Jenis-Jenis Antena Mobile Broadband

Oleh: Pamungkas Daud

Jurusan Teknik Elektro, Universitas Langlangbuana Bandung

e-mail: pmkdaud@gmail.com

ABSTRAK

Perkembangan dunia telekomunikasi dan informatika sekarang ini menuntut kebutuhan akan informasi dengan kapasitas yang tidak terbatas sehingga komunikasi dengan menggunakan pita lebar (broadband) merupakan suatu keniscayaan. Perkembangan teknologi 3G memungkinkan ekspansi
dalam hal mobile bandwidth dan kapasitas saluran, selain itu sekarang mulai muncul teknologi baru yaitu WiMAX yang disebut-sebut sebagai teknologi 4G. Perkembangan ini semua sangat ditentukan oleh perkembangan dalam teknologi telekomunikasi pada segmen antena sebagai transducer transmit and receive serta segmen software untuk bagian pengolahan sinyal maupun manajemen saluran. Perkembangan MIMO (Multiple Input, Multiple Output) dan OFDM (Orthogonal Frequency Divison Multiplexing) adalah suatu contoh yang menarik untuk disimak dan dipelajari dari suatu sistem mobile broadband communication. Pada tulisan ini akan diperkenalkan jenis-jenis antena dan sistem yg digunakan pada sistem mobile broadband communication beserta cara kerja secara teknis maupun global dari sistem mobile broadband communication yang sedang berkembang pada dekade abad ini.

Kata kunci : MIMO, OFDM, antena, mobile broadband communication.

ABSTRACT

The development of telecommunications and information technology today's demanding for information with an unlimited capacity therefore using broadband communications is a must. The development of 3G technology allows mobile expansion in terms of bandwidth and channel capacity, but now began emerging new technology that WiMAX is touted as 4G technology. These developments are all largely determined by developments in telecommunications technology in the segment as the antenna transmit and receive transducer and software segment for the signal processing and channel management. The development of MIMO (Multiple Input, Multiple Output) and OFDM (Orthogonal Frequency Divison Multiplexing) is an interesting example to observe and learn from a mobile broadband communication systems. This paper will introduce  the types of antennas and systems that are used in mobile broadband communication systems and how these mobile broadband communication systems work technically and globally as part of development in the decade of this century.

Key words: MIMO, OFDM, Antenna, mobile, broadband, communications.

PENDAHULUAN

Salah satu alasan dari perkembangan komunikasi dengan menggunakan pita lebar adalah perkembangan kebutuhan akan informasi yang tidak terbatas. Ilmu pengetahuan dan Next Generation Network (NGN) merupakan hal yang potensial dalam mengubah industri Telekomunikasi dan Informatika (TIK). Perkembangan ini juga terkait dengan kebutuhan akan lebar pita frekuensi (bandwidth) yang besar dalam menjalankan suatu aplikasi tertentu.

Kebutuhan akan akses pita lebar terutama internet selama ini masih banyak dipenuhi melalui saluran komunikasi menggunakan serat optik (fiber optic). Penggunaan saluran serat optik ini mempunyai kelemahan antara lain biaya penggelaran yang mahal serta mobilitas yang hampir tidak memungkinkan.

Kelemahan ini memunculkan adanya suatu teknologi baru yang mampu mempunyai kemampuan dalam kecepatan mengirim data (transfer rate) yang besar dan juga mempunyai kemampuan mobilitas yang tinggi. Hal ini melandasi kelahiran suatu sisitem komunikasi bergerak dengan peng gunaan akses pita lebar (mobile broadband communications) (Anonymous 1, 2009).

METODA

Perkembangan teknologi 3G memungkinkan ekspansi dalam hal mobile bandwidth dan kapasitas. Selain itu sekarang mulai muncul teknologi baru yaitu WiMAX yang disebut-sebut sebagai teknologi 4G.

