2007200514SKBab2

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1.

Microcontroller Atmel AT89X52

Nama generik 8051 diberikan untuk IC mikrokontroler keluarga MCS-

51™ Intel. Lisensi manufaktur 8051 juga dimiliki oleh vendor lain di antaranya

Philips, Siemens, Advanced Micro Devices, dan Fujitsu. Library generik 8051

untuk semua varian sudah tersedia pada compiler-linker Keil yang digunakan

untuk pengembangan program µC. Pada library Keil masih terdapat tiga

generik MCS-51™ lainnya, 8031, 8032, dan 8052.

Program yang dibuat dengan set intruksi MCS-51™ bisa dipakai untuk

semua varian selama tidak mengeksploitasi fitur-fitur spesifiknya. Fitur tersebut

dikontrol lewat Special Function Register (SFR) tambahan yang tidak ada pada

generik

8051.

Instruksi

program yang

dependen

terhadap

jenis

8051

yang

dipakai akan berupa storing

nilai ke SFR tambahan tersebut. Sebagai

contoh,

SAB80C517 (Siemens) memiliki delapan

DPTR

yang dapat dipilih melalui

DPSEL

(alamat {92}); 83C751 (Philips) menggunakan tiga SFR:

I2CON

I2DAT,

dan

I2CFG

untuk

mendukung

komunikasi Inter-Integrated Circuit

(I²

C);

seri

89s

(Atmel)

memiliki

watchdog timer yang diatur melalui SFR

WMCON

. Jika

hanya untuk komputasi AES, perbedaan-perbedaan di atas tidak akan

dieksploitasi sebagaimana halnya implementasi pembanding yang telah

dipublikasikan. Ia baru akan dilihat ketika komputasi harus berhubungan

dengan dunia luar melalui periferal atau jalur I/O yang khusus. Kelebihan versi

enhancement yang dapat dimanfaatkan adalah berlipatgandanya kecepatan, seri

89 Atmel bisa bekerja dengan kristal 24 MHz, seri C50x (Siemens) bisa hingga

40 MHz. Berikut varian-varian MCS yang terbaru :

Tabel 2.1 Varian Keluarga MCS-51™ Intel

Part

Number

On-Chip Code

Memory

On-Chip Data

Memory

Timers/Counters

Interrupts

8051

4kB ROM

128 bytes

5/2 level

8031

0kB

128 bytes

5/2 level

8751

4kB EPROM

128 bytes

5/2 level

8052

8kB ROM

256 bytes

6/4 level

8032

0kB

256 bytes

6/4 level

8752

8kB EPROM

256 bytes

6/4 level

Tabel 2.2 Varian Keluarga MCS-51™ Maxim

Part Number

Internal Program

Memory

Internal MOVX

Memory

16-bit

Timers

Data

Pointers

DS89C450-K00

64kB Flash

1 kBytes

DS89C430

16kB Flash

1 kBytes

DS89C440

32kB Flash

1 kBytes

DS89C450

64kB Flash

1 kBytes

DS80C320

DS87C530

16kB EPROM

1 kBytes

Tabel 2.3 Varian Keluarga MCS-51™ Philips

Part

Number

On-Chip Code

Memory

On-Chip Data

Memory

Timers/Counters

Interrupts

W78E051C

4K EPROM

128 bytes

5/7 level

W78E052C

8K EPROM

256 bytes

6/8 level

W78E054C

16K EPROM

256 bytes

6/8 level

W78E058B

32K EPROM

256 bytes

6/8 level

W77L058A

32K EPROM

1K + 256 bytes

12 level

W77E058A

32K EPROM

1K + 256 bytes

12 level

Tabel 2.4 Varian Keluarga MCS-51™ Winbond

Part

Number

On-Chip Code

Memory

On-Chip Data

Memory

Timers/Counters

Interrupts

P89LPC952

8K EEPROM

512 bytes

17/4 level

P89LPC9408

8kB

512 bytes

15/4 level

P89LPC9408

8kB EEPROM

256 bytes

15/4 level

87LPC778

8kB ROM

128 bytes

13/4 level

87LPC762

2kB ROM

128 bytes

12(3) level

87LPC760

1kB ROM

128 bytes

11(2) level

Keistimewaan dari chip keluarga 8051 :

bit CPU sebagai pusat pengendalian aplikasi

Kemampuan memproses boolean secara bit per bit

Memiliki 64 Kbyte untuk alamat program dan data (eksternal)

