BAB II PEMBAHASAN 2.1. Dasar Wimax WiMAX (Worldwide Interoperabilitas for Microwave Access) adalah teknologi telekomunikasi nirkabel yang menyediakan transmisi data menggunakan berbagai mode transmisi, dari link point-to-multipoint untuk akses internet sepenuhnya portabel dan mobile. Teknologi yang menyediakan sampai dengan 40 Mbps kecepatan broadband tanpa membutuhkan kabel. Teknologi ini didasarkan pada standar IEEE 802.16, biasanya disebut Broadband Wireless Access (BWA). Nama WiMAX diciptakan oleh Forum WiMAX, yang dibentuk pada bulan Juni 2001 untuk meningkatkan kesesuaian dan interoperabilitas dari standar.
Gambar 1: Standarisasi Wireless Dibandingkan dengan teknologi nirkabel seperti wifi, WiMAX lebih kebal terhadap gangguan, memungkinkan penggunaan bandwidth yang lebih efisien dan dimaksudkan untuk memungkinkan kecepatan data yang lebih tinggi jarak yang lebih jauh. Karena beroperasi pada
3
spektrum berlisensi, selain frekuensi tanpa izin, WiMAX menyediakan lingkungan diatur dan model ekonomi yang layak untuk operator nirkabel. Manfaat ini ditambah dengan dukungan global teknologi (misalnya, penyebaran di seluruh dunia yang sedang berlangsung, alokasi spectrum dan standardisasi), menjadikannya pilihan populer untuk pengiriman cepat dan hemat biaya akses broadband super cepat nirkabel untuk wilayah terlayani di seluruh dunia. WIMAX lebih murah dibanding DSL kabel karena tidak memerlukan menempatkan kabel di sekitar area yang akan dihubungkan. Seperti halnya teknologi nirkabel, persyaratan untuk WiMAX pada dasarnya pemancar dan penerima. Pemancar adalah menara WiMAX, mirip sebuah menara GSM. Itu adalah bagian dari fasilitas operator seluler. Satu menara, juga disebut base station, dapat menyediakan cakupan ke suatu daerah dalam radius sekitar 50 km. Di sisi lain, untuk menerima gelombang WiMAX, dibutuhkan penerima WiMAX untuk menghubungkan komputer atau perangkat. WiMAX menyediakan fixed, nomadic, portable, dan mobile wireless untuk koneksi wireless mobile tanpa line-of-sight (LOS) dengan Base Station. Dalam pengembangan sel radius sekitar 3-10 km, WiMAX diharapkan dapat memberikan kapasitas hingga 40 Mbps per channel, untuk fixed dan akses aplikasi portable. Pengembangan jaringan mobile diharapkan menyediakan hingga 15 Mbps dalam radius 3 km. WiMAX menyerupai Wi-Fi dalam hal penggunaan teknologi modulasi yang sama. Teknologi ini disebut OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). OFDM merupakan sebuah sistem modulasi digital di mana sebuah sinyal dibagi menjadi beberapa kanal dengan pita frekuensi yang sempit dan saling berdekatan, dengan setiap kanal menggunakan dikembangkan
frekuensi dalam
yang
tahun
berbeda.
1960-an
-
Teknologi
1970-an.
tersebut
Teknologi
ini
dikembangkan pada saat dilakukannya penelitian untuk mengurangi
4
terjadinya interferensi frekuensi di antara berbagai kanal yang jaraknya saling berdekatan. Pada frekuensi non-WiMAX, sebuah gelombang radio biasanya akan saling mengganggu gelombang radio lain, khususnya jika frekuensi tersebut memiliki siklus getaran yang berdekatan. Hal yang paling terlihat adalah saat kita memainkan dua mobil remote control pada frekuensi radio yang berdekatan, misalnya mobil A (frekuensi 27,125MHz) dan mobil B (frekuensi 27,5MHz). Jika kedua mobil (berikut kontrol radionya) dihidupkan, kedua frekuensi tersebut akan bisa saling mengganggu. Akibatnya, jika kita akan menggerakkan mobil A, mobil B bisa ikut berjalan. Atau jika kita membelokkan mobil B, mobil A akan mundur beberapa meter. Bayangkan apa yang akan terjadi jika hal ini dialami oleh frekuensi yang dipakai untuk membawa data (carrier) seperti pada komunikasi data nirkabel. Gangguan tersebut bisa menimbulkan aneka kerugian, seperti terjadinya kerusakan data yang dibawa frekuensi tersebut, terjadinya kegagalan pengiriman data, atau terjadinya kesalahan dalam pengalihan data. Dengan teknologi yang ditawarkan WiMAX, semua kendala tersebut akan sirna dengan sendirinya. Teknologi WiMAX
memungkinkan kita memancarkan
berbagai sinyal dalam jarak yang sangat berdekatan, tanpa harus cemas
bahwa
aneka
mengganggu/berinterferensi.
