Pengenalan WiFi Untuk Pemula

Di pasaran, telah banyak kita jumpai perangkat (gadget) yang sudah mengusung teknologi wireless. Diantaranya adalah laptop, netbook, komputer tablet, printer, telepon selular (kelas mid end ke atas). Antar perangkat tersebut dapat saling berkomunikasi satu dengan yang lainnya dengan tanpa kabel (wireless) karena perangkat-perangkat tersebut telah bersepakat menggunakan bahasa yang sama untuk saling menyapa. Dalam hal ini berarti menggunakan protokol yang sama untuk saling berkomunikasi, sehingga antarperangkat tersebut bisa saling mengerti. Protokol yang dimaksud adalah WiFi.

Teknologi WiFi menggunakan spektrum frekuensi yang tidak berlisensi, artinya kita tidak perlu meminta izin ke pihak berwenang ataupun membayar sejumlah fee untuk menggunakan frekuensi tersebut. Berbeda dengan spektrum frekuensi yang digunakan untuk telepon selular, TV, radio FM, radio AM, dll maka kita harus meminta izin menggunakan frekuensi tersebut dan dikenakaan fee. Di Indonesia, kita bebas menggunakan frekuensi 2,4Ghz untuk peralatan komunikasi kita.

Wi-Fi merupakan kependekan dari Wireless Fidelity, yaitu sekumpulan standar yang digunakan untuk jaringan lokal nirkabel (Wireless Local Area Network). IEEE menetapkan standar untuk komunikasi Wi-Fi dengan nomor 802.11. Protokol tersebut terbagi menjadi beberapa, yaitu 802.11a, 802.11b, dan 802.11g.

802.11b disahkan oleh IEEE pada tanggal 16 september 1999. Modulasi yang digunakan adalah DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). Perangkat dengan protokol ini memiliki kecepatan maksimum 11Mbps, dan trhoughput sebenarnya yang dihasilkan adalah sekitar 5Mbps.

802.11g menggunakan modulasi OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Perangkat dengan standar ini memiliki maksimum kecepatan 54 Mbps, dengan throughput yang dihasilkan berkisar 11Mbps.

802.11a disahkan pada tanggal 16 september 1999. Modulasi yang digunakan adalah OFDM. Kecepatan maksimun perangkat yang menggunakan protokol ini adalah 54 Mbps, dengan real throughput 27Mbps. Akan tetapi frekuensi yang digunakan untuk protokol ini adalah 5Ghz.

802.11n disahkan pada bulan oktober 2009. Modulasi yang digunakan adalah OFDM. Kecepatan maksimum perangkat yang menggunakan protokol in adalah 600Mbps. Frekuensi yang digunakan 2,4GHz dan 5Ghz.

Perangkat dengan standar 802.11b dan 802.11g bisa berkomunikasi, akan tetapi kecepatan yang didapat adalah sesuai dengan standar yang paling rendah.

Adapun untuk WiMax, bukan merupakan keluarga standar 802.11. WiMax menggunakan teknologi yang berbeda dari WiFi. Spektrum frekuensi yang digunakan oleh WiMax juga berlisensi.

WiFi Channel

Spektrum frekuensi 2,4GHz terbagi menjadi 14 channel, mulai dari channel 1 dengan frekuensi 2,412 GHz sampai dengan channel 14 dengan frekuensi 2,484GHz. Dengan lebar pita masing-masing channel sebesar 22MHz.

Gbr.1 Pembagian channel WiFi.

Supaya antar perangkat WiFi dapat saling berkomunikasi, channel yang digunakan kedua perangkat harus sama. Mengirim dan menerima data menggunakan channel yang sama, sehingga harus bergantian ketika proses kirim dan terima data. Model komunikasi seperti ini dinamakan dengan half-duplex. Berbeda dengan ethernet network atau jaringan kabel (wired) yang bisa secara simultan antara kirim dan terima (full duplex).

Antara channel satu dengan yang lainnya terjadi overlapping frekuensi, artinya, ada beberapa frekuensi yang masuk dalam 2 channel atau lebih. Akibat dari overlapping channel tersebut, maka interverensi sinyal perangkat satu dan yang lainnya sangat mungkin terjadi. Oleh karena itu dalam merancang jaringan kita harus memperhatikan supaya antara perangkat satu dengan yang lainnya tidak overlap channel. Berikut ini adalah channel yang tidak overlap:

Gbr.2 Channel yang tidak overlap adalah channel 1,6, dan 11

Topologi Jaringan Nirkabel

Jika dalam jaringan kabel (wired) kita mengenal ada topologi star, mesh, hub, token ring, dll maka dalam jaringan nirkabel (wireless) kita hanya mengenal 3 topologi, yaitu 1) Point to Point, 2) Point to Multipoint, dan 3) Multipoint to Multipoint.

