Dalam hanya beberapa tahun , Wireless Lan telah mempunyai peran yang sangat signifikan dalam pasar Local Area Network. Peningkatannya karena oganisasi menyadari bahwa Wireless Lan merupakan tambahan untuk membantu penggunaan tradisional Wired Lan, untuk mengatasi kebutuhan akan mobilitas, relokasi, ad hoc networking dan tempat yang sulit dicapai dengan kabel.
Wireless Lan menggunakan transmisi wireless(tanpa kabel). Sampai saat ini Wireless Lan sedikit digunakan. Hal ini disebabkan oleh tingginya harga, rendahnya data rate, masalah keamanan, perlunya licensi. Setelah permasalahan ini diatasi penggunaan Wireless Lan mengalami peningkatan sangat cepat.
Aplikasi Wireless Lan
Ada 4 aplikasi untuk Wireless Lan : Lan Extension, Cross Building Interconnect, Nomadic Access, dan Ad Hoc Network.
Lan Extension
Pada akhir tahun 1980 produk – produk Wireless Lan diperkenalkan, dipasarkan sebagai pengganti tradisional Wired Lan. Wireless Lan tidak memerlukan instalasi kabel Land an mudah merelokasi dan memodifikasi struktur network. Suatu organisasi memerlukan Wired Lan untuk membantu mensupport server – server beberapa workstation kemudian Wireless Lan akan dihubungkan ke Wired Lan. Aplikasi seperti ini disebut sebagai Lan Extension.
Gambar 13.1 Ada suatu backbone Wired Lan, seperti Ethernet yang menmbantu server, workstation dan 1 atau lebih jembatan yang menghubungkan setiap network. Sebagai tambahan maka diperlukan Control Module(CM) yang berfungsi sebagai interface untuk Wireless Lan . User Module merupakan bagian dari konfigurasi Wireless Lan.
Cross Building Interconnect
Kegunaan lain dari teknologi Wireless Lan adalah menghubungkan lan – lan antara gedung – gedung yang berdekatan , dalam kabel atau Wireless Lan. Maka dari itu digunakan point to point Wireless Link untuk menghubungkan 2 gedung.
Nomadic Access
Nomadic Access menyediakan suatu Wireless Link antara sebuah Lan Hub dan mobile data terminal dilengkapi dengan antena, seperti komputer laptop atau komputer notepad. Nomadic Access juga berguna dalam lingkungan yang luas seperti kampus atau kegiatan – kegiatan bisnis di luar gedung . Dalam kedua kasus tersebut user dapat bepergian dengan komputer portable dan dapat mengakses server di Wired Lan dari lokasi – lokasi yang berlainan.
Ad Hoc Networking
Ad Hoc Networking menggunakan peer to peer network sementara (tidak ada yang terpusat) untuk memperoleh kebutuhan yang mendesak. Gambar 13.3 menjelaskan perbedaan Wirelees Lan yang mensupport Lan Extension dan persyaratan nomadic access dan ad hoc Wireless Lan. Stasiun Nomadic dapat bergerak dai 1 sel ke sel lain, tidak ada infrastruktur dalam ad hoc network. Stasiun – stasiun peer to peer dalam jangkauan yang dapat dicapai antara satu dengan yang lain dapat mengkonfigurasi diri mereka sendiri menjadi temporary network.
Wireless Lan Requirements
Wireless Lan harus mempunyai persyaratan – persyaratan yang sama dengan lan- lan yang lain termasuk kapasitas tinggi, kemampuan untuk mengatasi jarak pendek, hubungan yang penuh antara stasiun yang dihubungkan dan kemampuan menyiarkan.
Persyaratan – persyaratan untuk Wireless Lan :
1. Throughput : Medium access protocol seharusnya berjalan seefisien wireless medium sampai kapasitas maksimum.
2. Number of Nodes : Selain multiple cells Wireless Lan perlu mensupport ratusan node.
3. Connection to Backbone Lan : Dalam beberapa kasus interkoneksi dengan stasiun di wired backbone Lan diperlukan. Untuk infrastruktur Wireless Lan , hal ini mudah dicapai melalui penggunaan Control Module yang menghubungkan kedua tipe Lan.
4. Service Area : Suatu area yang digunakan Wireless Lan mempunyai diameter 100m - 300m
5. Battery Power Consumption : mobile workers menggunakan batere workstation maka dari itu diperlukan batere yang tahan lama ketika digunakan bersama Wireless Adapter. Implementasi Wireless Lan mempunyai beberapa feature untuk mengurangi power consumption ketika sedang tidak menggunakan network, contohnya leep mode.
6. Transmission robustness and security : Kalau tidak didesain dengan benar maka Wireless Lan dapat menyebabkan interface prone dan dapat dengan mudah disadap/dicuri. Desain dari Wireless Lan harus menggunakan transmisi yang dapat diandalkan bahkan di lingkungan yang ramai dan harus menyediakan suatu tingkat keamanan dari disadap/dicuri.
7. Collocated Network Operation : Adanya 1 atau lebih Wireless Lan yang beroperasi di area yang sama atau beberapa area dimana gangguan antara Lan dapat terjadi. Gangguan tersebut dapat mengacaukan operasi normal dari MAC algoritma dan dapat menyebabkan access yang tidak dikenal ke lan – lan tertentu.
8. License-free Operation : user lebih memilih membeli dan menggunakan Wireless Lan tanpa mempunyai lisensi yang aman untuk frekuensi band yang digunakan oleh Lan.
9. Handoff/roaming : MAC protocol yang digunakan di Wireless Lan harus memperbolehkan mobile stations untuk berpindah dari 1 sel ke sel yang lain.
10. Dynamic Configuration : Aspek MAC addressing dan aspek network management dari Lan harus menggunakan dinamik dan automated addition, delete dan relokasi dari akhir sistem tanpa gangguan dari user yang lain.