sinyal Dengan
tersebut demikian,
akan kita
saling 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 atau penyedia layanan broadband bisa menghadirkan layanan berbasis kabel atau DSL untuk banyak pelanggan sebagai ganti media kabel tembaga. Meskipun teknologi dasarnya sama, Wifi dan WiMAX masih memiliki perbedaan. Menurut James, perbedaan antara keduanya terletak pada pembagian spektrum yang dipakai, dan pada penggunaan
5
frekuensi berlisensi dalam WiMAX. Meskpun WiMAX dan Wifi menggunakan salah satu frekuensi tidak berlisensi (yakni frekuensi 5,8GHz), WiMAX juga diarahkan untuk bisa memanfaatkan dua frekuensi lain yang berlisensi, yakni 2,5GHz and 3,5GHz. Hal ini memungkinkan kita meningkatkan daya keluaran perangkat WiMAX sehingga bisa menjangkau jarak yang lebih jauh. Dengan demikian, jika Wifi hanya beroperasi pada kisaran meter, WiMAX bisa beroperasi pada kisaran kilometer. Selain itu, WiMAX dirancang dalam tataran teknologi carrier-grade. Hal ini membuat WiMAX memiliki kehandalan dan kualitas pelayanan yang lebih baik dibandingkan Wifi. Dengan jangkauan jarak yang lebih jauh, dan kemampuan untuk melewati aneka penghalang seperti gedung atau pohon, WiMAX sesuai untuk diterapkan di daerah perkotaan yang memiliki gedung perkantoran dan pemukiman.
2.2. Arsitektur Wimax WiMAX memiliki empat komponen arsitektur fundamental: 1. Base Station (BS). BS adalah node yang logis menghubungkan perangkat pelanggan nirkabel ke jaringan operator. BS memelihara komunikasi dengan perangkat pelanggan dan mengatur akses ke jaringan operator. Sebuah BS terdiri dari unsur-unsur infrastruktur yang dibutuhkan untuk memungkinkan komunikasi nirkabel, yaitu, antena, transceiver, dan peralatan lainnya transmisi gelombang elektromagnetik. BSS biasanya tetap node, tetapi mereka juga dapat digunakan sebagai bagian dari solusi mobile-misalnya, mungkin BS diletakkan pada kendaraan untuk menyediakan komunikasi untuk perangkat WiMAX di dekatnya. Sebuah BS juga berfungsi sebagai Master Relay-Base Station di relay topologi multi-hop. Komponen BS terdiri dari: a. NPU (networking processing unit card) b. AU (access unit card)
6
c. PIU (power interface unit) d. AVU (air ventilation unit) e. PSU (power supply unit) f. CPE terdiri dari Outdoor Unit (ODU) dan Indoor Unit (IDU), perangkat radionya ada yang terpisah dan ada yang terintegrasi dengan antena. 2. Subscriber Station (SS). SS adalah sebuah node nirkabel tetap. Sebuah SS biasanya berkomunikasi hanya dengan BSS, kecuali untuk operasi multi-hop jaringan relay. SSS tersedia di kedua model outdoor dan indoor, Outdoor Unit (ODU) dan Indoor Unit (IDU), perangkat radionya ada yang terpisah dan ada yang terintegrasi dengan antenna. 3. Mobile Subscriber (MS). Didefinisikan dalam IEEE 802.16e-2005, MSS adalah node wireless yang bekerja pada kecepatan kendaraan dan mendukung mode manajemen daya yang disempurnakan operasi. Perangkat MS biasanya kecil dan self-powered, misalnya, laptop, telepon selular, dan perangkat elektronik portabel. 4. Relay Station (RS). Ditetapkan di 802.16j IEEE-2009, RSS SSS dikonfigurasi untuk meneruskan lalu lintas ke RSS lain, SSS, atau MSS dalam multi-hop Keamanan Zone.
