CDMA dan Spreed Spectrum

Sistem yang multiple access (MA) adalah sistem yang dapat melayani banyak pelanggan (user) secara bersama-sama (simultan). Agar terjadi multiple access, maka harus tersedia kanal-kanal/saluran-saluran yang jumlahnya lebih dari satu. Jika pada saat yang sama terdapat 10 pelanggan yang ingin dilayani, maka diperlukan kanal sebanyak 10 buah pula.

Dengan sistem multiple access yang bagus, tidak akan terjadi antrean panjang dan macet. Secara umum, bisa saja sistem multiple access diterapkan dalam berbagai bidang kehidupan, seperti sistem pembayaran di loket PLN, teller bank, dan sebagainya. Tapi pada kenyataannya, penerapan pada bidang telekomunikasilah yang banyak memunculkan multiple access baru.

Tren sistem telepon seluler mendongkrak pemakaian multiple access untuk sistem komunikasi bergerak (mobile communication system). Kemajuan yang dicapai oleh telepon seluler bahkan melebihi sistem komunikasi bergerak lain seperti telepon cordless (sekarang juga lagi musim), paging (yang dulu ngetop tahun 1970-1980-an), dan PCS (personal communication standard). Perkembangan telepon seluler yang kian menjadi-jadi dengan berbagai fasilitas ciamik yang andal (semacam MMS, mobile Internet, dan lain- lain), menyebabkan semakin getolnya pencarian-pencarian sistem multiple access baru yang lebih tanggap dan cepat dalam melayani banyak pelanggan.

Hingga saat ini dua teknik pendahulu yang masih digunakan adalah FDMA (frequency division multiple access) dan TDMA (time division multiple access). Pengguna teknik FDMA cukup banyak juga. Salah satunya adalah telepon seluler berbasis AMPS, yang di Indonesia dipakai pada awal munculnya telepon seluler. AMPS (advanced mobile phone system) adalah sistem seluler Amerika Serikat pertama (dan analog) yang dikembangkan oleh AT&T Bell Laboratories pada akhir tahun 1970-an.

Pemakai teknik TDMA pun juga cukup banyak. Salah satunya adalah telepon seluler berbasis GSM, yang sekarang lagi marak di Indonesia. GSM yang mulanya adalah singkatan dari groupe spe’cial mobile diganti menjadi global system for mobile communication untuk keperluan pemasaran yang lebih luas. Ia merupakan standar seluler digital generasi kedua yang dikembangkan oleh Eropa untuk menyatukan sistem selulernya. Bermula dengan dikenalkan pada pasar Eropa tahun 1991, kini GSM telah menjadi standar terpopuler di dunia untuk radio seluler baru dan peralatan komunikasi pribadi. Karena kepopuleran itulah, teknik TDMA ikut terdongkrak dan seolah “kagak ade matinye”.

Akan tetapi waktu terus berjalan, dan pesaing-pesaing baru selalu akan muncul untuk mengganti pemain lama. Salah satunya adalah teknik CDMA (code division multiple access). Dengan lebih banyak kelebihan (dan sedikit kekurangan), teknik yang diusung oleh US Narrowband SpreadSpectrum (IS-95) ini, mulai berkembang dan terus berkembang. GSM yang tidak tinggal diam, tentu akan berusaha mempertahankan takhtanya. Kita saksikan saja persaingan yang kian marak ini dan barangkali untuk beberapa dekade, kita sementara menjadi penonton saja.

FDMA

FDMA adalah sistem multiple access yang menempatkan seorang pelanggan pada sebuah kanal berbentuk pita frekuensi (frequency band) komunikasi. Jika satu pita frekuensi dianggap sebagai satu jalan, maka FDMA merupakan teknik “satu pelanggan, satu jalan”. Pada saat pelanggan A sedang menggunakan jalan itu, maka pelanggan lain tidak dapat menggunakan sebelum pelanggan A selesai.