WIRELESS LAN TECHNOLOGY
Produk – produk Wireless Lan saat ini mempunyai beberapa kategori :
- Infrared ( IR ) LANs : Suatu sel individual dari IR Lan dibatasi satu ruang, karena sinar infrared tidak mempenetrasi dinding - dinding opaque.
- Spread Spectrum LANs : Lan tipe menggunakan teknologi spread spectrum transmission. Lan tipe ini banyak digunakan ISM( Industrial, Scientific, and Medical) bands sehingga tidak ada lisensi FCC yang diperlukan untuk penggunaannya di Amerika Serikat.
- Narrowband Microwave : Lan ini digunakan dalam frekuensi microwave tapi tidak menggunakan spread spectrum. Beberapa produk ini digunakan pada frekuensi yang memerlukan lisensi FCC, sedangkan yang lain menggunakan ISM band yang tidak memerlukan lisensi.
INFRARED LANs
Teknologi Infrared digunakan untuk membentuk Wireless Lan.
Kelebihan dan Kekurangan
Ada dua media transmisi yang bersaing dalam Wireless Lan, mereka adalah radio microwave yang menggunakan spread spectrum atau narrowband transmission dan infrared. Infrared lebih banyak memberi keuntungan daripada radio microwave, keuntungannya antara lain :
1. Spektrum dari infrared tidak terbatas, sehingga dapat memperoleh data rate yang tinggi.
2. Infrared mempunyai beberapa macam sinar sehingga menarik bagi beberapa tipe konfigurasi LAN.
3. Sinar Infrared dapat dipantulkan oleh benda – benda berwarna terang/berkilau sehingga dapat menggunakan pemantulan melalui langit – langit ruanguntuk seluruh ruangan.
4. Sinar Infrared tidak mempenetrasi dinding atau benda – benda opaque yang lain.
Keuntungannya yaitu :
a. Komunikasi infrared lebih aman daripada microwave sehingga tidak mudah disadap.
b. Instalasi Infrared yang terpisah dapat dioperasikan di setiap ruangan dalam gedung tanpa adanya gangguan, sehingga dapat menggunakan Infrared LANs seluas mungkin.
5. Harga peralatan Infrared murah dan sederhana.
Kerugiannya antara lain :
1. Terjadi radiasi terhadap infrared background, karena sinar matahari dan cahaya lampu.
2. Radiasi tersebut bentuknya berupa noise di infrared receiver, hal ini menyebabkan transmitter memerlukan kekuatan yang lebih besar sehingga menyebabkan jangkauannya berkurang .
Transmission Techniques
Ada tiga alternative transmission yang biasa digunakan untuk transmisi data IR :
- Signal transmisi dapat difokuskan dan diarahkan ( seperti remote TV ).
- Signal tansmisi dapat diradiasikan omnidirectionally( segala arah ).
- Signal transmisi dapat dipantulkan melalui langit – langit ruang yang berwarna terang.
Directed Beam Infrared
Directed-beam IR dapat digunakan untuk membuat point to point links. Jangkauannya tergantung pada kekuatan yang diberikan dan derajat focus. IR data link yang difokuskan dapat mempunyai jangkauan berkilo – kilometer. IR link dapat digunakan untuk menghubungkan gedung – gedung yang berseberangan yaitu melalui jembatan/router yang diletakkan di bangunan berada segaris pandang dengan yang lain.
Omnidirectional
Konfigurasi omnidirectional berhubungan dengan satu stasiun pusat yang berada segaris pandang dengan stasiun - stasiun lain di LAN. Biasanya stasiun ini terletak di langit – langit ruangan (Gambar 13.6a) . Stasiun pusat berfungsi sebagai multiport repeater. Transmitter di langit – langit ruangan menyiarkan/mengeluarkan omnidirectional signal yang dapat diterima oleh semua IR transceiver di area tersebut. Transceiver lain mengirimkan directional beam yang ditujukan pada unit pusat di langit – langit ruangan.
Diffused
Pada konfigurasi semua IR transmitter difokuskan dan diarahkan pada satu poin di diffusely reflecting ceiling ( Gambar 13.6b ) . Radiasi IR yang menuju langit – langit ruang diradiasikan lagi secara omnidirectional dan diambil oleh semua receiver di area tersebut. Gambar 13.7 menggambarkan konfigurasi sederhana yang digunakan untuk instalasi IR LAN.
SPREAD SPECTRUM LANs
Pada saat ini tipe Wireless Lan yang paling terkenal menggunakan teknik sprean spectrum.
Configuration
Spread spectrum Wireless Lan menggunakan pengaturan multiple cells(banyak sel). Gambar13.2 Sel –sel yang berdekatan menggunakan pusat frekuensi yang berbeda diantara band yang sama untuk menghindari gangguan. Diantara sel yang diberikan , topologinya dapat berupa hub atau peer to peer. Di topologi hub, biasanya hub diletakkan di langit –langit ruang dan dihubungkan dengan backbone wired Lan untuk menyediakan penghubung ke stasiun yang berhubungan dengan wired Lan dan stasiun yang merupakan bagian dari Wireless LANs di sel lain. Hub dapat juga mengontrol akses dengan bertindak sebagai multiport repeater dengan fungsi yang sama dengan multiport repeater 10 Mbps dan 100 Mbps Ethernet. Jadi semua stasiun di sel hanya megirimkan ke hub dan hanya menerima dari hub.
Fungsi potensial lain dari hub yaitu secara otomatis dapat menberikan ke mobile station. Ketika hub merasakan melemahnya signal, maka hub dapat memberikan secara otomatis ke hub yang terdekat.
Topology peer to peer tidak mempunyai hub . MAC algoritma seperti CSMA digunakan untuk control access. Topologi ini cocok untuk ad hoc LANs.
