WiFi (Wireless Fidelity)

WiFi (Wireless Fidelity)

WiFi adalah teknologi lokal area berbasis wireless yang dapat menghubungkan beberapa perangkat ke suatu jaringan. Teknologi ini didefinisikan sebagai Wireless Local Area Network (WLAN) oleh WiFi Alliance. WiFi bekerja berdasarkan standard IEEE 802.11 dengan fungsi utamanya adalah menyediakan konektifitas ke internet pada area yang terbatas (hotspot). WiFi bekerja dengan koneksi tanpa kabel (wireless) pada pengiriman informasi dari TX ke RX. Radio frekuensi pada WiFi digunakan sebagai media transmisi data/informasi.

Overview

WiFi bekerja berdasarkan standard IEEE 802.11 dimana band frekuensi kerja yang dapat digunakan oleh WiFi adalah 2.4 GHz atau 5 GHz dengan bandwidth 20 MHz atau 40 MHz (penggabungan 2 buah bandwidth 20 MHz). Struktur dasar dari sebuah WiFi disebut BSS (Basic Service Set) dimana harus ada klien (user) dan AP (Access Point).

1. Klien (user/STA), dalam hal ini dapat diibaratkan sebagai suatu komputer, handphone, atau laptop yang ingin terhubung dengan komputer lain melalui suatu jaringan.
2. Access Point adalah sebuah perangkat yang dapat menghubungkan 2 klien atau lebih yang berisi sebuah transceiver dan antena untuk transmisi dan penerimaan sinyal ke/dari klien.

Selain BSS, struktur lain dari WiFi adalah IBSS (Independent BSS) dimana antar klien dapat terhubung langsung tanpa melalui AP (disebut jaringan Ad Hoc). Dan ada juga ESS (Extended Service Set) dimana antar klien yang terhubung berasal dari BSS yang berbeda sehingga harus melewati suatu DS (Distribution System) dan AP terlebih dahulu agar dapat saling mengirimkan informasi.

Gambar (a) BSS (b) IBSS (c) ESS

Transfer Data

Teknologi pengiriman data dari WLAN untuk menghubungkan klien ke jaringan dapat menggunakan beberapa metode, bergantung pada versi standard dari WLAN, antara lain:

a.       Frequency Hoping Spread Spectrum (FHSS)

FHSS digunakan untuk mengirimkan data dengan kecepatan 1-2 Mbps  pada band 2.4 GHz. PHY FHSS terdiri dari 3 entitas fungsional, yaitu fungsi PMD, fungsi konvergensi PHY, dan fungsi manajemen PHY. FHSS PMD menjalankan fungsi frekuensi-hopping dan teknik modulasi FSK. Jumlah channel yang tersedia bergantung pada area geografisnya, misalkan di Amerika Utara dan Eropa adalah sebanyak 79 channel. Jumlah channel dipengaruhi oleh pseudo-random hopping sequence yang terdistribusi selebar band frekuensi yang digunakan.

b.      Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

DSSS mirip dengan FHSS yaitu bekerja di band 2.4 GHz dengan data rate 1-2 Mbps. Cara kerja DSSS adalah dengan mengalikan radio frekuensi carrier dengan sinyal digital pseudo-noise. Hasil sinyal berupa noise yang diplot pada domain frekuensi, semakin lebar BW dari direct sequence berpengaruh pada menurunnya daya sinyal pada level terendah tanpa rusaknya informasi yang dikirim.

c.       Infra-Merah

Dipublikasi pada tahun 1997 dengan menggunakan cahaya tampak-dekat pada range panjang gelombang 850 nm – 950 nm untuk signalling. Inframerah hanya bekerja pada lingkungan indoor dan tidak dapat menembus dinding serta akan terjadi pelemahan sinyal setiap kali terjadi pemantulan atau pembiasan. Saat ini sudah tidak ada lagi perangkat yang bekerja berdasarkan teknologi inframerah, hal tersebut karena inframerah tidak mendukung performansi yang lebih baik sebagai fungsi layer fisik pada gelombang radio.

d.      HT-OFDM (High Throughput-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

Merupakan teknologi terbaru yang digunakan pada standard 802.11n dengan menspesifikkan pada teknologi MIMO (Multiple Input Multiple Output) untuk meningkatkan data rate mencapai ratusan Mbps. Bekerja pada band 2.4 GHz dan 5 GHz dan diratifikasi pada tahun 2009. Teknologi MIMO yang diunggulkan menggunakan konsep transmit beamforming dan spatial multiplexing. Selain itu juga dapat menggunakan BW 20 MHz dan/atau 40 MHz yang disebut channel bonding.

