Wireless LAN IEEE Teori Khusus

2.2 Teori Khusus

Pada bagian ini akan dijelaskan lebih khusus mengenai jaringan yang berbasis teknologi wireless dan mikrotik.

2.2.1 Wireless LAN

Istilah Jaringan Nirkabel wireless networking merujuk kepada teknologi yang dapat menghubungkan dua komputer atau lebih untuk saling berkomunikasimenggunakan protokol standar, tetapi tanpa menggunakan jaringan kabel Cisco System, 2003. Istilah yang sering digunakan untuk teknologi ini adalah Wireless Local Area Network WLAN. Menurut Wireless LAN Alliance http:www.wlana.org, WLAN adalah sistem komunikasi data yang fleksibel sebagai alternatif dari LAN kabel dalam sebuah gedung atau kampus. WLAN menggunakan gelombang elektromagnetik dalam proses transmisi data sehingga tidak memerlukan kabel. Oleh karena itu, WLAN menggabungkan konektivitas data dan mobilitas pengguna, dan melalui konfigurasi yang disederhanakan, membuat LAN dapat berpindah-pindah. Inti dari komunikasi dalam WLAN adalah menggunakan propagasi gelombang elektromagnetik. Ada dua jenis gelombang yang pada umumnya digunakan dalam WLAN, yaitu gelombang radio dan gelombang inframerah. Gelombang radio merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat memancar ke seluruh tempat di muka bumi dan merupakan bagian dari sistem listrik. Gelombang inframerah merupakan gelombang yang memiliki spektrum antara spektrum cahaya tampak dan spektrum elektromagnetik, yaitu antara 500.109 - 400.1012 Hz. Aplikasi gelombang inframerah dalam WLAN tidak terlalu banyak kerena keterbatasan jangkauan yang diberikan.

2.2.2 Frekuensi Radio

Frekuensi radio merupakan sinyal dengan frekuensi tinggi yang memiliki arus AC yang melewati konduktor tembaga dan terpancar ke udara melalui antena. Antena mengubah sinyal dari kabel menjadi sinyal nirkabel dan sebaliknya. Ketika sinyal frekuensi AC yang tinggi memancar ke udara, maka sinyal tersebut akan berubah menjadi gelombang radio. Gelombang radio ini merambat menjauh dari sumbernya antena dalam garis lurus ke setiap arah pada waktu yang sama Gunawan, 2004, p54.

A. Sifat Frekuensi Radio

1. Gain Gain adalah suatu keadaan yang digunakan untuk menerangkan akan pertambahan dalam amplitudo sinyal radio Gunawan, 2004, p55. Gambar 2.11 Gain 2. Loss Loss merupakan istilah yang menyatakan penurunan kekuatan sinyal. Penyebab loss pada sinyal frekuensi radio secara garis besar dapat dibagi dua yaitu ketika sinyal masih dalam kabel sebagai sinyal listrik AC berfrekuensi tinggi hambatan pada kabel dan pemasangan konektor yang buruk dan ketika sinyal berpropagasi sebagai gelombang radio di udara melalui antena refleksi Gunawan, 2004, p56. Gambar 2.12 Loss 3. Refleksi Refleksi terjadi ketika propagasi gelombang elektromagnetik terkena objek yang berdimensi sangat besar ketika dibandingkan dengan panjang gelombang yang berpropagasi. Pantulan dari sinyal utama yang menyebar dari suatu objek pada suatu area transmisi dinamakan Multipath Gunawan, 2004, p57. Gambar 2.13 Refleksi 4. Refraksi Refraksi merupakan pembelokan sinyal radio ketika melewati medium yang berbeda kepadatannya. Ketika sinyal frekuensi radio melewati medium yang lebih padat sinyal akan membelok sedemikian rupa sehingga arahnya berubah. Ketika melewati medium tersebut, beberapa sinyal akan terpantul dari jalur sinyal awal dan sebagian lagi akan berbelok memasuki medium tadi dengan arah yang sudah berubah Gunawan, 2004, p58. Gambar 2.14 Refraksi 5. Difraksi Difraksi terjadi ketika jalur transmisi radio antara pemancar dan penerima terhalang sesuatu yang memiliki permukaan yang tidak rata atau kasar. Difraksi berarti gelombang berbelok disekitar objek penghalang, seperti pada Gambar 2.15, gelombang berubah arah, perubahan arah ini yang disebut difraksi. Gunawan, 2004, p59. Gambar 2.15 Difraksi 6. Penyebaran Penyebaran terjadi ketika medium yang dilewati gelombang terdiri dari objek yang memiliki dimensi yang kecil jika dibandingkan dengan panjang gelombang dari sinyal dan jumlah objek hambatannya besar. Gelombang yang menyebar dihasilkan oleh permukaan yang tajam, objek yang kecil, ataupun ketidakrataan pada jalur pada tempat sinyal itu bergerak Gunawan, 2004, p60. Gambar 2.16 Peyebaran 7. Penyerapan Penyerapan terjadi ketika sinyal frekuensi radio terkena suatu objek dan terserap ke material dari objek tanpa dipantulkan maupun direfraksikan Gunawan, 2004, p61. Gambar 2.17 Penyerapan

