4
BAB II DASAR TEORI WIMAX
2.1
Pendahuluan WiMAX atau yang dikenal dengan Worldwide Interoperability for
Microwave Access adalah suatu teknologi akses Broadband Wireless Access (BWA) merupakan teknologi nirkabel yang menyediakan hubungan jalur lebar dalam jarak jauh dan memiliki teknologi broadband yang memiliki kecepatan akses yang tinggi dan jangkauan yang luas. WiMAX adalah sebuah tanda sertifikasi untuk produk-produk yang lulus tes cocok dan sesuai dengan standar IEEE 802.16. Keunggulan teknologi WiMAX dibandingkan teknologi yang sudah ada seperti Wi-Fi adalah kemampuan daya jangkau sinyalnya yang lebih luas daripada teknologi sebelumnya. Memang pada dasarnya penggunaan teknologi WiFi sudah mencukupi kebutuhan akses internet dengan baik apabila dibandingkan dengan akses internet menggunakan dial-up (kabel), akan tetapi dengan adanya kebutuhan akses internet yang semakin luas, maka WiFi memiliki beberapa kekurangan sekarang ini, seperti area coverage-nya tidak terlalu luas (hanya kisaran meter saja), sementara WiMAX mampu menjangkau daerah sejauh 50 kilometer dengan kemampuan transfer datanya sampai dengan 70 Mbps (Megabits per second). Teknologi WiMAX memungkinkan kita memancarkan berbagai sinyal dalam jarak yang sangat berdekatan, tanpa harus cemas bahwa aneka sinyal
5
tersebut akan saling mengganggu/berinterferensi. Dengan demikian, kita bisa menumpangkan lalu lintas data dengan kepadatan tinggi dalam berbagai kanal tersebut. Dengan banyaknya kanal yang bisa ditumpangi oleh data yang berlimpah dalam satu waktu, ISP (Internet Service Provider) atau penyedia layanan broadband bisa menghadirkan layanan berbasis kabel atau DSL untuk banyak pelanggan sebagai ganti media kabel tembaga. WiMAX merupakan sistem BWA (Broadband Wireless Access) yang memiliki kemampuan interoperability antara perangkat yang berbeda. WiMAX dirancang untuk dapat layanan point to multipoint (PMP) maupun point to point (PTP). Dengan kemampuan data hingga10 MBPS/user. Pengembangan WiMAX berada dalam range kemampuan yang cukup lebar. Fixed WiMAX pada prinsipnya dikembangkan dari system Wi-Fi, sehingga keterbatasan Wi-Fi dapat dilengkapi melalui sistem ini, terutama dalam hal jarak, kualitas
dan
garansi
layanan
(QoS).
Sementara
itu
Mobile
WiMAX
dikembangkan untuk dapat mengimbangi teknologi seluler seperti GSM, CDMA 2000 maupun 3G. Keunggulan Mobile WiMAX terdapat pada konfigurasi system yang jauh lebih sederhana serta kemampuan pengiriman data yang lebih tinggi.
2.2. Keuntungan WiMAX Ada beberapa keuntungan dengan adanya WiMAX, jika dibandingkan dengan WiFi antara lain sebagai berikut : 1. Para produsen mikrolektronik akan mendapatkan lahan baru untuk dikerjakan, dengan membuat chip-chip yang lebih general yang dapat dipakai oleh banyak produsen perangkat wireless untuk membuat BWA-nya. Para produsen
6
perangkat wireless tidak perlu mengembangkan solusi end-to-end bagi penggunanya, karena sudah tersedia standar yang jelas. 2. Operator telekomunikasi dapat menghemat investasi perangkat, karena kemampuan WIMAX dapat melayani pelanggannya dengan area yang lebih luas dan dengan kompatibilitas yang lebih tinggi. 3. Pengguna akhir akan mendapatkan banyak pilihan dalam ber-internet. WiMAX merupakan salah satu teknologi yang dapat memudahkan kita untuk koneksi dengan internet secara mudah dan berkualitas. 4. Memiliki banyak fitur yang selama ini belum ada pada teknologi WiFi dengan standar IEEE 802.11. Standar IEEE 802.16 digabungkan dengan ETSI HiperMAN, maka dapat melayani pangsa pasar yang lebih luas. 5. Dari segi coverage-nya saja yang mencapai 50 kilometer maksimal, WiMAX sudah memberikan kontribusi yang sangat besar bagi keberadaan wireless MAN. Kemampuan untuk menghantarkan data dengan transfer rate yang tinggi dalam jarak jauh dan akan menutup semua celah broadband yang tidak dapat terjangkau oleh teknologi kabel dan digital subscriber line (DSL). 6. Dapat melayani para subscriber, baik yang berada pada posisi line of sight (LOS) maupun yang memungkinkan untuk tidak line of sight (NLOS). WiMAX memang dirancang untuk melayani baik para pengguna yang memakai antenna tetap (fixed wireless) maupun untuk yang sering berpindahpindah tempat (nomadic). WiMAX tidak hanya hanya dapat melayani para pengguna dengan antenna tetap saja misalnya pada gedung-gedung diperkantoran, rumah tinggal, toko-toko dan sebagainya. Bagi para pengguna antenna indoor, notebook, PDA, PC yang sering berpindah tempat dan banyak lagi perangkat