Transmission Issues
Karakteristik dari Wireless Lan yaitu dapat digunakan tanpa memerlukan lisensi. Peraturan lisensi berbeda untuk setiap negara sehingga memperumit penggunaan. Di Amerika Serikat terdapat FCC ( Federal Communications Commission ) yang mengatur lisensi resmi. Ada 3 microwave band yang ditentukan sebagai spread spectrum tanpa lisensi yaitu : 902-928 MHz(915-MHz band), 2,4-2,4835 GHz(2,4-GHz band) dan 5,725-5,825 GHz(5,8-GHz band). Ada beberapa device yang digunakan di 900 MHz yaitu cordless telepons , wireless microphones dan radio amatir. Hingga saat ini spread spectrum wireless Lan dibatasi antara 1 sampai 3 Mbps.
NARROWBAND MICROWAVE LANs
Narrowband Microwave menggunakan frekuensi radio microwave untuk transmisi signal,dengan bandwith yang lebar. Semua produk Narrowband microwave LAN telah memakai lisensi microwave band.
Licensed Narrowband RF
Frekuensi radio microwave yang berupa suara, data, dan transmisi video telah dilisensikan dan dikoordinasi secara geografis setiap daerah untuk menghindari gangguan yang akan terjadi di system. Keuntungan dari narrowband LAN yang dilisensikan adalah adanya jaminan bebas dari gangguan komunikasi. Tidak seperti spectrum yang tidak berlisensi ,seperti ISM , spectrum yang berlisensi memberikan si pemilik hak legal terhadap gangguan saluran komunikasi data secara bebas. Pengguna ISM band LAN beresiko terhadap gangguan dalam komunikasi.
Unlicensed Narrowband RF
Pada tahun 1995, RadioLAN menjadi perusahaan pertama yang mengenalkan Narrowband wireless LAN yang memakai ISM spectrum yang tidak berlisensi. Spectrum ini dapat digunakan untuk transmisi narrowband dengan power rendah(0.5 watts atau kurang). Produk RadioLAN berjalan pada 10 Mbps di 5,8-GHz band. Produk ini mempunyai jangkauan 50m di kantor semiopen dan 100m di kantor terbuka.
Produk Radio LAN menggunakan konfigurasi peer to peer dengan feature yang menarik. Produk RadioLAN secara otomatis memilih 1 node sebagai Dynamic Master, berdasarkan parameter seperti lokasi , gangguan, dan kekuatan signal. Identitas dari master dapat berubah secara otomatis pada saat kondisi berubah. LAN juga termasuk fungsi dynamic relay, yang memperbolehkan setiap stasiun untuk bertindak sebagi repeater untuk memindahkan data dari stasiun yang di luar jangkauan.
Pada awal pemasaran wireless network, masing-masing vendor mempunyai visi dan pengembangan perangkat wireless networks yang berbeda-beda, sehingga sampai pada awal tahun 1998 dimana pasar wireless mulai terbuka lebar dan penggunanya semakin banyak dan pada saat itulah para produsen mulai menyadari perlu adanya standarisasi produk wireless. Kemudian muncul IEEE yang membuat standarisasi LAN 802.
IEEE 802
Arsitektur dari sebuah LAN terdiri dari layer-layer protokol yang mengatur fungsi-fungsi dasar dari LAN.
Gambar 1
Pada Gambar 1 menunjukkan perbandingan antara OSI model dengan IEEE 802.
Physical layer pada IEEE 802 sama dengan OSI yang mengatur fungsi-fungsi sebagai berikut:
- Encoding/decoding signal
- Penerima/pengirim bit
- Preamble generation/removal(untuk synkronisasi
Pada IEEE 802 di tambahkan spesifikasi dari medium dan topologi. Di atas physical layer adalah layer yang memberikan service kepada pengguna LAN yaitu
1. Pada pengiriman, mengassemble data menjadi frame dengan address dan error deteksi field.
2. Pada penerima, diassemble frame dan melakukan pengenalan address dan error deteksi.
3. Mengatur akses LAN ke Medium transmisi.
4. Memberikan interface ke layer yang lebih tinggi dan melakukan flow dan error control.
Fungsi ke-4 adalah fungsi dari layer LLC pada IEEE 802. Sedangkan fungsi 1, 2, 3 merupakan fungsi dari MAC ( Medium Access Control ).
Dari tingkat yang lebih tinggi, data di kirim ke LLC. Pada LLC di beri Header oleh control information, menjadi LLC PDU (Protocol Data Unit). Lalu di kirim ke layer MAC yang menambahkan MAC header dan MAC trailer menjadi MAC frame.
Format dari MAC Frame
Secara umum format dari MAC frame seperti gambar diatas.
- MAC control : field ini berisi tentang informasi yang di butuhkan oleh control information untuk menjalankan MAC protocol, misal informasi tentang priorty level.
- Destination MAC Address: field ini berisi alamat tujuan dari data yang dikirim.
- Source MAC Address : field ini berisi alamat asal dari data yang dikirim.
- Data : berisi data yang dikirim oleh LLC
- CRC : field Cyclic Redundancy Check (CRC) adalah field untuk pengecekan error.
Pada data link layer (OSI), umumnya selain berfungsi untuk pengecekkan error dengan menggunakan CRC tetapi juga untuk memperbaiki error tersebut (dengan mentransmisi ulang). Pada LAN protocol kedua fungsi ini di bagi dua, unutk pengecekkan error di berikan kepada MAC Layer, dan untuk perbaikkan di berikan kepada LLC, yang terus memeriksa frame mana yang berhasil dan tidak berhasil lalu mentransmisi ulang.
LLC ( Logical Link Control)
LLC memberikan tiga service :
1. Unacknnowledged Connectionless Service: Service ini berupa datagram, dan sangat sederhana serta tidak ada mekasisme untuk error deteksi dan flow control. Dengan anggapan bahwa layer yang diatas telah melakukan dua fungsi tersebut. Sehingga pada service ini pengecekan error tidak di lakukkan dua kali, sebagai contoh TCp dapat menyediakan mekanisme yang memastikkan bahwa data terkirim dengan benar.
