49016291-mimo
Post on 16-Feb-2015
45 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Multi Input Multi
Output[Makalah Teknik Switching dan Rekayasa
Trafik]
Disusun Oleh :
Cindhi Dwi Novita (130803029X)
Telkom 4A
Politeknik Negeri Jakarta
Teknik Telekomunikasi
2010
MIMO
(Multi Input Multi Output)
Pengertian MIMO
Salah satu alasan dari perkembangan broadband (pita lebar ) adalah perkembangan
kebutuhanakan informasi yang tidak terbatas. Ilmu pengetahuan dan Next Generation
Network (NGN) merupakan hal yang potensial dalam dalam mengubah industri telekomunikasi
dan informatika TIK) . Perkembangan ini juga terkait dengan kebutuhan akan bandwidth yang
besar dalam menjalankan suatu aplikasi tertentu. Kebutuhan akan akses broadband terutama
internet selama ini masih banyak dipenuhi melalui fiber optic. Penggunaan fiber optic
mempunyai kelemahan antara lain biaya penggelaran yang mahal serta mobilitas yang hampir
tidak memungkinkan. Kelemahan ini memunculkan adanya suatu teknologi yang mampu
mempunyai kemampuan dalam transfer rate yang besar dan juga mempunyai kemampuan
mobilitas yang tinggi. Hal ini melandasi adanya mobile broadband.
Perkembangan teknologi 3G memungkinkan ekspansi dalam hal mobile bandwidth
dankapasitas. Selain itu sekarang mulai muncul teknologi baru yaitu WiMAX yang disebut-
sebut sebagai teknologi 4G. Perkembangan ini sangat ditentukan oleh perkembangan dalam
teknologi teleomunikasi antara lain adalah perkembangan MIMO (Multiple Input, Multiple
Output) dan OFDM (Orthogonal Divison Multiplexing).
a. OFDM (Orthogonal Divison Multiplexing)
OFDM merupakan teknologi yang terbukti dapat digunakan untuk mengatasi
permasalahan mengenai berbagai macam propagasi (multipath), termasuk kondisi
NLOS antara BS (base Station) dan SS (subsriceber Station). OFDM juga dapat
mengatasi permasalahan delay spread dan Intersymbol Interference (ISI). Sinyal OFDM
dibentuk oleh beberapa sinyal sempit yang dipancarkan secara paralel untuk setiap
informasi yang dikirim. Gambar memperlihatkan perbandingan sinyal OFDM dengan
Single carrier yang melewatkan informasi secara serial. Sub-channellization diterapkan
pada sinyal uplink dari SS atau CPE (Customer Premises Equipment) dan bersifat
optional.
b. MIMO (Multiple Input, Multiple Output)
Secara sederhana multiple-input and multiple-output (MIMO) adalah penggunaan
multipe antena baik di pemancar (transmitter) dan juga di penerima (receiver) untuk
meningkatkan performance teleomunikasi. MIMO sendiri merupakan salah satu
bentuk dari Smart Antenna. MIMO adalah teknologi yang rencananya akan
dipergunakan oleh standar wireless baru 802.11n. Standar ini sendiri baru diluncurkan
kira-kira awal tahun 2007. Saat ini beberapa perusahaan sudah banyak yang menjual
teknologi ini secara terpisah dari sistem yang ada. MIMO. Teknologi ini kali pertama
diperkenalkan oleh seorang ahli dari Bell Laboratories pada tahun 1984. Dengan
teknologi MIMO, sebuah receiver atau transmitter menggunakan lebih dari satu
antena. Tujuannya adalah untuk menjadikan sinyal pantulan sebagai penguat sinyal
utama sehingga tidak saling menggagalkan.
Penggunaan MIMO dalam jaringan 4G
Belum lagi tuntas implementasi sistem nirkabel generasi ketiga alias 3G, termasuk di
Indonesia, orang sudah mulai memikirkan generasi berikutnya, yaitu generasi keempat (4G).