Perkembangan ini sangat ditentukan oleh perkembangan dalam teknologi telekomunikasi antara lain adalah perkembangan MIMO (Multiple Input, Multiple Output) dan OFDM (Orthogonal Frequency Divison Multiplexing) dan True MIMO. Ada beberapa metoda yang digunakan pada komunikasi pita lebar dengan sistim MIMO

-       Orthogonal Frequency Division Multiplexing  (OFDM)

OFDM merupakan teknologi yang terbukti dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan mengenai berbagai macam propagasi (multipath), termasuk kondisi NLOS antara BS (Base Station) dan SS (Subscriber Station). OFDM juga dapat mengatasi permasalahan delay spread dan Inter Symbol Interference (ISI).

Sinyal OFDM dibentuk oleh beberapa sinyal sempit yang dipancar- kan secara paralel untuk setiap informasi yang dikirim. Gambar 1 memperlihatkan perbandingan sinyal OFDM dengan single carrier yang melewatkan informasi secara serial. Subchannellization diterapkan pada sinyal uplink dari SS atau CPE (Customer Premises Equipment) dan bersifat optional.

Gambar 1.

Sinyal OFDM dan Sinyal Carrier

        

-       MIMO (Multiple Input, Multiple Output)

Secara sederhana MIMO adalah penggunaan beberapa buah antena baik di pemancar (transmitter) dan juga di penerima (receiver) dengan tujuan untuk meningkatkan kinerja dari sistem telekomunikasi yang digunakan.

MIMO sendiri merupakan salah satu bentuk dari Smart Antenna. MIMO adalah teknologi komunikasi wireless yang mempunyai kemampuan signifikan dalam meningkatkan data troughput tanpa adanya tambahan bandwith maupun transmit power (daya pemancar). Sistem MIMO bila dibandingkan dengan sistem-sistem lainnya seperti SISO, SIMO dan MISO dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.

Gambar 2.  

Perbandingan Sistem Wireless dengan Jenis Antenna yang Berbeda

Spatial multiplexing dalam MIMO memungkinkan transfer rate yang tinggi karena sinyal dipecah (split) menjadi multiple lower rate stream (aliran data kecepatan rendah yang majemuk) dan masing masing aliran di pancarkan dalam antena yang berbeda dalam satu kanal frekuensi. Jika sinyal ini sampai kepada antena penerima, akan memisahkan aliran ini dan membuat kanal paralel (parallel channel).

Spatial Multiplexing sangat bermanfaat dalam meningkatkan kapasitas kanal agar lebih tinggi. Teknik Spatial Multiplexing membuat penerima (receiver) sangat kompleks dan biasanya digabungkan dengan Orthogonal frequency division multi- plexing (OFDM) atau Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) di mana problem multipath dapat diatasi dengan efisien.

Penggunaan MIMO dan OFDM secara bersama antara lain pada standar IEEE dan juga standar IEEE 802.16e yang akan segera diluncurkan. Standar komunikasi 3G juga meng- akomodasi MIMO dan OFDM. Standar IEEE 802.16e merupakan salah satu standar dari WiMAX.

-       True Multiple Input Multiple Out- put (True MIMO)

Sistem True MIMO menangkap pantulan gelombang lebih cepat dan lebih jauh. Teknologi True MIMO hadir sebagai pengembangan dari teknologi wireless biasa yang menggunakan prinsip Single Input Single Output (SISO).

Teknologi wireless konvensional yang biasa digunakan hanya menggunakan satu input dan satu output (dengan satu antena). Teknologi True MIMO menggunakan minimal dua antena (pada umumnya digunakan tiga). Semakin banyak antena yang digunakan tentunya akan semakin baik.

Prinsip kerja True MIMO sebenarnya memanfaatkan “kelemahan” dari mekanisme perambatan gelombang. Dalam sebuah ruangan yang memiliki banyak benda, sebuah gelombang yang membentur benda tentunya akan dipantulkan menjadi beberapa gelombang yang disebut multipath fading (lihat Gambar 3). Pantulan ini bisa jadi akan melemahkan gelombang tersebut.