7
mobile lainnya memang telah kompatibel dengan dengan standar-standar yang dimilik WiMAX. Perangkat WiMAX juga mempunyai ukuran kanal yang bersifat fleksibel, sehingga sebuah BTS dapat melayani lebih banyak pengguna dengan range spektrum frekuensi yang berbeda-beda. Dengan ukuran kanal spektrum yang dapat bervariasi ini, sebuah perangkat BTS dapat lebih fleksibel dalam melayani pengguna. Range spektrum teknologi WiMAX termasuk lebar, didukung dengan pengaturan kanal yang fleksibel, maka para pengguna tetap dapat terkoneksi dengan BTS selama mereka berada dalam range operasi dari BTS. Fasilitas quality of service (QOS) juga diberikan oleh teknologi WiMAX ini. Sistem kerja media access control pada data link layer yang connection oriented memungkinkan digunakan untuk komunikasi video dan suara. Pemilik internet service provider (ISP) juga dapat membuat berbagai macam produk yang dapat dijual dengan memanfaatkan fasilitas ini, seperti membedakan kualitas servis antara pengguna rumahan dengan pengguna tingkat perusahaan, membuat bandwidth yang bervariasi, fasilitas tambahan dan masih banyak lagi.
2.3 Aplikasi WiMAX WiMAX merupakan evolusi dari teknologi BWA sebelumnya dengan fitur-fitur yang lebih menarik. Disamping kecepatan data yang tinggi yang mampu diberikan, WiMAX juga membawa open standard. Dalam arti komunikasi perangkat WiMAX diantara beberapa vendor yang berbeda tetap dapat dilakukan (tidak proprietary).
8
Dalam perkembangannya WiMAX tidak hanya diperuntukkan bagi market yang fixed saja tapi market yang bersifat portabel bahkan yang mobile juga merupakan sasaran dari WiMAX. Dengan kecepatan data yang tinggi (sampai 70 MBps) maka WiMAX layak diaplikasikan untuk ”last mile” broadband connections, backhaul dan high speed enterprise. Dibandingkan dengan teknologi wireless lainnya, WiMAX merupakan salah satu teknologi yang baru. Bahkan pengujian perangkat dari beberapa vendor untuk mendapat sertifikat ”WiMAX” baru dimulai sekitar bulan Juli 2005. Untuk standar WiMAX mobile (IEEE 802.16e) baru disahkan sekitar pertengahan tahun 2006. Posisi WiMAX dikaitkan dengan teknologi wireless lain dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 2.1 Posisi Teknologi WiMAX 2.3.1. Aplikasi Backhaul Untuk aplikasi backhaul, WiMAX dapat dimanfaatkan untuk backhaul WiMAX itu sendiri, backhaul Hotspot dan backhaul teknologi lain. a. Backhaul WiMAX Aplikasi ini mirip dengan fungsi BTS sebagai repeater dalam sistem selular. Tujuannya untuk memperluas jangkauan dari WiMAX. Gambar 2.2 berikut
9
memberikan ilustrasi dimana BTS1 WiMAX dipakai untuk koneksi langsung ke Jaringan IP dan BTS1 dapat disambung ke jaringan yang bersifat TDM seperti sentral telepon biasa. BTS2 digunakan sebagai titik yang menghubungkan pelanggan WiMAX ke BTS1 WiMAX. Dengan konfigurasi ini perlu direncanakan agar tidak terjadi interferensi antara BTS1 dan BTS2.
Gambar 2.2 WiMAX sebagai Backhaul WiMAX
b. Backhaul Hotspot Sebagian besar jaringan hotspot banyak menggunakan saluran ADSL sebagai backhaul-nya. Dengan keterbatasan jaringan kabel, maka WiMAX juga bisa dimanfaatkan sebagai backhaul hotspot. Di Lokasi Hotspot W-Fi, disamping terdapat Akses point wireless LAN, juga terdapat CPE WiMAX. CPE WiMAX langsung dihubungkan ke Akses Point baru terminal /pelanggan hotspot tersambung via Akses Point ke jaringan internet.
