Radio Paket

Radio paket adalah bentuk dari teknologi packet switching yang digunakan untuk mengirimkan data digital melalui radio atau jaringan komunikasi tanpa kabel. Paket radio terdiri dari dua konsep dalam komunikasi data, yaitu Packet Switching dan Radio Communication. Radio Communication merupakan komunikasi yang menggunakan gelombang elektromagnetik dalam menyalurkan data komunikasinya. Sedangkan Packet Switching merupakan komunikasi mentransmisikan data dalam bentuk potongan – potongan yang disebut paket. Setiap paket sendiri berisi data ditambah dengan beberapa informasi kontrol.

Istilah radio paket identik dengan mode digital dari sistem komunikasi di dunia radio amatir. Pada sistem ini menggunakan sebuah TNC (Terminal Node Controller) dan radio transceiver. TNC menggunakan protocol AX.25 (Amatir X.25) yang dikeluarkan oleh ARRL (American Radio Relay League) untuk proses paket switching.

Sejarah Radio Paket

Teknologi paket data pertama kali dikembangkan pada pertengahan tahun 1960-an dan diterapkan pada jaringan ARPANET yang didirikan pada tahun 1969. Sedangkan untuk radio paket pertama kali dikembangkan pada penelitian yang dilakukan di Universitas Hawaii, Amerika Serikat pada tahun 1970. Pada penelitian tersebut membuat jaringan ALOHANET yang merupakan proyek radio paket melalui satelit dalam skala besar. Di dunia amatir radio, operasi radio paket pertama kali secara serius dilakukan oleh kalangan radio amatir di Kanada pada tahun 1978, dan diikuti oleh pengembangan perangkat Terminal Node Controller (TNC) di tahun 1980 oleh Vancouer Amateur Digital Communication Group (VADCG).

Standard TNC yang dipakai saat ini merupakan hasil dari diskusi pada bulan Oktober 1981 pada pertemuan Tucson Chapter IEEE Computer Society. Sebulan setelah diskusi tersebut, enam orang dari peserta diskusi berkumpul kembali dan mendiskusikan kemungkinan pembuatan TNC yang dapat digunakan oleh para radio amatir dengan harga yang murah. Dari diskusi tersebut dibentuk TAPR, Tucson Amateur Packet Radio yang kemudian mendemonstrasikan prototipe TNC pertama pada 26 Juni 1982.  Prototipe pertama TNC dikenali sebagai TNC-1 yang berbasis prosesor mikro Z80. Prototipe ini kemudian dilanjutkan dengan TNC-2 yang dijadikan acuan oleh kalangan pengguna radio paket seluruh dunia.

Perangkat Radio Paket Amatir

Berikut merupakan beberapa perangkat yang digunakan untuk membangun komunikasi radio paket amatir 

Personal Komputer

Peralatan yang jelas-jelas harus ada adalah sebuah Personal Computer (PC). PC berguna untuk menjalankan program aplikasi komunikasi radio paket. Pada PC zaman dulu  (Intel 486 kebawah)  tidak mampu untuk digunakan dengan soundcard modem dikarenakan prosesor yang dipakai berada dibawah persyaratan minimal prosesor yang dipakai. Walaupun PC ini tidak dapat digunakan dengan soundcard modem, PC ini tetap dapat dipakai untuk menjalankan aplikasi paket radio dengan menggunakan TNC atau modem BayCom. Perangkat lunak yang digunakan untuk itu umumnya adalah Network Operating System (NOS) yang jalan di DOS. Sedangkan untuk prosesor yang diatas itu dapat menggunakan soundcard modem.

Modem Radio

Seperti halnya komunikasi data / aplikasi Internet yang menggunakan telepon, anda juga membutuhkan sebuah modem dalam aplikasi komunikasi data / Internet. Modem, singkatan dari MODulator-DEModulator, adalah alat yang digunakan untuk melakukan modulasi dari sinyal digital ke analog, kemudian dikembalikan lagi dari sinyal analog ke digital. Alat ini dibutuhkan karena komputer adalah peralatan digital (hanya mengenal 0 dan 1 misalnya dalam bentuk tegangan 0-5 Volt). 

