Distributed Coordination Function (DCF) IEEE 802.11

DCF

Distributed coordination function (DCF) adalah salah satu sublayer dalam layer MAC. DCF dimiliki oleh semua jenis STA dan metode akses yang paling dasar dari DCF dikenal sebagai CSMA/CA. Metode akses digunakan untuk mengindera medium. Jika kanal sedang idle, maka STA pengirim harus memverifikasi dahulu apakah kanal idle sesuai dengan durasi yang dibutuhkan. Suatu pengiriman dikatakan sukses jika STA pengirim menerima balasan berupa frame ACK dari STA penerima.

Basic Access

Basic Access (BA) adalah metode pengaksesan medium yang harus ada pada seluruh STA dan bersifat mandatory. Tujuan digunakannya BA adalah untuk menghindari kemungkinan terjadinya collision saat pengiriman data antar STA. Dengan menggunakan BA, secara umum suatu STA dapat menunda pengiriman data apabila medium sedang sibuk atau digunakan oleh STA lain. Sedangkan, jika medium idle dalam waktu lebih besar atau sama dengan satu periode DIFS atau EIFS, maka STA berhak untuk memulai pengiriman.

Gambar 1 Mekanisme BA

RTS/CTS

Metode pangaksesan medium yang lain adalah Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS). Metode ini bersifat opsional pada setiap STA. Pengembangan metode RTS/CTS adalah dengan penambahan pengiriman frame control berupa frame RTS dan frame CTS untuk meminimalisir terjadinya collision dan mengurangi efek hidden node.

Mekanisme RTS/CTS selalu dikombinasi dengan Network Allocation Vector (NAV). Jika satu STA telah menduduki kanal, maka STA lain akan menginisiasi NAV dimulai sejak akhir frame RTS hingga akhir frame ACK. NAV dapat diibaratkan sebagai durasi waktu satu STA mengakses medium. Dalam durasi NAV, STA lain tidak dapat mengakses medium karena masih ada satu STA yang sedang menduduki kanal. Jika periode NAV telah selesai, maka STA lain diperbolehkan mengakses medium kembali. Berakhirnya NAV bersamaan dengan akhir pengiriman ACK menandakan proses transfer frame telah selesai dan memulai contention window berikutnya.

Mekanisme RTS/CTS dapat dijelaskan melalui analogi berikut. Jika terdapat STA A akan mengirim data ke STA B, maka STA A akan mengindera kanal dalam durasi DIFS. Setelah itu, STA A mengirim frame RTS ke STA B, dan STA B membalasnya dengan paket CTS menandakan bahwa dirinya sedang idle. Pengiriman CTS bersamaan dengan NAV yang dikirim secara broadcast ke STA lainnya. Setelah mekanisme RTS/CTS dilaksanakan, maka STA A diizinkan untuk mengirim data setelah durasi SIFS berakhir.

 Gambar 2 Mekanisme RTS/CTS dan NAV

Frame RTS dan CTS terdiri dari 20 octets dan 14 octets secara berurutan. Penggambaran frame RTS ditunjukkan melalui Gambar 3, sedangkan frame CTS melalui Gambar 4.

Gambar 3 Frame RTS

Gambar 4 Frame CTS

Proses pengiriman menggunakan mekanisme RTS/CTS secara lebih rinci ditunjukkan melalui diagram waktu pada Gambar berikut.

Gambar 5 Diagram waktu RTS/CTS

Prosedur ACK dan CTS

Acknowledgement (ACK) adalah paket frame yang dikirimkan oleh STA penerima apabila paket yang dikirimkan oleh STA pengirim telah berhasil diterima seluruhnya. Paket ACK yang digambarkan melalui Gambar 6, dikirim oleh satu STA yang bukan berupa AP. Sebuah frame ACK akan dikirimkan setelah periode SIFS tanpa mempedulikan medium sedang idle atau busy. Proses awal adalah setelah dikirimkannya paket MAC protocol data unit (MPDU), maka STA pengirim harus menunggu dalam durasi ACK Timeout untuk menentukan apakah paket tersebut berhasil diterima di STA tujuan atau tidak. Jika durasi ACK Timeout telah tercapai dan frame ACK tidak diterima oleh STA pengirim, maka STA pengirim akan menyimpulkan bahwa frame gagal dikirim atau rusak. Selanjutnya, frame MPDU akan dikirim ulang setelah proses backoff selesai oleh STA pengirim.