Sensing Kanal

1. CSMA/CA

Sifat transmisi pada 802.11 menggunakan Half-Duplex yaitu komunikasi 2 arah tetapi secara bergantian, itu disebabkan karena pada komunikasi wireless sulit untuk mendeteksi node yang berada diluar jangkauan AP, sehingga jika menggunakan Full-Duplex kemungkinan terjadinya tabrakan sangat besar.

Satu buah AP dalam suatu jaringan dapat menangani hingga 20 user dalam waktu yang sama, bergantung pada channel yang tersedia (dibahas pada bagian Frekuensi Kerja). Dalam pengaksesan AP oleh beberapa user dikenalkan metode sensing kanal agar tidak terjadi tubrukan (collision) pada data yang dikirim. WLAN IEEE 802.11 mengenalkan metode CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) untuk mengurangi dampak dari hidden node.

Cara kerja CSMA/CA adalah dengan mengecek saluran terlebih dahulu apakah ada STA lain yang sedang mengirimkan data, jika ada STA lain yang sedang menduduki saluran, maka STA harus menunggu sampai saluran idle kembali. Jika saluran sudah idle maka STA tetap harus menunggu waktu beberapa lama yang disebut sebagai Interframe Space (IFS). Dalam durasi IFS tersebut, STA memastikan bahwa tidak ada STA lain yang menduduki saluran.

Jika waktu IFS telah selesai dan saluran tetap idle maka masih dibutuhkan waktu untuk menunggu sesuai dengan waktu backoff yang ditentukan secara acak. Saat sampai pada contention window maka setiap STA (klien) akan berebut posisi untuk menduduki kanal dan terus berkurang nilai waktunya setiap kali STA melakukan sensing pada saluran. STA harus selalu mengecek kondisi saluran untuk masing-masing time slot. Jika tiba-tiba ditemukan saluran sedang sibuk (busy) maka timer untuk waktu back-off akan berhenti dan memulai kembali saat kondisi saluran idle. Jika waktu back-off telah habis (t=0) maka STA akan mulai mengirim frame data. Pada saat tersebut jika ada STA lain yang akan mengirimkan frame data maka STA tersebut akan terus memberlakukan waktu back-off sampai ditemukan saluran idle kembali. Metode ini digunakan untuk meminimalisir kemungkinan terjadinya collision

2. RTS/CTS

Metode CSMA/CA bekerja dengan mengirimkan RTS/CTS antar pengirim dan penerima. awalnya dikirimkan terlebih dahulu RTS (Ready to Send) dari STA ke AP, hal ini dilakukan untuk mengetahui ada/tidaknya STA lain yang sedang mengakses atau ingin menduduki medium. Jika kanal kosong (idle) maka AP akan membalas dengan pesan CTS (Clear to Send) yang menandakan bahwa STA boleh menggunakan kanal yang tersedia. Saat dikirimkan pesan CTS dari AP ke STA, maka AP juga akan mengirimkan pesan NAV (Network Allocation Vector) secara broadcast pada STA yang lainnya sehingga STA lain akan berhenti untuk sensing ke kanal sampai pada waktu yang ditentukan.

Gambar : metode RTS/CTS

Kelebihan WiFi

WiFi memiliki beberapa kelebihan yang ditawarkan kepada para penggunanya, antara lain:

a.       Mobilitas

Pengguna dapat terhubung ke jaringan tanpa harus dibebani oleh kabel yang membatasi pergerakan, sekarang pengguna dapat terhubung dimana-pun selama masih terdapat sambungan WiFi pada area tersebut.

b.      Jarak jangkauan

Jarak jangkauan yang lebih jauh dibandingkan menggunakan kabel. Jangkauan yang dapat dinaungi oleh WiFi adalah 50 – 300 meter.

c.       Kemudahan dalam penggunaan dan instalasi

WiFi sangat mudah digunakan dan dapat diakses melalui banyak perangkat, tidak terbatas pada vendor perangkat dan OS yang digunakan.

d.      Fleksibilitas

Dapat diimplementasikan pada tempat-tempat yang tidak dimungkinkan dilakukan instalasi jaringan kabel.

e.      Skalabilitas

Jaringan WiFi dapat menampung jumlah user yang cukup banyak untuk mengakses satu buah AP pada waktu yang bersamaan.

f.        Biaya yang lebih hemat

Biaya instalasi dan perawatan WiFi lebih rendah dari pada biaya instalasi dan perawatan jaringan kabel, karena secara langsung WiFi mengurangi biaya untuk pemasangan kabel.