2. Connection-mode Service: Service ini sama seperti dengan yang diberikan oleh HDLC. Error control dan flow control di berikan pada service ini.
3. Acknowledged Connection Service : service ini merupakan gabungan dari dua service diatas. Acknowledged nya berupa datagram. LLC harus membuat semacam tabel untuk mengatur koneksi yang aktif
LLC Protocol :
Format dan fungsi Protocol pada LLC berdassrkan HDLC. Perbedaan antara kedua protocol tersebut dapat di lihat dari:
- LLC menggunakan asynchronous balanca mode dari HDLC untuk mendukung connection mode service;operasi ini disebut type 2. Mode yang lain dari HDLC tidak di pakai.
- LLC mendukung Unacknowledged connectionless service dengan menggunakan Unnumbered PDU informasi; di sebut operasi type 1. Pada type 1 ini tidak ada flow dan error control, fungsi tersebut di serahkan kepada MAC layer.
- LLC mendukung acknowledged service dengan menggunakan dua unnumbered PDU yang baru; operasi type 3. Pada tipe ini setiap PDU yang dikirimkan harus di balas dengan acknowledged. Dengan menggunakan Unnumbered PDU yang baru acknowledged nya berupa: dengan mengirimkan AC command yang berisi 1 bit . pengirim mengirimkan angka 0 atau 1 sebagai tanda dan penerima mengirmkan angka yang tidak dipilih oleh pengirim. PDU yang aktif hanya boleh satu dari kedua sisi.
- LLC memakai multiplexing dengan menggunakan LSAP
Semua protocol LLC mengirimkan format PDU yang sama ke MAC layer (gambar diatas) yang terdiri dari 4 field. Field DSAP dan SSAP berisi masing-masing 7 bit address, yang menunjukkan alamat tujuan dan asal data. 1 bit dari DSAP menunjukkan apakah tujuannya individu atau kelompok. 1 bit dari SSAP menunjukkan apakah PDU yang di hasilkan berupa perintah atau response.
Arsitektur 802.11
Block yang paling kecil dari wireless LAN adalah BSS (Basic Service Set) , yang terdiri dari beberapa angka station yang menjalankan MAC protokol yang sama dan bersaing untuk mengakses medium yang sama. Sebuah BSS dapat atau tidak dapat di connect dengan Backbone Distribution System (DS) dengan melewati AP (Access Point). Fungsi dari AP adalah sebagai jembatan. MAC protocol dapat secara penuh di distribusikan atau di kendalikan oleh pusat yang berada pada AP. Pada umumnya BSS berhubungan dengan apa yang disebut cell di dalam Literatur. DS dapat berupa switch, wired network, atau wireless network.
Konfigurasi yang paling sederhana dapat dilihat pada gambar 14.4 , dimana setiap station dimiliki oleh satu BSS, maka dari iut setiap station yang berada dalam jangkauan wireless nya dapat di gabung menjadi satu.
Sebuah Extended Station Set (ESS) terdiri dari dua atau lebih BSS yang terhubung dengan Distribution System. Secara tipikal, DS adalah sebuah wired backbone LAN tetapi dapat menjadi communication network apapun.
Pada gambar A menunjukan AP di pasang sebagai bagian dari station; AP adalah sebuah logic di dalam station yang menyediakan access ke DS dengan memberikan service sebagai tambahan dari fungsinya sebagai station. Untuk mengintegrasikan IEEE 802.11 arsitektur dengan wired LAN yang tradisional, sebuah portal di gunakan. Portal logic de pakai dalam sebuah device sebagai jembatan atau router, yang merupakan bagian dari wired LAN dan di pasang kan ke DS.
IEEE 802.11 Service
Ada 9 service yang di berikan oleh IEEE 802.11 (Lihat tabel A). Service - service tersebut dapat dikelompokkan menjadi 2 kategori yaitu:
1. Service provider dapat menjadi sebuah station atau DS. Station service dipasang pada setiap station pada 802.11, termasuk dengan AP station. Distributin Service terdapat di antara BSS. Service-service tersebut dapat dipasangkan ke AP atau di device yang khusus yang dipasang ke DS.
2. Tiga dari service tersebut di pakai untuk mengkontrol akses dari IEEE 802.11. Enam dari service di gunakan untuk mendukung transfer data ke MAC yang di sebut MSDU. MSDU adalah data yang dikirim dari pengguna MAC ke MAC layer, yang pada umumnya disebut LCC PDU. Apabila data yang dikirim terlalu besar maka dapat dibagi-bagi menjadi banyak MAC frame.
Distribusi Message dengan menggunakan DS
Ada 2 service yang digunakan yaitu distribution dan integration. Distributin adalah service yang utama dalam bertukar MAC frame
Sebagai contoh dalam gambar A apabilaingin mengirimkan data dari STA 2 ke STA7. dari Sta 2 drame dikirim ke STA 1 dimana Ap berada. Dari AP dikirim ke DS untuk dikirim ke AP yang memiliki tujuan dari frame, STA 5. dari STA5 lalu dilanjutkan ke STA 7. Apabila tujuan berada dalam satu BSS maka tidak melewati DS.
Integration service di gunakan untuk mentransfer data antara station dalam IEEE 802.11 dan sebuah station yang terintegrasi dengan 802.x LAN.
Association related service
Tujuan utama dari MAC layer adalah untuk mengirimkan MSDU-MSDU antara MAC entitiy;tujuan ini di penuhi oleh distribution service. Agar service tersebut dapat berfungsi maka informasi tentang station di dalam ESS yang menyediak Association relater service, sebelum data tersebut dikirim maka station tersebut harus “associated”. Untuk mengirimkan pesan dengan DS maka distribution service perlu mengetahui di station mana tujuannya. Agar dapat mengetahuinya maka station tersebut harus menjalankan association dengan AP dimana BSS station tersebut berada.