Sedang peralatan radio dan telepon adalah peralatan analog yang hanya mengenal frekuensi suara saja. Modem radio memang di rancang khusus untuk disambungkan dengan peralatan radio komunikasi jadi ada sambungan ke Mic, Speaker dan Push-To-Talk (PTT). Modem telepon di rancang khusus untuk komunikasi menggunakan kabel telepon, yang harus mampu memberikan sinyal dial tone dll. Jadi tidak bisa kita menggunakan modem telepon pada jaringan radio – karena memang peralatan fisik-nya memang lain. Berikut ini macam – macam modem radio yang dapat digunakan:

Terminal Node Controller (TNC)

Terminal Node Controller (TNC) adalah modem radio yang pertama-tama dipakai untuk paket radio. TNC ini dibuat pertama kali pada tahun 1980

BayCom Modem

Salah satu kelemahan yang dimiliki TNC adalah harga yang cukup mahal. Pada akhir era 1980an, sekelompok radio amatir Jerman membuat software yang bernama DIGICOM>64 yang berjalan pada komputer Commodore. Software ini mengemulasikan TNC paket 1200 bps dan terminal software pada komputer tadi, dengan hanya membutuhkan modulator-demodulator sederhana untuk menghubungkan komputer dengan radio. Software ini menjadi terkenal di kalangan radio amatir yang ingin berkomunikasi dengan radio paket, namun tidak mampu membeli TNC yang harganya mahal.

Soundcard Modem

Terjadinya krisis moneter di Indonesia tahun 1989 yang lalu mengakibatkan melambungnya harga komponen elektronika – termasuk chip modem Texas Instrument TCM 3105. Hal ini membuat harga pembuatan modem BayCom menjadi melambung. Beberapa orang mulai mencari alternatif lain untuk mendapatkan modem radio dengan harga yang murah. Akhirnya ditemukan suatu alternatif modem radio dengan menggunakan soundcard yang telah ada pada kebanyakan PC yang ada.

Soundcard modem adalah modem radio yang menggunakan kartu suara / soundcard yang ada pada komputer dengan bantuan sebuah software khusus. Soundcard yang tadinya hanya digunakan untuk mendengarkan musik, kini dapat digunakan menjadi modem radio. Seperti kita ketahui bahwa clock pada PC jaman sekarang semakin hari semakin cepat. Tingginya kecepatan PC ini menyebabkan proses pengolahan sinyal yang terjadi pada modem kini dapat dikerjakan pada CPU dengan catatan kecepatan prosesor yang dipakai minimal setara dengan Intel 486 DX2/66 MHz. Soundcard hanya berfungsi sebagai pengubah dari sinyal analog ke digital, dan sebaliknya.

Soundcard modem memiliki beberapa keuntungan daripada modem-modem yang lain yang disebutkan terlebih dahulu, yaitu:

• Mudah didapat
• Murah harganya
• Lebih sedikit setup dan konfigurasi dibanding modem yang lain
• Memiliki dua kecepatan sekaligus (1200 bps dan 9600 bps)

Radio Komunikasi

Untuk mengirimkan informasi ke udara bebas, kita membutuhkan radio komunikasi. Radio ini bukanlah radio penerima biasa yang kita miliki di rumah, namun ia adalah gabungan dari radio pemancar (Transmitter) dan radio penerima (Receiver), sehingga ia sering disebut Radio Transceiver. Berikut macam – macam radio komunikasi yang digunakan yaitu:

Handheld Transceiver (HT) 

Handheld Transceiver (HT) merupakan jenis radio komunikasi yang harganya paling terjangkau. Dengan bentuk yang kecil dan ringan, radio ini dapat dibawa-bawa kemana-mana dengan mudah. Biasanya radio ini bekerja pada frekuensi 144 MHz, walaupun ada juga yang bekerja di dua frekuensi, yaitu 144 MHz dan 430 MHz. HT biasanya memiliki daya pancar 0,5 Watt sampai dengan 1 Watt.

VHF Mobile Transceiver (Rig VHF)

Rig merupakan sebutan bagi radio yang tidak dapat dibawa-bawa, namun dapat ditempatkan di suatu ruangan atau di mobil. Rig VHF memiliki frekuensi yang sama dengan HT, tetapi yang membedakannya adalah daya pancar yang dimilikinya, yaitu berkisar antara 30 Watt sampai dengan 100 Watt. Daya pancar sebesar ini membuat jarak jangkauan pancar rig ini bisa mencapai 50 km line-of-sight.