Sistem 4G yang sedang diteliti oleh para pakar di seluruh dunia ini dijanjikan dapat
mengirimkan data sampai lebih dari 20 Mbps.
Lingkup istilah 4G tidak hanya memayungi versi nirkabel dari LAN seperti yang
dibakukan oleh IEEE dalam standar 802.11 di mana pelanggan berkomunikasi dari notebook
atau desktop-nya sambil duduk diam, namun juga meliputi generasi penerus dari sistem
komunikasi bergerak 3G. Di sini tampak bahwa fitur yang ditekankan pada sistem 4G adalah
pencapaian kapasitas yang tinggi dengan tetap menjaga mobilitas bagi pelanggannya.
MIMO bukanlah standar baru di area jaringan nirkabel. Tetapi dengan menggunakan
MIMO, koneksi wireless akan lebih cepat dan jarak jangkauan juga akan semakin jauh. MIMO
datang lebih cepat dari yang diperkirakan. Saat ini sudah ada empat perusahaan networking
yang sudah memproduksi router dengan teknologi MIMO. Dengan harga yang tentunya sangat
tinggi, router-router ini menjanjikan koneksi wireless yang jauh lebih baik ketimbang hanya
mengandalkan standar yang sudah ada.
Sebagai contoh, misalkan pemancar memiliki M antena, masing-masing mengirimkan
sinyal yang berbeda-beda, sedangkan penerima menggunakan N antena. Semua sinyal dari M
antena pemancar akan sampai pada setiap antena penerima dalam keadaan tercampur baur.
Efek ini secara matematis dinyatakan dalam respons kanal yang berbentuk matriks berukuran
NM.
Namun, dengan bantuan lintasan propagasi radio yang jamak akibat adanya berbagai
obyek penghambur gelombang di sekeliling antena, perangkat penerima dapat didesain untuk
mampu memilah-milah sinyal yang berbeda-beda tersebut.
Malah sistem MIMO mampu memanfaatkan keberadaan lintasan jamak ini untuk
menciptakan sejumlah kanal ekivalen yang seolah-olah terpisah satu sama lain. Ini bisa
dipandang sebagai suatu mukjizat tersendiri karena pada kondisi normal keberadaan lintasan
jamak justru bersifat merugikan sebab menimbulkan fading. Aplikasi MIMO pun kemudian
dapat diarahkan untuk mencapai dua tujuan yang berbeda yang diwujudkan dalam dua teknik:
multipleks spasial dan pengkodean ruang-waktu.
Multipleks spasial
Aplikasi pertama diperoleh jika sistem pemancar dan penerima dioperasikan dalam
mode yang disebut multipleks spasial (spatial multiplexing) dengan tujuan untuk mencapai
kapasitas kanal yang besar. Pada multipleks spasial, aliran data berlaju tinggi dipecah-pecah
menjadi sejumlah aliran paralel sesuai dengan jumlah antena pemancar, masing-masing
dengan laju yang lebih rendah dari aliran aslinya.
Sebelum masuk ke antena, aliran-aliran data ini dilewatkan pada matriks khusus yang
berfungsi menggabung-gabungkan sinyal dari semua aliran dengan kombinasi tertentu untuk
dipancarkan melalui setiap antenna suatu proses multipleks yang berlangsung pada dimensi
spasial karena setiap kombinasi data paralel ditujukan ke salah satu antena pemancar.
Jika diasumsikan terdapat saluran umpan balik informasi dari penerima ke pemancar,
penerima dapat melakukan estimasi respons kanal (dengan training sequence misalnya) dan
mengumpanbalikkan informasi ini kepada pemancar. Pemancar kemudian dapat mengetahui
bagaimana seharusnya dia menata matriks multipleks agar dapat dicapai kapasitas kanal yang
setinggi-tingginya.