Ada 3 service yang di perlukan :
1. ASSOCIATION : merupakan inisial /awal dari association antara station dengan AP . Sebelum sebuah station dapat mengirimkan atau menerima frame pada sebuah Wireless LAN, identitas dan alamat dari AP tersebut harus jelas. Maka sebuah station harus menjalankan association dengan AP pada bSS yang bersangkutan. Lalu setiap AP dapat bertukar informasi dengan AP lainnya di dalam ESS.
2. REASSOCIATION : Dapat membuat asscotaion yang telah di ada untuk di transfer ke AP yang lain.
3. DIASSOCIATION : untuk memberikan tanda tentang adanya Association yang telah dihapus kepada AP yang lain sebelum meninggalkan ESS.
Access dan Privacy Service
Ada dua ciri-ciri yang membedakan antara wired LAN dengan Wireless LAN :
1. apabila ingin mengirimkan dalam wired LAN, sebuah station harus terhubung dengan sebuah LAN secara fisik. Di pihak lain , wireless LAN dapat berhubungan dengan jarak gelombang radio.
2. sama halnya dalam menerima, dalam wired LAN, sebuah station harus terhubung dengan sebuah LAN secara fisik. Di pihak lain , wireless LAN dapat berhubungan dengan jarak gelombang radio.
Medium Access Control 802.11
IEEE 802.11 MAC layer meliputi 3 area fungsional
Data Delivery Yang Reliable
Seperti halnya wireless network lainnya, wireless LAN yang menggunakan IEEE 802.11 dan MAC layer juga tidak dapat diandalkan. Noise, interference & efek gangguan yang lain akan dapat menyebabkan banyak frame yang hilang. Situasi ini dapat diatasi oleh mekanisme yang dipercaya pada layer yang lebih tinggi seperti TCP. Tetapi akan lebih efisien untuk mengatasi error pada level MAC karena waktu yang digunakan untuk retransmisi pada layer yang lebih tinggi berada pada hitungan detik.
Untuk tujuan inilah, IEEE 802.11 menyertakan sebuah frame exchange protocol. Ketika sebuah station menerima data frame dari station lain, station penerima itu akan mengirimkan frame ACK pada station sumber. Pertukaran ini dianggap sebagai sebuah atomic unit, yang tidak dapat di–interrupt oleh station lain. Jika source tidak terima ACK dalam selang waktu tertentu, karena data frame/ACK rusak, sumber akan mengirim ulang.
Dengan begitu mekanisme dasar data transfer IEEE melibatkan pertukaran 2 frame. Untuk lebih meningkatkan kemampuan, pertukaran 4 frame dapat dipakai. Source akan terlebih dahulu mengirim frame Request To Send (RTS) kepada destination. Destination akan merespon dengan Clear To Send (CTS). Setelah menerima CTS, source akan mengirim data frame pertama dan destination akan merespon dengan ACK. RTS akan memberitahu semua station yang berada dalam jangkauan penerimaan source bahwa ada pertukaran sedang terjadi. Station – station tersebut akan menjauh dari transmisi agar tidak terjadi tubrukan antara 2 frame yang ditransmisi pada waktu yang sama. Demikian juga pada CTS, memberitahu station yang berada dalam jangkauan terima destination bahwa pertukaran sedang terjadi.
Access Control
802.11 working group memperhatikan 2 tipe proposal untuk algoritma MAC :
1. Distributed Access Protocol
Seperti Ethernet, menyalurkan keputusan untuk transmit ke seluruh node dengan menggunakan mekanisme carrier–sense
2. Centralized Access Protocol
Melibatkan regulasi transmisi dengan menggunakan sebuah centralized decision maker
Distributed Access Protocol dapat digunakan untuk sebuah ad hoc network dari peer workstation dan dapat dipakai juga pada konfigurasi wireless LAN yang lain yang sebagian besar terdiri dari bursty traffic. Centralized access protocol baik untuk konfigurasi yang terdiri dari sejumlah wireless station yang saling tersambung dan semacam base station yang tergabung ke sebuah backbone wired LAN. Sangat berguna jika data time sensitive/high priority.
Hasil untuk 802.11 adalah sebuah algoritma MAC dinamakan DFWMAC (Distributed Foundation Wireless MAC) yang menyediakan mekanisme access control dengan sebuah optional centralized control built di atasnya. Di bawah MAC layer adalah DCF. DCF menggunakan algoritma contention(rebutan) untuk menyediakan akses ke segala traffic. Asynchronous traffic biasanya menggunakan DCF. PCF adalah sebuah algoritma MAC yang tersentralisasi yang digunakan untuk menyediakan servis bebas contention. PCF dibuat di atas DCF memakai secara maksimal fitur dari DCF untuk memastikan akses kepada seluruh pengguna.
DCF
Menggunakan algoritma CSMA sederhana. Jika sebuah station punya sebuah frame MAC untuk ditransmit, medium akan diutamakan. Jika medium idle, station akan transmit dan sebaliknya. DCF tidak punya fungsi deteksi benturan karena deteksi benturan tidak dapat diterapkan pada wireless network. Dynamic range dari sinyal medium sangat besar, sehingga station yang sedang transmit tidak dapat membedakan sinyal lemah dari noise & efek dari transmisi itu sendiri secara efektif.
Untuk memastikan kelancaran & penggunaan secara adil algoritma ini, DCF melibatkan 1 set delay yang sesuai dengan priority scheme. Aturan untuk akses CSMA dengan memakai single delay yang dikenal dengan nama Interframe Space (IFS) adalah sebagai berikut :
1. Station dengan frame untuk ditransmit mencek medium. Jika medium idle selama waktu yang sama dengan IFS, station akan langsung mengirim.