10
Gambar 2.3 WiMAX sebagai Backhaul Hotspot
2.3.2. Akses Broadband WiMAX dapat digunakan sebagai ”last mile” untuk melayani kebutuhan broadband bagi pelanggan. Dari pelanggan perumahan maupun bisnis dapat dipenuhi oleh teknologi ini. Untuk personal broadband, WiMAX melayani pasar yang besifat nomadic, dimana tingkat perpindahan dari pengguna kecepatan yang rendah.
Gambar 2.4 WiMAX untuk Akses Broadband
11
2.4.3
Personal Broadband WiMAX sebagai penyedia layanan personal broadband, dapat dibedakan
menjadi 2 pangsa pasar yaitu yang bersifat nomadic dan mobile. Penjelasan lebih lanjut mengenai kedua hal tersebut adalah sebagai berikut : a. Nomadic Untuk solusi nomadic, di mana tingkat perpindahan pengguna WiMAX tidak sering dan kalaupun berpindah dengan kecepatan yang rendah. Gambar berikut menunjukkan teknologi WiMAX untuk aplikasi personal broadband yang bersifat nomadic.
Gambar 2.5 WiMAX untuk Aplikasi Personal Broadband (Nomadic)
b. Mobile Pada aplikasi mobile, user WiMAX layaknya menggunakan terminal WiFi seperti notebook, PDA atau smartphone. Perpindahan/tingkat mobilitasnya sama dengan WiFi. Gambar 2.6 berikut akan mengilustrasikan teknologi WiMAX untuk aplikasi mobile.
12
Gambar 2.6 WiMAX untuk Aplikasi Personal Broadband (Mobile) Pemanfaatan mobile WiMAX ini layaknya seperti memanfaatkan jaringan WiFi. Dengan adanya redundant jaringan tersebut, maka pelanggan akan semakin dimudahkan, pelanggan dapat memilih WiMAX broadband (untuk jaringan WiMAX) atau wireless Hotspot (untuk jaringan WiFi/Wireless LAN).
2.4 Standarisasi WiMAX WiMAX merupakan standar internasional tentang Broadband Wireless Access (BWA) yang mengacu pada standar IEEE (Insitute of Electrical and Electronics Engineering) 802.16. Kemudian standar ini dikembangkan lebih lanjut oleh forum gabungan antar perusahaan-perusahaan dunia terkait (produsen produk wireless, chip, operator wireless) atau yang disebut dengan WiMAX forum. Secara sederhana perkembangan standar 802.16 dapat diuraikan sebagai berikut : 2.4.1
802.16 Standar ini mengatur pemanfaatan di band frekuensi 10–66GHz. Aplikasi
yang mampu didukung baru sebatas dalam kondisi Line of Sight (LOS) dnpenggunaan layanan yang bersifat fixed (Perumahan) .
13
2.4.2
802.16a Menggunakan
frekuensi
2–11GHz,
dapat
digunakan
untuk
lingkungan Non Line of Sight. Standar ini diperkenalkan pada Januari 2003. Terdapat 3 spesifikasi pada physical layer di dalam 802.16a, yaitu : − Wireless MAN-SC: menggunakan format modulasi single carrier. − Wireless MAN-OFDM : menggunakan orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) dengan 256 point Fast Fourier Transform (FFT). − Wireless MAN-OFDMA : menggunakan orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) dengan 2048 point FFT. 2.4.3
802.16d Merupakan standar yang berbasis 802.16 dan 802.16a dengan beberapa
perbaikan. 802.16d, juga dikenal sebagai 802.16-2004. Frekuensi yang digunakan sampai 11 GHz. Standar ini telah diselesaikan pada 24 Juni 2004. Terdapat dua opsi dalam transmisi pada 802.16d yaitu TDD (Time Division Duplex) maupun FDD (Frequency Division Duplex). Teknologi ini digunakan untuk fixed (perumahan) dan portable (perkantoran) 2.4.4
802.16e Standar ini memenuhi kapabilitas untuk aplikasi portability dan mobility.
Standar ini telah difinalisasi di akhir tahun 2005. Berbeda dengan standar sebelumnya,
maka
antara
standar
802.16d
dan
802.16e
tidak
bisa
dilakukan interoperability sehingga diperlukan hardware tambahan bila akan mengoperasikan 802.16e. Teknologi ini digunakan untuk melayani pelanggan portable (perkantoran) dan mobile (laptop).