Jadi, kalau dalam waktu yang bersamaan ada 100 pelanggan yang ingin berkomunikasi dengan rekannya, maka sudah tentu diperlukan 100 pita frekuensi. Kalau setiap pita memerlukan lebar 30 Kilo Hertz (kHz) dan frekuensi yang digunakan berawal dari 890 Mega Hertz (MHz), maka:

• Pita frekuensi kanal 1 mulai dari 890 MHz hingga 890,030 Mhz

• Pita frekuensi kanal 2 mulai dari 890,030 MHz hingga 890,060 MHz

• Pita frekuensi kanal 3 mulai dari 890,060 MHz hingga 890,090 MHz

• dan seterusnya.

Sedangkan lebar total seluruh pita yang digunakan adalah:

100 x 30.000 Hz = 3.000.000 Hz = 3 MHz.

Artinya, jika frekuensi yang digunakan mempunyai batas bawah 890 MHz, maka batas atasnya adalah 893 MHz.

Akan tetapi, frekuensi yang tersedia untuk komunikasi bergerak dibatasi oleh peraturan yang ada karena frekuensi-frekuensi lain pasti digunakan untuk jatah keperluan yang lain pula. Sementara jatah frekuensi yang ada pun harus dibagi antarpenyelenggara telepon seluler. Karena itu, untuk memperbanyak kapasitas dengan jumlah kanal yang terbatas, digunakan trik-trik tertentu sesuai dengan strategi si penyelenggara.

TDMA

Berbeda dengan FDMA yang memberikan satu pita frekuensi untuk dipakai satu pelanggan, TDMA memberikan satu pita frekuensi untuk dipakai beberapa pelanggan. Jadi kanal-kanal komunikasi dirupakan dalam bentuk slot-slot waktu. Slot waktu adalah berapa lama seorang pelanggan mendapat giliran untuk memakai pita frekuensi. Satu slot waktu digunakan oleh satu pelanggan. Slot-slot waktu ini dibingkai dalam satu periode yang disebut satu frame. Jadi misalkan ada 10 pelanggan yang masing-masing adalah A, B, C, D, E, F, G, H, I, dan J, maka dalam satu frame terdapat 10 slot waktu yang merupakan giliran tiap pelanggan untuk menggunakan pita frekuensi yang sama.

Proses komunikasi multi-access dilakukan dengan menjalankan frame ini berulang- ulang sehingga akan muncul urutan giliran pemakaian saluran seperti: A-B-C-D-E-F-G-H-I-J-A-B-C-D- E-F-G-H-I-J-A-B-C-dan seterusnya. Tentu saja harus ada pembatasan jumlah pelanggan yang menggunakan satu pita frekuensi ini. Jika tidak dibatasi, periode frame akan terlalu panjang dan akibatnya timbul komunikasi terputus-putus yang mengganggu pembicaraan.

Karena sifatnya yang tidak kontinyu (tidak terjadi pemakaian pita frekuensi terus menerus oleh satu pelanggan dalam satu periode pembicaraan), maka teknik TDMA hanya dapat mengakomodasi data digital atau modulasi digital. Sehingga sinyal-sinyal analog yang akan dikirim, harus diubah menjadi format digital dahulu.

CDMA

Teknik CDMA adalah temuan yang lebih baru dibandingkan dengan FDMA dan TDMA. Teknik CDMA berawal pada tahun 1949 ketika Claude Shannon dan Robert Pierce (yang banyak jasanya untuk kemajuan teknologi telekomunikasi saat ini) menyampaikan ide dasar CDMA. Teknik ini merupakan temuan yang brilian karena kanal yang satu dengan lainnya tidak dibedakan dari frekuensi/FDMA atau waktu/TDMA yang secara awam lebih mudah dipahami, melainkan dengan perbedaan kode. Jadi pada CDMA, seluruh pelanggan menggunakan frekuensi yang sama pada waktu yang sama.

