A.     Capaian Pembelajaran

1. Mahasiswa mampu menganalisis konsep dasar dan cara kerja Teknologi Wireless Communication pada pengaplikasian Cellular Communication.
2. Mahasiswa mampu menganalisis konsep dasar dan cara kerja Teknologi Wireless Communication pada pengaplikasian Wireless System Design.
3. Mahasiswa mampu menganalisis konsep dasar dan cara kerja Teknologi Wireless Communication pada pengaplikasian RF Circuit dan Antena.

 

B.     Wireless Communication pada Infrastruktur Jaringan Telekomunikasi

Wireless Communication memainkan peran penting dalam infrastruktur jaringan telekomunikasi modern. Berikut adalah beberapa aspek di mana Wireless Communication digunakan dalam infrastruktur jaringan telekomunikasi:

1. Jaringan Seluler: Teknologi wireless communication, seperti 2G, 3G, 4G, dan 5G, digunakan dalam jaringan seluler untuk menyediakan layanan telekomunikasi kepada pengguna akhir. Jaringan seluler menggunakan antena seluler untuk mentransmisikan sinyal radio antara stasiun pangkalan atau menara seluler dengan perangkat seluler pengguna. Ini memungkinkan komunikasi suara, SMS, dan data nirkabel yang luas.
2. Wi-Fi: Teknologi Wi-Fi digunakan dalam infrastruktur jaringan telekomunikasi untuk menyediakan konektivitas nirkabel di area-area tertentu, seperti rumah, kantor, hotspot umum, atau tempat-tempat umum lainnya. Wi-Fi menggunakan frekuensi radio untuk mentransmisikan data antara perangkat pengguna dan akses point Wi-Fi. Ini memungkinkan akses internet dan komunikasi nirkabel di dalam jangkauan jaringan Wi-Fi.
3. Point-to-Point Microwave Links: Microwave links atau link mikro gelombang digunakan dalam infrastruktur telekomunikasi untuk mentransmisikan sinyal nirkabel antara dua titik yang terpisah secara fisik. Ini sering digunakan untuk menghubungkan lokasi-lokasi jauh di mana pemasangan serat optik tidak mungkin atau tidak ekonomis. Link mikro gelombang memanfaatkan frekuensi mikro gelombang untuk mentransmisikan data dengan kecepatan tinggi.
4. Satelit Komunikasi: Teknologi satelit digunakan dalam infrastruktur jaringan telekomunikasi untuk menyediakan konektivitas di area-area yang sulit dijangkau oleh infrastruktur darat, seperti daerah terpencil atau laut lepas. Satelit komunikasi digunakan untuk mentransmisikan sinyal nirkabel antara stasiun bumi dan satelit di ruang angkasa. Ini memungkinkan layanan telekomunikasi global yang mencakup telepon satelit, TV satelit, dan konektivitas internet.
5. Sensor Nirkabel: Dalam infrastruktur jaringan telekomunikasi, sensor nirkabel digunakan untuk memantau dan mengelola jaringan secara efisien. Sensor nirkabel dapat digunakan untuk mengumpulkan data lingkungan, memonitor kondisi perangkat jaringan, mengukur kinerja jaringan, atau mendeteksi kerusakan atau gangguan dalam jaringan. Ini membantu operator jaringan dalam pemantauan dan pemeliharaan yang efektif.

Wireless Communication memungkinkan konektivitas yang fleksibel, mobilitas, dan akses jaringan yang mudah di infrastruktur jaringan telekomunikasi. Ini membantu dalam menyediakan layanan komunikasi yang handal dan efisien kepada pengguna akhir serta memperluas jangkauan jaringan di wilayah-wilayah yang sulit dijangkau oleh infrastruktur kabel tradisional.

C. Cellular Communication

Masalah utama pada sistem jaringan komunikasi bergerak tradisional adalah rendah kapasitas akibat terbatasnya pita frekuensi. jaringan selular menyediakan solusi dengan adanya penggunaan frekuensi yg sama pada beberapa area dalam jaringan (dikenal dengan frequency reuse). Mekanisme kunci lainnya adalah handoff atau handover yang memungkinkan komunikasi tidak terputus saat pengguna bergerak menuju sel (area) lain dalam jaringan.