Jika terdapat satu STA menerima pesan request RTS dari STA lain, maka STA penerima harus mengirim frame CTS. Frame ini dikirim setelah periode SIFS sebagai balasan yang tertuju pada STA pengirim jika ditemukan bahwa medium sedang idle. Sedangkan, jika diketahui medium tidak dalam kondisi idle, maka STA penerima tidak harus membalas dengan pesan CTS. Setelah STA pengirim mengirimkan RTS, maka STA harus menunggu dalam durasi CTS Timeout. Jika tidak ada balasan CTS dalam durasi CTS Timeout, maka STA pengirim dapat menyimpulkan bahwa pengiriman RTS tersebut gagal dan akan memulai prosedur backoff.

Gambar 6 Frame ACK

Sumber openlibrary.telkomuniversity.ac.id

Read More

Teknologi Bluetooth

Bluetooth adalah teknologi wireless standard untuk pertukaran data jarak pendek yang memanfaatkan frekuensi gelombang radio UHF yang berkisar antara 2.4 s/d 2.485 GHz untuk komunikasi yang fix maupun semi-bergerak. Teknologi ini diciptakan oleh Ericsson tahun 1994.

Cara Kerja

Bluetooth hanya dapat melakukan koneksi untuk area yang sempit dengan kondisi tanpa gangguan, dengan hal ini akan menghemat daya pada baterai. Secara garis besar, blutooth bekerja pada 2 layer:

1.       Layer fisik, dimana bluetooth juga menggunakan radio frekuensi untuk transmisinya.

2.    Layer protokol, untuk mengatur signalling dan kesepakatan pengiriman antar perangkat, berapa bit yang dikirim, waktu pengiriman, dan error control dari data yang dikirim.

Bluetooth bekerja pada band 2.4 – 2.485 GHz yang dibagi menjadi beberapa channel, setiap channel memiliki bandwidth 1 MHz. Akan tetapi pada bluetooth v4.0 menggunakan BW 2 MHz yang dapat mengakomodasi 40 channel. Awalnya bluetooth hanya menggunakan modulasi GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying), hingga akhirnya dikembangkan teknik modulasi DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) dan 8DPSK. Bluetooth menggunakan metode spread spectrum, frequency hoping, atau sinyal full duplex dengan rate 1600 hops/detik.

Bluetooth terdiri dari beberapa kelas bergantung pada penggunaannya. Kelas 3 adalah kelas bluetooth paling minim dengan jangkauan hanya 1 meter, kelas 2 adalah kelas yang paling banyak digunakan pada perangkat komunikasi seperti pada handphone dan laptop dengan jangkauan 10 meter, dan kelas 1 untuk kebutuhan industrial dengan jangkauan 100 meter.

Bluetooth secara otomatis akan mendeteksi dan berkoneksi dengan maksimum 8 perangkat bluetooth yang lain pada waktu yang sama. Setiap perangkat tidak akan saling berinterferensi karena menggunakan kanal yang berbeda dari 79 kanal/channel yang tersedia. Jika ada dua perangkat yang akan terhubung, maka perangkat tersebut akan memilih kanal secara acak, jika kanal tersebut telah digunakan oleh perangkat yang lain, maka akan dipilih kanal lain yang masih kosong, metode ini yang disebut sebagai spread spectrum frequency hoping. Untuk meningkatkan keamanan dan meminimalkan resiko interferensi dengan perangkat yang lain, maka dua perangkat bluetooth yang terhubung akan berpindah frekuensinya yang digunakan ribuan kali per detik.

Sebuah grup yang terdiri atas dua atau lebih perangkat bluetooth yang saling terhubung bertukar data akan membentuk suatu jaringan ad hoc yang disebut piconet. Setiap perangkat memiliki kebebasan untuk bergabung atau meninggalkan grup tersebut. Salah satu perangkat akan bertindak sebagai controller (disebut sebagai master), dan perangkat lain (disebut slaves) akan mengikuti instruksi yang ada. Dua piconet atau lebih dapat bergabung menjadi satu grup yang lebih besar, yang disebut scatternet.

