Komunikasi Wireless Modern Diadaptasi dari: IIT Bombay Dr. Ranjan Bose

Mengapa Wireless When employees need to analyze the information collected at the point of action When the business suffers from Poor communications between the office, floor, warehouse, and field Long accounts receivable cycles and/or poor customer satisfaction When the business involves inspections, inventory control, auditing, or market research Great opportunities to improve productivity and efficiency

Evolution of Wireless Technology Nikola Tesla Invented radio communications Guglielmo Marconi Sent telegraphic signals across the Atlantic Ocean Communications satellites launched in 1960s Advances in wireless technology Radio, television, mobile telephone, communication satellites More recently Satellite communications, wireless networking, cellular technology

Broadband Wireless Technology Higher data rates achievable with broadband wireless technology Graphics, video, audio Shares same advantages of all wireless services

Wireless Technologies Unlicensed Frequency Spectrum Industrial, Scientific and Medical (ISM) 915 MHz 2.45 GHz 5.8 GHz Wireless Fidelity (Wi-Fi) Based on IEEE 802.11 standards Refers to 802.11-compatible products certified as interoperable by the Wi-Fi Alliance Covers office and home based LANs as well as hotspots

Comparison of Wi-Fi Standards IEEE Standard Data Rate Frequency Band Notes 802.11 1 Mbps 2 Mbps 2.4 GHz First standard (1997). Used both DSSS & FHSS. 802.11a Up to 54 Mbps 5 GHz Second standard (1999). Products not released until late 2000. 802.11b 5.5 Mbps 11 Mbps Third standard but second wave of products (1999). Most common.

Comparison of Wi-Fi Standards IEEE Standard Data Rate Frequency Band Notes 802.11g Up to 54 Mbps 2.4 GHz Standard approved in June 2003. 802.11n Up to 600 Mbps MIMO (multiple input multiple output) 5 GHz and/or 2.4 GHz Released in 2008. Full approval expected in December 2009. Next generation?

Wireless Technologies (cont.) Unlicensed Frequency Spectrum Unlicensed National Information Infrastructure (U-NII) U-NII devices do not require licensing Designated to provide short-range, high-speed wireless networking communication at low cost Three frequency bands (100 MHz each) were set aside by the FCC in 1997 Objective was to help schools connect to the Internet without the need for hard wiring Dr. J. David Porter oregonstate

Ada peningkatan jumlah pengguna Wireless secara eksponensial th 2006 sekitar 2 triliyun user menggunakan komunikasi seluler Yang membuat pertumbuhan pesat karena adanya teknologi multiple akses pada komunikasi wireless yg mampu melayani user yg banyak untuk komunikasi data dan suara

Konsep Dasar: Multiple Acces (Akses Jamak) Skemanya adalah bahwa pengguna dapat menggunakan frekuensi band yg terbatas secara bersama-sama (terbatas karena mahalnya biaya izin pemakaian spektrum) Pemakaian spektrum bersama diperlukan untuk meningkatkan kapasitas pada jaringan dg alokasi frekuensi secara simultan. Batasan dlm penggunaan shared frekuensi tidak boleh menurunkan tingkat performansi.(contoh QoS, harus tetap baik delay, paket loss, BER, blok call dll)

FDMA (frequency Division Multiple Acces ) Frekuensi 1 User 1 Frekuensi 2 User 2 Frekuensi 3 User 3 Frekuensi n User n mobile station Struktur Bandwidth Alokasi kanal

TDMA (time Division Multiple Acces) Suara tak akan terputus-putus karena adanya proses sampling, Sinkronisasi sgt penting antara transmiter dg receicer agar tidak salah time slot yg diterima. Struktur frame User 1 slot 1 User 2 slot 2 User 3 slot 3 User n mobile station slot n Base station Alokasi slot time

CDMA (code division Multiple Acces) Tiap user memiliki spreading code (code penyebaran) yg unik masing2nya Tiap user mengirimkan informasi dalam waktu dan frekuensi yg sama menggunakan dengan code spreading yg berbeda, akibatnya akan timbul interference untuk itu code2nya harus ortogonal jika di xcorelation memiliki nilai yg rendah. frekuensi User 1 time User 2 User n code