HF Mobile Transceiver (Rig HF)

Rig HF bekerja pada frekuensi HF (atau bagi orang awam sering dikenal sebagai SW). Dengan daya 50 Watt sampai dengan 250 Watt, rig ini dapat digunakan untuk berkomunikasi dengan orang yang berada 500 km sampai dengan ribuah km jauhnya dari kita. Masalah utama di frekuensi HF adalah tinggi-nya noise sehingga diperlukan teknik dan kesabaran yang lebih tinggi untuk komunikasi data / internet.

Antenna

Setiap alat komunikasi wireless, seperti TV atau radio harus menggunakan antenna. Antena digunakan untuk melepas sinyal listrik dari radio menjadi medan elektromagnetik ke ruang bebas bila digunakan sebagai antena pemancar, dan sebaliknya bila digunakan sebagai antena penerima.

Untuk komunikasi lokal biasanya digunakan antenna yang bentuknya vertikal. Sedang untuk komunikasi jarak jauh dibutuhkan antenna yang dapat mengarahkan sinyal radio tersebut ke tujuan yang jauh, biasanya digunakan antenna yagi. Tampak pada gambar adalah antenna vertikal yang digunakan pada band VHF.

Teknologi Radio Paket

Pada sistem komunikasi radio paket, menggunakan beberapa hal yang berkaitan dengan teknik radio seperti frekuensi dan modulasi. Selain itu juga menggunakan beberapa protokol untuk membangun jaringan Internet menggunakan radio, seperti AX.25 dan TCP/IP.

Frekuensi

Ada beberapa macam frekuensi yang digunakan untuk komunikasi radio paket amatir, yaitu VHF, UHF  dan HF (Internetsehat, 2010c).

• VHF (Very High Frequency) - Frekuensi yang digolongkan VHF dan dipakai oleh radio amatir umumnya pada frekuensi yang berkisar diantara 144 MHz s/d 146 MHz.

• UHF (Ultra High Frequency) - Frekuensi ini tidak sepopuler VHF, namun frekuensi ini dipakai karena sifatnya yang lebih bersih dan tidak seramai VHF. Alokasi frekuensi UHF yang dipakai oleh kalangan radio amatir biasanya berkisar diantara 430 MHz sampai dengan 435 MHz.

• HF (High Frequency) - Range frekuensi HF yang dipakai berkisar diantara 3 MHz sampai dengan 30 MHz. Frekuensi ini merupakan frekuensi yang populer digunakan kalangan radio amatir untuk berkomunikasi jarak jauh. Dengan karakteristik frekuensi yang memanfaatkan pantulan lapisan ionosfer, seorang radio amatir dapat berkomunikasi dengan rekannya yang berada sejauh 500 km sampai dengan 3000 km.
• Microwave. Rentang frekuensinya dimulai dari 900 MHz keatas. Frekuensi ini dipakai untuk komunikasi data menggunakan radio dengan kecepatan tinggi mulai dari 2 Mbit/s.

Radio paket memiliki jarak jangkau yang cukup besar. Bergantung dari frekuensi kerja pemancar, jarak yang bisa dijangkau oleh suatu stasiun satu ke stasiun lainnya bisa mencapai 10 km – 100 km bila bekerja pada frekuensi VHF, dan 500 km – 3000 km, bahkan lebih jauh lagi bila bekerja pada frekuensi HF. Untuk frekuensi VHF ini, pada umumnya jarak jangkau ini terbatas pada jarak pandang tak terhalang (LOS, Line of Sight) ditambah 10-15%. Ini dipengaruhi oleh daya pemancar, tipe dan lokasi antena dan panjang kabel yang menghubungkan radio pemancar dengan antena. Adanya halangan, seperti bukit dan bangunan tinggi juga mempengaruhi jarak jangkau ini.

Modulasi

Informasi yang akan disampaikan kepada satu stasiun radio paket kepada stasiun lainnya berbentuk sinyal digital, yaitu pulsa yang menyatakan nilai 1 dan 0 . Sinyal digital ini tidak dapat ditransmisikan begitu saja menggunakan radio, karena bandwidth (lebar pita) yang dipakai oleh sinyal digital terlalu lebar. Sinyal ini harus dimodifikasi agar ia dapat ditransmisikan via radio. Modifikasi terhadap sinyal ini dinamakan modulasi.