Konfigurasi sistem kemudian menjadi ekivalen dengan sistem pemancar-penerima
yang terhubung melalui sejumlah saluran paralel sebanyak M atau N, tergantung mana yang
lebih kecil. Sebagai contoh, misalkan M bernilai lebih kecil dari N, maka sistem ini seolah-olah
memiliki M saluran yang terpisah satu sama lain untuk membawa M aliran data yang berbeda,
masing-masing dengan laju rata-rata 1/M dari laju aliran data aslinya, padahal seluruh sistem
multi-antena ini bekerja pada frekuensi yang sama.
Kesimpulannya jelas, telah terjadi penghematan penggunaan bandwidth sebesar 1/M
kali, atau dengan kata lain, terjadi peningkatan kapasitas kanal sebesar M kali. Bayangkan
kondisi ekstremnya, dengan sedikitnya 10 antena pada masing-masing sisi pemancar dan
penerima, aliran data sebesar 1 Mbps dapat dikirimkan ke penerima dengan bandwidth sekitar
100 kHz saja apabila digunakan modulasi dengan efisiensi 1 bps/Hz.
Atau dari sudut pandang yang berlawanan, lebar spektrum 100 kHz yang sebelumnya
hanya mampu membawa sinyal 100 kbps, sekarang mampu mengangkut data berlaju 1 Mbps
dengan menggunakan minimal 10 antena pada setiap sisi.
Kesimpulan yang sangat menggiurkan ini diupayakan terealisasi oleh para ahli dengan
susah payah. Tantangan utama adalah penyediaan saluran umpan balik dengan estimasi
respons kanal yang cepat dan akurat. Implementasi yang lebih realistis, yaitu pada kondisi di
mana tidak ada saluran umpan balik dari penerima ke pemancar, adalah dengan menyalurkan
aliran-aliran data berlaju rendah secara apa adanya ke antena pemancar yang bersesuaian.
Sistem pengkodean ruang-waktu (space-time coding atau STC)
Jenis aplikasi MIMO yang kedua adalah sistem pengkodean ruang-waktu (space-time
coding atau STC). Tujuannya adalah mendapatkan kualitas sinyal setinggi mungkin dengan
memanfaatkan teknik diversity pada pemancar dan penerima (Tentang teknik diversity, dapat
meningkatkan kinerja sistem komunikasi radio dengan teknologi multi-antena).
True MIMO
Apakah benar router MIMO ini dapat meningkatkan daya jangkau dan kecepatan
transfer jaringan nirkabel dari standar yang sudah ada? Seperti apa kerja MIMO dan berapa
besar biaya yang harus ditanggung pemakainya? Pernahkah Anda mengalami di mana radio
atau ponsel Anda tidak mendapatkan sinyal? Padahal lokasi tempat Anda berada adalah di
pusat kota atau dekat dengan pemancar. Hal ini pasti disebabkan oleh adanya gangguan yang
dikenal dengan sebutan Multipath.
Multipath dapat timbul pada saat sebuah sinyal terpantulkan oleh penghalang. Pada
saat sinyal terpantulkan, maka akan terbentuk sinyal-sinyal pantulan. Pada saat sinyal utama
mencapai receiver, maka sinyal pantulan akan juga berusaha mencapai receiver. Ketika
keduanya berada pada posisi yang sama, maka keduanya saling meniadakan. Karena hal inilah
Anda sering mengalami hilang sinyal pada tempat yang tidak berjauhan dengan terminal radio
atau menara sinyal ponsel Anda. Tidak hanya sinyal radio dan ponsel saja yang mengalami hal
seperti ini, pada jaringan komputer nirkabel kendala ini juga sering terjadi. Hal ini sering
membuat kerja jaringan tidak maksimal. Kendala ini berlaku bagi semua standar jaringan
nirkabel, mulai dari 802.11a/b dan g. Namun nantinya, hal ini dapat segera diatasi dengan
teknologi ini.
Gambar 1.1. Sinyal LoS
Teknologi True MIMO hadir sebagai pengembangan dari teknologi wireless biasa yang
menggunakan prinsip Single Input Single Output (SISO). Teknologi wireless konvensional yang
biasa digunakan hanya menggunakan satu input dan satu output (dengan satu antena).