Batasan dalam CDMA Semakin banyak code digunakan semakin banyak user yg akan dilayani, tetapi berpotensi meningkatkan noise sehingga penggunaan codenya dibatasi oleh code-code yg memiliki sifat ortogonal yang baik satu sama lain Pada BS harus ada power kontrol karena power yg diterima dari user yg jaraknya jauh dapat tertutup oleh power dari user yg jaraknya dekat, agar user yg dekat dg BS dapat dikurangi powernya dan yg jauh ditambahkan powernya (near far problem)

CDMA Bit informasi Code pada transmiting end (spreading code) Sinyal dikirim Sinyal diterima Code pada receiving (spreading code) decode sinyal pada receiver

Evolusi jaringan seluler Generasi pertama: - diluncurkan dipertengahan th 1980-an - sistem analog - modulasi analog (FM) - hanya untuk trafik suara - FDMA/FDD multiple access - hanya melayani satu wilayah negara - contoh AMPS

Evolusi jaringan seluler Generasi ke 2 (2G) - Dikembangkan untuk komunikasi suara - Sistemnya digital, modulasi digital (GSM menggunakan modulasi GMSK) - TDMA/FDD dan CDMA/FDD multiple access - memberikan kecepatan data sampai 9,6 kbps Global System for Mobile Communication (GSM) - TDMA/FDMA - di band 900 MHz dan 1800 MHz PDC (personal Digital Communication) IS-95 - CDMA (QUALCOM), USA dan Korea Selatan

Kekurangan 2G Dikembangkan untuk komunikasi suara sehingga tak cocok untuk trafik data Kecepatan rata-rata hanya sekitar puluhan kbps Tidak cocok untuk internet(service paket data ) Standarnya banyak sehingga daerah cakupannya tidak sepenuhnya global)

Generasi 2,5 untuk menampung trafik data yg semakin meningkat sementara 96% pengguna mobile communication memakai GSM Dikembangkan untuk mengatasi kekurangan yg ada di 2G Menggunakan sistem digital Untuk komunikasi suara dan data kecepatan rendah. Akses internet melalui GPRS (general Packet Radio Service) Peningkatan kecepatan transmisi dilakukan dg EDGE (Enhancement Data rate for Global Evolution) yg menggunakan modulasi yg lebih baik

3G Modulasi digital Dapat digunakan secara bersama-sama untuk suara dan data kecepatan tinggi Internet akses kecepatannya beberapa Mbps Suara dapat mengaktivasi panggilan Transmisi multimedia Menggunakan teknologi WCDMA dan CDMA 2000, tapi standarnya sudah global

4G Perlunya teknologi 4G Sistem komunikasi saat ini utamanya dirancang hanya untuk 1 aplikasi seperti suara dlm kendaraan, atau transmisi kecepatan tinggi pada WLAN 4G akan menggabungkan berbagai fungsi jaringan dan aplikasi. 4G akan menciptakan lingkungan informasi multimedia yg global. Akan mendukung berbagai variasi data rate mulai dari 2 G, 3 G sampai 3 G+, WLAN akan memiliki berbagai macam ukuran sel mulai dari pico, micro , BAN (body area network) dan terhubung ke fixed line .

Uplink (UL) operating band BS receive UE transmit   E-UTRA Operating Band Uplink (UL) operating band BS receive UE transmit Downlink (UL) operating band BS receive UE transmit Duplex Mode 𝐅 𝑼𝑳 𝒍𝒐𝒘 - 𝐅 𝑼𝑳 𝒉𝒊𝒈𝒉 𝐅 𝑫𝑳 𝒍𝒐𝒘 - 𝐅 𝑫𝑳 𝒉𝒊𝒈𝒉 1 1920 MHz - 1980 MHz 2010 MHz - 2025 MHz FDD 2 1850 MHz - 1910 MHz 1930 MHz - 1990 MHz 3 1710 MHz - 1785 MHz 1805 MHz - 1880 MHz 4 1710 MHz - 1755 MHz 2110 MHz - 2155 MHz 5 824 MHz – 849 MHz 869 MHz - 894 MHz 6 830 MHz - 840 MHz 875 MHz - 885 MHz 7 2500 MHz - 2570 MHz 2620 MHz - 2690 MHz 8 880 MHz - 915 MHz 925 MHz - 960 MHz 9 1749.9 MHz – 1784.9 MHz 1844.9 MHz – 1879.9 MHz 10 1710 MHz - 1770 MHz 2110 MHz - 2170 MHz 11 1427.9 MHz – 1447.9 MHz 1475.9 MHz – 1495.9 MHz 12 698 MHz - 716 MHz 728 MHz - 746 MHz 13 777 MHz - 787 MHz 746 MHz - 758 MHz 14 788 MHz - 798 MHz 758 MHz - 768 MHz 17 704 MHz - 716 MHz 734 MHz - 746 MHz 33 1900 MHz - 1920 MHz TDD 34 35 36 37 1910 MHz - 1930 MHz 38 2570 MHz - 2620 MHz 39 1880 MHz - 1920 MHz 40 2300 MHz - 2400 MHz