B. Teknologi Spread Spectrum

Kebanyakan sistem WLAN menggunakan teknologi spread spectrum, teknik komunikasi radio wideband yang dikembangkan oleh militer Amerika Serikat untuk digunakan pada sistem komunkasi yang mission-critical, aman dan handal. Untuk menjelaskan teknologi spread spectrum dengan jelas maka terlebih dahulu harus mengenal istilah transmisi narrowband. 1. Transmisi Narrowband Transmisi narrowband adalah teknologi komunikasi dimana hanya menggunakan spektrum frekuensi yang dibutuhkan saja untuk menghantarkan sinyal Akin, 2002, p46. Pada sistem komunikasi dengan menggunakan teknologi transmisi narrowband, maka sistem tersebut akan menjaga agar menggunakan bandwidth sesempit mungkin untuk mentransmisikan sinyal. Teknologi spread spectrum adalah kebalikan dari transmisi narrowband, dimana pada teknologi spread spectrum digunakan bandwidth yang jauh lebih lebar dari yang dibutuhkannya agar dapat mencapai jangkauan yang luas. Karena menggunakan bandwidth yang lebih sempit, maka transmisi narrowband mampu memancarkan power level yang lebih tinggi daripada teknologi spread spectrum, imbasnya adalah keakuratan data menjadi lebih baik. Karena itu, maka transmisi narrowband sering disebut dengan high peak power transmission transmisi puncak power tinggi dan teknologi spread spectrum dikenal dengan low peak power transmission transmisi puncak power rendah. Berikut adalah gambar perbandingan antara transmisi narrowband dengan teknologi spread spectrum: Gambar 2.18 Perbandingan Narrowband dengan Spread Spectrum Kekurangan dari transmisi narrowband ini adalah mudah mengalami jamming dan interferensi. Hal ini dikarenakan sempitnya bandwidth yang digunakan. Untuk mengacaukan sistem narrowband dengan menggunakan jamming sangat mudah. Jamming adalah gangguan pada jaringan yang diakibatkan oleh adanya power yang sangat besar yang mengangkut sinyal-sinyal yang tidak diperlukan melalui bandwidth yang sama dengan sinyal yang dibutuhkan, akibatnya sinyal yang power-nya lebih rendah akan terhalangi. Analogi dari jamming ini adalah seperti bunyi suara kereta api yang menutupi suara sekitar. 2. Spread Spectrum Spread spectrum menggunakan power yang jauh lebih rendah daripada transmisi narrowband, akibatnya spread spectrum mampu mencakup jangkauan yang jauh lebih lebar. Spread spectrum sukar untuk diganggu dengan jamming, karena sinyal yang dikirimkan sangat kecil power-nya sehingga menyerupai noise. Jika dari sisi receiver, frekuensi tidak disesuaikan dengan sisi transmitter, maka sinyal spread spectrum hanya terlihat seperti background noise. Karena banyak radio penerima menerima sinyal spread spectrum sebagai noise, maka radio penerima tersebut tidak akan mendemodulasikan sinyal spread spectrum. Hal ini mengakibatkan transmisi data dengan menggunakan spread spectrum menjadi lebih aman. Teknologi spread spectrum menukarkan efektifitas bandwidth dengan kehandalan, kemananan, dan integritas komunikasi. Dengan kata lain, teknologi spread spectrum menggunakan bandwidth yang jauh lebih besar dibandingkan dengan komunikasi narrowband. Juga, teknologi spread spectrum menghasilkan sinyal yang lebih sukar dideteksi dibandingkan dengan teknologi narrowband. Ada dua jenis teknologi spread spectrum, yaitu frequency hopping dan direct sequence. a. Frequency Hopping Spread Spectrum FHSS Frequency hopping spread spectrum FHSS adalah teknik spread spectrum yang menggunakan kelincahan frekuensi untuk menyebar dalam lebih dari 83 MHz Akin, 2002, pp 50-55. Kelincahan frekuensi mengacu pada kemampuan radio untuk mengubah frekuensi transmisi secara mendadak dalam jangkauan bandwidth-nya. FHSS memiliki 22 pola hop yang dapat dipilih. FHSS memiliki 79 channel pada bandwidth 2.4 GHz. Setiap channel menempati bandwidth sebesar 1 MHz. b. Direct Sequence Spread Spectrum DSSS Direct sequence spread spectrum DSSS merupakan metode dimana pengirim dan penerima sama-sama menggunakan set frekuensi sebesar 22 MHz yang sama Akin, 2002, pp 55-58. Karena menggunakan channel yang lebar, memungkinkan DSSS mentransmisikan data pada data rate yang lebih tinggi daripada FHSS.

C. Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM

OFDM bekerja dengan membagi sebuah data carrier berkecepatan tinggi ke dalam beberapa subdata carrier yang lebih lambat yang kemudian ditransmisikan secara paralel. Setiap data carrier berkecepatan tinggi memiliki bandwidth sebesar 20 MHz dan terbagi menjadi 52 subchannel, dengan lebar masing-masing subchannel 300KHz. OFDM menggunakan 48 subchannel untuk pengiriman data dan sisanya untuk error correction. Gambar 2.19. Modulasi OFDM Setiap subchannel OFDM adalah selebar 300KHz. Total data rate terendah, Binary Phase Shift Keying BPSK, digunakan untuk mengubah data 125Kbps per-channel menghasilkan data rate 6Mbps. Menggunakan Quadrature Phase Shift Keying QPSK, dengan data 250 Kbps per channel akan menghasilkan data rate sebesar 12Mbps. Pada akhirnya data rate 54Mbps akan dihasilkan dengan menggunakan 64- level Qaudrature Amplitude Modulation 64-QAM.

2.2.3 Infrastruktur

Dalam membangun sebuah jaringan wireless LAN, diperlukan beberapa macam perangkat utama serperti:

A. Access Point

Pada dasarnya, Access Point AP adalah perangkat di WLAN yang setara dengan hub di LAN konvensional. AP berfungsi untuk menerima, melakukan buffer, dan mengirimkan data antara WLAN secara berkelompok. Sebuah access point biasanya terhubung dengan jaringan kabel menggunakan Ethernet, dan berkomunikasi dengan perangkat wireless lainnya menggunakan antena. Dalam Wifi, dapat dilakukan pengaturan channel dan zone. Jarak sinyal 2,4 Ghz yang dimiliki Wifi dibagi menjadi beberapa band atau channel, sama seperti channel televisi. Di berbagai Negara, peralatan Wifi menyediakan sebuah perangkat dari channel yang tersedia untuk dapat dipilih. Sebagai contoh, di Amerika, tiap channel Wifi 1-11 dapat dipilih setiap mengatur wireless LAN WLAN. Pengaturan channel Wifi menyediakan satu cara untuk menghindari gangguan dari sistem wireless yang lain. Banyak produsen menjadikan channel mereka menjadi satu dari channel yang tidak dapat dicocokkan. Sebagai contoh, produk D-Link, menjadikan channel mereka menjadi channel 6. Channel yang digunakan dapat dipilih melalui WLAN yang beroperasi atau untuk menghindari gangguan dari peralatan wireless yang lain yang beroperasi di jarak frekuensi 2,4 Ghz. Contohnya seperti telepon 2,4 Ghz wireless dan produk wireless X-10. Access point dapat dikonfigurasi ke dalam tiga mode berbeda, yaitu mode root, mode repeater, dan mode bridge. 1. Mode Root Mode root digunakan ketika access point terhubung ke jaringan kabel melalui interface kabel yang dimilikinya. Mode root merupakan mode default yang dimiliki oleh kebanyakan access point. Ketika dalam mode root, access point dapat berkomunikasi dengan access point lain yang juga terhubung ke dalam satu segmen jaringan kabel. Komunikasi ini dibutuhkan untuk fungsi roaming seperti reasosiasi, ketika client bergerak dari satu access point ke access point lain. Client sebuah access point dapat juga berkomunikasi dengan client access point lainnya melalui jaringan kabel antara kedua access point. Gambar 2.20 Mode Root URL:http:atkha4039.blogspot.com 2. Mode Bridge Dalam mode bridge, access point berfungsi sama seperti wireless bridge. Wireless bridge tidak dapat digunakan untuk menghubungkan client jaringan nirkabel ke jaringan kabel, tetapi menghubungkan dua buah jaringan kabel secara nirkabel Gambar 2.21 Mode Bridge URL:http:atkha4039.blogspot.com 3. Mode Repeater Dalam mode repeater, access point menghubungkan client jaringan nirkabel ke access point lain yang terhubung ke jaringan kabel. Ketika access point dalam mode repeater, maka port Ethernet akan dalam keadaan disabled. Penggunaan access point dengan mode repeater tidak disarankan karena sel antara access point root dengan access point repeater harus saling overlap minimal 50. Sehingga jarak yang dapat dicapai access point ke client menjadi berkurang. Selain itu, karena access point repeater berkomunikasi dengan access point root dan client jaringan nirkabel menggunakan media yang sama media nirkabel, maka throughput yang diberikan akan menurun dan akan terjadi latency yang besar. Gambar 2.22 Mode Repeater URL:http:atkha4039.blogspot.com