14
Tabel 2.1 Perbandingan Standar 802.16 Item
802.16
Completed
December 2001
802.16a/802.16d 802.16a
:
802.16e
Januari Februari 2005
2003 802.16d:Oktober 2004 Spektrum
10-66GHZ
2-11 GHZ
<6 GHZ
Channel Conditions Bite Rate
Line Of Sight Only 32-34 Mbps in 28 Mhz QPSK, 16 QAM, 64 QAM
Non-Line Of sight
Non-Line of Sig Up to Mbps in 15 Mhz OFDM 256 subcarriers, QPSK, 16 QAM, 64 QAM
Mobilitas
Fixed
Up to 75 Mbps in 20 Mhz 802.16a: QPSK, 16 QAM, 64 QAM 802.16d: OFDM 256 subcarriers, QPSK, 16 QAM, 16 QAM, 64 QAM Fived, portable
Channel Bandwith
20,25,28 MHZ
Nomadic portability/mobile Scalable 1.5 to 20 Same as 802.16a MHZ with uplink subchannels 7-10 km max range 2-5 km 50 km
Modulation
Typical Radius
cell 2-5 Km
2.5 Spektrum Frekuensi WiMAX Dari rentang spektrum frekuensi 2-6 GHz yang distandarkan oleh IEEE untuk BWA, WiMAX Forum mengembangkan spektrum frekuensi untuk WiMAX seperti ditunjukkan pada Tabel di bawah ini. Terdapat dua kategori spektrum yang diusulkan yaitu frekuensi berlisensi dan frekuensi bebas lisensi.
15
Tabel 2.2 Spektrum Frekuensi WiMAX.
Frekuensi
2,5 GHz
Lisensi/ Bebas Lisensi Lisensi
3,5 GHz
Lisensi
5,8 GHz
Bebas lisensi
Kondisi eksisting 2005-2007 Kanada, USA, Amerika tengah dan selatan, Asia pasifik Kanada, Amerika tengah dan selatan, Rusia, Asia pasifik Global
Alokasi Spektrum Per Operator US : 3 X US: +53 5,5 MHz + dBm EiRP 6 MHz Batas Transmisi Daya
Kanal Bandwidth Yang Sesuai 5,5 MHz, 3 MHz
US : + 36 Eropa: 2 X dBm EIRP 21-28 MHz
1,75 MHz, 3,5 MHz, 7 MHz
US : + 36 Tidak ada dBm EIRP ketentuan
10 MHz
Tiap negara memiliki regulasi yang berbeda-beda dalam penentuan alokasi frekuensi WiMAX namun karena WiMAX mendukung scalable bandwidth, regulasi yang ada tidak menjadi penghalang untuk implementasi WiMAX. Kondisi alokasi pita frekuensi di Indonesia untuk FWA (Fixed Wireless Access) masih tumpang tindih dengan peruntukan komunikasi nirkabel lainnya seperti untuk komunikasi selular, microwave link dan sistem komunikasi satelit.
2.5.1 Frekuensi Berlisensi Frekuensi berlisensi yang dikembangkan untuk WiMAX pada tahap awal berada pada 2,5 GHz (2,500 – 2,600 GHz dan 2,700 – 2,900 GHz) dan 3,5 GHz (3,400 – 3,600 GHz). Khusus di Amerika Serikat, frekuensi 2,5 GHz telah digunakan untuk layanan MMDS dan belum dikembangkan untuk WiMAX sedangkan frekuensi 3,5 GHz pada banyak negara berstatus secondary karena bentrok dengan spektrum frekuensi untuk komunikasi satelit ExtendedCband (3,400 – 3,700 GHz). Pengembangan tahap berikutnya direncanakan pada
16
spektrum frekuensi 2,305 – 2,320 GHz, 2,345 – 2,360 GHz dan 3,300 – 3,400 GHz. 2.5.2
Frekuensi Bebas Lisensi Untuk frekuensi bebas lisensi, pada tahap awal dikembangkan spektrum
5,8 GHz, yaitu pada band frekuensi 5,725 – 5,850 GHz. Band ini merupakan bagian atas (upper) dari U-NII/ISIM. Sedangkan pengembangan berikutnya direncanakan menggunakan band frekuensi yang juga digunakan untuk WiFi standar 802.11 b/g GHz dan standar 802.11a di 5,8 GHz. 2.6
Teknologi WiMAX Untuk impelementasikan teknologi wireless memerlukan tersedianya jalur
Line Sight (LOS) antara pengirim dan penerima. Apabila terdapat kondisi NLOS, maka dapat menimbulkan redaman propagasi yang dapat menurunkan kwalitas sinyal.Teknologi WiMAX didesain bukan hanya untuk kondisi LOS, tetapi juga N-LOS. Teknologi WiMAX mampu mengatasi atau mengurangi problem pada N-LOS serta memiliki keunggulan yang disebabkan oleh penggunaan : 2.6.1
Teknologi OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) adalah metode
modulasi multicarrier
dengan ide awal untuk mengatasi efek dari multipath
fading dalam lingkungan wireless. Multipath effect menyebabkan suatu symbol dapat diterima dalam multiple copy dengan waktu yang berbeda, yang menyebabkan terjadinya Intersymbol Interference (ISI) antar symbol di penerima, selain itu delay spread dan multipath.