Dalam diagram blok CDMA tampak bahwa data input dari satu pelanggan dikalikan dengan salah satu dari banyak kode PN (pseudo noise). Jumlah kemungkinan kode yang dihasilkan oleh generator kode PN identik dengan jumlah kanal yang disediakan. Jika generator kode PN mampu menghasilkan 100 kode, maka sebanyak itu pula kanal yang diperoleh. Oleh modulator hasil perkalian antara input data dengan kode PN ditumpangkan pada sinyal RF (radio frequency) agar dapat dikirim lewat udara.

Di penerima, demodulator memisahkan sinyal pesan dari sinyal RF yang ditumpanginya. Sinyal pesan yang mengandung kode ini dicocokkan dengan kode PN di penerima. Sinyal pesan akan dipisahkan dari kode dan diteruskan jika kode PN pada sinyal masuk sama dengan kode PN pada penerima.

CDMA (juga disebut DSSS/ direct sequence spread spectrum) merupakan salah satu dari dua jenis teknik murni spread spectrum multiple access (SSMA). Jenis lainnya dikenal sebagai FHMA (frequency hopping spread spectrum). Kedua jenis ini tergolong SSMA karena sinyalnya tersebar (spread) pada spektrum pita frekuensi yang lebar. Pada CDMA, penyebaran sinyal diperoleh akibat proses perkalian data input (yang mempunyai waktu perubahan lambat) dengan kode PN (yang mempunyai waktu perubahan cepat).

Walaupun pita frekuensinya lebar, tegangan sinyal yang dihasilkan sangat kecil, menyerupai noise (bising) yang selalu menyertai gelombang radio. Sehingga apabila dimonitor oleh penerima lain, sinyal yang dipancarkan oleh pengirim berbasis CDMA hanya berupa noise (seolah-olah menunjukkan ketiadaan sinyal pancar) yang tidak mengganggu sinyal lain. Sifat CDMA yang lain adalah kemampuannya untuk tahan terhadap jamming (penutupan oleh sinyal yang lebih kuat) pada pita frekuensi sempit. Hal ini terjadi karena jamming pada pita frekuensi sempit itu tidak akan mengganggu sinyal-sinyal CDMA yang tersebar di pita frekuensi lain.

Biar begitu jika diterapkan pada telepon seluler, CDMA mempunyai masalah yang disebut near-far problem. Masalah ini terjadi akibat pemakaian pita frekuensi yang sama pada waktu yang sama. Akibatnya, pelanggan yang paling dekat dengan base station (BTS) akan mendominasi BTS karena sinyalnya diterima (oleh BTS) paling besar dibandingkan dengan pelanggan lain yang jaraknya lebih jauh. Bagi pelayanan yang baik, hal itu tidak diharapkan. Untuk mengatasinya dipakailah teknik power control. Teknik ini menyebabkan BTS memerintahkan ponsel pelanggan untuk mengurangi daya pancar (secara otomatis) ketika sinyalnya diterima paling besar. Sehingga seluruh pelanggan di areal cakupan BTS akan diterima dengan besar sinyal yang sama.

CDMA dapat dikombinasikan dengan teknik lain untuk menjadi teknik hibrid semacam: FCDMA yang merupakan kombinasi dari FDMA dan CDMA, TCDMA yang merupakan kombinasi dari TDMA dan CDMA. Juga ada DS-FHMA yang merupakan kombinasi dari CDMA/DSSS dengan FHMA.

Jadi, dunia komunikasi bergerak akan terus melejit dan melahirkan teknologi terbaru. Tidak hanya fitur-fitur ponsel, tetapi juga dukungansaluran telekomunikasi. Dewasa ini sistem komunikasi sudah menawarkan suatu kecepatan dan kapasitas, yaitu kecepatan yang tinggi dan kapasitas data yang besar. Infrastruktur telekomunikasi yang dibangun harus menjanjikan kompatibilitas yang tinggi dengan suatu sistem komunikasi yang lain. Disinilah sistem komunikasi digital menjadi idola baru bagi industri telekomunikasi saat ini. Sistem digital disamping mempunyai kompatibilitas yang tinggi dalam integrasi dengan sistem lain, juga adanya kemudahan dalam implementasi secara perangkat keras. Oleh karenanya sistem komunikasi digital semakin dikembangkan untuk memperoleh kecepatan yang tinggi dan kapasitas data yang semakin besar. Sistem komunikasi digital juga memilliki kualitas data yang lebih baik, karena dapat dilakukan pengecekan kesalahan dalam transmisi datanya.