B. Antena

Antena adalah alat yang digunakan untuk mentransmisikan dan atau menerima gelombang radio. Antena bekerja dengan mengubah gelombang terarah menuju gelombang freespace dan sebaliknya, dengan tujuan agar gelombang terarah dapat merambat pada freespace dan gelombang freespace dapat ditangkap oleh antena. Karena fungsinya tersebut, antena menjadi bagian yang tidak terpisahkan dalam transmisi wireless. Directivity adalah kemampuan antena untuk memfokuskan energi ke arah tertentu dibandingkan pada arah lain. Pola radiasi antena digambarkan sebagai kuat relatif dari medan elektromagnetik yang dipancarkan oleh antena ke segala arah pada jarak yang konstan. PoE Power Over Ethernet merupakan metode mengirimkan listrik DC ke access point atau wireless bridge melalui kabel Ethernet UTP cat 5. Bila dilihat dari pola radiasinya, maka antena dibagi menjadi dua macam, yaitu antena omni-directional dan directional. 1. Antena Omni-directional Antena omni-directional dirancang untuk memberikan pelayanan dalam radius 360 derajat dari titik lokasi. Sangat cocok bagi access point untuk memberikan layanan dalam jarak dekat 1- 4 km. Antena jenis ini biasanya mempunyai gain rendah 3-10 dBi. Potongan medan horizontal memperlihatkan radiasi yang hampir berbentuk lingkaran 360 derajat. Potongan medan vertikal memperlihatkan penampang yang medan yang sangat tipis pada sumbu vertikal. Hal ini berarti hanya stasiun-stasiun yang berada di muka antena saja yang akan memperoleh sinyal yang kuat, stasiun yang berada di atas antena akan sulit memperoleh sinyal. Antena omni-directional dengan gain yang besar memberikan coverage horizontal yang lebih jauh, sedangkan coverage secara vertikal berkurang. Gambar 2.23 Pola Radiasi Antena Omni-directional Gambar 2.24 Perbandingan Pola Radiasi Antena Omni-directional 2. Antena Directional Antena directional digunakan untuk komunikasi point-to- point dengan wireless bridging. Semakin besar gain yang dimiliki oleh sebuah antena directional, semakin sempit pula lebar fokus pemancaran gelombang radionya. Bentuknya kira-kira seperti bola baik pada potongan medan horizontal maupun vertikalnya. Gambar 2.25 Pola Radiasi Antena Directional

2.2.4 IEEE

Standar Institute of Electrical and Electronics Engineerings IEEE menggambarkan tentang pengoperasian WLAN yang menggunakan pita frekuensi 2,4 dan 5 GHz. 1. IEEE 802.11a IEEE 802.11a menspesifikasi penggunaan teknologi OFDM pada frekuensi 5 GHz yang beroperasi pada data rate 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, dan 54 Mbps. 2. IEEE 802.11b Setelah pengimplementasian 802.11, DSSS wireless LAN telah bekerja pada kecepatan 11 Mbps. IEEE 802.11b menspesifikasikan penggunaan teknologi DSSS pada frekuensi 2.4 GHz yang beroperasi pada data rate 1, 2, 5.5, dan 11 Mbps. 3. IEEE 802.11e Standar ini menspesifikasikan Quality of Service QoS untuk jaringan WLAN yang membutuhkan dukungan QoS. Misalnya : untuk jaringan WLAN dengan Voice over Internet Protocol VoIP. 4. IEEE 802.11f Standar ini menjelaskan kompabilitas antar access point yang berbeda vendor. 5. IEEE 802.11g IEEE 802.11g menspesifikasi penggunaan teknologi OFDM pada frekuensi 2.4 GHz dengan data rate 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, dan 54 Mbps. Standar kompatibel dengan 802.11 b, untuk berkomunikasi dengan 802.11 b maka modulasinya di switch ke QPSK Gunawan, 2004, p127. 6. IEEE 802.11h Standar ini menspesifikasikan dynamic channel selection dan transmission power control untuk jaringan WLAN. Bertujuan untuk meminimalkan interferensi antara IEEE 802.11a dengan sistem lain yang beroperasi pada frekuensi 5 GHz. 7. IEEE 802.11i Spesifikasi keamanan baru 802.11 dimana terdiri dari 2 komponen, yaitu : IEEE 802.1x dan Robust Security Network RSN. Biasa disebut sebagai WPA2, menggantikan standar keamanan yang lama IEEE 802.11. 8. IEEE 802.11j Standar jaringan WLAN yang beroperasi pada frekuensi 4,9-5 GHz di Jepang. 9. IEEE 802.11n Standar WLAN yang akan menyediakan data rate diatas 100 Mbps.

2.2.5 Arsitektur Wireless LAN WLAN