Komunikasi Nirkabel Ad Hoc pada Kanal VHF dengan ...

Komunikasi Nirkabel Ad Hoc pada Kanal VHF dengan Memanfaatkan Platform SDR

Oleh : Primatar Kuswiradyo

Pembimbing : Dr.Ir. Achmad Affandi, DEA

Pascasarjana Telekomunikasi MultimediaJurusan Teknik Elektro

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Latar Belakang

Software Defined Radio memiliki sifat yang flexibel di dalam penggunaannya

Jaringan Nirkabel Ad Hoc memberikan fleksibilitas daripada jaringan Infrastruktur Wireless Biasa

Perumusan Masalah 1. Bagaimana mendesain Software-Defined-

Radio (SDR) untuk komunikasi nirkabel peer to peer pada kanal VHF?

2. Bagaimana mengimplementasikan dan mengintegrasikan perangkat-perangkat pendukung untuk menunjang platform Software-Defined-Radio (SDR) yang telah dibuat pada komunikasi nirkabel peer to peer?

3. Apakah rancangan platform SDR yang telah dibuat bisa diaplikasikan pada komunikasi nirkabel ad hoc pada kanal VHF?

Batasan Masalah 1. Frekuensi kerja berada pada kanal VHF dengan disesuaikan

dengan adanya perangkat pendukung yang tersedia dimana nanti akan ditetapkan range frekuensi 145-160 MHz .

2. Node-node yang digunakan pada percobaan ini dalam keadaan statis dan pengukuran hanya dilakukan pada ruangan yang berdimensi terbatas

3. Sinyal yang dibangkitkan adalah pada domain baseband yaitu sebesar 4 KHz

4. Algoritma pemrosesan sinyal digital yang dibangun berbasis SDR sementara hanya untuk satu jenis modulasi digital saja yaitu modulasi ASK.

5. Pada penelitian kali ini ADC menggunakan microcontroller ATMEGA 8535 dengan kecepatan sampling efektif 10 kS/s

6. Untuk pengujian akan dilakukan pada komunikasi dengan metode komunikasi searah (simplex) pada jaringan nirkabel yang dimodelkan.

7. Untuk sementara menggunakan protocol konvensional pada mode jaringan ad hoc serta tidak menggunakan protocol yang mendukung error correction.

Tujuan Penelitian Umum : Melalui penelitian ini diharapkan dapat

membantu menyediakan alternative sarana komunikasi nirkabel yang fleksibel dan diharapkan mendukung untuk daerah minim infrastruktur sehingga pada akhirnya dapat memberikan akses telekomunikasi yang merata bagi masyarakat.

Tujuan Penelitian (2) Khusus Tujuan khusus dari penelitian ini adalah untuk

mendesain system komunikasi nirkabel yang berbasis pada platform SDR (Software Digital Radio) untuk komunikasi nirkabel pada kanal VHF dengan metode yang diaplikasikan pada jaringan nirkabel ad hoc. Dimana nantinya akan lebih memudahkan di dalam rekayasa pengolahan sinyalnya dikarenakan bisa dilakukan dengan bantuan PC. Jadi diharapkan nantinya metode penelitian ini bisa dikembangkan kearah peneltian SDR yang lebih lanjut.

Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan metode awal untuk melakukan penelitian di bidang teknologi SDR yang diaplikasikan pada jaringan Ad Hoc sederhana. Sehingga nantinya diharapkan dapat dilanjutkan ke arah pengembangan yang lebih lanjut dari penerapan platform SDR tersebut.

Software Defined Radio

Pengertian : Sofware-radio adalah sebuah teknologi yang muncul

untuk membangun sistem radio yang fleksibel, multiservice, multistandard, multiband, reconfigurable dan reprogrammable dengan menggunakan software [1]

Jaringan Nirkabel Ad Hoc Jaringan Ad Hoc adalah jaringan yang tidak memiliki

infrastruktur dimana setiap node yang bergerak dapat bertindak sebagai router

Modulasi ASK Sinyal pemodulasinya merupakan deretan pulsa biner yang

berubah-ubah diantara dua harga tegangan. Sistem modulasi ASK mirip dengan modulasi AM, yaitu informasi tersimpan dalam amplitudo, sehingga perubahan amplitudo akan mempengaruhi informasi yang dikirim.

S(t) = A sin (2пft) untuk binary 1 [2] = 0 untuk binari 0

Penelitian Sebelumnya Ada beberapa paper yang membahas dasar

tentang SDR ini antara lain [Youngblood, 2002] mengenai teori fundamental yang harus dipelajari untuk pengembangan SDR itu sendiri serta pada [Buracchini, 2000] mengenai konsep dasar untuk perancangan SDR.