Gambar Struktur Sel dan Frequency Reuse

Sumber : https://repository.unimal.ac.id/1061/1/ST_09_Komunikasi-Nirkabel.pdf

D. Elemen Dasar pada Jaringan Seluler

1.    Base Transceiver Station (BTS) adalah komponen kunci dalam jaringan seluler atau telekomunikasi seluler. BTS berfungsi sebagai stasiun basis untuk mengirim dan menerima sinyal radio antara perangkat seluler pengguna (seperti ponsel atau modem data) dan jaringan inti penyedia layanan.

Berikut adalah beberapa poin penting terkait dengan Base Transceiver Station (BTS):

a.      Fungsi Utama: BTS bertanggung jawab untuk mentransmisikan sinyal radio antara perangkat seluler pengguna dan jaringan inti penyedia layanan, seperti sinyal suara, data, dan pesan teks. BTS menerima sinyal dari perangkat seluler dan mengirimkannya ke jaringan inti, dan sebaliknya, menerima sinyal dari jaringan inti dan mengirimkannya ke perangkat seluler.

b.      Antena dan Penguatan Sinyal: BTS dilengkapi dengan antena yang memancarkan sinyal radio ke wilayah sekitarnya. BTS juga memiliki penguatan sinyal untuk memastikan kualitas transmisi yang baik dan jangkauan yang memadai.

c.       Pengelolaan Kapasitas: BTS juga bertanggung jawab untuk mengelola kapasitas jaringan. Ini melibatkan pengaturan alokasi saluran komunikasi, pemantauan lalu lintas jaringan, pengendalian daya transmisi, dan manajemen kapasitas untuk memastikan kualitas layanan yang optimal.

d.      Koneksi dengan Jaringan Inti: BTS terhubung dengan jaringan inti penyedia layanan melalui koneksi berbeda, seperti melalui kabel serat optik atau microwave. Ini memungkinkan pertukaran data dan komunikasi antara BTS dan elemen jaringan inti, seperti pangkalan data, switch, dan server.

e.      Tata Letak dan Penempatan: BTS umumnya terletak di lokasi yang strategis untuk memberikan cakupan jaringan yang optimal. Mereka dapat ditempatkan di menara, atap bangunan, atau struktur lainnya untuk memaksimalkan jangkauan sinyal.

f.        Jaringan Seluler: Dalam jaringan seluler, beberapa BTS bekerja bersama-sama untuk membentuk sel. Setiap sel mewakili area geografis tertentu yang dilayani oleh BTS. Sel-sel ini saling bertumpu dan terhubung untuk menyediakan cakupan jaringan yang luas.

BTS merupakan elemen penting dalam infrastruktur jaringan seluler. Mereka membantu dalam penyediaan layanan komunikasi seluler yang handal dan memungkinkan komunikasi nirkabel antara pengguna akhir dan jaringan inti penyedia layanan.

 

2.    Mobile Station (MS) adalah perangkat seluler yang digunakan oleh pengguna akhir dalam jaringan seluler. MS biasanya merujuk pada ponsel atau perangkat telepon genggam yang digunakan untuk melakukan panggilan suara, mengirim pesan teks, atau mengakses layanan data. Mobile Station (MS) adalah perangkat yang memungkinkan pengguna akhir terhubung dan berkomunikasi dalam jaringan seluler. Dengan MS, pengguna dapat melakukan panggilan, mengirim pesan, dan mengakses layanan data dalam jangkauan jaringan seluler yang ada.

Berikut adalah beberapa poin penting terkait dengan Mobile Station (MS):

a.      Fungsi Utama: MS berfungsi sebagai perangkat yang digunakan oleh pengguna akhir untuk terhubung ke jaringan seluler dan melakukan komunikasi. Ini mencakup membuat panggilan suara, mengirim dan menerima pesan teks, mengakses internet, atau menggunakan aplikasi berbasis data.

b.      Komponen Utama: MS terdiri dari beberapa komponen, termasuk antena untuk menerima dan mengirim sinyal radio, pemroses untuk mengelola fungsi komunikasi, layar untuk menampilkan informasi, tombol atau layar sentuh untuk interaksi pengguna, dan baterai untuk daya operasional.

c.       Identifikasi: Setiap MS memiliki identifikasi unik yang disebut International Mobile Station Equipment Identity (IMEI). IMEI digunakan untuk mengidentifikasi perangkat secara unik dalam jaringan seluler.