17
2.6.2
Kanalisasi (sub-channelization) Subchannelization dikenal dengan OFDMA. Teknik ini melakukan
pemilihan atau pengelompokan carier dari sejumlah carrier OFDM yang diperuntukkan
bagi
penerima tertentu.
Tujuan
penggunaan
teknik
sub
channelization adalah untuk mengkonsentrasikan daya yang ditransmisiskan pada sejumlah carier tertentu yang berarti meningkatkan gain sistem sehingga sisitem dapat mencapai area jangkauan yang lebih besar, terutama dalam mengatasi rugirugi akibat pantulan. 2.6.3
Antena Direksional (directional antena) Antena
direksional meningkatkan fade margin dan mengurangi efek
sinyal multipath yang berasal dari sidelobe ataupun backlobe. Adaptive antenna systems (AAS) memiliki bentuk beam yang dapat difokuskan pada suatu arah , dimana pancaran sinyal dibatasi berdasarkan kebutuhan dari antenna penerima pada arah yang dituju saja seperti sebuah spotlight. Sebaliknya pada saat menerima sinyal, AAS dapat difokuskan hanya pada arah dimana datangnya sinyal yang dikehendaki. Antenna ini memiliki kemampuan untuk mengurangi Co-Channel Interference (CCI) dari lokasi lain. AAS terus dikembangkan untuk meningkatkan penggunaan pengulangan specktrum frekuensi yang dapat meningkatkan kapasitas jaringan WiMAX. 2.6.4
Diversitas pada Pengirim dan Penerima (transmit and receive
diversity) Pola diversitas digunakan untuk mendapatkan sinyal yang lebih baik pada kondisi lingkungan yang N-LOS. Algoritma diversitas dilakukan pada stasiun pemancar maupun pada stasiun penerima untuk dapat meningkatkan kehandalan
18
sistem. Pilihan diversitas pada pemancar menggunakan space time coding (STC) untuk menyediakan transmisi daya yang independen, hal ini akan mengurangi fade margin dan interferensi. Pada diversitas penerima menggunakan teknik kombinasi untuk meningkatkan kemampuan. Maximum ratio combining (MRC) mengambil sinyal yang terbaik dari dua penerima untuk mengatasi fading dan mengurangi pathloss. Diversitas merupakan cara yang efektif untuk mengatasi propagasi N-LOS. 2.6.5
Modulasi Adaptif (adaptive modulation) Modulasi adaptif memungkinkan WiMAX mengatur pola sinyal modulasi
yang bergantung pada kondisi signal to noise ratio (SNR) radio link, dimana bila kondisi radio link dengan kualitas yang baik, digunakan pola modulasi yang terbaik pula, sehingga sistem memiliki kapasitas yang lebih besar. Akibat adanya sinyal fade , modulasi pada WiMAX dapat beralih ke pola modulasi dengan kualitas yang lebih rendah untuk menjaga kestabilan kualitas hubungan. Fitur modulasi adaptif menyediakan sistem untuk melawan time-selective fading dimana kunci dari modulasi adaptif adalah meningkatkan rentang pola modulasi untuk dapat digunakan pola modulasi dengan kualitas yang terbaik, ini dikarenakan sistem dapat mengalihkan kondisi fading. 2.5.1
Teknik Koreksi Kesalahan (error correction technique) Teknik koreksi kesalahan pada WIMAX untuk mengurangi kebutuhan
SNR. Forward Error Correction (FEC) dengan Read Solomon, convolutional encoding dan algoritma interleaving digunakan untuk mendeteksi dan memperbaiki kesalahan, sehingga throughput dapat ditingkatkan. Teknik ini dapat memeperbaiki frame yang rusak yang mungkin disebabkan oleh frequency
19
selective fading atau burst errors. Automatic Repeat Request (ARQ) digunakan untuk memperbaiki kesalahan yang tidak dapat dilakukan oleh metode FEC. ARQ meningkatkan bit error rate (BER) secara signifikan pada threshold level yang sama. 2.6.6
Pengendalian Daya (power control) Algoritma power control digunakan untuk meningkatkan kinerja sistem
secara keseluruhan, diimplementasikan pada BS dengan cara mengirimkan informasi power control kepada setiap perangkat CPE pelanggan yang digunakan agar mengatur level daya yang ditransmisikan, sehingga sinyal tersebut dapat diterima BS pada level yang semestinya. Pada kondisi perubahan fading yang dinamik, CPE hanya mentransmisikan sinyal dengan daya yang sesuai kebutuhannya. Daya transmisi CPE ini sebaiknya didasarkan pada kondisis paling buruk. Power control mengurangi konsumsi daya dari CPE secara keseluruhan dan juga mengurangi kemungkinan terjadinya interferensi dengan BS yang berdekatan. Pada kondisi LOS daya pancar dari CPE adalah berbanding secara proposional terhadap jaraknya dari BS sedangkan pada kondisi NLOS akan dipengaruhi oleh adanya obstacle. 2.7
