adya_blog

LAPISAN FISIK IEEE 802.11

Dalam OSI layer, kita mengenal ada 7 layer yang ada di dalamnya, salah satunya yang akan kita bahas yaitu layer fisik. Lapisan fisik atau Physical Layer adalah suatu layer yang melakukan fungsi pengiriman dan penerimaan bit stream data dalam medium fisik[4]. Mudahnya, segala hal yang berhubungan dengan interface transmisi data,medium fisik serta modulasi dan penyandian, akan dibahas dalam konteks lapisan fisik. Pada pembahasan ini, secara khusus kita akan melihat mengenai lapisan fisik dari IEEE 802.11.

Gambar Kedudukan Physical Layer dalam 7 OSI Layer

Pada lapisan fisik IEEE 802.11 dan juga semua lapisan fisik IEEE 802, terbagi dalam dua sub lapisan. Kedua sub lapisan tersebut yaitu :

- Physical Layer Convergence Procedure (PLCP)

- Physical Medium Dependent (PMD)

Kedua sub lapisan tersebut mempunyai fungsi masing-masing. Sub lapisan PMD berhubungan dengan medium fisik, sedangkan lapisan PLCP berhubungan dengan pengemasan data untuk layer di atasnya serta hubungannya dengan pembentukan frame.

Gambar Spesifikasi Lapisan Fisik IEEE 802.11

Untuk lebih detail mengenai lapisan fisik IEEE 802.11, kita akan melihatnya berdasarkan tingkatan IEEE 802.11, yaitu sebagai berikut :

1. Lapisan Fisik IEEE 802.11

Dalam standar IEEE 802.11 awal, medium fisik dibedakan menjadi beberapa medium, yaitu sebagai berikut :

a. Infra Red

Medium fisik Infra Merah IEEE 802.11 adalah transmisi omni direksional, ketimbang transmisi dari titik ke titik [1]. Yang dimaksud dengan transmisi omni direksional adalah suatu cara pemindahan data dengan cara meradiasikan sinyal ke segala arah. Jarak jangkauan yang masih bisa ter-cover sebesar 20 m. Pemodulasian yang dipakai pada medium ini adalah dengan skema 16-PPM, baik itu untuk laju data sebesar 1Mbps dan juga 2 Mbps. Yang dimaksud dengan skema 16-PPM (Pulse Position Modulation) untuk laju data 1 Mbps adalah setiap grup data yang berisikan 4-bit data, dan grup tersebut dipetakan ke dalam salah satu dari 16 simbol PPM dengan kemungkinan kombinasi sebanyak 16 kemungkinan. Masing-masing simbol dari 16 simbol PPM tersebut berisikan rangkaian bit sepanjang 16 bit (15 bit bernilai 0 dan sebuah bit 1).

Sedangkan untuk laju data sebesar 2 Mbps, tiap-tiap grup terdiri dari 2 bit data dan dipetakan ke dalam 4 simbol PPM (4 kemungkinan kombinasi). Setiap simbolnya terdiri dari 3 buah angka 0 dan sebuah angka 1 ( rangkaian bit sepanjang 4 bit data). Laju data 1 dan 2 Mbps beroperasi pada panjang gelombang (λ) antara 850 nm-950 nm[1].

Modulasi yang dipakai pada transmisi infrared berbasis intensitas gelombang. Yang dimaksud dengan intensitas gelombang adalah bahwa ada tidaknya sinyal akan merepresentasikan ada atau tidaknya bit data (1 dan 0).

Medium fisik dengan menggunakan infrared kurang laku di public[2]. Sehingga implementasi dari teknologi ini boleh dibilang tidak komersil di mata publik dibanding dengan medium fisik yang lainnya.

b. Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

Medium fisik ini beroperasi pada ISM 2,4 GHz, dengan laju data yang sama pada medium infrared yaitu sebesar 1 Mbps dan 2 Mbps. Jumlah kanal untuk skema DSSS tidak selalu sama, tergantung pada ketetapan-ketetapan alokasi bandwidth setiap negara. Misalnya di Jepang hanya menggunakan 1 kanal saja, sedangkan di beberapa negara Eropa menggunakan 13 kanal.

Gambar Spesifikasi DSSS

Gambar Alokasi Saluran DSSS dan spektralnya [8]

Dari pembahasan sebelumnya, kita ketahui bersama bahwa sebuah sistem DSSS memanfaatkan sebuag kode chip atau kode pseudonoise(PN), untk menaikkan laju data dan juga melebarkan (spread) bandwidth yang digunakan untuk sinyal-sinyalnya. Untuk IEEE 802.11, kode chip atau kode PN dengan menggunakan Barker Code.

Barker Code atau Kode Barker adalah sebuah rangkaian yang berisi simbol- simbol biner {-1,+1} sepanjang n, direpresentasikan oleh fungsi s(t), yang memiliki karakteristik di mana nilai-nilai otokorelasinya[1]. kode barke adalah rangkaian simbol-simbol biner {-1,+1}, sepanjang n, yg dipresentasikan oleh fungsi s(t) yang memiliki karakteristik nilai nilai otokorelansi memenuhi persamaan | |≤ 1, untuk semua |Ʈ| ≤ (n-1). Otokoleransi kode barker ini dapat dipertahankan didalam transformasi-transformasi berikut:

S(t) -> -s(t) s(t) -> (-1) dan S(t) -> -s( n – 1 – t )

Kode-kode barker yang dapat digunakan adalah sebagia berikut:

n = 2 ++

n = 3 ++-

n = 4 +++-

n = 5 ++-+-

n = 7 +++--+-

n = 11 +-++-+++---

n = 13 +++++--++-+-+

c. Frequency Hoping Spread Spectrum (FHSS)

Teknik ini memodulasi sinyal data dengan sinyal pembawa (carrier) dengan kanal frekuensi yang melompat-lompat seiring dengan fungsi waktu[3]. Pola lompatan-lompatan sinyal tersebut kemudian didefinisikan sebagai sebuah kode PN. Untuk pemodulasian, metode yang dipakai adalah FSK Gaussian(GFSK), baik untuk laju data 1 Mbps maupun 2 Mbps.