d.      Jaringan Seluler: MS berinteraksi dengan Base Transceiver Station (BTS) dalam jaringan seluler. BTS menerima sinyal dari MS dan meneruskannya ke jaringan inti penyedia layanan. Sebaliknya, BTS menerima sinyal dari jaringan inti dan meneruskannya ke MS.

e.      Jaringan Data: MS juga dapat digunakan untuk mengakses layanan data dalam jaringan seluler, seperti mengirim dan menerima email, menjelajahi web, atau menggunakan aplikasi online. Untuk itu, MS dapat mendukung teknologi seperti GPRS (General Packet Radio Service), EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), 3G, 4G, atau 5G, tergantung pada kemampuan perangkat dan dukungan jaringan yang tersedia.

f.        Mobilitas: Salah satu fitur utama MS adalah mobilitasnya. Pengguna dapat membawa MS mereka ke berbagai lokasi dan tetap terhubung dengan jaringan seluler selama cakupan jaringan tersedia. Ketika pengguna berpindah dari satu sel ke sel lainnya dalam jaringan seluler, proses handover dilakukan untuk mempertahankan konektivitas yang kontinu.

3.    Mobile Switching Center (MSC) adalah pusat pengalihan atau pusat switching dalam jaringan seluler. MSC berfungsi sebagai titik sentral dalam jaringan seluler yang mengendalikan dan mengarahkan panggilan suara, pesan teks, dan layanan data antara Mobile Stations (MS) dan jaringan telekomunikasi lainnya. Mobile Switching Center (MSC) adalah komponen inti dalam jaringan seluler yang mengelola pengalihan panggilan, manajemen lokasi, dan layanan komunikasi antara Mobile Stations (MS) dan jaringan telekomunikasi lainnya. MSC memainkan peran penting dalam memastikan konektivitas dan pengalaman pengguna yang lancar dalam jaringan seluler.

Berikut adalah beberapa poin penting terkait dengan Mobile Switching Center (MSC):

a.      Fungsi Utama: MSC berfungsi sebagai pusat pengendalian yang menghubungkan MS dengan jaringan telekomunikasi lainnya, seperti jaringan tetap atau jaringan seluler lainnya. MSC menerima panggilan atau pesan dari MS dan memutuskan rute terbaik untuk mengirimnya ke tujuan yang tepat.

b.      Pemrosesan Panggilan: MSC bertanggung jawab untuk pemrosesan panggilan suara antara MS. Ketika seorang pengguna MS melakukan panggilan, MSC menerima panggilan tersebut, memverifikasi keabsahan panggilan, dan menghubungkannya dengan penerima panggilan yang dituju.

c.       Lokasi MS: MSC juga bertanggung jawab untuk melacak dan memantau lokasi MS dalam jaringan seluler. Ini memungkinkan MSC untuk melakukan manajemen pemancar daya yang optimal, mengelola alokasi sumber daya jaringan yang efisien, dan menyediakan layanan handover yang lancar saat MS berpindah dari satu sel ke sel lainnya.

d.      Interkoneksi dengan Jaringan Telekomunikasi: MSC terhubung dengan jaringan telekomunikasi lainnya, seperti Public Switched Telephone Network (PSTN) atau jaringan data, untuk mengirim dan menerima panggilan atau pesan dari jaringan lain. Ini memungkinkan komunikasi antara pengguna MS dan pengguna di jaringan tetap atau jaringan seluler lainnya.

e.      Manajemen Layanan: MSC juga memiliki fungsi manajemen layanan yang memungkinkan pengaturan, pengelolaan, dan pengawasan layanan yang disediakan kepada pengguna MS. Ini termasuk konfigurasi layanan, pemberian izin, pemantauan lalu lintas, dan penanganan panggilan atau pesan yang masuk.

f.        Koneksi dengan HLR dan VLR: MSC terhubung dengan Home Location Register (HLR) dan Visitor Location Register (VLR). HLR menyimpan informasi pengguna MS seperti nomor telepon, lokasi, dan parameter layanan, sementara VLR menyimpan informasi sementara tentang pengguna MS yang sedang berada di area cakupan MSC tertentu.

4.    Cellular Communication dirancang untuk jaringan akses, karena itu tidak memiliki hierarki switching dan untuk sambungan jarak jauh dan internasional menggunakan jaringan tetap (fixed network) sebagai penghubung.