4 Kbyte ROM di dalam chip (8 Kbyte ROM di dalam chip untuk 8052)

128 Kbyte RAM di dalam chip

32 jalur input/output

2 buah 16 bit timer/counter

Full Duplex Universal Asynchronous Receiver Transmitteter (UART)

6 sumber interupsi dengan prioritas dan osilator

Penelitian ini menggunakan Mikrokontroller AT89x52 (keluarga Intel

8052) dari Atmel, dimana konfigurasinya sebagai berikut :

Gambar 2.1 Konfigurasi Pin Mikrokontroller AT89x52

Penjelasan dari masing-masing pin adalah sebagai berikut :

Pin 1 sampai 8 (Port 1) merupakan port parallel 8 bit dua arah

(bidirectional), yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan

(general purpose).

(Reset)

adalah

masukan

aktif

tinggi.

Pulsa

transisi

dari

rendah ke tinggi akan me-reset MCS-52.

sampai

(Port

yang

memiliki

fungsi

pengganti,

meliputi TxD (Transmitte data), RxD (Receive Data),

(Interrupt 0),

(Interrupt 1), T0 (Timer 0), T1 (Timer

1),

(Write

External

Data

Memory)

dan

(Read

External

Data Memory).

Bila

fungsi

pengganti

ini

tidak

dipakai, pin-pin ini dapat digunakan sebagai port parallel 8 bit

dua arah (bidirectional) serbaguna.

(XTAL

adalah

masukkan

rangkaian

osilator

internal. Sebuah osilator kristal atau sumber osilator luar dapat

digunakan.

(XTAL

adalah

keluaran

rangkaian

osilator

internal. Pin ini dipakai bila menggunakan osilator kristal.

Pin 20 (Ground) dihubungkan ke Vss atau Ground.

sampai

(Port

merupakan

port

parallel

bit

dua

arah (bidirectional), Port 2 ini mengirimkan Byte alamat bila

dilakukan peng-aksesan memori eksternal.

Pin 29 adalah pin (Program Store Enable)

merupakan

sinyal

pengontrol

yang

membolehkan

program

memori

eksternal

masuk

kedalam bus

selama

proses

pemberian

atau

pengambilan instruksi.

adalah

(Address

Latch

Enable)

yang

digunakan untuk menahan alamat memori eksternal selama

pelaksanaan instruksi.

Pin31

bila pin ini diberi logika tinggi (H), serpih

tunggal akan

melaksanakan

instruksi dari

ROM atau EPROM

ketika isi program counter kurang dari 4096. bila diberi logika

rendah (L) serpih tunggal akan melaksanakan seluruh instruksi

dari memori program luar.

Pin32

sampai

39 (Port

merupakan

port parallel

bit

open

drain 2

arah.

Bila

digunakan untuk

meng-akses

memori

luar,

port ini akan me-multiplex alamat memori dengan data.

Pin 40 (Vcc) dihubungkan ke Vcc (+5 Volt).

Fungsi Khusus dalam Mikrokontroller

Mikrokontroller memiliki banyak fungsi-fungsi khusus. Fungsi-fungsi

khusus tersebut antara lain :

Interupsi

Interupsi adalah perintah untuk menjalankan satu program

subroutine

pada

saat

menjalankan

program utama,

sifat

subroutine ini memaksa dan harus harus dilayani. Setelah

program interupsi

selesai,

maka mikrokontroller akan kembali

ke program awal yang ditinggalkan. Jenis-jenis interupsi :

1. Interupsi

yang

tidak

dapat

dihalangi

(Non

Mascable

interrupt), misalnya reset.

2. Interupsi

yang

dapat

dihalangi

(Mascable

interrupt),

misalnya

, Timer1, Timer0, Serial port

(internal).