Gambar Spesifikasi FHSS

2. Lapisan Fisik IEEE 802.11a

Pada lapisan fisik 802.11 a, struktur kanalnya memanfaatkan pita frekuensi yang dikenal dengan Universal Information Infrastucture (UNNI). Pita UNNI sendiri masih didefinisikan menjadi 3 bagian. Pembagian tersebut didasarkan pada tempat penggunaan serta pita frekuensinya.

- Pita UNNI 1

Pita ini bekerja pada pita frekuensi antara 5,15 – 5,25 GHz. Untuk tempat penggunaanya ditujukan untuk penggunaan di dalam ruangan (indoor).

- Pita UNNI 2

Pita frekuensi jenis ini bekerja pada frekuensi 5,25-5,35 GHz dan ditujukan untuk dapat digunakan baik di luar maupun di dalam ruangan.

- Pita UNNI 3

Pita UNNI 3 bekerja pada frekuensi 5,275-5,835 GHz dengan penggunaan dikhususkan pada pemakaian di luar ruangan (outdoor).

Gambar Skema Kanal IEEE 802.11

Hal lain yang menjadi perhatian dari spesifikasi IEEE 802.11 adalah mengenai modulasi dan penyandiannya. Modulasi dan penyandian pada IEEE 802.11 tidak menggunakan teknik spektrum tersebar (spread specktrum) seperti spesifikasi 802.11 yang lainnya. Teknik yang dipakai dalam spesifikasi ini yaitu teknik OFDM (Ortogonal Frequency Division Multiplex). Seperti yang sudah kita ketahui bersama, bahwa teknik OFDM (disebut juga multicarrier) mempergunakan banyak sinyal pembawa yang menduduki frekuensi-frekuensi yang berbeda (subkanal), di mana nantinya data akan dikirim melalui subkanal-subkanal tersebut. Skema OFDM pada IEEE 802.11a juga mendukung adanya modulasi dan penyandian dengan teknik-teknik yang lainnya, seperti BPSK, QPSK, 16-QAM dan 64-QAM.

Hal yang juga berkaitan dengan OFDM adalah mengenai struktur frame lapisan fisik. Bagian ini diperlukan untuk mentransmisikan unit data protokol MAC (MPDU). Seperti sudah disinggung di awal bahwa dalam lapisan fisik terdapat dua sublapisan, yaitu PLCP dan PDM. PLCP menyediakan bit-bit pensinyalan dan pembentukan frame yang diperlukan untuk transmisi OFDM, sedangkan PDM melaksanakan operasi penyandian dan operasi transmisi yang sebenarnya [4]. Gambar di bawah ini akan menjelaskan format frame lapisan fisik IEEE 802.11a dan IEEE 802.11b.

Gambar Unit Data Protokol Lapisan IEEE 802

3. IEEE 802.11 b

Spesifikasi IEEE 802.11b adalah pengembangan dari 802.11 awal, terlebih untuk skema DSSS 802.11, dimana pada IEEE 802.11b menyediakan laju data sebesar 5,5 Mbps dan 11 Mbps di pita 2,4 GHz. Untuk dapat mencapai laju chipping code sebesar 11 Mbps tersebut, maka digunakan skema modulasi CCK (Complementary Code Keying).

Gambar Skema Modulasi CCK 11 Mbps

Data input diproses sebagai blok-blok data sepanjang 8 bit/simbol dengan kecepatan 1,375 Msps. Dari 8 bit data dikalikan dengan kecepatan blok per detik sebesar 1,375 Mspsz akan menghasilkan laju data 11 Mbps. Enam dari delapan bit pada tiap-tiap simbol dipetakan ke salah satu dari 64 baris kode ( 64 baris kode dibangkitkan dengan matriks Walsh 8x8). Output pemetaan ditambah dengan dua bit tersisa kemudian menjadi input bagi modulator QPSK.

Teknik lainnya yang bisa juga dipakai dengan CCK yaitu Packet Binary Convolution Coding (PBCC). Dengan alternatif PBCC ini, dapat menghasilkan transmisi yang lebih efisien serta dapat dikembangkan untuk laju data yang lebih tinggi dimasa depan.

4. IEEE 802.11g

Spesifikasi IEEE 802.11g adalah meluaskan laju data IEEE 802.11b sehingga mampu bekerja pada laju data di atas 20 Mbps sampai 54 Mbps. IEEE 802.11g bekerja pada pita ISM 2,4 GHz. Selain menawarkan pilihan laju data, IEEE 802.11g juga menawarkan skema modulasi yang jauh lebih banyak dibandingkan dengan pendahulunya [1]. Hal tersebut dapat kita lihat pada tabel berikut ;

Tabel Opsi Laju Data dan Skema Modulasi Lapisan Fisik IEEE 802.11g

Laju Data (Mbps)	Skema Modulasi
1	DSSS
2	DSSS
5,5	CCK atau PBCC
6	ERP-OFDM
9	ERP-OFDM
11	CCK atau PBCC
12	ERP-OFDM
18	ERP-OFDM
22	ERP-PBCC
24	ERP-OFDM
33	ERP-PBCC
36	ERP-OFDM
48	ERP-OFDM
54	ERP-OFDM