 

 

E. Wireless Communication

Wireless Communication memainkan peran penting dalam pengaplikasian Wireless System Design. Wireless System Design melibatkan perencanaan, pengembangan, dan implementasi sistem komunikasi nirkabel yang efisien dan handal. Berikut adalah beberapa cara kerja Wireless Communication dalam pengaplikasian Wireless System Design:

1.      Analisis Kebutuhan Komunikasi: Langkah pertama dalam Wireless System Design adalah menganalisis kebutuhan komunikasi yang spesifik. Ini melibatkan pemahaman tentang aplikasi yang akan dijalankan, cakupan wilayah yang diinginkan, jumlah pengguna, dan jenis data yang akan ditransmisikan. Informasi ini membantu dalam merancang sistem yang tepat untuk memenuhi kebutuhan komunikasi tersebut.

2.      Pemilihan Frekuensi: Pemilihan frekuensi yang tepat adalah kunci dalam Wireless System Design. Berbagai frekuensi radio dan gelombang mikro tersedia untuk digunakan dalam komunikasi nirkabel. Frekuensi yang dipilih harus mempertimbangkan regulasi yang berlaku, karakteristik transmisi sinyal, jangkauan yang diinginkan, dan interferensi dengan sumber lain.

3.      Desain Antena: Antena memainkan peran penting dalam mentransmisikan dan menerima sinyal nirkabel. Dalam Wireless System Design, desain antena yang tepat harus dipertimbangkan. Ini meliputi pemilihan jenis antena yang sesuai, arah dan pola radiasi yang diinginkan, kekuatan sinyal yang diinginkan, dan penempatan antena untuk memaksimalkan kinerja sistem.

4.      Kapasitas dan Kecepatan Data: Dalam Wireless System Design, perlu diperhatikan kapasitas dan kecepatan data yang diinginkan. Ini melibatkan pemilihan teknologi komunikasi nirkabel yang tepat, seperti Wi-Fi, Bluetooth, atau teknologi seluler seperti 4G atau 5G. Faktor seperti lebar pita, modulasi, dan teknik pengkodean digunakan untuk mencapai kapasitas dan kecepatan data yang diinginkan.

5.      Pengaturan Jaringan: Dalam Wireless System Design, pengaturan jaringan yang efisien sangat penting. Ini melibatkan pemilihan dan penempatan titik akses, pengaturan kanal komunikasi yang tidak saling berinterferensi, dan manajemen alokasi sumber daya jaringan untuk memaksimalkan kinerja jaringan nirkabel.

6.      Keamanan dan Privasi: Dalam Wireless System Design, aspek keamanan dan privasi harus diperhatikan. Ini melibatkan penerapan protokol keamanan yang tepat, seperti enkripsi data dan autentikasi pengguna, untuk melindungi data sensitif yang ditransmisikan melalui jaringan nirkabel.

7.      Pengujian dan Pemeliharaan: Setelah sistem komunikasi nirkabel dirancang dan diimplementasikan, pengujian dan pemeliharaan rutin diperlukan untuk memastikan kinerja yang baik. Ini melibatkan pengujian kualitas sinyal, kecepatan transfer data, latency, dan keandalan sistem secara keseluruhan.

Wireless Communication memungkinkan Wireless System Design yang efektif dan dapat disesuaikan dengan kebutuhan komunikasi yang spesifik. Dengan perencanaan yang cermat, pemilihan teknologi yang tepat, dan desain yang baik, Wireless System Design dapat memberikan solusi komunikasi nirkabel yang handal dan efisien.

Gambar Rangkaian a. RF amplifier dengan komponen aktif Fet b. RF amplifier dengan MOSFET.

Rangkaian penguat RF adalah komponen penting dalam sistem komunikasi nirkabel yang bertujuan untuk menguatkan sinyal radio frekuensi tinggi (RF) sebelum ditransmisikan atau setelah diterima. Penguat RF digunakan untuk meningkatkan kekuatan sinyal, memperpanjang jarak transmisi, meningkatkan sensitivitas penerimaan, dan meningkatkan kualitas sinyal dalam komunikasi nirkabel. Berikut adalah beberapa jenis rangkaian penguat RF yang umum digunakan.

1.      Penguat Transistor: Penguat transistor adalah jenis penguat RF yang menggunakan transistor sebagai elemen penguat utama. Transistor bipolar dan transistor efek medan (FET) adalah jenis transistor yang umum digunakan dalam penguatan RF. Penguat transistor memiliki keuntungan, frekuensi kerja, dan daya keluaran yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan aplikasi.