Aspek cakupan pada sistem komunikasi mobile generasi yg akan datang Satelit, LEO WAN (wide area network) MAN (Metropolitan Area Network),Wimax WLAN, Wifi Dalam gedung Urban Suburban Global Picocell Microcell Macrocell Global

Kapasitas Transmisi Mo bi l i tas kendaraan Ultra Wideband GSM Pedestrian Local to multipoint distribution system (LMDS) contoh Wimax Stationary Broadband satelit multimedia 0,01 0,1 1 10 100 Data rate (MBps)

Terminologi Mobile: sebuah terminal radio terpasang pada benda dg kecepatan tinggi (telp seluler pada kendaraan kec tinggi) Portable: terminal radio yg dapat digenggam dan digunakan oleh orang yg berjalan kaki (telp cordless) Subscriber : pengguna mobile atau portabel Base station: perangkat antena tetap dimana subscriber berkomunikasi . BS terhubung ke sumber daya komersial dan jaringan backbone Sel : daerah cakupan yg terbagi menjadi sel-sel, tiap sel memiliki base BS yg berada di tengah atau ditepi sel) Kanal kontrol (Control Channel): kanal radio yg digunakan untuk transmisi sebuah panggilan , menerima panggilan dan inisiasi panggilan Forward channel (downlink) kanal radio yg digunakan transmisi informasi dari BS ke MS Reverse channel (uplink) : kanal radio yg digunakan untuk transmisi informasi dari perangkat mobile ke BS

Kanal kontrol dan trafik Forward (downlink channel) control channel Reverse (uplink channel) control channel Forward (downlink channel) traffic channel Reverse (uplink channel) traffic channel Base Station Mobile Station

Terminologi (3) Sistem full duplex: komunikasi 2 arah secara bersama-sama. Transmisi dan penerimaan melalui dua kanal yg berbeda Handoff : proses pemindahan mobile station dari 1 kanal atau base station ke BS yg lain. Page:sebuah pesan singkat yg dibroadcast keseluruh daerah cakupan oleh banyak base station diwaktu yg bersamaan terutama untuk mencari lokasi MS

Terminologi (4) Sistem Half Duplex: komunikasi radio dilakukan melalui kanal yg sama untuk mengirim dan menerima, jadi dalam satu waktu user hanya dapat mengirim atau menerima. MSC (mobile switching centre): pusat switching yg mengkoordinasikan rute suatu panggilan dalam daerah cakupan yg luas. Dalam sistem komunikasi radio seluler MSC menghubungkan seluler BS dengan PSTN Transceiver: sebuah perangkat yg mampu mengirim dan menerima sinyal radio.

Sistem full Duplex Memungkinkan BS dan MS menerima dan mengirim dalam waktu bersamaan. Fullduplex dapat dilakukan dengan teknik: - FDD (frequency division duplex) - TDD (time division duplex)

FDD Baik BS maupun MS mengirim dan menerima sinyal secara bersama-sama Pada Base station antena pengirim dan penerima yg terpisah digunakan Pada sisi pelanggan hanya 1 antena transceiver yg digunakan untuk mengirim dan menerima. Perangkatnya dinamakan duplexer yg memungkinkan pengiriman dan penerimaan dilakukan secara bersamaan oleh antena yg sama

TDD (Time Division Duplex) Menggunakan fakta bahwa sangat mungkin berbagi kanal dalam waktu yang sama Sebagian waktu digunakan untuk mengirimkan informasi dari BS ke MS dan sisanya untuk transmisi MS ke BS Hanya mungkin dilakukan dalam format transmisi dan modulasi digital (yg sangat sensitif terhadap waktu) Digunakan hanya untuk indoor dan aplikasinya pada daerah yg sempit dimana delay propagasi sgt kecil.