Seperti yang telah diketahui diatas, bahwa mikrokontroller tipe

AT89x52 memiliki sumber mascable interupsi yaitu

, Timer1, Timer0, Serial port (internal). Masing-masing

dapat diaktifkan dengan mengubah flag-flag-nya pada beberapa

SFR (special function register). Untuk mengaktifkan

dan

dapat diaktifkan

dengan

merubah

bit-bit

flag

IT0, IT1,

IE0,

IE1 di dalam satu blok TCON. Untuk mengaktifkan

interrupt 0 dan interrupt 1 bisa diprogram secara periodik,

dapat juga

diberi sinyal

dari

hardware

lain

atau

Interrupsi timer 0 dan timer 1 dapat dijalankan dengan men-set

bit

TF0

dan

TF1

pada special function register.

Untuk

mengaktifkan

interupsi

serial port

dapat

di-set

pada

SCON

(SFR).

Diperlukan perintah khusus untuk

men-set jalannya proses

interrupt ini terutama untuk mascable interrupt.

Timer / Counter

Chip AT89x52, terdapat dua buah timer / counter 16 bit yang

dapat diatur

melalui

perangkat

lunak,

yaitu

timer /

counter

dan timer / counter 1.

Apabila timer / counter ini diaktifkan pada frekuensi kerja

mikrokontroller 12 MHz, timer / counter akan melakukan

perhitungan waktu sekali setiap 1 microdetik secara

independent, tidak tergantung pada pelaksanaan suatu interupsi.

Satu siklus pencacahan waktu berpadanan dengan satu siklus

pelaksanaan interupsi, sedangkan satu siklus dilakukan dalam

waktu 1 mikrodetik. Bila dimisalkan suatu urutan interupsi

telah selesai dilaksanakan dalam waktu 5 mikrodetik, pada saat

itu pula timer / counter telah menunjukkan periode waktu 5

mikrodetik.

Apabila periode waktu tertentu telah dilampaui, timer / counter

segera menginterupsi mikrokontroller untuk memberitahukan

bahwa proses perhitungan telah selesai dilaksanakan.

Pengontrol kerja

dari

timer

conter

adalah SFR,

TCON

(register timer control).

Pengontrollan pemilihan

mode pada timer dapat dipilih di

Mode 0

Mode

ini, timer disusun sebagai register 13 bit. Setelah semua

perhitungan selesai, mikrokontroller akan men-set timer

interrupt flag (TF1). Dengan membuat GATE = 1 timer dapat

dikontrol oleh

masukkan luar INT1 untuk

fasilitas pengukuran

lebar pulsa.

Mode 1

Mode

ini

memiliki

kesamaan

dengan

mode

akan tetapi

Mode 2

Mode 2 ini menyusun register timer sebagai 8 bit counter.

OverfLow dari TL1 tidak hanya men-set TF1, tetapi juga

mengisi TL1 dengan isi TH1 yang diatur secara perangkat

lunak dan pengisian ini tidak merubah TH1.

Mode 3

Timer

dalam mode

semata-mata

memegang

hitungan.

Efeknya sama seperti men-set TR1 = 0. Timer 0 dalam mode 3

menetapkan TL0 dan TH0 sebagai dua counter terpisah. TL0

menggunakan control bit timer 0 yaitu C/T, Gate, TR0, INT0,

dan TF0. TH0 ditetapkan sebagai fungsi timer.

Mode3 diperlukan untuk aplikasi yang membutuhkan timer /

counter

ekstra

bit.

Dengan

timer

dalam mode

mikrokontroller ini seperti memiliki 3 timer / counter. Saat

timer 0 dalam mode 3, timer 1 dapat dihidupkan atau dimatikan

atau dapat digunakan oleh serial port sebagai pembangkit

baudrate.

2.2.

TRF 2.4G Transceiver (Modul RF)

Gambar 2.2 Konfigurasi Pin TRF 2.4G

Spesifikasi modul RF :

• Rentang Frekuensi : 2.4~2.524 GHz ISM band

• Jenis Modulasi : GFSK

• Kecepatan transfer data : 1Mbps; 250Kbps

• Multi channel : 125 channels,

• Decoder, encoder and data buffer dan CRC computation

terintegrasi

• Sensitivitas : -90dBm

• Antena terintegrasi

• Input tegangan : 1.9 sampai 3.6 V

• Tegangan input rendah (TX), 10.5mA

• Tegangan input rendah (RX), 18mA

• Rentang Temperatur operasi : -40 ~ +85°C

• Ukuran komponen : 20.5*36.5*2.4mm

2.2.1.