2.      Penguat Operasional: Penguat operasional atau op-amp juga dapat digunakan sebagai penguat RF dalam aplikasi yang membutuhkan penguatan sinyal yang lebih rendah. Penguat op-amp memerlukan desain yang khusus untuk bekerja pada frekuensi tinggi.

3.      Penguat Daya: Penguat daya digunakan untuk menguatkan sinyal RF dengan daya tinggi. Penguat daya sering digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan jangkauan transmisi yang lebih jauh, seperti

 

Wireless Communication memainkan peran kunci dalam pengaplikasian RF Circuit (rangkaian frekuensi radio) dan Antena. RF Circuit dan Antena adalah dua komponen utama dalam sistem komunikasi nirkabel yang bekerja sama untuk mentransmisikan dan menerima sinyal radio. Berikut adalah cara kerja Wireless Communication pada pengaplikasian RF Circuit dan Antena:

1.      RF Circuit Design: RF Circuit merujuk pada rangkaian elektronik yang digunakan untuk memproses dan mentransmisikan sinyal radio. Dalam Wireless Communication, RF Circuit dirancang untuk menghasilkan, menguatkan, dan memodulasi sinyal radio agar sesuai dengan kebutuhan komunikasi. Desain RF Circuit melibatkan pemilihan komponen seperti penguat RF, mixer, osilator, filter, dan modulator/demodulator yang sesuai dengan frekuensi dan bandwidth yang digunakan.

2.      Pengiriman Sinyal Radio: Setelah sinyal radio dihasilkan dan diproses oleh RF Circuit, langkah selanjutnya adalah mentransmisikannya melalui udara menggunakan Antena. RF Circuit menghubungkan output sinyal ke Antena melalui kabel penghubung atau saluran nirkabel untuk memancarkan sinyal ke medium transmisi, seperti udara atau ruang bebas.

3.      Desain Antena: Antena bertanggung jawab untuk mentransmisikan sinyal radio ke udara dan menerima sinyal yang datang. Dalam Wireless Communication, desain Antena melibatkan pemilihan jenis antena yang sesuai, seperti antena dipole, antena patch, antena parabola, atau antena array, tergantung pada kebutuhan aplikasi. Desain Antena juga melibatkan pemilihan dimensi fisik, bentuk, arah radiasi, pola radiasi, dan karakteristik impedansi yang sesuai untuk frekuensi yang digunakan.

4.      Pengiriman Sinyal melalui Medium Transmisi: Setelah sinyal radio dipancarkan oleh Antena, mereka berpropagasi melalui medium transmisi, seperti udara atau ruang bebas. Sinyal ini dapat terhambat oleh penghalang, gangguan, atau interferensi lainnya. Oleh karena itu, desain Antena harus mempertimbangkan pemilihan lokasi yang strategis dan pengaturan sudut radiasi untuk memastikan jangkauan dan kualitas sinyal yang optimal.

5.      Penerimaan dan Pemrosesan Sinyal: Ketika sinyal radio tiba di Antena penerima, mereka diterima dan diteruskan ke RF Circuit penerima. RF Circuit penerima memproses sinyal untuk pemulihan informasi dan demodulasi, mengubahnya menjadi bentuk yang dapat dimengerti oleh perangkat elektronik atau manusia.

6.      Pemeliharaan dan Optimisasi: Setelah RF Circuit dan Antena diimplementasikan, pemeliharaan dan optimisasi rutin perlu dilakukan. Ini melibatkan pengukuran kualitas sinyal, pengaturan kembali parameter RF Circuit, pemeriksaan kondisi Antena, dan penyesuaian yang diperlukan untuk memastikan kinerja yang optimal.

Wireless Communication berperan penting dalam pengaplikasian RF Circuit dan Antena, karena memungkinkan transmisi dan penerimaan sinyal radio yang efisien, andal, dan berkualitas tinggi. Dengan desain yang baik dan pengaturan yang tepat, Wireless Communication pada pengaplikasian RF Circuit dan Antena dapat mendukung komunikasi nirkabel yang sukses dalam berbagai aplikasi, seperti komunikasi seluler, jaringan Wi-Fi, komunikasi satelit, komunikasi jarak jauh, dan banyak lagi.