Point to Point (PtP) merupakan topologi yang paling sederhana. Biasanya topologi ini dugunakan untuk menghubungkan kantor pusat dan kantor cabang yang letaknya berjauhan.

Gbr.3 Topologi Point to Point

Point to Multipoint (PtMP) merupakan topologi yang banyak digunakan. Dalam topologi ini, terdapat sebuah Access Point (AP) yang diakses oleh banyak client. AP biasanya menggunakan antena tipe omnidirectional yang menyebarkan sinyal ke segala arah. Di banyak perkantoran pemerintah ataupun instansi swasta kita sering menjumpai AP yang digunakan untuk mengakses internet dari perangkat-perangkat yang sudah mendukung WiFi, seperti Laptop, netbook, handphone, PDA, dll. Nah topologi yang digunakan pada kantor tersebut adalah Point to Multipoint.

Gbr.4 Topologi Point to Multipoint

Multipoint to Multipoint (Mp t Mp) digunakan apabila ada banyak node yang ingin berkomunikasi dengan banyak node. Jika dalam jaringan kabel atau ethernet network kita mengenal ada topologi mesh. Nah dalam jaringan nirkabel topologi mesh identik dengan topologi Multipoint to Multipoint.

Gbr.5 Topologi Multipoint to Multipoint

Wi-Fi Radio Mode

Perangkat wireles yang berstandar 802.11 (Wi-Fi) dapat kita atur mode nya. Mode-mode tersebut sbb:

Master Mode. Apabila perangkat WiFi kita buat sebagai master, maka perangkat tersebut akan menjadi sebuah AP yang bisa berkomunikasi dengan banyak client. Dengan menjadi Master Mode maka perangkat memiliki nama pengenal, atau yang sering disebut dengan SSID. Pengaturan channel dapat dilakukan pada mode ini.

Managed Mode. Mode ini disebut juga dengan Client Mode. Perangkat dengan mode ini hanya bisa berkomunikasi dengan perangkat yang menggunakan mode Master. Channel pada mode ini akan mengikuti channel Master.Master. Antarperangkat dengan mode ini tidak dapat saling berkomunikasi kecuali harus melewati perangkat dengan mode

Ad-Hoc Mode. Mode ini digunakan dalam topologi mesh. Tidak ada yang bertindak sebagai AP dalam mode ini. Antarperangkat dalam mode ini dapat saling berkomunikasi secara langsung. Channel yang digunakan untuk berkomunikasi antarperangkat harus sama.

Monitor Mode. Perangkat dalam mode ini hanya bisa memonitor (melihat atau mendengar) lalu lintas data dalam jaringan. Biasanya perangkat dengan mode monitor digunakan untuk menganalisis permasalahan pada jaringan nirkabel, mengobservasi spektrum dalam suatu wilayah, dll.

Perangkat Wi-Fi

Diantara yang termasuk dalam perangkat WiFi adalah Acces Point (AP) dan Radio Client. Disebut dengan perangkat WiFi apabila perangkat tersebut terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (firmware). Dengan memiliki perangkat keras berarti kita telah mendapatkan fitur: daya pancar, frekuensi, connector, dll. Artinya adalah ketika kita membeli sebuah perangkat keras, yang kita bisa pilih fiturnya hanya dari item yang disebutkan diatas. Adapun apabila kita ingin mengubah mode AP, membatasi daya pancar, mengubah channell, mengubah protokol yang didukung, dll maka pengaturannya ada dalam perangkat lunak (firmware).

Setiap kita membeli perangkat WiFi (katakan kita membeli sebuah AP), maka yang kita dapatkan adalah perangkat keras + perangkat lunak. Adakalanya kita tidak puas dengan perangkat lunak bawaan vendor, maka kita dapat mengubah perangkat lunak bawaan dengan perangkat lunak lain yang bersifat sumber terbuka (seperti openWRT, DDWRT yang berbasis Linux). Dengan perubahan perangkat lunak, kita bisa mendapatkan fasilitas yang berbeda dari perangkat lunak bawaan vendor.

Ada beberapa perangkat (misal: mikrotik) yang perangkat kerasnya terdiri dari 2 modul, yaitu CPU dan Radio Card. Jika demikian adanya, maka kita memiliki alternatif untuk mengubah daya pancar ataupun frekuensi dengan menggunakan CPU (main board) yang sama. Hasilnya, jangkauan menjadi lebih jauh, frekuensi bisa berbeda, dll.