Gambar 3.

 Sistem True MIMO

Keunikan dari teknologi True MIMO adalah ia akan memanfaatkan multipath fading ini dengan mengguna kan algoritma khusus yang dimplementasikan dalam chip Digital Signal Processor (DSP) (Anonyimous 2, 2009).

Agak rumit jika membahas secara detail algoritma yang diguna- kan, namun secara umum teknologi True MIMO ini sangat bergantung dengan terjadinya efek pantulan ini. Sisi positifnya adalah efek pantulan ini sangat sering ditemukan pada aplikasi wireless dalam gedung atau perkantoran.

Kondisi demikian tentu akan membuat kinerja dari perangkat True MIMO menjadi lebih maksimal. Perangkat yang telah mengadopsi teknologi True MIMO pada dasarnya menggunakan chipset AGN100 (sebagai Baseband/MAC processor) dan chipset AGN 100RF (sebagai transceiver) dari Airgo Networks. Airgo Networks juga telah mempatenkan teknologi multi antena yang digunakan pada perangkat True MIMO.

Saat ini, teknologi True MIMO bisa diimplementasikan pada jaringan 802.11a/b/g (2,4 dan 5 GHz) dengan kecepatan maksimal sampai 108 Mbps.

Prinsip kerja True MIMO dapat digambarkan dengan diagram blok (gambar 4) dan dapat diuraikan sbb:

·      Wireless client akan mengirimkan data dengan kecepatan maksimal 108 Mbps.

·      Encoder akan memecah aliran data menjadi beberapa aliran data dengan kecepatan yang lebih rendah (misal: Sebuah aliran data 108 Mbps dipecah menjadi dua aliran data 54 Mbps).

·      Transmitter akan mengirim kedua aliran data tersebut dengan menggunakan antena yang berbeda, tetapi masih dalam satu saluran atau kanal.

·      Sinyal yang dikirim tentunya akan menemui hambatan dan dipantulkan sehingga membentuk beberapa jalur pantulan (multiple paths). Teknologi MIMO akan mengubah “paths” ini menjadi virtual channel yang akan membawa aliran data.

·      Dua atau lebih antena akan mengumpulkan sinyal-sinyal tersebut. Algoritma khusus akan menggabungkan sinyal-sinyal tersebut untuk membentuk sebuah aliran data yang lengkap (108 Mbps).

Gambar 4.

Prinsip Kerja True MIMO

ANALISIS SISTEM

Secara keseluruhan sistem komunikasi tanpa kabel mempunyai ketergantungan yang tinggi terhadap teknologi antena yang digunakan.

Teknologi antena MIMO yang bisa meningkatkan kecepatan dan jangkauan jaringan wireless IEEE 802.11n dibuat berdasarkan standar sebelumnya, yaitu 802.11 dengan menambahkan MIMO dan operasi channel-bonding/40 Mhz pada layer physical, dan aggregasi frame pada layer MAC. MIMO menggunakan beberapa antena transmitter dan receiver untuk memperbaiki kinerja systemnya.

MIMO adalah teknologi yang menggunakan beberapa antena untuk secara koheren mengurai lebih banyak informasi dibanding menggunakan satu antena tunggal (Anonymous 3, 2009). Dua keuntungan penting yang diberikan kepada standar 802.11n adalah keragaman antena dan multiplexing spatial.

Teknologi MIMO mengandalkan sinyal-sinyal dari berbagai arah. Sinyal-sinyal dari berbagai arah ini adalah pantulan sinyal-sinyal yang sampai pada antena penerima beberapa saat setelah transmisi sinyal utama yang satu garis (line of sight) sampai.