Struktur Layer
2.7.1
Physical Layer Fungsi penting yang diatur PHY ialah OFDM, Duplex System, Adaptive
Modulation Variable Error Correction dan Adaptive Antenna System (AAS). Dengan teknologi OFDM memungkinkan komunikasi berlangsung dalam kondisi multipath LOS dan NLOS antara Base Station (BS) dan Subscriber Station (SS). Metode OFDM yang digunakan ialah FFT 256. Fitur PHY untuk sistem duplex
20
pada standar WiMAX diterapkan pada Frequency Division Duplexing (FDD) dan TDD atau keduanya. Penggunaan kanalnya dari 1.7 MHz sampai dengan 20 MHz. 2.7.2
MAC Layer Tugas utama dari lapis MAC WIMAX adalah menyediakan sebuah
interface (penghubung) antara lapis Transport yang lebih tinggi dengan lapis Physical. MAC Control didesain untuk aplikasi PMP. Digunakan 2 jalur data berkecepatan tinggi untuk komunikasi dua arah antara BS dan SS, masing masing disebut Up Link untuk ke BS dan Down Link untuk dari BS. Secara umum Down Link ditransmisikan secara broadcast dari BS dan semua SS menerima sinyal DL tersebut tanpa koordinasi langsung antar SS yang ada. Pada penggunaan sistem TDD, ditentukan periode transmit untuk Down Link dan Up Link. MAC layer mempunyai karakteristik connection-oriented dan setiap sambungan diidentifikasi oleh 16-bit connection identifiers (CID). CID digunakan untuk membedakan kanal Up Link dan lainnya. Setiap SS memiliki MAC Address dengan lebar standar 48-bit. 2.7.2.1 Mekanisme Kanal Akses Lapis MAC pada Base Station bertanggung jawab secara penuh untuk melaksanakan tugas alokasi bandwidth kepada pengguna, baik pada uplink maupun pada downlink. MS memiliki waktu control yang penuh terhadap alokasi bandwidth adalah ketika MS memiliki multiple session ataupun koneksi dengan BS. Dalam hal ini, BS mengalokasikan bandwidth kepada MS secara keseluruhan dan MS memiliki hak untuk mengatur apakah akan membagi sumber daya bandwidth diantara koneksi jamak tidak. Semua scheduling (penjadwalan) pada uplink dan downlink diatur oleh BS. Untuk downlink, BS bisa mengalokasikan
21
bandwidth kepada setiap MS, bergantung kepada kebutuhan trafik yang masuk, tanpa melibatkan MS. Untuk uplink, alokasi harus berdasarkan permintaan dari MS. 2.7.2.2 QOS pada WiMAX Teknologi WIMAX dapat menjalankan QOS dengan berbagai kebutuhan bandwidth dan aplikasi. Sebagai contoh aplikasi voice dan video memerlukan latency yang rendah tetapi masih bisa mentolerir beberapa error rate. Sebaliknya aplikasi-aplikasi data pada umumnya sangat sensitif terhadap error rate, sedangkan faktor latency bukan menjadi pertimbangan yang penting. Kemampuan pengalokasian besarnya bandwith pada suatu kanal pada saat yang tepat merupakan konsep meknisme penting pada standar WiMAX untuk menurunkan latency dan meningkatkan QOS. Perubahan parameter QOS bisa diminta oleh SS ke BS dengan sambungan masih tetap terjaga. Kemampuan ini memungkinkan WiMAX menajakan layanan Bandwidth on Demand (BoD). Berdasarkan jenisnya, QOS pad WiMAX ini dapat dikelompokkan menjadi empat jenis yaitu Unsolicited Grant Service (UGS), Real Time Packet Service (rtPS), Extended Real Time Service (ertPS), Non-Real Time Best Effort (BE). 1. Unsolisited Grant Service (UGS) UGS digunakan untuk layanan yang membutuhkan jaminan transfer data dengan prioritas paling utama. Layanan ini memiliki karakteristik: a. Seperti halnya layanan CBR (Constant Bit Rate) pada ATM yang dapat memberikan transfer data secara periodic dalam ukuran yang sama (burst) b. Untuk layanan-layanan yang membutuhkan jaminan real-time
22
