima sinyal dari pengirim.
Sinyal pada media radio sangat komplek untuk dipresentasikan kerena sinyalnya menggunakan bilangan imajiner, memiliki pola radiasi dan memiliki polarisasi.
Mengalami gejala yang disebut multipath yaitu propagasi radio dari pengirim ke penerima melalui banyak jalur yang LOS dan yang tidak LOS/terpantul (Gambar 6).

Penutup

Arah dari perkembangan wireless data adalah aplikasi multimedia (menggabungkan data, suara dan gambar diam maupun bergerak yang dapat dihubungkan ke unit portabel dan ke jaringan tertentu), multirate (memungkinkan pengoperasian beberapa kecepatan data yang berbeda pada satu pita frekuensi) dan multipower (fleksibelitas memilih sumber daya dari baterai kecil, baterai mobil, kabel PLN atau yang lain dan menyesuaikan besarnya konsumsi daya dengan kualitas pelayanan yang baik). WLAN merupakan salah satu basis dari arah perkembangan itu. Pita ISM memberikan peluang kepada WLAN dengan RF untuk menawarkan data rate yang cukup tinggi. Dan dengan dikomersialkan teknik spread spectrum maka WLAN memiliki peluang yang besar dalam melahirkan sistem WLAN yang sangat baik di waktu yang akan datang.

Daftar Pustaka

Pahlavan, Kaveh and Levesque, A.H., "Wireless Data Communications", Proceedings of the IEEE, Vol. 82, No. 9, pp. 1938-1430, September 1994.
Pahlavan, Kaveh, Probert H., Thomas and Chase E., Mitchell, "Trends in Local Wireless Network", IEEE Communications Magazine, Vol. 33, pp. 88-95, March 1995.
Wickelgren, Ingrid J., "Local Area Networks Go Wireless", IEEE Spectrum, September 1996.
Bantz, D.F. and Bauchot, F.J., "Wireless LAN Design Alternatives", IEEE Network Magazine, Vol. 8, pp. 43-53, March/April 1994.
McCullagh, M.J., Smyth, P.P., Wisely, D.R. and Eardley, P.L., "Optical Wireless LANs : Applications and Systems", IEE Colloquin on ‘ Cordless Computing-System and User Experience’ London, UK, 1993.
Beberapa tulisan pada http://www.wlana.com/resource/index.html dan http://www.cis.ohio-state.edu/~jain/cis788/wireless_lan/whatis.htm
D.L., Schilling et al., "Spread Spectrum for Commercial Communications", IEEE Commmunications Magazine, Vol. 29, No. 4, pp. 66-79, April 1991.
Tanenbaum, A.S., "Jaringan Komputer" , Edisi bahasa Indonesia, Jilid 1, Prenhallindo, Jakarta 1997.
Mitzlaf, James E., "Radio Propagation and Anti-Multipath Techniques in the WIN Environment", IEEE Network Magazine, Vol. 5, No. 6, pp 21-26, November 1991. q

Yahya A.B., ST adalah Alumnus Teknik Elektro Universitas Trisakti.

Artikel Lain:
Penyakit Milenium

[Sajian Utama] [Sajian Khusus] [TELEKOMUNIKASI] [ENERGI] [ELEKTRONIKA] [INSTRUMENTASI]

[ Halaman Muka ] [ Daftar Isi ]

Please send comments, suggestions, and criticisms about ELEKTRO INDONESIA.

Click here to send me email.