Teknologi True MIMO menggunakan minimal dua antena (pada umumnya digunakan tiga).
Semakin banyak antena yang digunakan tentunya akan semakin baik.
Gambar 1.2. Perbedaan SISO, SIMO, MISO, dan MIMO
Prinsip kerja True MIMO sebenarnya memanfaatkan “kelemahan” dari mekanisme
perambatan gelombang. Dalam sebuah ruangan yang memiliki banyak benda, sebuah
gelombang yang membentur benda tentunya akan dipantulkan menjadi beberapa gelombang.
Keunikan dari teknologi True MIMO adalah ia akan memanfaatkan multipath fading ini dengan
menggunakan algoritma khusus yang diimplementasikan dalam chip Digital Signal Processor
(DSP)-nya. Agak rumit jika membahas secara detail algoritma yang digunakan, namun secara
umum, teknologi True MIMO ini sangat bergantung dengan terjadinya efek pantulan ini. Sisi
positifnya adalah efek pantulan ini sangat sering ditemukan pada aplikasi wireless dalam
gedung atau perkantoran. Kondisi demikian tentu akan membuat kinerja dari perangkat True
MIMO menjadi lebih maksimal.
Wireless client akan mengirimkan data dengan kecepatan maksimal 108 Mbps.
Encoder akan memecah data stream menjadi beberapa stream dengan kecepatan yang lebih
rendah (misal: Sebuah stream 108 Mbps dipecah menjadi dua stream 54 Mbps). Transmitter
akan mengirim kedua data stream tersebut dengan menggunakan antena yang berbeda, tetapi
masih dalam satu channel. Sinyal yang dikirim tentunya akan menemui hambatan dan
dipantulkan sehingga membentuk multiple paths. Teknologi MIMO akan mengubah “paths” ini
menjadi virtual channel yang akan membawa data stream. Dua atau lebih antena akan
mengumpulkan sinyal-sinyal tersebut. Algoritma khusus akan menggabungkan sinyal-sinyal
tersebut untuk membentuk sebuah stream yang lengkap (108 Mbps).
Perangkat yang telah mengadopsi teknologi True MIMO pada dasarnya menggunakan
chipset AGN100 (sebagai Baseband/MAC processor) dan chipset AGN 100RF (sebagai
transceiver) dari Airgo Networks. Airgo Networks juga telah mempatenkan teknologi multi
antena yang digunakan pada perangkat True MIMO. Saat ini, teknologi True MIMO bisa
diimplementasikan pada jaringan 802.11a/b/g (2,4 dan 5 GHz) dengan kecepatan maksimal
sampai 108 Mbps.
Kelebihan MIMO
Seperti yang telah dibahas pada pembahasan di atas, kelebihan menggunakan MIMO
adalah :
a) Membuat sinyal pantulan (multi path) sebagai penguat sinyal utama sehingga tidak
saling menggagalkan.
b) Mempercepat koneksi wireless dan memperjauh jarak jangkauan.
c) Menghemat penggunaan bandwidth dan peningkatan kapasitas kanal.
Kelemahan MIMO
Selain memiliki banyak kelebihan, MIMO juga memilki kelemahan, yaitu adanya waktu
interval yang menyebabkan adanya sedikit delay pada antena akan mengirimkan sinyal,
meskipun pengiriman sinyalnya sendiri lebih cepat. Waktu interval ini terjadi karena
adanya proses di mana system harus membagi sinyal mengikuti jumlah antenna yang
dimiliki oleh perangkat MIMO yang jumlahnya lebih dari satu.
Daftar Pustaka
http://syah69.blogspot.com/2008/12/mimo.html
http://myquran.com/forum/archive/index.php/t-1908.html
http://www.sysneta.com/teknologi-antenna-mimo
http://www.sysneta.com/wp-content/uploads/2009/06/mimo-teknologi-sinyal-los.jpg
http://www.chip.co.id/tips-and-technologies/
http://teknologibroadband.blogspot.com/
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/97/Prinzip_MIMO.png/280px-
Prinzip_MIMO.png
top related