c. Efektif untuk layanan yang sensitive terhadap throughput, latency dan jitter seperti layanan pada TDM (Time Division Multiplexing) d. Maksimum dan minimum bandwith yang ditawarkan sama e. Contohnya untuk aplikasi VoIP, T1/E1 atau ATM CBR 2. Real Time Packet Service (rtPS) Real Time Packet Service digunakan untuk layanan yang sensitive terhadap msalah throughput dan latency. Layanan ini mmiliki karakteristik: a. Efektif untuk layanan yang sensitive terhadap throughput dan latency namun dengan toleransi yang lebih longgar bila disbandingkan dengan UGS, b. Unruk real-time service flow, periodic variable size data packet (variable bit rate). c. Garansi rate dan syarat delay telah ditentukan. d. Contohnya MPEG video, VOIP, video conference e. Parameter service: committed burst, committed time 3. Extended real Time Packet Service (ertPS) Extended real Time Packet Service adalah salah satu bentuk layanan yang memiliki karakteristik: a. Efektif untuk layanan yang sensitive terhadap throughput dan latency namun dengan toleransi yang lebih longgar dibandingkan dengan rtPS. b. Sedikit lebih rendah dibandingkan dengan rtPS. c. Contoh aplikasinya VOIP-Voice dengan activity detection
23
4. Non-Real Time Packet Service (rtnPS) Untuk pelanggan yang membutuhkan bandwidth yang besar, namun bisa mentolerir delay, maka akan digunakan layanan Non-Real Time Packet Service, yang memiliki cirri-ciri sebagai berikut: a. Efektif untuk aplikasi yang membtuhkan throughput yang itensif b. Layanan Non-Real Time dengan regular variable size burst. c. Layanan mungkin dapat diexpand sampai full bandwidth. d. Mempertimbangkan rate namuntidak mempertimbangkan delay e. Contoh aplikasi sepert video dan audio streaming. f. Parameter service: committed burst, committed time access burts
5. Best Effort (BE) Best Effort adalah mode yang digunakan jika masalah kecepatan data rate dan delay tidak terlalu diperhatikan, berikut adalah ciri-ciri dari mode best effort : a. Untuk traffic yang tidak membutuhkan pertimbangan kecepatan data (best effort) b. Tidak ada jaminan (requirement) pada rate dan delay-nya. c. Contohnya aplikasi internet (web browsing), email dan FTP WiMAX juga dapat mengoptimalkan data rate disisi user dengan cara menentukan tipe modulasinya. Bila user-nya cukup dengan ke BS, maka modulasi yang cocok adalah 64QAM sedangkan yang lebih jauh menggunakan 16QAM atau QPSK. Namun demikian WiMAX dapat menentukan tipe modulasinya mana yang berlaku secara otomatis tergantung dari kualitas link antara BS dan SS.
24
2.8 Struktur Slot dan Frame Lapis PHY pada WiMAX bertanggung jawab untuk alokasi slot dan framing di udara. Waktu minimum yang dapat diberikan pada sebuah link pada sistem WiMAX disebut dengan slot. Setiap slot terdiri dari satu subkanal pada satu, dua atau tiga symbol OFDM, bergantung pada skema subkanalisasi tertentu yang digunakan. Sebuah urutan slot yang diberikan pada sebuah user disebut dengan data region dari pengguna, algoritma scheduling dapat mengalokasikan data region pada pengguna yang berbeda, tergantung pada kebutuhan, permintaan QOS dan kondisi kanal.
Gambar 2.7 Struktur Slot dan Frame Pada WiMAX Downlink subframe dimulai dengan sebuah downlink preamble yang digunakan untuk prosedur lapis PHY, seperti sinkronisasi waktu, frekuensi dan estimasi inisialisasi dan kanal. Preamble downlink diikuti dengan Frame Control Header (FCH) yang menyediakan informasi konfigurasi frame, seperti MAP message length, modulasi dan skema coding, dan subcarrier yang dapat digunakan. Beberapa pengguna dialokasikan data region didalam frame dan alokasi ini dispesifikasikan dipesan MAP uplink dan downlink (DL-MAP dan UL-MAP) yang di broadcast mengikuti FCH pada subframe downlink. Pesan
25
MAP meliputi burst untuk masing-masing pengguna, yang mana mendefinisikan modulasi dan skema koding yang digunakan di link. Karena MAP berisi informasi yang penting yang diperlukan untuk mencapai semua pengguna, maka MAP seperti BPSK dengan coding rate ½ dan coding repetisi.