Proses koneksi bluetooth antar perangkat melibatkan 3 proses utama:

       a.            Inquiry

Disaat ada dua perangkat bluetooth yang tidak saling mengenal satu sama lain, satu perangkat akan berusaha untuk menemukan perangkat yang lain dengan mengirimakan inquiry request, dan perangkat lainnya akan mendengar dan merespon request tersebut dengan respond address.

      b.            Paging

Adalah proses pembentukan hubungan antara dua perangkat bluetooth. Sebelum hubungan terjadi, masing-masing perangkat perlu mengetahui alamat perangkat yang lain (yang ditemukan dalam proses inquiry).

       c.            Connection

Perangkat yang telah melewati tahap paging dapat bekerja dalam keadaan mode aktif atau mode tidur.

·         Mode aktif à adalah mode dasar dimana perangkat bluetooth dapat saling mengirim dan menerima data.

·         Mode Sniff à adalah mode penghematan daya dimana perangkat akan bekerja kurang aktif. Perangkat akan terdiam dan hanya mendengar/merespon pengiriman pada interval tertentu saja (misalkan setiap 100 ms).

·      Mode Hold à adalah mode sementara untuk pengematan daya. Perangkat akan terdiam (sleep) selama beberapa interval waktu dan selanjutnya akan menjadi mode aktif kembali seletelah interval waktu tersebut dilewati.

·     Mode Park à adalah mode tertidur yang sangat lama. Biasanya sebuah master akan menginstruksikan slave untuk ke mode park sampai master menginstruksikan kembali kepada slave untuk aktif.

Dua perangkat bluetooth dapat saling terhubung/terkoneksi secara otomatis yang disebut bonding. Bonding dapat dibentuk melalui satu proses yang disebut pairing. Saat dua perangkat melakukan pairing, maka akan terjadi pertukaran alamat, nama, dan profil yang akan disimpan pada memori masing-masing. Selain itu juga akan dikirimkan kunci rahasia yang nantinya akan memungkinkan kedua perangkat tersebut saling terhubung. Sebelum terjadi pairing, biasanya dibutuhkan proses awalan yaitu autentikasi untuk memvalidasi koneksi antar perangkat.

Contoh Perangkat

Perangkat bluetooth terdiri dari beberapa jenis, diantaranya ada yang built-in pada perangkat lain seperti di handphone dan ada juga yang berupa extended-device sebagai contohnya untuk perangkat komputer yang pluggable. Selain itu, bluetooth juga dikembangkan untuk perangkat earphone, keyboard, smartwatch, dan remote control.

              

 

Frekuensi Kerja

Bluetooth bekerja pada badn 2.4 – 2.485 GHz dengan lebar bandwidth 1-2 MHz tiap channelnya. Jumlah channel pada bluetooth bergantung pada bandwidth tiap channelnya. Jika bandwidth 2 MHz yang digunakan, maka akan terbentuk sejumlah 40 channel dari channel 0 sampai dengan 39.

Jika bandwith 1 MHz yang digunakan, maka akan ada 79 channel yang dapat digunakan dimulai dari channel 0 sampai dengan 78.

Versi Terakhir

Pengembangan bluetooth telah dilakukan beberapa kali, sampai saat ini versi terakhir dari bluetooth adalah Bluetooth v4.3. Berikut ulasan perkembangan bluetooth:

·         v1.0 dan v1.0B

Pada versi ini masih terdapat kendala pada fungsi interoperable.

·         v1.1

Diratifikasi oleh IEEE 802.15.1-2002. Sebagai versi perbaikan dari bluetooth v1.0B dengan penambahan kemungkinan channel tanpa enkripsi dan fitur RSSI (Receive Signal Strength Indicator)

·         v1.2

konektifitas yang lebih cepat dan peningkatan resistansi pada interferensi radio frekuensi dengan Adaptive frequency hoping spread spectrum. Kecepatan transmisi yang lebih cepat mencapai 721 kbps. Diratifikasi oleh IEEE 802.15.1-2005.

·         v2.0 + EDR

Ada penambahan metode Enhanced Data Rate (EDR) untuk meningkatkan kecepatan transfer mencapai 3 Mbps meskipun dalam prakteknya hanya sampai 2.1 Mbps. EDR menggunakan kombinasi modulasi GFSK dan PSK dengan dua varian, yaitu phi/4 DQPSK dan 8DPSK.

·         v2.1 + EDR

Fitur terbaru adalah Secure Simple Pairing (SSP) untuk keamanan saat awal autentikasi dan pairing dengan perangkat bluetooth yang lain, dan Extended Inquiry Response (EIR).

·         v3.0 + HS

Dipublikasikan pada Maret 2009. Secara teori dapat melakukan transfer data mencapai 24 Mbps. Fitur terbarunya adalah AMP (Alternative MAC/PHY) untuk transport kecepatan tinggi melalui bantuan 802.11.