Mode-mode yang ada pada modul TRF 2.4GHz :

Modul TRF 2.4GHz memiliki 2 mode aktif (TX/RX) :

• Mode ShockBurst

• Mode Direct

2.2.1.1. Mode ShockBurst

Modul RF dengan Mode ShockBurst, mikrokontroller tidak perlu

untuk

mengatur

protokol-protokol

yang

diperlukan untuk

menjalankan

modul

RF ini, karena semua protokol telah diatur secara otomatis oleh modul RF ini

pada

saat

mengirim atau

menerima

data,

sehingga

timing

consumption

mikrokontroller dapat ditekan.

ShockBurst Transmitte

Pin yang terhubung dengan pin MCS : CE, CLK1, DATA

Apabila MCS memiliki data untuk dikirim, maka CE di-set ha. Ini

menandakan modul TRF 2.4GHz aktif.

Address dari node yang

menerima (RX address) dan Payload data

di-clock

dalam modul

TRF

2.4

GHz,

dengan

MCS

men-set

speed < 1Mbps.

MCS set CE Low untuk menandakan bahwa

modul TRF 2.4GHz

dalam mode ShockBurst dengan transmisi aktif.

4. TRF 2.4 GHz dalam mode ShockBurst :

• RF front-end diaktifkan

• Paket data pada RF dilengkapi (preamble, CRC)

• Data dikirim dengan kecepatan tinggi (250 kbps atau 1Mbps

tergantung konfigurasi dari pengguna).

•

TRF 2.4GHz kembali ke kondisi Stand-by apabila telah

selesai mengirimkan data.

Diagram Alir dan blok data pada mode Transmitte ShockBurst :

Gambar 2.3 Diagram Alir Transmitte ShockBurst

ShockBurst Receive

Pin yang terhubung dengan pin MCS : CE, DR1, CLK1, DATA

1. Memasukkan alamat dan besar payload dari paket

RF yang akan

datang, pada saat TRF 2.4GHz di set pada mode ShockBurst RX.

2. RX diaktifkan dengan men-set CE = 1.

3. Setelah waktu start-up 200s, TRF 2.4GHz mencari data yang akan

masuk.

4. Setelah paket data

yang valid telah diterima

(address

yang tepat

dan adanya CRC), TRF 2.4GHz melepaskan pre-amble, address

dan bit dari CRC.

5. TRF 2.4 GHz kemudian meng-interrupt MCS dengan men-set pin

DR1 High.

6. MCS boleh men-set CE menjadi Low untuk men-disable RF front-

end.

7. MCS

akan

meng-clock

data

yang

hanya

ada

pada

payload saja

dalam kecepatan yang sesuai.

8. Setelah

semua

data

pada

payload

sudah

diterima oleh

TRF 2.4

GHz, DR1 di-set Low lagi, dan sudah siap untuk menerima data

yang baru lagi jika CE secara terus menerus di-set High pada saat

data di kirim ke MCS. Jika CE di-set Low, maka start up sequence

dapat diulang.

Diagram Alir dan blok data pada mode receive ShockBurst :

Gambar 2.4 Diagram Alir Receive ShockBurst

2.2.1.2. Mode Direct

Modul RF dengan Mode Direct, mikrokontroller

harus

mengatur

sendiri

protokol-protokol

yang

diperlukan

untuk

menjalankan

modul

ini,

baik pada saat mengirim atau menerima data.

Direct Transmitte

Pin yang terhubung dengan pin MCS : CE, DATA

1. Apabila MCS memiliki data untuk dikirim, maka CE di-set HIGH.

Ini menandakan modul TRF 2.4GHz aktif.

2. Front-end dari TRF 2.4 GHz sekarang secepatnya diaktifkan, dan

setelah 200s waktu settling, data akan memodulasi carrier secara

langsung.

3. Protokol-protokol yang ada pada RF (preamble, address dan CRC)

sekarang harus diimplementasikan secara langsung pada MCS.

Direct Receive

Pin yang terhubung dengan pin MCS : CE, CLK1, DATA

1. Dalam Configuration word untuk TRF 2.4GHz CE di-set High dan

di-set dalam mode direct RX.

2. CLK1 akan mulai men-toggle data, pada saat modul TRF-2.4GHz

mencoba untuk me-lock aliran data yang akan datang.

