Apa itu frequency-hopping spread spectrum (FHSS)?
Frequency-hopping spread spectrum (FHSS) adalah metode transmisi radio yang melakukan pergantian frekuensi pembawa secara berulang selama proses pengiriman data. Tujuannya untuk mengurangi interferensi dan menghindari penyadapan.
FHSS bermanfaat untuk mengatasi penyadapan, menghalangi jamming frekuensi pada sistem telekomunikasi, serta memungkinkan komunikasi code-division multiple access. Metode ini juga dapat meminimalkan gangguan yang tidak disengaja.
Konsep FHSS pertama kali dicetuskan beberapa kali di abad ke-20. Fisikawan dan insinyur listrik asal Jerman, Jonathan Zenneck, sudah menulis tentang ide ini pada tahun 1908.
Namun, kredit terbesar untuk FHSS diberikan kepada aktris Hedy Lamarr yang, bersama komposer George Antheil, mengembangkan teknologi ini pada era Perang Dunia II.
Aplikasi praktis FHSS juga dikembangkan oleh Ray Zinn, salah satu pendiri Micrel Inc., yang memungkinkan sistem komunikasi radio beroperasi tanpa perlu sinkronisasi antara penerima dan pemancar, khususnya pada aplikasi nirkabel dengan kecepatan data rendah.
Contoh penerapan FHSS ada di monitoring peralatan dan pengukuran utilitas dalam lingkungan Internet of Things (IoT).
Bagaimana cara kerja frequency-hopping spread spectrum?
Pada FHSS, pemancar akan melompat antar frekuensi narrowband yang tersedia di dalam satu kanal lebar sesuai urutan pseudo-acak yang sudah diketahui oleh pengirim dan penerima.
Setiap kali, data dikirim dalam burst singkat pada satu kanal narrowband, lalu pemancar dan penerima berpindah ke frekuensi berikutnya di urutan tersebut untuk burst data berikutnya. Dalam kebanyakan sistem, pergantian frekuensi ini bisa terjadi lebih dari dua kali per detik.
Karena satu kanal hanya digunakan sebentar dan kemungkinan ada perangkat lain yang menggunakan kanal sama pada saat bersamaan sangat kecil, FHSS memungkinkan banyak pasangan pemancar-penerima bekerja di area yang sama, pada kanal yang sama, tanpa mengganggu satu sama lain.
Apa keuntungan menggunakan FHSS?
Karena spektrum frekuensi bisa dibagi menjadi subband, perangkat bisa berpindah frekuensi pembawa (frequency hopping) dengan cepat, sehingga gangguan bisa diminimalkan.
Strategi wideband atau broadband ini punya beberapa keunggulan dibanding transmisi analog tetap:
- Tahan terhadap gangguan narrowband.
- Sinyal data sulit disadap kalau pola hopping tidak diketahui.
- Sulit dijamming kalau kanal atau algoritma hopping-nya tidak diketahui.
- Sinyal radio FHSS bisa berbagi spektrum dengan transmisi konvensional tanpa mengganggu secara signifikan.
Itulah kenapa radio militer sering menggunakan spread spectrum untuk mengirim pesan terenkripsi, karena mereka butuh komunikasi yang tersembunyi dan tahan terhadap jamming. Untuk mengacaukan sinyal FHSS, lawan harus tahu pola frekuensi hopping yang digunakan.
Bagaimana FHSS diatur?
Pemerintah biasanya mengatur spektrum siaran dan menetapkan aturan untuk komunikasi spread spectrum.
Contohnya, di Amerika Utara, pita industri, ilmiah, dan medis dibagi menjadi 75 kanal hopping, dan perangkat yang menggunakannya tidak boleh memancarkan lebih dari 1 watt daya pada tiap kanal.
Aturan ini memastikan satu perangkat tidak memakai terlalu banyak bandwidth atau berada terlalu lama pada satu frekuensi.
Pada 2000-an, FCC (Federal Communications Commission) mengizinkan FHSS beroperasi di pita 2,4 GHz yang tidak diatur untuk mendukung penggunaan FHSS di jaringan Wi-Fi 802.11b, 802.11g, dan 802.11n.
Aturan FCC Code of Federal Regulations 47 bagian 15.247 juga memberi panduan untuk penggunaan frequency hopping di beberapa pita frekuensi dalam skala megahertz.
Apa saja variasi FHSS?
Saat ini, ada beberapa teknik spread spectrum lain dan variasi dari FHSS. Contohnya:
Direct-sequence spread spectrum (DSSS)
DSSS adalah teknik yang mirip FHSS, namun sinyal yang dikirim disebar ke seluruh kanal lebar sekaligus, bukan dalam burst terpisah. DSSS bisa mencapai throughput lebih tinggi, tapi lebih rentan terhadap interferensi dan kurang efisien dalam berbagi spektrum.
Adaptive frequency-hopping spread spectrum (AFH)
AFH digunakan di teknologi Bluetooth untuk meningkatkan ketahanan terhadap gangguan frekuensi radio dengan menghindari frekuensi yang padat trafiknya. FHSS lebih mudah diadaptasi untuk metode ini dibanding DSSS.
Chirp modulation
Chirp modulation adalah bentuk frequency hopping yang memindai semua frekuensi yang tersedia secara berurutan.