Pada jaringan 802.11a/b/g yang bukan MIMO, sinyal-sinyal dari berbagai arah ini diterima sebagai interferensi yang hanya mengurangi kemampuan penerima untuk mengumpulkan informasi yang ada dalam sinyal (lihat Gambar 5). Teknologi MIMO menggunakan sinyal dari berbagai arah ini untuk menaikkan kemampuan penerima untuk mengurai informasi yang dibawa oleh sinyal ini.

Gambar 5.

Teknologi Antena MIMO WiFi (Anonymous 3, 2009)

Satu lagi kemampuan teknologi MIMO ini adalah Spatial Division Multiplexing (SDM). SDM melakukan multiplexing secara spatial dari beberapa aliran data independen, secara simultan di kirim di dalam satu spectral channel bandwidth.

MIMO SDM dapat secara signifikan menaikkan aliran data seiring naiknya jumlah aliran data yang berserakan bisa diurai. Setiap aliran data yang berserakan ini memerlukan suatu antena yang berlainan pada kedua transmitter dan receiver.

Sebagai tambahan, teknologi MIMO memerlukan suatu rantai frekuensi yang terpisah dan juga converter analog-to-digital untuk masing-masing antena MIMO yang dalam proses konversi ini memerlukan biaya implementasi yang lebih tinggi dibanding dengan sistem teknologi non-MIMO.

Channel Bonding, yang juga dikenal dengan kanal 40 MHz, adalah teknologi ke dua yang dipasang pada standard 802.11n yang dapat secara simultan menggunakan dua saluran terpisah yang tidak saling tumpang tindih untuk mengirim data.

Channel bonding menaikkan jumlah data yang dapat ditransmisikan. Operasi Modus 40 MHz menggunakan dua band 20 MHz yang berdekatan. Hal ini membuat pendobelan langsung dari rate data PHY dari suatu channel band tunggal 20 MHz. (Perlu dicatat bahwa MAC dan level aliran user tidak akan dobel).

Teknologi arsitektur coupling MIMO dengan channel bandwidth yang lebih lebar menawarkan peluang menciptakan pendekatan yang sangat baik dan penggunaan biaya yang efektif untuk meningkatkan rate transfer physical.

Teknologi MIMO ini banyak diadopsikan kepada banyak piranti komunikasi tanpa kabel dari kartu jaringan tanpa kabel sampai wireless router seperti WRT160N Linksys RangePlus wireless broadband router, DIR-615 D-Link wireless router dll.

Dengan menggunakan piranti komunikasi tanpa kabel yang berteknologi MIMO ini akan meningkatkan kinerja jaringan tanpa kabel di rumah anda dari kecepatan dan jangkauannya juga. Hal ini akan menjadi optimum jika kedua ujung piranti menggunakan teknologi yang sama, yaitu teknologi MIMO.

Jika anda membangun suatu infrastruktur jaringan komputer di kantor atau di rumah, ada baiknya memper gunakan piranti tanpa kabel yang berteknologi MIMO ini demi kehandalan jaringan tanpa kabel anda.

KESIMPULAN

·      Teknologi antena MIMO menggunakan sinyal yang datang dari berbagai arah untuk menaikkan kemampuan receiver sekaligus mengurai informasi yang di bawah oleh sinyal ini.

·      Teknologi antena MIMO bisa meningkatkan kecepatan dan jangkauan jaringan wireless.

·      Teknologi arsitektur coupling MIMO dengan channel bandwidth yang lebih lebar menawarkan peluang menciptakan pendekatan yang sangat powerful dan biaya yang efektif untuk meningkatkan rate transfer physical.

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous 1, 2009, Teknologi jaringan pita lebar, http://teknologi-broadband.blogspot.com/

Anonymous 2, 2009, http://www.chip.co.id/tips-and-technologies/

Anonymous 3, 2009, Teknologi Antenna MIMO, http://www.sysneta.com/teknologi-antenna-mimo.