2. Jika medium sibuk, station akan menunda transmisi dan kembali memonitor medium sampai transmisi yang ada selesai.
3. Setelah transmisi selesai, station akan delay IFS yang lain. Jika medium tetap idle selama waktu, maka station akan hitung mundur selama sembarang waktu dan mencek medium. Jika masih idle, station akan transmit. Jika selam hitung mundur, medium jadi sibuk, hitung mundur dihentikan & diulang jika medium idle.
Untuk menjaga stabilitas selama hitung mundur, digunakan binary exponential backoff. Teknik ini meyediakan cara untuk menangani heavy load. Bagan yang sebelumnya disempurnakan untuk DCF untuk menyediakan akses berdasarkan prioritas dengan menggunakan 3 macam IFS secara tepat.
1. SIFS (Short IFS) : terpendek, digunakan untuk merespon dengan cepat
2. PIFS (Point coordination function IFS) : menengah, digunakan oleh centralized controller di bagan PCF ketika issuing polls
3. DIFS (Distributed coordination function IFS) : terpanjang, digunakan untuk delay minimum asynchronous frame yang saling berebut akses
Gambar 14.7a menjelaskan kegunaan time value tadi. Station yang menggunakan IFS untuk menentukan kesempatan transmisi akan mendapat prioritas utama, karena station tersebut akan mendapat akses ke station yang sedang menunggu waktu yang sama dengan PIFS / DIFS.
SIFS dipake dalam ACK, CTS, poll response. Frame yang ditransmisikan dengan memakai SIFS lebih diutamakan daripada PCF poll. Interval DIFS digunakan untuk seluruh asynchronous traffic.
Point Coordination Function
PCF adalah metode akses alternatif yang di–implementasikan di atas DCF. Operasinya terdiri dari polling oleh centralized polling master (point coordinator). Point coordinator memakai PIFS ketika melaksanakan polls. Karena PIFS lebih kecil dari DIFS, point coordinator dapat menyita medium & mengunci semua asynchronous traffic dengan cara mengulang pelaksanaan poll, sebuah interval dinamakan superframe dipakai. Pada bagian pertama dari interval ini, point coordinator melaksanakan polling pada station yang bersangkutan. Point coordinator akan idle bagi superframe, menyediakan sebuah periode contention (rebutan) untuk akses asynchronous.
Gambar 14.7b menjeklaskan penggunaan superframe
Pada awal superframe, point coordinator boleh secara optional menyita control dan melaksanakan poll selama waktu tertentu. Interval ini berbeda karena frame size berbeda yang dikirim station bersangkutan. Sisa dari superframe dipakai untuk akses berdasarkan rebutan. Setelah interval superframe selesai, point coordinator saling berebut akses ke medium dengan menggunakan PIFS. Medium kemungkinan sibuk sehabis superframe & point coordinator harus menunggu. Ini menyebabkan periode superframe dipotong pada cycle berikutnya.
MAC Frame
Gambar 14.8a menunjukkan format frame 802.11
Format umum ini dipakai untuk semua data & control frame, tapi tidak semua field dipakai pada setiap keadaan.
Frame control : mengindikasikan tipe frame & menyediakan info kontrol.
Duration/connection ID : jika digunakan sebagai field durasi menunjukkan waktu (dalam microdetik) dimana channel digunakan untuk transmisi yang sukses dari MAC frame. Pada beberapa control frame, field ini mengandung sebuah association, or connection, identifier.
Addresses : nomor & kegunaan dari address field bergantung pada konteks. Tipe address termasuk source, destination, transmitting, receiving station.
Sequence control : mempunyai 4 bit fragment number subfield, digunakan untuk fragmentation & reassembly, & 12 bit sequence number dipakai untuk memberi nomor frame yang dikirim antara transmitter & receiver.
Frame body : mempunyai MSDU/fragment dari sebuah MSDU. MSDU adalah sebuah LLC protocol data unit/MAC control information.
Frame check sequence : sebuah pengecekan dengan dengan 32 bit cyclic redundancy.
Frame control field yang digambarkan di gambar 14.8b, terdiri dari field :
- Protocol version : versi 802.11, yang ada versi 0
- Type : mengidentifikasi frame sebagai control, management/data
- Subtype : mengidentifikasi lebih jauh fungsi frame. Table 14.3 menyediakan kombinasi yang benar antara type & subtype
- To DS : MAC coordination menset bit ini ke 1 dalam sebuah frame yang menuju ke distribution system
- From DS : MAC coordination menset bit ini ke 1 dalam sebuah frame yang meninggalkan distribution system.
- Retry : diset ke 1 jika ada retransmisi dari frame sebelumnya.
- More fragment : diset ke 1 jika lebih banyak frame mengikuti yang satu ini
- Power management : diset ke 1 jika station yang sedang transmisi lagi dalam sleep mode.
- More data : menunjukkan bahwa sebuah station punya data tambahan untuk dikirim. Setiap blok dari data boleh dikirim sebagai 1 frame/sebuah grup fragment dalam banyak frame.
- WEP : diset ke 1 jika optional wired seimbang dengan protocol di– implementasikan. Digunakan dalam pertukaran encryption keys untuk pertukaran data secara aman.
- Order : diset ke 1 jika sembarang data frame dikirim menggunakan strictly ordered service. Juga yang memberitahu receiving station bahwa frame harus diproses dalam suatu urutan.
Jenis – Jenis Tipe MAC Frame
Control frame : membantu dalam pengiriman data frame yang dapat diandalkan. Ada 6 subtype control frame :
1. Power Save poll (PS poll) : frame ini dikirim oleh sembarang station yang menyertakan AP (Access Point). Tujuannya adalah untuk meminta bahwa AP transmit frame yang telah di–buffer untuk destination station, walaupun source station sedang dalam power saving mode.
2. Request To Send (RTS) : station yang kirim pesan ini memberitahu destination & semua station yang berada dalam jangkuan penerimaan, bahwa source station ingin kirim data ke destination.