3. Ketika preamble

yang valid datang, CLK1 dan DATA akan

me-

lock sinyal yang baru datang dan paket

RF akan terisi pada pin

DATA dengan kecepatan

yang sama

seperti ketika data tersebut

di-Transmitte.

4. Untuk dapat mengaktifkan demodulator untuk

me-re-generate

clock,

preamble

harus

di-toggle hi-lo sebanyak 8 bit, dengan

pertama kali di-set Low ketika data pertama memiliki bit Low.

5. Pada

mode

ini

sinyal

Data

Ready

(DR)

tidak

ada.

Pengenalan

Address dan Checksum

juga harus dilakukan pada Receiving MC.

2.2.2.

Modulasi

Modulasi adalah proses

merubah sebuah sinyal carry

agar sinyal

tersebut dapat digunakan untuk membawa informasi atau data. Tiga parameter

kunci

dalam sinyal

sinusoidal

adalah

amplitude,

fasa

dan

frekuensi,

dan

informasi-informasi sinyal lain yang dapat digunakan untuk memodulasi sinyal.

Ada beberapa alasan melakukan modulasi sinyal sebelum melakukan transmisi

data melalui suatu

media, meliputi kemampuan pengguna

yang berbeda dalam

menggunakan

media sebagai penghantar, dan membuat sinyal-sinyal transmisi

tersebut cocok dengan media propagasinya. Alat untuk memodulasi sinyal

disebut sebagai modulator dan alat yang merubah kembali sinyal yang telah

dimodulasi ke sinyal

sebenarnya disebut dengan demodulator. Alat

yang dapat

melakukan keduanya (modulasi dan demodulasi) adalah modem.

Modul

dalam perancangan

ini

bekerja

dengan

modulasi

GFSK.

Modulasi

GFSK

(Gaussian

Frequency

Shift Keying) adalah modulasi yang

digunakan pada DECT, bluetooth, dan z-ware. Pada GFSK logika 1

direpresentasikan

dengan

frekuensi

positif

dari

frekuensi carry,

dan

logika

direpresentasikan dengan frekuensi negatif.

2.2.3.

Propagasi Radio

Radio propagation adalah sebuah aturan atau teori yang digunakan

untuk menjelaskan bagaimana karakteristik gelombang radio pada saat

ditransmisikan. Pada

udara, semua

gelombang elektromagnetik (radio, X-Ray,

visual,

dll)

memiliki kekuatan

gelombang

1/(x

), dimana

adalah

jarak dari

sumber sinyal. Menggandakan jarak dari sumbar sinyal ke tujuan berarti

kekuatan dari sinyal turun tinggal ¼ dari kekuatan sinyal semula.

Tabel 2.5 Spektrum Frekuensi Radio

Band Name

Abbr

ITU

Band

Frequency

Wavelength

Example Uses

< 3 Hz

> 100,000 km

Extremely Low

Frequency

ELF

3-30 Hz

100,000 km –

10,000 km

Super Low

Frequency

SLF

30-300 Hz

10,000 km –

1000 km

Communication with

Submarines

Ultra Low

Frequency

ULF

300 – 3000 Hz

1000 km – 100

Very Low

Frequency

VLF

3 – 30 kHz

100 km – 10 km

Submarine Communication,

Avalanche beacons

Low Frequency

30 – 300 kHz

10 km – 1 km

Navigation, Time Signals

Medium

Frequency

300 – 3000 kHz

1 km – 100 m

AM broadcast

High Frequency

3 – 30 MHz

100 m – 10 m

Shortwave Broadcast

Very High

Frequency

VHF

30 – 300 MHz

10 m – 1m

FM and Television Broadcast

Ultra High

Frequency

UHF

300 – 3000 MHz

1 m – 100 mm

Television Broadcast, Mobile

Phones, Wireless LAN

Super High

Frequency

SHF

3 – 30 GHz

100 mm – 10 mm

Microwave devices, W-

CDMA, WLAN

Extremly High

Frequency

EHF

30 – 300 GHz

10 mm – 1 mm

Radio Astronomy

2.3.

Sensor Suhu (DS-1620)

Gambar 2.5 Koneksi Pin DS-1620

Sistem ini menggunakan IC DS-1620. Sensor ini dapat mengukur suhu

dari

-55°C

sampai

+125°C

dengan

resolusi

0.5°C.