Modulasi terbagi menjadi dua, yaitu modulasi sinyal digital dan modulasi sinyal analog. Modulasi sinyal analog yaitu Frequency Modulation (FM) dan Amplitude Modulation (AM). Sedangkan modulasi sinyal digital yang digunakan pada komunikasi radio paket amatir yaitu Amplitude Shift Keying (ASK), Phase Shift Keying (PSK),Frequency Shift Keying (FSK), Audio Frequency Shift Keying (AFSK).

ASK - Amplitude Shift Keying (ASK) adalah modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan tertentu (misalnya 1 Volt) dan sinyal digital 0 sebagai sinyal digital dengan tegangan 0 Volt. Sinyal ini yang kemudian digunakan untuk menyala-mati-kan pemancar, kira-kira mirip sinyal morse.

PSK - Phase Shift Keying (PSK) adalah modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan tertentu dengan beda fasa tertentu pula (misalnya tegangan 1 Volt dengan beda fasa 0 derajat), dan sinyal digital 0 sebagai suatu nilai tegangan tertentu (yang sama dengan nilai tegangan sinyal PSK bernilai 1, misalnya 1 Volt) dengan beda fasa yang berbeda (misalnya beda fasa 180 derajat).

FSK - Frequency Shift Keying (FSK) adalah modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan dengan frekuensi tertentu (misalnya f1 = 1200 Hz), sementara sinyal digital 0 dinyatakan sebagai suatu nilai tegangan dengan frekuensi tertentu yang berbeda (misalnya f2 = 2200 Hz). Sama seperti modulasi fasa, pada modulasi frekuensi yang lebih rumit dapat dilakukan pada beberapa frekuensi sekaligus dengan cara ini pengiriman data menjadi lebih effisien.

AX.25 - Khusus untuk komunikasi radio paket, protocol yang digunakan adalah AX.25. Protokol ini dibuat berdasarkan protocol jaringan kabel X.25. Pada frame AX.25 ditambahkan field digipeater yang memungkinkan stasiun lain meneruskan paket sehingga jarak transmisi semakin jauh. Pada AX.25 setiap paket yang dikirimkan mengandung informasi callsign pengirim dan penerima, sehingga menyediakan identifikasi stasiun pada setiap transmisinya. Dengan adanya protokol AX.25, di dalam satu frekuensi yang dipakai bisa digunakan oleh beberapa pihak dalam satu waktu untuk berkomunikasi secara bergantian. Dalam waktu yang sama, pada satu frekuensi mungkin ada lebih dari dua stasiun yang dapat bekerja sekaligus dan mengirimkan data secara simultan tanpa mengganggu satu sama lain.

AX.25 merupakan protocol yang bekerja pada layer 1 dan 2 OSI . Pada protokol AX.25, komunikasi dilakukan dengan membangun hubungan logik. Hubungan logik tersebut terdiri dari 2 jenis yaitu:

1. Permanent Virtual Circuit (PVC) merupakan hubungan antara 2 DTE yang tidak memerlukan prosedur inisialisasi pada waktu awal penyambungan.  Jenis ini biasanya digunakan untuk leased line dimana kedua modem sudah terhubung dan tidak pernah terputus.
2. Virtual Circuit (VC) juga hubungan antara 2 DTE, namun menggunakan prosedur penyambungan dan pemutusan . Jenis ini yang dipakai oleh radio paket dan bentuk komunikasi lainnya.

Prosedur penyambungan pada VC terdiri atas 3 tahap utama yaitu penyambungan, pemindahan data dan pemutusan. Sebelum hubungan dimulai paket level sudah memastikan level dibawahnya sudah siap untuk komunikasi. Prosedur penyambungan diterangkan secara bertahap di bawah ini:

•  Kedua DTE , yaitu calling DTE dan called DTE harus membangun virtual circuit
• Calling DTE akan menyampai call request kepada DCE lokal
• DCE lokal meneruskannya ke DCE lain dan akhirnya sampai ke called DTE
• Called DTE bila siap akan menkonfirmasi calling DTE dengan mengirimkan sinyal call accepted
• Virtual Circuit telah terbentuk
• Transfer data
• Calling DTE akan menyampaikan sinyal clear request apabila komunikasi akan ditutup
•  Called DTE akan menkonfirmasi dengan mengirim sinyal clear confirmation Hubungan ditutup