3. Clear To Send (CTS) : dikirim oleh destination station kepada source station bahwa pengiriman data diijinkan.
4. Acknowledegement (ACK) : berisi pemberitahuan dari destination ke source bahwa data, management, frame PS poll telah diterima dengan benar.
5. Contention–Free (CF) end : memberitahukan akhir dari periode contention free.
6. CF-end + CF ack : menandakan CF end. Frame ini mengakhiri connection free period dan melepaskan station dari restriction yang berhubungan dengan period tersebut.
Data Frame
Ada 8 sub-tipe data frame, di organisasikan menjadi dua group. Empat sub-tipe pertama menunjukkan frame tersebut membawa upper level data dari station asal ke tujuan. Empat frame yang membawa adalah:
1. data : frame data yang paling sederhana dapat digunakan pada periode contention dan contention free.
2. data + CF-ack : hanya dapat dikirim dalam peroide contention free. Sebagai tambahan frame ini membawa ack dari data sebelumnya.
3. data + CF-poll : di gunakan oleh point coordinator untuk mengirimkan data ke mobile station dan untuk meminta mobile station untuk mengirim frame data yang telah di buffer.
4. data + CF-ack + CF-poll : menggabungkan fungsi dari yang diatas.
Sisa 4 sub-tipe tidak membawa frame data. Frame null-function tidak membawa data, pools atau ack. Frame ini hanya membawa power management bit.
Management Frame
Frame management hanya di gunakan untuk manage communication antara Station dan AP :
1. Association request: di kirim oleh oleh sebuah station ke AP untuk mengirim request association dengan BSS.
2. Association response : di kirim oleh AP ke station untuk menandakan apakah request diterima atau tidak.
3. Reassociation request : di kirim dari station ketika pindah dari satu BSS ke lainnya dan perlu untuk membuat association dengan AP lain.di BSS yang baru
4. Reassociation response : dikirim oleh AP ke station untuk menandakan apakah reassociation requset di terima atau tidak.
5. Probe request : di gunakan untuk mendapatkan informasi dari station lain atau AP.
6. Probe response : response dari probe request
7. Beacon : di transimisi secara periodik agar mobile station dapat melokasi dan mngidentifikasi sebuah BSS
8. Announcment traffic indication message : memberikan tanda ke mobile station lainnya yang dalam mode power dalam keadaan low bahwa station ini menuggu untuk mengirimkan framenya ke frame lain.
9. Dissociation : di gunakan untuk menghilangkan sebuah association
10. Authentication : multiple frame authentication di gunakan untuk bertukar authentication dengan station lain
11. Deauthentication: di kirim oleh station atau AP untuk menunjukkan bahwa atation tersebut atau AP sedang menghilangkan komunikasi.
The Wired Equivalent Privacy Algorithm
Berbasiskan pada 802.11 algoritma wired equivalent privacy(wep) yang secara signifikan mengurangi resiko seorang menyadap network tersebut. Algoritma ini menjalankan enkripsi dari persen-persen. WEP bekerja pada data link layer (layer 2) dari 7 OSI layer.
Metode enkripsi dari WEP menggunakan algoritma RC4 PRNG berdasarkan :
Suatu 40 bit secret key
Sebuah 24 bit IV yang dikirim bersama dengan data
Termasuk didalam sebuah ICV untuk mengecek integritasnya
Authentication
Karena Wireless lan memiliki keamanan physical yang terbatas untuk mencegah penyalahgunaan akses, 802.11 mendefinisikan service-service authentication untuk mengontrol akses lan ke level yang sama dengan yang terhubung menggunakan media kabel.
IEEE 802.11 menyediakan dua macam tipe Authentication yaitu Open System dan Shared Key. Open System Authentication menyediakan jalan bagi dua pemakai untuk menyetujui penukaran data dan menyediakan tanpa keuntungan penjagaan. Di Open System salah satu pemakai mengirimkan sebuah MAC control frame, yang diketahui sebagai authentication frame, ke pemakai yang lain. Yang menerima akan meresponnya dengan Authentication frame miliknya dan prosesnya selesai. Open System juga menyangkut pertukaran identitas diantara pemakainya.
Shared key Authentication, dua pemakai yang saling berhubungan mengharuskan untuk membagi Secret key, bukan ke pemakai yang tidak berhubungan. Key ini untuk menyakinkan bahwa kedua pemakai saling Authentication.
Pengiriman untuk Authentication antara A dan B :
1. A mengirimkan MAC authentication frame dengan secret key dan identitas dari station yang tujuan.
2. B merespon dengan Authentication frame yang mengandung 128-octet challenge text . Challenge text dihasilkan oleh WEP PRNG. Key dan IV(Initialization Vektor) di Challenge text tidaklah penting karena mereka tidak berperan dalam Remainder (sisa) pengiriman.
3. A mentransmisi Authentication frame yang mengandung challenge text dari B. Semua frame di Encypted menggunakan WEP.
4. B menerima Encypted frame dan me-decrypted menggunakan WEP dan secret key dibagi dengan A. jika decypted berhasil maka B akan membandingkan challenge text yang diterima barusan dengan challege text yang dikirimkan ke A. Lalu B mengirimkan pesan Authentication dengan status berhasil atau gagal ke A.
14.4 IEEE 802.11 PHYSICAL LAYER
Original IEEE 802.11 Physical layer
Pada standart IEEE 802.11 dibagi menjadi 3 Media layer :
Direct- Sequence spread spectrum beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz ISM, di rate data 1 Mbps dan 2Mbps.
Frequency-hoping spread spectrum yang juga beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz ISM, di rate data 1 Mbps dan 2 Mbps.
Infrared di 1 Mbps dan 2 Mbps beroperasi di gelombang antara 850 dan 950 nm.
