JARINGAN NIRKABEL "CDMA"

Posted by Siti Yulianti on 03.31 with No comments

Sejarah dan Perkembangan Teknologi CDMA

Teknologi CDMA pada awalnya dipergunakan dalam komunikasi radio militer Amerika Serikat (AS), mulai tahun 1990 patennya diberikan kepada Qualcomm, Inc. dan dijadikan sebagai standar seluler digital di AS sejak tahun 1993. Oleh karena itu tidak heran jika teknologi ini sangat aman karena tidak dapat digandakan (dikloning).
CDMA (code division multiple access) adalah teknologi akses jamak dimana masing-masing user menggunakan code yang unik dalam mengakses kanal yang terdapat dalam system. Pada CDMA, sinyal informasi pada transmitter dicoding dan disebar dengan bandwidth sebesar 1.25 MHz (spread spectrum), kemudian pada sisi repeater dilakukan decoding sehingga didapatkan sinyal informasi yang dibutuhkan.

CDMA (Code division multiple access) adalah sebuah bentuk pe-multipleksan (bukan sebuah skema pemodulasian) dan sebuah metode akses secara bersama yang membagi kanal tidak berdasarkan waktu (seperti pada TDMA) atau frekuensi (seperti pada FDMA), namun dengan cara mengkodekan data dengan sebuah kode khusus yang diasosiasikan dengan tiap kanal yang ada dan mengunakan sifat-sifat interferensi konstruktif dari kode-kode khusus itu untuk melakukan pemultipleksan. CDMA juga mengacu pada sistem telepon seluler digital yang menggunakan skema akses secara bersama ini,seperti yang diprakarsai oleh Qualcomm.

CDMA adalah sebuah teknologi militer yang digunakan pertama kali pada Perang Dunia II oleh sekutu Inggris untuk menggagalkan usaha Jerman mengganggu transmisi mereka. Sekutu memutuskan untuk mentransmisikan tidak hanya pada satu frekuensi, namun pada beberapa frekuensi, menyulitkan Jerman untuk menangkap sinyal yang lengkap.

Sejak itu CDMA digunakan dalam banyak sistem komunikasi, termasuk pada Global Positioning System (GPS) dan pada sistem satelit OmniTRACS untuk logistik transportasi. Sistem terakhir didesain dan dibangun oleh Qualcomm, dan menjadi cikal bakal yang membantu insinyur-insinyur Qualcomm untuk menemukan Soft Handoff dan kendali tenaga cepat, teknologi yang diperlukan untuk menjadikan CDMA praktis dan efisien untuk komunikasi seluler terrestrial.

Sejumlah istilah yang berbeda digunakan untuk mengacu pada penerapan CDMA. Standar pertama yang diprakarsai oleh QUALCOMM dikenal sebagai IS-95, IS mengacu pada sebuah Standar Interim dari Telecommunications Industry Association (TIA). IS-95 sering disebut sebagai 2G atau seluler generasi kedua. Merk dagang cdmaOne dari QUALCOMM juga digunakan untuk menyebut standar 2G CDMA.

Setelah beberapa kali revisi, IS-95 digantikan oleh standar IS-2000. Standar ini diperkenalkan untuk memenuhi beberapa kriteria yang ada dalam spesifikasi IMT-2000 untuk 3G, atau selular generasi ketiga. Standar ini juga disebut sebagai 1xRTT yang secara sederhana berarti "1 times Radio Transmission Technology" yang mengindikasikan bahwa IS-2000 menggunakan kanal bersama 1.25-MHz sebagaimana yang digunakan standar IS-95 yang asli. Suatu skema terkait yang disebut 3xRTT menggunakan tiga kanal pembawa 1.25-MHz menjadi sebuah lebar pita 3.75-MHz yang memungkinkan laju letupan data (data burst rates) yang lebih tinggi untuk seorang pengguna individual, namun skema 3xRTT belum digunakan secara komersil. Yang terbaru, QUALCOMM telah memimpin penciptaan teknologi baru berbasis CDMA yang dinamakan 1xEV-DO, atau IS-856, yang mampu menyediakan laju transmisi paket data yang lebih tinggi seperti yang dipersyaratkan oleh IMT-2000 dan diinginkan oleh para operator jaringan nirkabel.

System CDMA QUALCOMM meliputi sinyal waktu yang sangat akurat (biasanya mengacu pada sebuah receiver GPS pada stasiun pusat sel (cell base station)), sehingga jam berbasis telepon seluler CDMA adalah jenis jam radio yang semakin populer untuk digunakan pada jaringan komputer. Keuntungan utama menggunakan sinyal telepon seluler CDMA untuk keperluan jam referensi adalah bahwa mereka akan bekerja lebih baik di dalam bangunan, sehingga menghilangkan kebutuhan untuk memasang sebuah antena GPS di luar bangunan.

Secara matematis, CDMA menggunakan orthogonality sebagai inti dari kandungan matematisnya. Misal kita menampilkan sinyal data sebagai vector. Sebagai contoh, rangkaian biner "1011" akan diwakili oleh vektor (1, 0, 1, 1). Kita bisa memberi nama kepada vektor ini, dengan memakai huruf tebal , misal a. Kita juga bisa memakai operasi pada vektor-vektor ini, diketahui sebagai dot product, untuk "mengalikan" vektor-vektor, dengan cara menjumlahkan hasil dari masing2 komponen. Sebagai contoh, dot product dari (1, 0, 1, 1) dan (1, -1, -1, 0) menghasilkan (1)(1)+(0)(-1)+(1)(-1)+(1)(0)=1+-1=0. Dimana dot product dari vector a dan b adalah 0, kita bisa mengatakan dua vektor ini adalah orthogonal.

Pengertian CDMA

CDMA (Code division multiple access) adalah sebuah bentuk pe-multipleksan (bukan sebuah skema pemodulasian) dan sebuah metode akses secara bersama yang membagi kanal tidak berdasarkan waktu (seperti pada TDMA) atau frekuensi (seperti pada FDMA), namun dengan cara mengkodekan data dengan sebuah kode khusus yang diasosiasikan dengan tiap kanal yang ada dan mengunakan sifat-sifat interferensi konstruktif dari kode-kode khusus itu untuk melakukan pemultipleksan. CDMA juga mengacu pada sistem telepon seluler digital yang menggunakan skema akses secara bersama ini,seperti yang diprakarsai oleh Qualcomm.

Kelebihan CDMA
  • Memeneuhi kebutuhan komunikasi data dan suara tanpa kabel.
  • Memiliki kapasitas kanal yang lebih tinggi untuk mengatasi lebih banyak panggilan yang simultan per channel dibanding sistem lainnya.
  • Sistem CDMA menawarkan peningkatan kapasitas melebihi sistem AMPS analog sebaik teknologi selular digital lainnya. CDMA menghasilkan sebuah skema spread-spectrum yang secara acak menyediakan bandwith 1.250 KHz yang tersedia untuk masing-masing pemanggil 9600 bps bit rate.
  • Meningkatkan call security. Keamanan menjadi sifat dari pendekatan spread spectrum CDMA, dan kenyataannya teknologi ini pertama dibangun untuk menyediakan komunikasi yang aman bagi militer.
  • Mereduksi derau dan interferensi lainnya. CDMA menaikkan rasio signal-to-noise, karena lebarnya bandwith yang tersedia untuk pesan.
  • Efisiensi daya dengan cara memperpanjang daya hidup baterai telepon. Salah satu karakteristik CDMA adalah kontrol power sebuah usaha untuk memperbesar kapasitas panggilan dengan memepertahankan kekonstanan level daya yang diterima dari pemanggil bergerak pada base station.
  • Fasilitas kordinasi seluruh frekuensi melalui base-station base station. Sistem CDMA menyediakan soft hand-off dari satu base-station ke lainnya sebagai sebuah roaming telepon bergerak dari sel ke sel. Ini bisa dimungkinkan karena sel CDMA yang berdekatan menghasilkan frekuensi carrier yang sama, menjadikan dua base-station secara simultan melayani roaming telepon bergerak pada sel titik transisi. Soft hand off ini kenyataanya tidak terdeteksi oleh pengguna.
  • Memungkinkan pengintegrasian layanan suara, data dan atau video. Fungsi spread-spectrum dan power-control yang memperbesar kapasitas panggil CDMA mengakibatkan bandwith yang cukup untuk bermacam-macam layanan data multimedia, dan skema  soft hand-off menjamin tidak hilangnya data.
  • Sejumlah pelanggan dalam satu sel dapat mengakses pita spectrum frekuensi secara bersama karena mempergunakan teknik pengkodean tertentu.CDMA dinilai lebih advance dibanding sistem selular digital yang sudah ada FSN mampu memberikan suara alami yang lebih sempurna dibandingkan dengan sistem selular digital yang sudah ada.
  • Memiliki power output yang sangat rendah yakni 0,2 watt (bandingkan dengan sistem GSM) yang menggunakan 1,5 - 3 watt, menjadikan batere sistem CDMA lebih tahan lama. Memerlukan daya pancar yang lebih rendah, sehingga waktu bicara ponseldapat lebih lama.
  • Beban biaya pada Telepon CDMA bisa lebih murah karena pelanggan tidak dibebankan biaya airtime yang selama ini menjerat pengguna GSM. Selain itu biaya relatif hemat karena penghitungannya dilakukan secara real time yakni pulsa dihitung per detik, tanpa pembulatan seperti halnya penghitungan pulsa GSM yang selama ini berlaku.
  •     Meningkatkan kualitas suara.
  •     Memerlukan daya pancar yang lebih rendah, sehingga waktu bicara ponseldapat lebih lama.
  •     Dapat dioperasikan bersamaan dengan teknologi lain (misal AMPS).
  •   Tidak membutuhkan alokasi dan pengelolaan frekuensi. Pada TDMA dan FDMA,  pengelolaan frekuensi merupakan tugas kritis untuk diselesaikan. Karena hanya terdapat satu kanal radio bersama pada CDMA, tidak ada pengelolaan frekuensi yang dibutuhkan.

Kekurangan CDMA



  • Kelebihan teknologi berbasis GSM diindonesia adalah coverage yang luas dan roaming jelajah yang sangat luas baik dalam negeri bahkan seluruh dunia, sedangkan CDMA masih sangat terbatas.
  • Selain itu adanya masalah optimasi cakupan karena cakupan CDMA dapat mengembang dan menciut. Gejala ini dikenal dengan istilah breathing. Pada kondisi normal dimana jumlah kanal/pengguna sesuai dengan rancangan maka derau dari pengguna lain tidak terlalu banyak. Tetapi pada saat jumlah kanal/pengguna meningkat pada beberapa sel, makaderau dari kanal/pengguna juga akan meningkat sehingga power control akan memerintahkan untuk menaikkan daya pancar.
  • Dengan meningkatkan daya derau dari kanal/pengguna lain, maka kanal/pengguna ang lokasinya agak jauh dengan base station tentunya dapat kehabisan daya ancar (sudah maksimum) yang dapat mengakibatkan hubungan terputus. Akibat dari ini, secara sistem adalah menciutnya cakupan suatu sel. Bila beberapa sel yang berdampingan menciut maka daerah perbatasan antar sel tersebut menjadi tidak tercakup (blankspot).

Komponen CDMA

Komponen fisik dari sistem CDMA adalah:
User cdma mobile device. Dapat berupa mobile phone, nonmobile phone,  computer, dan dll.
BTS (  Base Transceiver Station ). Merupakan alat/devices yang mengatur alur komunikasi disuatu luasan tertentu.
Operator CDMA. Bertugas untuk mengatur lalu lintas dari alur lalu lintas data informasi
Satelit Dash. Fungsi sebagai penghubung antara pengiriman sinyal dari bumi ke satelit untuk suatu luasan yang sangat besar Satelit. Fungsi sebagai penghubung antara daerah-daerah yang jauh yang tak terjangkau oleh BTS dan stasiun-stasiun pemancar bumi.
Komponen teknis dari alur spreading dan desperading pada sistem  CDMA:
  • Data source merupakan sinyal informasi yang akan dikirim.
  • Spreading code merupakan proses perluasan media informasi dengan mengkode suatu sinyal informasi dengan sandi tertentu pada waktu dan frekuensi yang sama.

 KONSEP SPREADING

  • Carrier merupakan sinyal pembawa dari sinyal informasi. Pada langkah ini sinyal informasi dimodulasi dengan carrier yaitu gelombang elektromagnetik.
  • Channel merupakan suatu kanal yang berfungsi untuk mengirimkan sinyal informasi yang telah dikode dan dimodulasikan.
  • Synchronization circuit merupakan alat yang berfungsi untuk dispreading kode yang dilakukan saat pengiriman data dan sebagai demodulasi sinyal informasi dan carrier.