2.9
Konfigurasi dan Topologi Jaringan WiMAX Secara umum, sistem WiMAX tidak berbeda jauh dengan WLAN. Sistem
WiMAX terdiri dari Base Station (BS), Subscriber Station (SS) dan server di belakang BS seperti Network Management System (NMS) serta koneksi ke jaringan. 2.9.1. Konfigurasi Secara umum konfigurasi WiMAX dibagi menjadi 3 bagian yaitu SS, BS dan transport site. Untuk SS terletak di lingkungan pelanggan sedangkan BS biasanya satu lokasi dengan jaringan operator (PSTN/Internet). Berikut ini akan disajikan gambar konfigurasi jaringan WiMAX tersebut.
Gambar 2.8 Konfigurasi Jaringan WiMAX Interface (I/F) dari SS ke BS menggunakan OFDM / Air Interface, dari BS – Gateway dan Gateway - Internet menggunakan 10/100 Base T atau E1 dan dari Gateway – PSTN menggunakan E1. Base Station (BS) merupakan perangkat
26
transceiver (transmitter dan receiver) yang biasanya dipasang satu lokasi (colocated) dengan jaringan internet protocol. Dari BS ini akan disambungkan ke beberapa CPE dengan media interface gelombang radio (RF) yang mengikuti standar WiMAX. Antena yang dipakai di BS dapat berupa sektor 600, 900 atau 1200 tergantung dari area yang akan dilayani. Remote Stations atau CPE terdiri dari Outdor Unit (ODU) dan Indoor Unit (IDU), perangkat radionya ada yang terpisah dan ada yang terintegrasi dengan antena.
2.9.2. Topologi Jaringan Topologi jaringan WiMAX dapat dibagi menjadi 2 kategori besar yaitu Point to Multipoint (PMP) dan Point to Point (P2P) serta dapat dikembangkan dalam bentuk mesh. Topologi PMP biasanya digunakan untuk melayani akses langsung ke pelanggan. Dalam topologi ini BS WiMAX digunakan meng-handle beberapa SS. Kemampuan dari jumlah subscriber tergantung dari tipe QoS yang ditawarkan oleh operator. Bila tiap SS mendapatkan bandwidth yang cukup besar maka dapat disimpulkan bahwa kapasitas jumlah user juga akan semakin berkurang dan sebaliknya bila bandwidth yang dialokasikan semakin sedikit maka kapasitasnya akan semakin besar. Topologi P2P dapat digunakan untuk backhaul maupun dapat juga digunakan untuk komunikasi antara BS WiMAX dengan single SS. Dalam implementasi di lapangan, topologi PMP ini lebih banyak digunakan karena lebih efisien dibandingkan dengan P2P. Dengan kedua topologi di atas, WiMAX dapat dimanfaatkan untuk memenuhi berbagai topologi seperti mesh maupun gabungan atas integrasi antara point to point dan point to multipoint.
27
2.10
Elemen/Perangkat WiMAX Elemen/perangkat WiMAX secara umum terdiri dari Base Station (BS)
dan
Subscriber Station (SS) di sisi pelanggan, Namun demikian masih ada
perangkat tambahan seperti antena, akabel dan aksesoris lainnya. Base Station (BS) Merupakan perangkat transceiver (transmitter dan receiver) yang biasanya dipasang satu lokasi dengan jaringan Internet Protocol (IP). Dari BS ini akan disambungkan ke beberapa CPE dengan media interface gelombang radio (RF) yang mengikuti standar WiMAX. Komponen BS terdiri dari: •
NPU (networking processing unit card)
•
AU (access unit card) up to 6 +1
•
PIU (power interface unit) 1+1
•
AVU (air ventilation unit)
•
PSU (power supply unit) 3+1
Antena digunakan pada BS, dan dapat menggunakan sektor 60°, 90°, atau 120° tergantung dari area yang akan dilayani. Sedangkan Subscriber Station (SS) atau Customer Premises Equipment (CPE) terdiri dari Outdoor Unit (ODU) dan Indoor Unit (IDU), perangkat radionya ada yang terpisah dan ada yang terintegrasi dengan antena.