Direct-Sequence Spread Spectrum dan Frequency-Hopping Spread Spectrum
Dalam teknologi wireless network biasanya menggunakan Radio Frequency (RF), sehingga masalah yang dihadapi adalah Radio Signal interfence, dimana pada teknik modulasi radio konvesional dapat dengan mudah mengalami interferensi gelombang, dengan alasan tersebut digunakan teknik modulasi Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) dan juga Frequency-Hopping Spread Spectrum (FHSS). Semua Produk-produk wireless network yang ada pada saat ini beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz dengan menggunakan DSSS maupun FHSS. Perbedaan mendasar dari kedua teknologi modulasi tersebut adalah DSSS beroperasi pada kanal frekuensi yang fix tetapi pada FHSS beroperasi pada kanal frekuensi yang berubah setiap 400 millisecond dengan algoritma yang tertentu. Kedua standart IEEE itu beroperasi secara half duplex.
Teknologi DSSS lebih unggul karena beberapa faktor berikut :
Kebal terhadap interferensi dan jamming.
Kebal terhadap multipath fading (Delay Spread Resistance)
Sangat kecil kemungkinannya untuk disadap
Multiple Access via code division multiple Access (CDMA)
Pada FHSS hanya memiliki bandwidth sebesar 22 MHz per-Hops sehingga hanya bisa dilalui data dengan bandwidth maximum hanya 2 Mbps half duplex, lain halnya dengan DSSS yang pada saat ini telah dapat mencapai data transfer sebesar 11 Mbps half duplex tetapi dalam halnya kekebalan terhadap interferensi FHSS yang memiliki kekebalan tersendiri namun hal itu banyak diimplementasikan untuk penggunaannya dalam ruangan sebab FHSS memiliki daya jangkauan yang lebih pendek dibandingkan DSSS dan juga memiliki daya latency yang lebih besar dibandingkan DSSS.
DSSS Spread Sequence
Ide umum dari Direct sequence adalah untuk mendigitalkan spread baseband data frame (PPDV), dan lalu memodulasikan data yang telah di spreading menjadi partikel-partikel frekuensi
Transmitter melakukan spreading PPDV dengan mengkombinasi PPDV dengan sebuah Pseudonoise (PN) code yang berupa chip spreading sequence melalui binary adder. PN sequence untuk system DS terdiri dari atas sebuah serial dari penjumlahan dan pengurangan 1. PN code yang spesifik untuk 802.11 DSSS adalah diikuti 11-chip barker sequence, dengan leftmost bit yang diaplikasikan pada PPDV : +1,-1,+1,+1,-1,+1,+1,+1,-1,-1,-1.
n = 2 + +
n = 3 + + -
n = 4 + + + -
n = 5 + + + - +
n = 7 + + + - - + -
n = 11 + - + + - + + + - - -
n = 13 + + + + + - - + + - + - +
Output di binary adder adalah suatu signal DSSS yang memiliki sebuah signal rate yang lebih besar daripada data signal aslinya. Sebagai contohnya Mbps PPDV yang berada pada input, akan menghasilkan 11 Mbps signal yang dispreading pada output adder. Modulator menerjemah baseband signal ke dalam sebuah signal analog pada operasi transmisi frekuensi dari kanal yang dipilih.
Infrared
Skema infrared IEEE 802.11 merupakan omnidirectional daripada point to point. Rangenya dapat mencapai 20 m. Skema Modulasi untuk 1 Mbps data rate dikenal sebagai 16-PPM (Pulse Position Modulation). Didalam skema, setiap group dari 4 data bit di mapped menjadi satu dari 16-PPM symbols; setiap symbol merupakan 16 bit string. Setiap 16-bit string mencangkup dari 0 sebanyak 15 dan binary 1 sebanyak sekali. Untuk 2 Mbps data rate, setiap group dari 2 data bit di mapped menjadi satu dari empat bit sequence. Setiap sequence terdiri dari 0 sebanyak 3 kali dan binary 1 sebanyak 1. Transmisi yang sebenarnya menggunakan skema intensity modulation, dimana keberadaan signal correspond ke binary 1 dan kehadiran dari signal correspond ke binary 0.
IEEE 802.11a
Spesifikasi IEEE 802.11a menggunakan frekuensi 5 GHz. Tidak seperti yang spesifikasinya 2,4 GHz, IEEE 802.11 tidak menggunakan skema spread spectrum tetapi menggunakan Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OPDM). OFDM juga disebut Multicarrier Modulation, menggunakan Multicarrier signal ke frekuensi yang berbeda-beda, mengirim beberapa bit ke setiap channel. Hal ini sama dengan FDM. Tetapi pada OPDM, setiap subchannel ditujukan pada single data source.
Kemungkinan data rate untuk IEEE 802.11a adalah 6,9,12,18,24,36,48,dan 54 Mbps. Sistemnya dapat mencapai 52 subcarrier yang dimodulasi menggunakan BPSK,QPSK,16-QAM atau 64-QAM, tergantung dari data yang diterima. Jarak frekuensi subcarrier 0.312 MHz. Convolution code di rate1/2, 2/3, atau 3/4 menyediakan Forward Error Correction.
IEEE 802.11b
IEEE 802.11b IEEE 802.11a. Skema DS-SS, menyediakan data rate 5,5 dan 11 Mbps. Chipping rate nya 11Mhz, dimana memiliki kesamaan dengan Skema DS-SS yang original, dan menyediakan bandwidth yang sama. Untuk mencapai data rate yang lebih tinggi pada bandwidth yang sama dan pada chipping rate yang sama, skema modulasi yang diketahui sebagai Complementary Code Keying (CCK) digunakan.
Skema modulasi CCK sangat rumit dan tidak diteliti secara detail. Data input berada pada 8 blok bit dengan rate 1.375 Mhz ( 8 bit/symbol x 1.375 MHz = 11 Mhz). Enam bit di mapped menjadi 64 code sequence berdasarkan dari 8 x 8 Walsh Matrix. Output dari mapping, ditambah 2 additional bit, menjadi input ke modulasi QPSK.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar