WNDW: Perencanaan Sambungan

Sebuah sistem komunikasi sederhana terdiri dari dua radio, masing-masing yang terkait dengan antena, kedua nya terpisah oleh path yang harus di lalui. Agar terjadi komunikasi antara keduanya, radio akan memerlukan sinyal minimal ditangkap oleh antena dan masukan kepada konektor antenna di radio. Menentukan apakah sebuah sambungan layak adalah proses yang disebut perhitungan link budget. Apakah sebuah sinyal dapat atau tidak dilalukan antar radio tergantung pada kualitas dari peralatan yang digunakan dan pada kehilangan sinyal karena jarak, biasa disebut path loss (kerugian path).

Perhitungan link budget

Daya yang tersedia dalam sebuah sistem 802,11 dapat dikarakterisasi oleh faktor berikut:

• Daya pancar. atau sering di sebut TX Power, dinyatakan dalam milliwatts atau di dBm. Daya pemancar berkisar 30mW sampai 200mW atau lebih. Daya pancar maksimum yang legal di Indonesia adalah 100mW. Daya TX seringkali tergantung pada kecepatan transmisi. Daya TX yang diberikan perangkat biasanya di tentukan dalam manual yang diberikan oleh pabrik, namun terkadang sulit untuk menemukan. Database online seperti yang disediakan oleh SeattleWireless (http://www.seattlewireless.net/HardwareComparison) dapat membantu.

• Penguatan Antena. Antena adalah perangkat pasif yang dapat membuat efek amplifikasi berdasarkan bentuk fisik mereka. Antena memiliki karakteristik yang sama ketika menerima dan transmisi. Jadi antena 12 dBi hanya sebuah 12 dBi antena, tanpa perlu menentukan menggunakan modus pengiriman atau penerimaan jenis apa. Antena parabola mempunyai penguatan 19-24 dBi, antenna omnidirectional memiliki 5-12 dBi, antena sektoral yang memiliki penguatan sekitar 12-15 dBi.

• Minimal Received Signal Level (RSL), atau cukup, sensitivitas penerima. Minimum RSL selalu dinyatakan sebagai dBm negatif (- dBm) dan terendah adalah kekuatan sinyal radio dapat dibedakan. RSL minimum adalah tergantung pada kecepatan, dan sebagai aturan umum kecepatan terendah (1 Mbps) mempunyai sensitivitas terbesar. Minimum RSL biasanya dalam kisaran antara -75 ke -95 dBm. Seperti daya TX, spesifikasi RSL harus disediakan oleh pabrik pembuat peralatan.

• Kerugian kabel. Beberapa energy sinyal akan hilang di kabel, di konektor atau pada perangkat lain, pada saat sinyal merambat dari radio ke antena. Hilangnya tergantung pada jenis kabel dan panjangnya. Kerugian sinyal untuk kabel coaxial pendek termasuk konektornya biasanya cukup rendah, yang berkisar antara 2-3 dB. Adalah lebih baik untuk memiliki kabel sependek mungkin.

• Ketika menghitung path loss, beberapa efek harus dipertimbangkan. Kita harus mempertimbangkan kerugian di udara / ruang (free space loss), redaman dan penyebaran. Daya sinyal akan berkurang oleh penyebaran geometris dari muka gelombang, umumnya dikenal sebagai free space loss. Dengan mengabaikan semua hal, dua radio yang jauh, penerimaan sinyal yang kecil lebih banyak karena free space loss. Hal ini tidak tergantung lingkungan, hanya tergantung pada jarak. Hal ini terjadi karena kehilangan energy sinyal yang terpancar / menyebar sebagai fungsi jarak dari pemancar.

Menggunakan decibel untuk ungkapan kehilangan dan menggunakan 2,45 GHz sebagai frekuensi sinyal, maka persamaan untuk free space loss

Lfsl = 40 + 20 * log (r)

Lfsl dinyatakan dalam dB dan r adalah jarak antara pemancar dan penerima, dalam meter.

Sumbangan kedua kepada path loss adalah redaman. Hal ini terjadi karena sebagian kekuatan sinyal diserap ketika gelombang melalui benda padat seperti pohon, dinding, jendela dan lantai bangunan. Redaman dapat bervariasi, tergantung pada struktur objek yang dilalui sinyal, dan sangat sulit untuk mengukur. Cara yang paling nyaman untuk mengemukakan kontribusinya terhadap total kerugian adalah dengan menambahkan "loss yang diijinkan" ke free space loss. Misalnya, pengalaman menunjukkan bahwa pohon menambahkan 10 hingga 20 dB loss pada path yang langsung / direct, sementara dinding berkontribusi 10 hingga 15 dB tergantung konstruksi.

Sepanjang perjalanan sambungan radio, energi RF meninggalkan antena pengirim dan energi akan menyebar. Beberapa energi RF mencapai penerimaan antena secara langsung, sedangkan beberapa akan dipantulkan oleh tanah. Sebagian dari energi RF yang dipantulkan oleh tanah akan mencapai penerimaan antena. Karena sinyal yang dipantulkan harus menempuh jalan yang lebih jauh, ia tiba di antena menerima lebih lambat dari sinyal yang langsung. Efek ini disebut multipath, atau dispersi sinyal. Dalam beberapa kasus sinyal yang dipantulkan akan berakumulasi / menambahkan nilai sinyalnya tapi tidak menimbulkan masalah. Ketika sinyal berakumulasi / bertambah pada fasa yang berbeda, sinyal yang diterima akan tidak berguna. Dalam beberapa kasus, penerimaan sinyal di antena dapat menjadi hilang oleh sinyal yang di pantulkan. Hal ini dikenal sebagai fading yang ekstrim, atau nulling. Ada teknik sederhana yang digunakan untuk menangani multipath, disebut keragaman antenna (antenna diversity). Teknik ini menambahkan antena kedua pada radio. Multipath adalah fenomena yang terjadi di lokasi yang spesifik. Jika dua sinyal yang berbeda fasa saling menghilangkan di satu lokasi, mereka tidak akan saling menghilangkan di lokasi ke dua, di dekat lokasi pertama. Jika terdapat dua antena, setidaknya satu dari antenna tersebut akan dapat menerima sinyal yang bermanfaat, bahkan jika lain menerima sinyal yang rusak. Dalam perangkat komersial, antena switching diversity digunakan: ada beberapa antena pada beberapa masukan, dengan satu penerima. Sinyal yang diterima hanya melalui satu antena pada suatu waktu. Saat memancar, radio akan menggunakan antena terakhir digunakan untuk penerimaan. Distorsi yang diberikan oleh multipath mengurangi kemampuan dari penerima untuk menangkap sinyal seperti yang terjadi pada sinyal loss. Cara sederhana untuk memperhitungan efek dari penyebaran dalam perhitungan path loss adalah mengubah nilai eksponen dari faktor jarak dari rumus free space loss. Nilai eksponen cenderung meningkat pada lingkungan yang banyak penghamburan (scattering). Nilai eksponen 3 dapat digunakan di luar ruangan dengan pohon-pohon, sedangkan 4 dapat digunakan untuk lingkungan indoor.

Ketika free space loss, redaman, dan penyebaran (scattering) digabungkan, path loss adalah:

L (dB) = 40 + 10 * n * log (r) + L (diijinkan)

Untuk perkiraan kasar kelayakan sambungan, kita dapat mengevaluasi dengan hanya free space loss. Lingkungan dapat membawa kerugian sinyal lebih lanjut, dan harus dianggap sebuah evaluasi dari sambungan yang lebih tepat. Lingkungan hidup sebenarnya adalah salah satu faktor penting, dan tidak boleh dilalaikan.

Untuk mengevaluasi apakah sebuah sambungan layak, kita harus mengetahui karakteristik dari peralatan yang digunakan dan mengevaluasi path loss. Perlu diketahui bahwa bila Anda melakukan perhitungan ini, anda hanya perlu menambahkan daya TX dari satu sisi link. Jika anda menggunakan radio yang berbeda di kedua sisi sambungan, anda harus menghitung path loss dua kali, sekali untuk setiap arah (menggunakan daya TX yang sesuai untuk setiap perhitungan). Menambah semua penguatan dan mengurangi kerugian akan memberikan,

   TX Power Radio 1 
 + Antenna Gain Radio 1 
 - Cable Losses Radio 1 
 + Antenna Gain Radio 2 
 - Cable Losses Radio 2 
 --------------------------
 = Total Gain 

Mengurangi Path Loss dari Total Penguatan:

   Total Gain 
 - Path Loss 
 ---------------------------------------------
 = Level signal di salah satu sisi sambungan 

Jika sinyal yang dihasilkan lebih besar dari level penerima sinyal minimum, maka sambungan tersebut adalah layak! Sinyal yang diterima cukup kuat bagi radio untuk digunakan. Ingat bahwa minimum RSL selalu dinyatakan sebagai negatif dBm, sehingga -56 dBm adalah lebih besar dari -70 dBm. Pada suatu path, variasi di path loss selama periode waktu tertentu dapat sangat besar, sehingga margin (perbedaan antara tingkat sinyal dan menerima sinyal minimum tingkat) harus dipertimbangkan. Margin ini adalah jumlah sinyal di atas kepekaan radio yang harus diterima untuk memastikan yang sambungan radio yang stabil dan kualitas tinggi selama cuaca buruk dan gangguan atmosfir lainnya. Margin antara 10 hingga 15 dB biasanya cukup. Untuk memberikan ruang untuk redaman dan untuk multipath dalam menerima sinyal radio, margin 20dB harusnya cukup aman.

Setelah Anda menghitung link budget di satu arah, ulangi perhitungan arah yang lain. Substitusi daya pancar untuk radio yang kedua, dan membandingkan hasil minimum terhadap tingkat menerima sinyal dari radio pertama.

Contoh perhitungan link budget

Sebagai contoh, kami ingin memperkirakan kelayakan sambungan 5 km, dengan satu akses point dan satu klien radio. Akses point terhubung ke sebuah antena omnidirectional dengan penguatan 10 dBi, sementara klien terhubung ke antenna sectorial dengan penguatan 14 dBi. Daya pancar AP adalah 100mW (atau 20 dBm) dan sensitivitas adalah -89 dBm. Daya pancar klien adalah 30mW (15 dBm) dan sensitivitas adalah -82 dBm. Kabel yang cukup pendek, dengan kerugian 2dB di setiap sisi.

Menambah semua penguatan dan mengurangi loss untuk AP ke sambungan klien akan memberikan:

   20 dBm     (TX Power Radio 1) 
 + 10 dBi     (Antenna Gain Radio 1) 
 -  2 dB      (Cable Losses Radio 1) 
 + 14 dBi     (Antenna Gain Radio 2) 
 -  2 dB      (Cable Losses Radio 2) 
--------------------------------------------
   40 dB    = Total Gain 

Path loss untuk sambungan 5 km, hanya mempertimbangkan free space loss adalah:

  Path Loss     = 40 + 20log(5000) = 113 dB 

Mengurangi kerugian path dari penguatan total

 40 dB - 113 dB = -73 dB 

Karena -73 dB lebih besar daripada sensitifitas penerima minimum dari klien radio (-82 dBm), level sinyal cukup untuk klien radio agar dapat mendengar akses point. Hanya ada margin 9 dB (82 dB - 73 dB) yang cukup untuk bekerja dengan baik dalam cuaca cerah, tetapi mungkin tidak cukup proteksi untuk menghadapi kondisi cuaca ekstrim.

Selanjutnya kita menghitung sambungan dari klien kembali ke akses point:

   15 dBm       (TX Power Radio 2) 
 + 14 dBi       (Antenna Gain Radio 2) 
 -  2 dB        (Cable Losses Radio 2) 
 + 10 dBi       (Antenna Gain Radio 1) 
 -  2 dB        (Cable Losses Radio 1) 
-------------------------------------------
   35 dB      = Total Gain 

Tentunya, path loss akan sama pada perjalanan sebaliknya. Jadi level penerimaan sinyal pada sisi akses point adalah:

   35 dB - 113 dB = -78 dB 

Karena sensitifitas penerima AP adalah -89dBm, menyisakan kita 11dB untuk margin (89dB - 78dB). Secara keseluruhan, sambungan ini mungkin akan bekerja tetapi dapat menggunakan penguatan sedikit lebih. Dengan menggunakan antena parabola 24dBi pada sisi klien lebih baik daripada antenna sektoral 14dBi, Anda akan mendapatkan tambahan 10dBi atas penguatan pada kedua arah sambungan (ingat, efek antena adalah timbal balik). Pilihan yang lebih mahal adalah menggunakan daya pancar radio yang lebih tinggipada kedua ujung sambungan, tetapi dicatat bahwa menambahkan amplifier atau daya yang lebih tinggi untuk sebuah sisi umumnya tidak membantu keseluruhan kualitas sambungan.

Software online dapat digunakan untuk menghitung link budget. Misalnya, analisis jaringan nirkabel dari Green Bay profesional paket radio (http://my.athenet.net/~multiplx/cgi-bin/wireless.main.cgi) merupakan software yang baik. Super Edisi menghasilkan file PDF berisi zona Fresnel dan grafik radio path. Perhitungan skrip bahkan dapat di-download dari situs web dan diinstal lokal.

Situs Web Terabeam uga menyediakan secara online kalkulator yang sangat baik (http://www.terabeam.com/support/calculations/index.php).

Tabel untuk menghitung link budget

Untuk menghitung link budget, hanya perkiraan jarak sambungan anda, kemudian mengisi tabel berikut:

Free Space Path Loss di 2.4 GHz

Jarak (m)	Loss (dB)
100	80
500	94
1.000	100
3.000	110
5.000	113
10.000	120

For more path loss distances, see Appendix C.

Penguatan Antenna:

Radio 1 Antenna 
+ Radio 2 Antenna 
= Total Penguatan Antenna

Losses:

Radio 1 +
Cable Loss (dB)
Radio 2 +
Cable Loss (dB)
Free Space Path Loss (dB)
= Total Loss (dB)

Link Budget for Radio 1 --> Radio 2:

Radio 1 TX Power
+ Antenna Gain
- Total Loss
= Signal
> Radio 2 Sensitivity

Link Budget for Radio 2 → Radio 1:

Radio 2 TX Power
+ Antenna Gain
- Total Loss
= Signal
> Radio 1 Sensitivity

Jika sinyal yang diterima lebih besar daripada minimum kekuatan sinyal yang diterima di sambungan dua arah, serta noise di sepanjang sambungan, maka sambungan adalah mungkin.

Pranala Menarik

• WNDW
• Disain Jaringan
  • Jaringan 101
  • Pendahuluan
  • Kerjasama komunikasi
  • Model OSI
  • Model TCP/IP
  • Protokol Internet
  • Pengalamatan IP
  • Subnet
  • Alamat IP Publik
  • Alamat IP statik
  • Alamat IP dinamik
  • Alamat IP Private
  • Routing
  • Network Address Translation (NAT)
  • Keluarga Protokol Internet
  • Ethernet
  • Alamat MAC
  • Hub
  • Switch
  • Hub vs. Switch
  • Routers and firewalls
  • Perangkat Lainnya
  • Menyatukan Semua
  • Merancang jaringan fisik
  • Point-to-point
  • Point-to-multipoint
  • Multipoint-to-multipoint
  • Menggunakan teknologi yang cocok
  • Jaringan nirkabel 802.11
  • Jaringan Mesh dengan OLSR
  • Memperkirakan kapasitas
  • Perencanaan Sambungan
  • Software perencanaan sambungan
  • Menghindari noise
  • Repeater
  • Optimasi Trafik
  • Web caching
  • Produk proxy server
  • Mencegah pengguna untuk mem-bypass server proxy
  • Firewall
  • DNS caching dan optimalisasi
  • Optimasi sambungan Internet
  • Faktor TCP/IP pada sambungan satelit
  • Meningkatkan kinerja proxy (PEP)
  • Informasi lebih lanjut