Perhitungan Link Budget

Gbr.6 Skema Komunikasi Jaringan Nirkabel dari AP ke Klien

Pertanyaan mendasar yang sering dipertanyakan ketika kita mengimplementasikan jaringan nirkabel adalah seberapa jauh jangkauan AP yang kita pasang ?

Ada beberapa faktor yang perlu kita ketahui untuk menjawab pertanyaan seberapa jauh jangkauan (range) jaringan wireless yang kita pasang. Beberpa faktor tersebut adalah sbb:

Daya pancar, dinyatakan dalam satuan miliwatts atau dBm. Daya pancar AP bisa berkisar antara 30mW s.d 200mW atau bahkan lebih. Adapun di tanah air tercinta, maksimum yang diperbolehkan hanya 100mW. Untuk mengetahui seberapa besar daya pancar AP kita, bisa dilihat di datasheet AP yang tersedia di website vendor. Daya pancar ini tidak bisa kita naikkan kecuali dengan mengubah (mengganti) perangkat keras, yaitu pada komponen radio.

Penguatan Antenna, Antena adalah perangkat pasif yang dapat membuat amplifikasi (penguatan) berdasarkan bentuk fisik antena tersebut. Antena memiliki karakteristik yang sama pada saat melakukan amplifikasi pengiriman sinyal ataupun amplifikasi penerimaan sinyal. Antena parabola memiliki penguatan 19-24 dBi, antena omni 5-12 dBi, dan antena sektoral memiliki penguatan lk 12-15 dBi.

Minimum Received Signal Level, atau sensitifitas penerima. Maksudnya adalah seberapa sensitif perangkat penerima (client) dalam menerima sinyal. Satuannya dinyatakan dalam dBm dan bernilai negatif (-dBm). Nilai dari sensitifitas penerima ini bergantung pada kecepatan sinyal, semakin lambat semakin tinggi sensitifitasnya. Nilai terkecil (paling sensitif) dari perangkat penerima berkisar -75 s.d. -95 dBm. Kita tidak bisa mengubah nilai ini, karena bergantung pada perangkat keras yang digunakan.

Cabel loss, yaitu rugi-rugi yang disebabkan oleh kabel. Beberapa sinyal akan hilang ketika sinyal melewati kabel dan konektor yang menghubungkan antara radio dan antena. Semakin panjang kabel dan semakin banyak konektor akan semakin banyak sinyal yang hilang pada saat melewati kabel dan konektor tersebut. Diusahakan seminimum mungkin dalam menggunakan kabel untuk mendapatkan rugi-rugi yang kecil. Loss kabel Coaxial dan konektornya lk berkisar 2-3 dB.

Yang tidak kalah pentingnya dari faktor yang mempengaruhi unjuk kerja jaringan nirkabel adalah dari pengaturan alignment antenna, karena bergeser sedikit saja arah antena maka sudut pancar nya akan berubah banyak, terutama jika jarak antara pengirim dan penerima jauh. Selain itu, polarisasi antena juga harus diperhatikan, karena perbedaan polarisasi antara antena pengirim dan penerima mengakibatkan masalah, dan bahkan tidak nyambung sama sekali.

Selain pengaruh dari perangkat yang digunakan, juga ada pengaruh dari jarak antara pengirim dan penerima, atau sering disebut dengan free space loss. Daya sinyal akan berkurang seiring dengan makin jauhnya jarak antara pengirim dan penerima. Free space loss untuk frekuensi 2,4GHz dapat dihitung dengan rumus sbb:

L_fsl dinyatakan dalam dB, dan r (jarak) dalam satuan meter.

Selain free space loss, terdapat juga redaman sebagai akibat dari gelombang yang melalui benda padat seperti pohon, dinding, jendela, dll. Seberapa besar redaman pada benda-benda tersebut terlalu susah untuk diukur, akan tetapi kita dapat menambahkan nilai redaman tersebut pada free space loss dengan nilai “loss yang diijinkan”. Misalnya berdasar pengalaman, pohon berkontribusi menambahkan loss sebesar 10 – 20 dB, dinding 10 – 15 tergantung dari konstruksinya.

Untuk mendapatkan koneksi yang layak dan stabil, margin antara sinyal yang diterima oleh penerima dan nilai sensitifitas penerima harus diatas 10dB, atau 15dB. Makin besar margin nya semakin baik. Apabila kurang dari nilai tersebut, sambungan (koneksi) dinyatakan tidak layak (tidak stabil).