Panjang data

yang

dibaca

oleh IC suhu ini adalah 9 bit. Keunggulan dari IC suhu ini adalah data yang

dibaca dan ditulis dilakukan melalui 3-wire

serial

interface (CLK, DQ, RST)

selain itu, output yang dihasilkan berupa data digital sehingga tidak diperlukan

lagi

ADC

untuk

mengetahui suhu

yang dibaca oleh DS-1620 ini.

IC DS-1620

ini

dapat

juga

difungsikan sebagai

termostat,

HIGH

akan

menjadi

High

(logika 1)

jika suhu pada

DS-1620

lebih besar atau sama dengan

nilai pada

LOW

akan

menjadi High (logika 1)

jika suhu pada DS-1620

lebih kecil atau sama dengan

nilai pada register TL. Sementara Pin

akan

menjadi

High

(logika

jika

suhu

lebih

besar

atau

sama dengan

nilai pada

COM

akan tetap High (logika 1) sampai suhu lebih kecil atau

sama dengan nilai pada register TL. Cara men-set suhu pada IC DS-1620

adalah melalui 3-wire serial interface (CLK, DQ, RST).

Tabel 2.6 Tabel hubungan antara Suhu dan Data

Suhu (°C)

Data Output (Biner)

Data Output (Hexa)

+125

011111010

00FAh

+25

000110010

0032h

+0,5

000000001

0001h

000000000

0000h

-0,5

111111111

01FFh

-25

111001110

01CEh

-55

110010010

0192h

2.4.

IC Direction 74HC245

Gambar 2.6 Koneksi Pin 74HC245

IC 74HC245 merupakan IC direction yang berfungsi untuk mengatur

perpindahan data dari Modul MCS

AT89S52

Modul

TRF

2,4G

atau

sebaliknya. Pin dir pada IC

ini berfungsi sebagai penentu arah dari

jalan data

yang diinginkan. Jika Pin dir mendapat logika High, maka Pin An (n = 0 s/d 7)

akan menjadi Input dan Pin Bn akan menjadi Output. Ketika pin An ada data

yang

ingin

dikirim,

maka

data

tersebut akan dikeluarkan melalui pin Bn

tujuannya. Misal : dir = 1, dan ada data dari A4, maka data akan keluar dari B4.

Jika Pin dir mendapat logika Low, maka Pin Bn akan menjadi Input dan Pin An

akan menjadi Output.

Tabel 2.7 Tabel Fungsi IC 74HC245

Input

Input/Ouput

A = B

Input

B = A

2.5.

Decoder 4 to 16 (74LS154)

Gambar 2.7 Koneksi Pin 74LS154

Decoder 4

to 16 ini digunakan

untuk mengatur

LED

yang ada pada

panel

informasi

Modul

Main-monitoring.

Jumlah

decoder

yang

digunakan

dalam sistem ini ada tiga, dengan demikian jumlah maksimum LED yang dapat

dinyalakan adalah 48 buah. Akan tetapi karena LED yang digunakan akan

menampilkan dua status atau lebih, maka sedikitnya akan dibutuhkan dua pin

pada decoder untuk mengatur nyala dari LED yang digunakan. Dengan kondisi

seperti ini, maka total LED yang dapat dinyalakan dengan menggunakan tiga

decoder adalah 24 LED.

Tabel 2.8 Tabel Fungsi IC 74LS154

Input

Output

2.6.

Frekuensi Hopping & Direct Sequence

Teknik Modulasi Spread Spectrum terdapat dua jenis, yaitu :

Frequency Hopping

(FHSS) dan Direct Sequence

(DSSS).

Perbandingan

dua

teknologi

tersebut

berdasarkan

performansi keduanya terhadap beberapa

parameter penting dalam sistem komunikasi data broadband tidak menyatakan

bahwa teknologi yang satu adalah teknologi yang jelek sedangkan yang lainnya

bagus, tetapi lebih ditujukan pada

beberapa jenis aplikasi tertentu, FHSS

memiliki

performansi

yang

lebih

bagus

dibandingkan

DSSS

dan

tentu saja

demikian sebaliknya.