Lahirnya sistem komunikasi spread spectrum pada pertengahan tahun 1950 dilatarbelakangi oleh kebutuhan akan sistem komunikasi yang dapat mengatasi masalah interferensi, dapat menjamin kerahasiaan informasi yang dikirim dan dapat beroperasi pada tingkat S/N (signal to noise ratio) yang rendah atau tahan terhadap derau yang besar. Dalam sistem komunkasi sekarang ini, dimana penggunaan frekuensi sudah cukup padat sehingga interferensi dan noise dari transceiver lain cukup besar. Dalam komunikasi radio kita juga sering mendengar adanya penyadapan pembicaraan pada handphone oleh pesawat radio lain. Namun dengan sistem spread spektrum ketakutan yang dialami pada sistem komunikasi diatas akan dapat di atasi karena data yang ditransmit pada sistem spread spektrum adalah data acak yang dikenal sebagai noise. Jadi jika penerima tidak mengetahui code yang digunakan untuk melebarkan data maka penerima hanya akan menerima sinyal noise saja. Istilah spread spectrum digunakan karena pada sistem ini sinyal yang ditransmisikan memiliki bandwidth yang jauh lebih lebar dari bandwidth sinyal informasi (mencapai ribuan kali). Proses penebaran bandwidth sinyal informasi ini disebut spreading.

Kelebihan lain yang dimiliki sistem spread spektrum adalah sistem ini dapat digunakan untuk multiple acces secara CDMA (Code Division Multiple Acces). Sistem CDMA yaitu suatu sistem multiple akses yang dapat dilakukan pada frekuensi dan waktu yang sama, caranya dengan menggunakan kode yang berbeda. Jika dibanding sistem multiple akses yang lain seperti FDMA (Frekuency Division Multiple Acces) dan TDMA (Time Division Multiple Acces), maka CDMA merupakan sistem yang sedang di minati oleh perusahaan komunikasi, karena dapat digunakan pada frekuensi yang sama secara bersamaan.

Di Indonesia belum banyak yang mengunakan sistem CDMA untuk infrastruktur telekomunikasinya. Perusahaan telepon seluler sebagian besar menggunakan sistem TDMA yaitu untuk telepon seluler GSM. Sedangkan perusahaan telepon seluler yang sudah menggunakan sistem CDMA adalah Komselindo. Sistem yang sekarang sudah digunakan adalah narrow-band CDMA dan rencananya Komselindo akan membuat infrastruktur untuk wide-band CDMA.

Spread sprectrum sendiri belum banyak digunakan , dalam bidang jaringan komputer kita sudah mengenal Wave LAN. Wave LAN ini menggunakan spread spectrum untuk mentransmisikan datanya. Sistem ini dibuat dalam bentuk card. Wave LAN sendiri mempunyai kecepatan yang cukup tinggi untuk teknologi radio pada frekuensi rendah, yaitu 1,5 Mbps. Dengan kecepatan sebesar itu Wave LAN sudah setara dengan komunikasi T1 pada VSAT yang sering digunakan untuk komunikasi-komunikasi di indonesia. Kecepatan ini juga jauh lebih cepat jika dibandingkan dengan modem radio yang paling cepat yang pernah yang umum digunakan untuk komunikasi radio paket, yaitu hanya 64 Kbps, inipun harus menggunakan transceiver yang mempunyai bandwith yang lebar. Namun alat ini masih cukup mahal untuk pasaran di indonesia, satu card harnganya sekitar $ 5.000 USA.

