Belajar | Sistem Komunikasi Cahaya Tampak | Bagian 1

   

    Kali ini saya akan membagikan pengalaman berupa project yang pernah saya kerjakan. Project ini berkaitan dengan suatu sistem komunikasi dengan media cahaya. Sistem komunikasi yang dimaksud disini adalah komunikasi data, seperti layaknya internet. Sistem komunikasi secara sederhana terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian pemancar dan bagian penerima. Pemancar contohnya seperti BTS (base tansceiver station), sedangkan sisi penerima contohnya user seperti smartphone. Contoh komunikasi data tersebut menggunakan media berupa gelombang elektromagnetik. Nah disini akan dibahas komunikasi data menggunakan media gelombang cahaya. Kenapa menggunakan gelombang cahaya?

Baca juga : Alat monitoring infus berbasis IoT     

Hal ini berkaitan dengan perkembangan teknologi komunikasi. Seperti yang kita tahu, saat ini tahun 2022 sudah kita kenal teknologi yang namanya 5G, yang merupakan pengembangan dari teknologi sebelumnya (3G, 4G). Mudahnya, teknologi 5G ini memberikan kualitas transfer data yang lebih baik, salah satunya dari segi kecepatan transfer rate nya. Oke kali ini kita akan belajar fiiska sebentar. Perhatikan gambar dibawah ini,

    Frekuensi berbanding lurus dengan bandwidth, serta bandwidth berbanding lurus dengan data rate(kecepatan transmisi data), sedangkan 3 parameter tersebut berbanding terbalik terhadap panjang gelombang. Itu artinya semakin tinggi frekuensi yang digunakan, memungkinkan bandwidth yang tersedia juga semakin lebar. Jika bandwidth sudah lebar maka otomatis semakin cepat transmisi datanya. Sehingga semakin tinggi frekuensi yang digunakan maka semakin cepat transfer data. Akan tetapi hal ini memiliki kelemahan yaitu terhadap panjang gelombang. Pendeknya panjang gelombang menyebabkan jangkauan sebuah sinyal akan terbatas, dan rentan terhadap gangguan. Tapi kita abaikan saja kekurangan tersebut, karena sejatinya yang ingin dicapai adalah kecepatan transfer data yang tinggi : )

    Oke, kita lanjut ke bagian berikutnya. Berbicara tentang frekuensi tinggi, tidak terlepas dari jenis gelombang yang digunakan. Saat ini yang digunakan adalah gelombang radio dan gelombang elektromagnetik. Sedangkan untuk mencapai tujuan data rate yang tinggi perlu beralih ke spektrum gelombang yang lebih tinggi. Selain itu, pemakaian gelombang radio maupun elektromagnetik yang semakin banyak, menyebabkan jumlah ketersediaan spektrum gelombang semakin sedikit, sehingga mau tidak mau harus mulai berpindah ke spektrum gelombang lainnya. Salah satu yang bisa dimanfaatkan adalah spektrum gelombang cahaya. Salah satu teknologi komunikasi yang menggunakan gelombang cahaya adalah VLC atau Visible Light Communication. 

  Lalu bagaimana kita menggunakan teknologi VLC ini? Maksudnya bagaimana kita akan mentransmisikan gelombang cahaya ini bahkan sampai membuatnya sebagai medium komunikasi. Jawabannya ada pada gambar di bawah ini.

    

    Ya, kuncinya ada pada lampu LED. Kenapa lampu LED? Jadi begini, Berbeda dari teknologi iluminasi yang lebih lama, LED mampu beralih ke tingkat intensitas cahaya yang berbeda dengan kecepatan yang sangat cepat, bahkan tidak terlihat oleh mata manusia, sehingga hal ini membuka peluang untuk digunakan sebagai sebuah sistem komunikasi dimana data dikodekan dalam pancaran cahaya dengan berbagai cara [1]. 

    Sistem VLC dirancang mengacu pada blok diagram yang terdiri atas dua bagian, yakni transmitter dan receiver. Topologi komunikasi yang digunakan adalah point to point, sementara konfigurasi link disusun dengan directed LOS dimana modul transmitter dan modul receiver dihadapkan langsung pada jarak tertentu [2].

Diagram Sistem VLC [3]

    Dari gambar diatas dapat dijabarkan bahwa proses transmisi data dimulai dari data biner (0 & 1) yang digenerate lewat lampu LED. Lampu mati dianggap sebagai data biner 0, sedangkan lampu menyala dianggap sebagai data biner 1. Proses pengkodean data biner 0 dan 1 diatur oleh driver circuit dan dieksekusi secara cepat. Sehingga tanpa disadari lampu yang menyala biasa ternyata sedang berkedip dengan frekuensi tinggi sambil mentransmisikan sebuah data. 

Baca juga : Tempat cuci tangan otomatis proyek kkn

    Sedangkan pada pada proses penerimaan data, dapat menggunakan photodioda. Pada dasarnya, sinyal yang ditransmisikan bisa langsung ditangkap oleh photodioda. Akan tetapi lebih baik jika menggunakan rangkaian elektronik lain. Amplifier digunakan untuk menguatkan sinyal yang diterima, yang mungkin saja melemah akibat jarak transmisi. Filter digunakan untuk membersihkan sinyal dari noise. Sehingga dengan tambahan rangkaian sinyal yang diterima bisa lebih baik dan mampu dibaca dengan benar.

      Setelah menjelaskan tentang kelebihan dan cara kerja dari sistem VLC, ada hal penting yang perlu diperhatikan. Hal tersebut adalah kelemahan dari sistem ini. Meskipun sistem ini menjanjikan kecepatan transmisi data yang cepat, potensi terhadap gangguan selama proses transmisi juga besar. Paling jelas adalah sangat terpengaruh oleh jarak. Seperti ilustrasi perbandingan frekuensi dengan panjang gelombang, diketahui bahwa VLC ini memiliki panjang gelombang yang lebih pendek, sehingga jangkauannya juga semakin terbatas. Sebuah lampu yang digunakan untuk mentransmisikan data tidak bisa menembus tembok, jadi sederhananya satu pemancar hanya untuk satu ruangan dengan ukuran tertentu. Lebih jauh lagi, bahkan sudut antara pemancar dan penerima, adanya interferensi cahaya lain, maupun hal-hal lain yang mempengaruhi cahaya dapat mengganggu sistem VLC ini.

    Untuk peforma yang lebih baik kedepannya, gangguan-gangguan ini perlu dicari solusinya. Untuk bisa menentukan apakah sistem ini sudah baik atau belum, tentu saja ada parameter-paramternya. Dan untuk bisa mengetahui parameter-parameter tersebut perlu adanya alat ukur. Hal itu akan dibahas pada part berikutnya.. :)

PAGE  | 1 |    | 2 |    | 3 | 

Referensi:

1. P. H. Pathak, X. Feng, P. Hu and P. Mohapatra, "Visible Light Communication, Networking, and Sensing: A Survey, Potential and Challenges." in IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 17, no. 4, pp. 2047- 2077, Fourthquarter 2015.
2. A. Trio, "Rancang Bangun Sistem Komunikasi Cahaya Tampak dengan Modulasi 2-PWM berbasis Mikrokontroller." SISFO, vol, 8 September 2018
3. C. Taner and Y. Serdar, "An Overview of Visible Light Communication Systems." International Journal of Computer Networks & Communications (IJNC), 2015, Vol.7, No.6, pp.139-150.