Secara garis besar dapat dinyatakan bahwa DSSS memiliki keunggulan

pada

kapasitas

tetapi

sangat

sensitif

terhadap

lingkungan

apakah

itu noise,

pantulan dan lain-lain. Cara terbaik

untuk

mengurangi

pengaruh

lingkungan

tersebut adalah dengan menggunakannya untuk aplikasi point-to-point seperti :

Building-to-Building,

Point

Presence

(PoP) ke

Base

Station

pada

sistem

seluler, dll.

FHSS

adalah

teknologi

yang

sangat

handal dan

kurang

sensitif

terhadap pengaruh lingkungan. Pada suatu area geografis tertentu beberapa

Sistem FHSS dapat

dioperasikan

secara simultan

jauh

lebih

banyak daripada

sistem DSSS.

Sehingga

FHSS

merupakan

salah

satu

pilihan

untuk

mencakup

daerah yang luas dimana diperlukan sistem yang sama beroperasi secara

simultan dan dimana penggunaan antena directional untuk mengurangi

pengaruh

lingkungan

tidak

mungkin

dilakukan.

Pada

umumnya Broadband

Wireless Access (BWA) menggunakan teknologi ini.

2.7.

Teori Radio Line Of Sight dan Fresnel Effect

Transmisi radio membutuhkan sebuah jalur kosong yang dibutuhkan

oleh dua buah antena

untuk saling

berkomunikasi, ini

yang dinamakan

Radio

Line of Sight. Hal ini sangat diperlukan apabila akan merancang suatu jaringan

yang beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz dan terlebih lagi pada frekuensi

5.8GHz. Line of Sight adalah sebuah jalur kosong yang ada diantara dua buah

titik. Untuk mendapatkan daerah visual yang bersih pada sebuah Line of Sight,

diantara 2 buah titik tersebut sebaiknya diusahakan tidak terdapat hambatan.

Hal-hal yang dapat menjadi hambatan dalam suatu Line of Sight antara lain :

•

Bentuk Topografi, Contoh Pegunungan, Hutan

•

Sudut permukaan bumi

•

Gedung tinggi, rumah dan bangunan-bangunan lain

•

Pohon

Jika hal-hal tersebut memiliki ketinggian yang cukup untuk menutup

pandangan dari masing-masing titik, maka tidak akan ada Visual Line of Sight.

Pada gambar 2.8 hambatan yang menghalangi Visual Line of Sight, dapat juga

menghalangi Radio Line of Sight.

Gambar 2.8 Visual Line Of Sight

Meskipun Visual Line of Sight ini telah terpenuhi, terkadang data yang

dikirim masih

saja

rusak atau pada saat pengiriman data, kekuatan dari sinyal

radio tersebut berkurang. Hal ini dapat disebabkan oleh suatu fenomena yang

dinamakan

Fresnel

Effect.

Dimana

pada

fenomena

ini

akan

terbentuk

suatu

zona yang dinamakan Zona Fresnel.

Gambar 2.9 Visual Line Of Sight dan Fresnel Zone Dengan Hambatan

Gambar 2.9 dapat dilihat walaupun Visual Line of Sight tercipta,

namun karena sebuah gunung berada didalam Zona Fresnel, maka hal ini dapat

membuat

data

yang

dikirim akan

hilang

atau

sampai ketujuan

dengan

waktu

yang

terlambat.

Jika sebuah pohon (elemen

yang

lebih

lembut)

yang

berada

pada Zona Fresnel ini, maka kekuatan dari

sinyal

tersebut berkurang. Alasan

mengapa fenomena tersebut bisa terjadi, dapat dilihat pada Gambar 2.10 :

Gambar 2.10 Fenomena Phase Cancelling Effect

Normalnya sinyal berjalan secara langsung dari TX menuju RX. Akan

tetapi pada dasarnya, TX juga mengirimkan sinyal yang tidak tegak lurus

terhadap

RX.

Dalam keadaan

normal,

sinyal

yang

lain

tersebut

akan

terus

berjalan hingga pada akhirnya kekuatan dari sinyal tersebut hilang. Akan tetapi

apabila sinyal yang lain ini menabrak suatu rintangan, maka besar kemungkinan

sinyal

tersebut

akan

berbelok

mengenai

sinyal

lurus

yang sedang berjalan

menuju RX. Hal ini dapat mengakibatkan sinyal yang diterima oleh RX

berubah fasa, perubahan fasa ini yang dinamakan Phase Cancelling Effect. Efek

dari fenomena ini adalah kemungkinan berkurangnya kekuatan dari sinyal yang

dikirim oleh TX, hal ini dapat mengakibatkan data kemungkinan tidak diterima

oleh RX.