·         v4.0

Dipublikasikan pada 30 Juni 2010. Pada versi ini diunggulakan transfer kecepatan tinggi dengan konsumsi daya yang rendah.

·         v4.1

Dipublikasikan pada 4 Desember 2013. Update terbarunya adalah pada Bluetooth Core Specification Addenda (CSA 1, 2, 3, 4) dan penambahan fitur baru untuk peningkatan dukungan dengan LTE.

·         v4.2

Dirilis pada 2 Desember 2014. Dikenalkan fitur utama untuk IoT (Internet of Things) seperti Data Length Extension.

Read More

Perkembangan WiFi

Melanjutkan pembahasan tentang WiFi dari postingan sebelumnya WiFi (Wireless Fidelity), pada bahasan kali ini akan dijelaskan tentang perkembangan WiFi dari tiap versi yang dikeluarkan oleh IEEE.

Contoh Perangkat

WLAN terdiri dari beberapa seri stadard sejak awal dikenalkan pada tahun 1999. Secara garis besar pengembangan WLAN IEEE 802.11 untuk WiFi adalah 802.11a; 802.11b; 802.11g, dan 802.11n. Berikut beberapa perbedaan antar standard-nya:

	802.11a	802.11b	802.11g	802.11n
Tahun	2001	1999	2003	2009
Jangkauan	15 m indoor 100 m outdoor	30 m indoor 200 m outdoor	30 m indoor 200 m outdoor	70 m indoor 250 m outdoor
BW	20 MHz	20 MHz	20 MHz	20 MHz 40 MHz
PHY Layer	OFDM	DSSS	OFDM, DSSS	HT-OFDM
Data Rate	54 Mbps	11 Mbps	54 Mbps	260 Mbps 600 Mbps

               

                Perangkat utama pada jaringan WLAN atau WiFi adalah:

       a.            Klien/STA, dapat berupa komputer, handphone, atau laptop. Type dan brand dari vendor yang berbeda tidak membatasi komunikasi yang terjadi.

 

       b.            Access Point (AP), berfungsi sebagai transceiver.

    

Frekuensi Kerja

WLAN IEEE 802.11 bekerja pada frekuensi bebas yang tak berlisensi yaitu pada band 2.4 GHz atau 5 GHz. Penerapan frekuensi kerja bergantung pada versi standard dari WLAN, contohnya 802.11b yang bekerja di band 2.4 GHz dan 802.11a yang bekerja di band 5 GHz.

Versi Standard	802.11a	802.11b	802.11g	802.11n
Band Frekuensi	5 GHz	2.4 GHz	2.4 GHz	2.4 GHz 5 GHz

Untuk band 2.4 GHz tersedia beberapa channel yang dapat digunakan untuk perangkat AP yang berbeda. Pada band 2.4 GHz disediakan 13 channel/kanal yang dapat digunakan, akan tetapi hanya maksimum 3 channel saja yang dapat diaplikasikan di lapangan agar tidak terjadi interferensi antar channelnya, dengan bandwidth 20 MHz. Pada beberapa negara tidak semua channel dapat digunakan, tergantung pada regulasi dan alokasi frekuensi di masing-masing negara. Penggambaran channel band 2.4 GHz dengan BW 20 MHz digambarkan pada gambar dibawah ini.

Versi Terakhir

IEEE telah mengeluarkan banyak standard terkait perkembangan WiFi di dunia, perkembangan versi tersebut dapat berupa peningkatan performansi, layanan dan fitur, ataupun perubahan metode-metode terkait WLAN. IEEE mendeskripsikan pengembangan standard 802.11xx melalui prefiks huruf yang mengikuti di bagian akhir nama standard, mulai dari prefiks huruf a s/d z, dan berlanjut hingga prefiks 2 hurus ‘xx’.

Secara garis besar, pengembangan WLAN atau WiFi yang paling dikenal antara lain:

802.11 Protocol	Tanggal Rilis	Frekuensi Kerja (GHz)	Bandwidth (MHz)	MIMO Stream
a	2001	5	20	NA
b	Sept 1999	2.4	20	NA
g	Juni 2003	2.4	20	NA
n	Okt 2009	2.4 / 5	20 / 40	4
ac	Des 2013	5	20 / 40 / 80 / 160	8
ad	Des 2012	60	2, 160	NA

*NA = Not Available

Read More