Teknologi Jaringan Bawah Air

MODEM UNTUK TEKNOLOGI JARINGAN BAWAH AIR Muhammad Iqbal Lab. Instrumentasi Kelautan Dept. ITK IPB, Indonesia e-mail:[email protected] web:http://www.creative-instrument.com

Kenapa? Transmisi akustik bawah air memungkinkan komunikasi seperti halnya frekuensi radio (RF) diudara dan dengan perkembangan teknologi elektronika, komunikasi dan akustik memungkinkan untuk dapat membuat sistem komunikasi bawah air seperti halnya sistem komunikasi yang dilakukan saat ini didarat…?. Teori Dasar Pembagian Modem Akustik (C. Josco et al, 1993) yaitu: 1. Long Range Systems(20-2,000-km) pada laut dalam menggunakan frekuensi 500 Hz sampai 10 KHz. Pada modem ini atenuasi yang tinggi terjadi jika menggunakan tranduser dibawah 100 watts. Pada modem ini dibutuhkan sinyal pembawa yang sangat rumit disebabkan oleh besarnya nilai transmission loss dan nilai atenuasi yang tinggi serta adanya zona “Dead Zone”. 2. Medium Range Systems (1-10-km). modem ini menggunakan frekuensi 10 sampai 100 KHz. Pada zona ini terjadi dinamika akustik yang cukup kompleks. Kompensasi yang paling utama adalah pada kompensasi setiap lapisan dinamika perairan. 3. Short Range Systems (<1-km). relatif membutuhkan implementasi yang lebih simple. Pada umumnya channel ini digunakan untuk komunikasi data dengan kecepatan transfer data yang tinggi yaitu >100Kbit/sec. Orthogonal Function Divison Mutiplexing (OFDM) OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) adalah sebuah teknik transmisi yang menggunakan beberapa buah frekuensi yang saling tegak lurus (orthogonal). Pada saat ini, OFDM telah dijadikan standar dan dioperasikan di Eropa yaitu pada Proyek DAB (Digital Audio Broadcast), selain itu juga digunakan pada HDSL(High Bit-rate Digital Subscriber Lines; 1.6 Mbps)[9], VHDSL (Very High Speed Digital Subscriber Lines; 100 Mbps)[9] , HDTV (High Definition Television)[10] dan juga komunikasi radio. Teknologi ini sebenarnya sudah pernah diusulkan pada sekitar tahun 1950, dan penyusunan teori-teori dasar dari OFDM sudah selesai sekitar tahun 1960. Pada tahun 1966, OFDM telah dipatenkan di Amerika. Kemudian pada tahun 1970-an, muncul beberapa buah paper yang mengusulkan untuk mengaplikasikan DFT (Discrete Fourier Transform) pada OFDM, dan sejak tahun 1985 muncul beberapa paper yang memikirkan pengaplikasian tekonologi OFDM ini pada komunikasi wireless. Prinsip dasar OFDM

1

OFDM adalah sebuah teknik transmisi dengan banyak frekuensi (multicarrier), menggunakan Discrete Fourier Transfor (DFT). Bagan dasar dari OFDM ditampilkan pada Gambar.1. Cara kerjanya adalah sebagai berikut. Deretan data informasi yang akan dikirim dikonversikan kedalam bentuk parallel, sehingga bila bit rate semula adalah R , maka bit rate di tiap-tiap jalur parallel adalah R/M dimana M adalah jumlah jalur parallel (sama dengan jumlah sub-carrier). Setelah itu, modulasi dilakukan pada tiap-tiap sub-carrier. Modulasi ini bisa berupa BPSK, QPSK, QAM atau yang lain, tapi ketiga teknik tersebut sering digunakan pada OFDM. Kemudian sinyal yang telah termodulasi tersebut diaplikasikan ke dalam Inverse Discrete Fourier Transform (IDFT), untuk pembuatan simbol OFDM. Penggunaan IDFT ini memungkinkan pengalokasian frekuensi yang saling tegak lurus (orthogonal). Setelah itu simbolsimbol OFDM dikonversikan lagi kedalam bentuk serial, dan kemudian sinyal dikirim. Sinyal yang terkirim tersebut, dalam persamaan matematik bisa diekspresikan sebagai berikut,

Dimana Re(.) adalah bagian real dari persamaan, f(t) adalah respons impuls dari filter transmisi, T adalah periode simbol, v o adalah frekuensi pembawa (carrier frequency) dalam bentuk radian, j adalah fase pembawa (carrier phase), dan bn adalah data informasi yang telah termodulasi yang menjadi input dari IDFT.

Gambar 1. Bagan Dasar OFDM Apa yang Mungkin Bisa dilakukan? 1. Mengimplementasikan Teknik OFDM untuk komunikasi akustik bawah air Short Range Systems. 2. Merancang dan mengimplementasikan Modem Akustik bawah air .

2

CARA YANG BISA DILAKUKAN? Alat dan Bahan 1. 2. 3. 4. 5.

2 buah Laptop. Perangkat lunak MATLAB atau perangat lunak analisis numeric lainnya. Komponen pasif elektronika. 2 buah Tranduser Piozoelektrik 2 Buah IC Philips SA604A sebagai pembangkit dan penerima gelombang akustik. 6. Osiloskop Prosedur Secara garis besar penelitian ini dapat dilakukan dalam 2 tahapan yaitu: 1. Uji coba dan implementasi algoritma OFDM di water tank . Sirkuit yang dirakit (Gambar 2 dan 3) akan diuji coba dan disimulasikan menggunakan komputer dengan pengakuisian dan analisis sinyal menggunakan program MATLAB (Gambar 3).

Gambar 2. Circuit berbasis IC SA604 untuk menghasilkan sinyal akustik

3

Gambar 3. Blok Diagram Modem

Gambar 3. Perancangan Percobaan di Water tank 2. Uji coba Lapangan Setelah ditemukan metode dan algoritma pengolahan dan filtering sinyal yang dibutuhkan kemudian alat (modem) yang dibuat /dirakit untuk diujikan dilapangan. Pada tahap ini akan dibuat beberapa buah (3 buah) modem yang sama, 15 transmiter dan sebuah buoy tranceiver sehingga pada saat percobaan dilapangan beberapa modem dan transmiter tersebut dapat saling berkomunikasi untuk membuat sebuah jaringan komunikasi (Gambar 3).

4

Gambar 4. Arsitektur Jaringan yang mungkin bisa dilakukan. (Sumber: Mason.S et al, 2007)

Apa yang bisa di Analisa? Sumber data pada penelitian ini adalah sinyal transmisi dan sinyal receiver yang dihasilkan pada setiap tahap penelitian. Langkah analisis data pada penelitian ini dilakukan untuk melihat perbedaan sinyal pengiriman dan sinyal yang diterima sehingga akan dapat dihitung berapa presentase kehilangan sinyal pada setiap tahap penelitian.

Referensi Catipovic. J, D. Brady, dan S. Etchemendy .1993. Development of Underwater Acoustic Modem and Networks. Journal Oceanography Vol. 6. No. 3 .112-119. Mason. S, Robert Anstet, Nicoletti Anicette, dan Shengli Zhou. 2007. A Broadband Underwater Acoustic Modem Implementation Using Coherent OFDM. The National Conference on Undergraduate Research, Dominician University of California, April 12-14.

5