Pada protokol AX.25 dapat menggunakan protokol TCP/IP untuk mendefinisikan layer atasnya. Dalam  aplikasi  jaringan  radio  paket  protokol  TCP/IP ditumpangkan diatas protokol AX.25. Protokol TCP/IP menggunakan  protokol AX.25 sebagai perantara antara TCP/IP dengan media fisik jaringan, dalam hal ini modem radio dan jaringan radio  paket. Dengan penumpangan ini  maka aplikasi TCP/IP  biasa dapat dijalankan dengan  jaringan radio paket.

Multiple Access Protocols

Agar suatu jalur atau kanal komunikasi dapat digunakan secara bersama-sama, diperlukan suatu metoda pengaksesan jamak (Multiple Access). Multiple Access protokol dibagi menjadi 2, yaitu Contention dan Conflict Free. Pada Conflict-Free Access Protocols, setiap user dialokasikan suatu kanal tersendiri tanpa overlap dengan kanal yang digunakan oleh pengguna lainnya sehingga transmisi komunikasi satu pengguna tidak terganggu oleh transmisi komunikasi pengguna lainnya, Contohnya FDMA, TDMA dan CDMA. Sedangkan pada Contention Access Protocols, adanya perebutan jalur yang dipakai secara bersama-sama, sehingga memungkinkan terjadinya tabrakan, Contohnya Aloha dan CSMA.

ALOHA

Ide dari ALOHA sangat sederhana, yaitu membiarkan pengguna untuk melakukan transmisi kapan saja bila memiliki data yang akan dikirimkan. Sang pengirim kemudian menunggu datangnya pesan balasan, dan jika ia tidak menerimanya setelah suatu jangka waktu tertentu, data yang dikirimkan diasumsikan hilang. Dalam kasus ini, sang pengirim akan menunggu selama suatu periode waktu yang acak, sebelum mengirimkan lagi data yang hilang.

CSMA

Paket radio yang menggunakan protokol AX.25 umumnya menggunakan metoda transmisi radio yang bersifat Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection (CSMA/CD). Kata ini memiliki tiga maksud. Carrier Sense artinya adalah apabila suatu stasiun akan memancarkan data di satu frekuensi, ia harus menunggu kanal frekuensi itu tidak sedang digunakan oleh stasiun yang lain. Multiple Access artinya adalah satu kanal frekuensi ini dapat dipakai oleh beberapa stasiun secara bergantian. Collision Detection artinya jika kebetulan ada dua stasiun yang memancarkan data di frekuensi secara bersamaan, kedua stasiun tadi akan mendeteksi adanya tubrukan / collision, dan kedua stasiun tadi akan berhenti memancarkan data. Kedua stasiun tadi akan menunggu dalam waktu yang acak (mereka menggunakan timer mereka sendiri-sendiri) untuk memancarkan data kembali. Metoda ini menjelaskan mengapa gangguan-gangguan seperti pemancar liar atau jamming tidak akan merusak data, namun hanya mengakibatkan data gagal disampaikan, dan kemudian data yang gagal disampaikan tadi akan dikirim kembali.

Keuntungan dan Kerugian Komunikasi Radio Paket Amatir

Keuntungan:

1. Murah. Peralatan yang diperlukan relatif berharga murah dan menggunakan peralatan yang sudah ada, bahkan ada beberapa peralatan yang dapat dibuat sendiri.
2. Radio paket menggunakan media radio yang tidak dikenai biaya koneksi, tidak seperti halnya penggunaan telepon untuk komunikasi data.
3. Tanpa kabel / Wireless.

Kerugian:

1. Kecepatan rendah, hanya 1200 bps s/d 9600bps, bandingkan dengan koneksi dial up via telepon yang memiliki kecepatan 28800 bps.
2. Sistem komunikasi paket radio yang sudah stabil sekarang berjalan pada kecepatan 1200 bps. Kecepatan setinggi ini hanya cocok untuk aplikasi electronic mail. Kecepatan yang sedikit lebih tinggi (9600 bps) dimungkinkan dengan melakukan sedikit modifikasi kepada radio.