Dalam teknik spread spektrum sendiri di kenal beberapa cara modulasi yang digunakan untuk melebarkan dan mangacak datanya. Teknik spreading yang terkenal dan banyak dipilih para produsen dalam desain produk adalah Direct Sequence Spread Spektrum (DSSS). Sistem ini dipilih karena adanya kemudahan dalam mengacak data yang akan dispreading. Dalam DSSS spreading hanya menggunakan sebuah generator noise yang periodik yang di sebut Pseudo Noise Generator.

Sebuah sistem spread-spectrum harus memenuhi kriteria sebagai berikut :

1. Sinyal yang dikirimkan menduduki bandwidth yang jauh lebih lebar daripada bandwidth minimum yang diperlukan untuk mengirimkan sinyal informasi
   
2. Pada pengirim terjadi proses spreading yang menebarkan sinyal informasi dengan bantuan sinyal kode yang bersifat independen terhadap informasi
   
3. Pada penerima terjadi proses despreading yang melibatkan korelasi antara sinyal yang diterima dan replika sinyal kode yang dibangkitkan sendiri oleh suatu generator lokal.
   

Kode yang digunakan pada sistem spread spectrum memiliki sifat acak tetapi periodik sehingga disebut sinyal acak semu (pseudo random). Kode tersebut bersifat sebagai noise tapi deterministik sehingga disebut juga noise semu (pseudo noise). Pembangkit sinyal kode ini disebut Pseudo Rando Generator (PRG) atau pseudo noise generator (PNG). PRG inilah yang akan melebarkan dan sekaligus mengacak sinyal data yang akan dikirimkan. Dalam komunikasi spread spectrum semakin lebar bandwidth akan semakin tahan terhadap jamming dan akan semakin terjamin tingkat kerahasiaannya. Disamping itu akan semakin banyak kanal yang bisa dipakai. Seperti yang di terangkan oleh Shanon , salah seorang ahli statistik telekomunikasi, dalam ilmu komunikasi dinyatakan bahwa kapasitas kanal akan sebanding dengan bandwidth transmisi dan logaritmik dari S/N-nya. Jadi agar sistem komunikasi dapat bekerja dengan kapasitas kanal yang tetap pada level daya noise yang tinggi (S/N yang rendah), dapat dilakukan dengan jalan memperbesar bandwidth transmisi W. Disamping itu Shannon juga mengemukakan bahwa sebuah kanal dapat mentransmisikan informasi dengan probabilitas salah yang kecil apabila terhadap infromasi tersebut dilakukan pengkodean yang tepat dan rate infromasi yang tidak melebihi kapasitas kanal meskipun kanal tersebut memuat derau acak.

Sistem komunikasi spread spectrum sebagai salah satu sistem komunikasi digital, memiliki beberapa kelebihan dibandingkan sistem komunikasi analog yaitu:

• Lebih kebal terhadap jamming
  
• Mampu menekan interferensi
  
• Dapat dioperasikan pada level daya yang rendah
  
• Kemampuan multiple access secara CDMA (Code Division Multiple Access)
  
• Kerahasiaan lebih terjamin
  
• Ranging
  

Dalam teknik spread spectrum sendiri ada beberapa macam cara yang digunakan, yaitu Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS), Frequency Hopping Spread Spectrum (FSSS), Time Hopping Spread Spectrum (TSSS) dan Chirp atau Hybrid Spread Spectrum. Pada tiap-tiap metode mempunyai keunggulan sendiri-sendiri, namun secara umum DSSS mempunyai unjuk kerja terbaik untuk gangguan noise dan anti jamming, serta paling susah untuk dideteksi. Namun ada kekurangan pada DSSS ini, yang sering menjadi kendala dalam implementasinya, yaitu pada proses sinkronisasi sinyal yang diterima dengan sinyal dari generator noise lokal pada penerima.

Note : Need Pathloss 4.0?? Pathloss 4.0 Full Version?? Pathloss with coverage?? pathloss 4.0 with interference?? Pathloss 4.0 with background network?? Path loss 4.0??TEms 6 or 8?? Global Mapper 10?? Planet 4.5?? Mentum 6?? Contact me on anwar_alcatel@yahoo.co.id or +6285640500028