 Proses Kerja CDMA

1. Pengertian Seluler

Komunikasi CDMA merupakan salah satu komunikasi seluler. Oleh karena itu sebelum membahas CDMA, kami akan membahas sedikit tentang komunikasi seluler. Komunikasi seluler maksudnya, kawasan yang dilayani dibagi menjadi wilayah kecil-kecil. Masing-masing wilayah kecil ini disebut sel, dan diliput oleh sebuah stasion basis (base station, BS). Stasion bergerak (mobile station, MS) dilayani oleh BS yang pada umumnya terdekat dengannya. Secara fisis, MS hanya berhubungan dengan BS, dan BS itulah yang meneruskannya ke elemen lain pada jaringan. Oleh karena itu, hubungan antara BS dengan elemen lain pada jaringan dapat melalui kabel atau gelombang  elektromagnetik, sedangkan hubungan antara MS dengan BS harus menggunakan gelombang elektromagnetik.

2. Prinsip Kerja CDMA


Suatu area memuat banyak sekali sel. Setiap area dikelola oleh sebuah pusat penyambungan bergerak (mobile switching centre, MSC). Sebenarnya, beberapa sel secara teknis dikendalikan oleh pengendali stasion basis (base station controller, BSC) yang tak ditampakkan pada gambar ilustrasi, barulah MSC mengelola BSC-BSC itu.

Perpindahan MS ke sel lain dalam satu area MSC disebut alih-tangan (handover), dan perpindahan antar area disebut jelajah (roaming). Hubungan MS ke area lain atau jaringan lain (misalnya: PSTN, internet) dilakukan melalui MSC.

Pada CDMA, pengalihan tangan (handover) disebut metode soft handoff. Dikatakan demikian karena CDMA bekerja di frekuensi yang sama maka perpindahan base station a ke b ini akan berjalan halus (soft). Proses terjadinya perpindahan base station pada CDMA ialah sewaktu mobile station berpindah, maka mobile station akan mencari base station terdekat. Sedangkan base station awal tidak akan melepaskan sinyal sampai base station tujuan dapat memberikan sinyal secara baik. Sehingga kemungkinan terjadi lose connection atau bad signal akan dapat diminimalisasi.

Dalam CDMA setiap pengguna menggunakan frekuensi yang sama dalam waktu bersamaan tetapi menggunakan sandi unik yang saling ortogonal. Sandi-sandi ini membedakan antara pengguna satu dengan pengguna yang lain. Pada jumlah pengguna yang besar, dalam bidang frekuensi yang diberikan akan ada banyak sinyal dari pengguna sehingga interferens akan meningkat. Kondisi ini akan menurunkan unjuk-kerja sistem. Ini berarti kapasitas dan kualitas sistem dibatasi oleh daya interferens yang timbul pada lebar bidang frekuensi yang digunakan. CDMA merupakan akses jamak yang menggunakan prinsip komunikasi spectrum tersebar. Isyarat bidang dasar yang hendak dikirim disebar dengan menggunakan isyarat dengan lebar bidang yang besar yang disebut sebagai isyarat penyebar (spread spectrum).

3. Prinsip Dasar Spread Spectrum

Spread spectrum adalah teknik memancarkan sinyal pada pita frekuensi yang jauh lebih lebar dari pita frekuensi yang dibutuhkan pada transmisi standard (misal; TDMA, FDMA). Sebagai contoh adalah CDMA IS-95 menggunakan lebar pita frekuensi 1.25 MHz, sedangkan AMPS hanya 30 kHz untuk menyalurkan sinyal suara. Proses pelebaran pita frekuensi ini disebut dengan spreading. Terdapat 2 teknik utama dalam spread spectrum yaitu frequency hopping dan DS-CDMA (yang lebih dikenal sebagai CDMA saja diperlihatkan pada Gambar 1).

Frequency hoping diperoleh dengan merubah-rubah frekuensi pembawa berdasarkan waktu dengan pola yang mendekati acak, pseudorandom. Sedangkan CDMA diperoleh dengan memodulasi sinyal informasi dengan spreading sequence yang dikenal sebagai pseudonoise (PN) sinyal digital yang menjadikan sinyal informasi berpita lebar dan berbentuk seperti derau (noise).