Pada penelitian sebelumnya untuk jaringan nirkabel ad hoc telah dibangun sebuah jaringan ad hoc terintegrasi yang digunakan untuk mendukung komunikasi data pada VMES. [Ardita, 2010]

Bagan Metodologi Penelitian

START

Pemodelan Sistem

Integrasi hardware ADC & DAC dengan PC

Desain Algoritma untuk Aplikasi SDR pada

PC

Desain Transmitter &Receiver

Desain Topologi untuk Komunikasi Data

Nirkabel

Pengujian Perangkat &Pengambilan Data

Analisa Kinerja Sistem

Kesimpulan

Metodologi Penelitian Pemodelan Sistem Integrasi Hardware ADC & DAC dengan PC Desain Algoritma untuk SDR Desain Transmiter dan Receiver Desain Topologi untuk Komunikasi Data

Nirkabel Pengujian Perangkat dan Pengambilan Data

Metodologi (lanjutan)

Pemodelan Sistem

Metodologi (lanjutan) Integrasi Hardware ADC & DAC

dengan PC Sebagai langkah awal dalam mendisain sistem

SDR maka perlu dilakukan koneksi perangkat ADC/DAC pada PC dimana ADC/DAC yang akan di integrasikan ini direncanakan berupa soundcard dan modul ADC yang dilengkapi dengan sebuah mikrokontroler yang nantinya berintegrasi dengan PC untuk digunakan sebagai modem untuk mengirim dan menerima data.

Metodologi (lanjutan)

Desain Algoritma untuk SDR

Membangkitkan sinyal baseband secara digital.

Membuat software untuk receiver pengolah data yang diterima dari modul konversi sinyal.

Metodologi (lanjutan)

Desain Algoritma untuk SDR (cont’d)

Metodologi (lanjutan)

Desain Transmiter dan Receiver

Metodologi (lanjutan)

Desain Topologi untuk Komunikasi Data Nirkabel

- Komunikasi Nirkabel Point to Point (2 node)

- Komunikasi Nirkabel Ad Hoc (3 node)

Metodologi (lanjutan)

Komunikasi Point to Point

Metodologi (lanjutan)

Komunikasi Nirkabel Ad Hoc

Metodologi (lanjutan)

Pengujian Perangkat dan Pengambilan Data

- Dilakukan dengan menggunakan bantuan osciloskop dan software di sisi PC receiver

Pengujian

Dilakukan pada sisi software dan hardware.

a. Sinyal dibangkitkan software b. Output Sinyal di Osciloskop

Pengujian Hardware

Saat tidak ada masukan pada radio transceiver

Pengambilan Data

Dilakukan dengan mengkonversi nilai yang diperoleh dari modul ADC dimana teknik integrasi digunakan untuk mengolah data yang diterima dari modul ADC.

Hasil Pengamatan

Sinyal yang diterima saat PtP 1 meter

Hasil Pengamatan

Sinyal yang diterima saat PtP 5 meter

Hasil Pengamatan

Sinyal yang diterima (Ad Hoc) 1m

Hasil Pengamatan

Sinyal yang diterima (Ad Hoc) 5m

Hasil Pengamatan

Tampilan GUI di sisi penerima

Hasil Pengamatan

Tampilan GUI di sisi penerima

Hasil Pengamatan Grafik Hasil Pengujian Point to Point

Grafik BER vs Data Rate PtP

00.010.020.030.040.050.060.070.08

200 400 512

Bit per Second

BE

R 1 meter5 meter

Hasil Pengamatan

Grafik Hasil Pengujian Point to Point

Grafik BER vs S/N PtP

00.010.020.030.040.050.060.070.08

20.1 20.2

dBV

BE

R

200 bps400 bps512 bps

Hasil Pengamatan

Grafik Hasil Pengujian Ad Hoc

Garfik BER vs Data Rate Ad hOC

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

200 400 512

Bit per Second

BE

R 1 meter3 meter

Hasil Pengamatan

Grafik Hasil Pengujian Ad Hoc

Grafik BER vs S/N Ad Hoc

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

18.65 19.65

S/N (dBV)

BE

R

200 bps400 bps512

Kesimpulan Hasil yang diperoleh pada pengiriman data dengan

kecepatan 200 bps jauh lebih baik daripada untuk 400 bps serta 512 bps

Banyaknya frame yang hilang kemungkinan besar disebabkan oleh error pada sisi hardwarenya selain itu juga disebabkan adanya beberapa gangguan seperti noise pada sisi radio transceiver maupun pada sisi hardware ADC/DAC selain itu juga akibat tidak adanya fasilitas error checking

Untuk nilai S/N (dBV) yang semakin meningkat maka kecenderungan dari BER semakin menurun

Pada hardware perangkat terintegrasi ADC yang dibuat sebaiknya digunakan untuk pengiriman data dengan rate 200 bps supaya hasilnya lebih optimal

Saran Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya dibuat

software yang lebih advance baik di sisi penerima maupun di sisi pengirim agar didapat hasil penelitian yang lebih lengkap.

Untuk mencapai hasil yang lebih maksimal hendaknya dilakukan rekayasa assembly pada microcontroller yang digunakan agar dapat mengeluarkan potensi maksimal dari modul hardware yang digunakan

Untuk mendapatkan hasil yang lebih maksimal perlu ditambahkan protokol untuk error checking agar paket yang error dan hilang bisa diminimalisasi

Daftar Pustaka [1] Enrico Buracchini, CSEL T , The Software Radio

Concept,IEEE Comm. Magazine, hal. 138-143, September 2000

[2] Dr. K.V. Prasad  , Principles of Digital Communication Systems and Computer Networks, Charles River Media, 2003

[3] Gerald Youngblood, A Software-Defined Radio for the Masses, Part 1,http://www.flex-radio.com/Data/Doc/qex1.pdf, 2002.

[4] Ardita, M, Affandi A, Perancangan Terminal Komunikasi Data Terintegrasi untuk Jaringan Ad-Hoc Vessel Messaging System (VMeS), Tesis JTE- FTI, ITS, Maret 2010

TERIMA KASIH