Beberapa cara dapat dilakukan

untuk

mengatasi masalah ini, antara

lain :

•

Menempatkan antena pada posisi yang lebih tinggi

•

Membangun sebuah menara untuk menempatkan antena

•

Meninggikan menara yang sudah ada

•

Menempatkan antena pada sebuah gedung yang tinggi atau rumah

yang tinggi

•

Menggunakan teknologi Near Line of Sight yang bernama

WiMAX

Jika Zona Fresnel sudah tidak terganggu, maka komunikasi data pun dapat

berjalan dengan lancar. Gambar 2.11

menunjukkan contoh komunikasi antara

dua

antena

yang

memenuhi

syarat

dalam melakukan komunikasi

RF dengan

menggunakan frekuensi 2.4GHz.

Gambar 2.11 Visual Line Of Sight dan Fresnel Zone Tanpa Hambatan

2.7.1.

Zona Fresnel

Zona Fresnel pada gelombang radio ini berbentuk elips yang terbentuk

disekitar

daerah Visual Line of Sight.

Ketebalan

(r)

dari

Zona

Fresnel

ini

dipengaruhi oleh jarak antar antena dan sinyal frekuensi yang digunakan. Pada

Gambar 2.12 dapat dilihat Zona Fresnel yang terbentuk dan juga rumus

bagaimana cara menghitung ketebalan (r) dari Zona Fresnel tersebut.

Gambar 2.12 Rumus Ketebalan (r) Zona Fresnel dan Ilustrasi Zona Fresnel

Zona Fresnel

memiliki beberapa zona yang berbentuk elips. Pantulan

dari suatu hambatan yang terjadi dalam zona 1 akan membuat sinyal mengalami

pergeseran fasa sebesar 0

sampai 90

dalam zona 2 sinyal akan mengalami

pergeseran fasa sebesar 90

sampai 270

pada zona 3 sinyal akan mengalami

pegeseran fasa sebesar 270

sampai 450

begitu seterusnya.

Gambar 2.13 Lapisan Zona Fresnel

Zona dengan kelipatan genap merupakan zona yang terburuk (karena

memiliki pergeseran

fasa

secara

maximum)

dan

zona dengan

kelipatan ganjil

merupakan zona yang terbaik (karena memiliki kemungkinan untuk menambah

kekuatan dari sinyal tersebut). Dalam Zona Fresnel kekuatan sinyal yang paling

besar

terdapat

zona

dan

kekuatan

tersebut

akan

berangsur-angsur

berkurang pada zona-zona berikutnya.

Kesimpulan yang didapat adalah untuk memaksimalkan kekuatan dari

RX,

maka efek pergeseran

fasa harus dapat diperkecil. Untuk itu, sinyal yang

paling kuat

harus dipastikan tidak

menabrak

hambatan

yang ada. Sinyal yang

paling kuat berada didalam daerah yang paling dekat dengan jalur Line of Sight

antara TX dengan RX, yang mana jalur tersebut selalu berada di lapisan 1 dari

Zona Fresnel. Kondisi yang paling baik adalah 60% lapisan 1 dari Zona Fresnel

harus bersih dari hambatan yang ada.

Gambar 2.14 Area sebesar 60% pada lapisan 1 Zona Fresnel

Balok hitam pada gambar 2.14 merupakan sebuah gedung dengan

jarak dari antena TX adalah d1 dan jarak dari antena RX merupakan d2, maka

tinggi gedung tersebut tidak boleh lebih besar dari 60% jarak r1 (jari-jari Zona

Fresnel, hitung sesuai dengan rumus pada gambar 2.12) yang diukur pada titik

tengah Line of Sight (c1 pada gambar). Maka dari itu, area seluas 60% ini harus

bersih dari hambatan apapun, jika tidak maka besar kemungkinan transmisi data

dari

menuju

akan

terganggu atau

bahkan

kemungkinan

terburuk,

transmisi data tidak sukses.