Gambar 2: Komponen Arsitektur WiMAX
7
Arsitektur penyelenggaraan WiMAX Ada 3 skenario utama, yaitu: 1. Poin to point. Pada topologi point to point digunakan untuk menghubungkan antara dua titik yaitu satu pengirim dan satu penerima. Topologi ini biasanya digunakan sebagai backhaul atau transfer dari titik sumber data ( data center, central office dan lain-lain ) ke titik penerima seperti base station penyebar atau juga repeater untuk didistribusikan menggunakan topologi point to multipoint
ke
sejumlah pelanggan. Pacaran fokus antara dua titik dan throughput radia akan lebih kuat daripada topologi point to multipoint sehingga jarak antara dua titik bisa sangat jauh. Namun demikian pada point to point harus memenuhi kriteria line of sight (terlihat tanpa adanya penghalang di antaranya). 2. Point to multipoint. Topologi point to multipoint biasanya digunakan untuk melayani akses langsung ke pelanggan. Dalam topologi ini base station WiMAX melayani beberapa subscriber sekaligus. Kemampuan dari jumlah subscriber tergantung dari tipe QoS yang ditawarkan oleh operator. Ketika tiap subscriber mendapatkan bandwidth yang cukup besar, maka dapat disimpulkan bahwa kapasitas pengguna juga akan semakin berkurang dan sebaliknya bila bandwidth yang dialokasikan semakin sedikit, maka kapasitasnya akan semakin besar. Jaringan point to multipoint ada yang mampu membentuk jaringan yang baik walapun diantaranya terdapat penghalang (non line of sight). Teknologi yang digunakan adalah OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Memanfaatkan penghalang (obstacle) sebagai media pemantul sinyal OFDM yang mempunyai banyak pembawa (multi-carrier) sampai ke tujuan. Sehingga sinyal yang datang dari berbagai arah pantulan sampai di sisi penerima dibuat saling memperkuat. Juka jarak antar antena
8
tidak ada penghalang (line of sight) maka jangkauannya akan lebih jauh. 3. Mesh. Topologi mesh merupakan penggabungan antara topologi point to point dan point to multipoint sehingga setiap titik akan dapat saling terhubung secara langsung untuk melakukan hubungan komunikasi. Topologi ini cocok diteraokan untuk melayani cakupan wilayah yang luas dengan beberapa repeater yang saling terhubung satu dengan lainnya.
Gambar 3: Skenario WiMAX Point to Point dan Point to Multipoint
Gambar 4: Skenario WiMAX Mesh
9
Sementara itu berdasarkan aplikasi yang akan digunakan, WiMAX memiliki beberapa tipe arsitektur jaringan, seperti : 1. Aplikasi Backhaul Untuk aplikasi backhaul, WiMAX dapat dimanfaatkan untuk backhaul WiMAX itu sendiri, backhaul hotspot dan backhaul teknologi lain seperti seluler. Dalam konteks WiMAX sebagai backhaul dari WiMAX, aplikasinya mirip dengan fungsi BS sebagai repeater dalam sistem seluler. Tujuannya untuk memperluas jangkauan dari WiMAX.
Gambar 5: WiMAX sebagai Backhaul
Gambar 6: WiMAX sebagai backhaul hotspot
10
Gambar 7: WiMAX sebagai backhaul seluler
2. Akses Broadband WiMAX dapat digunakan sebagai lastmile untuk melayani kebutuhan broadband bagi pelanggan. Dari pelanggan perumahan maupun bisnis dapat dipenuhi oleh teknologi WiMAX ini.
Gambar 8: WiMAX sebagai akses broadband WiMAX sebagai penyedia layanan personal broadband, dapat dibedakan menjadi 2 yaitu pelanggan yang bersifat nomadic dan mobile.
11
Gambar 10: WiMAX untuk aplikasi personal broadband nomadic
Gambar 11: WiMAX untuk aplikasi personal broadband mobile
2.3. Pengenalan singkat WiMAX merupakan standar IEEE 802.16 yang membawahi aneka standar turunannya. Standar ini mengatur penggunaan perangkat nirkabel untuk keperluan jaringan perkotaan (Metropolitan Area Network/MAN). Standar ini khususnya dirancang untuk memenuhi kebutuhan jaringan akan akses nirkabel berkecepatan tinggi atau BWA (Broadband Bireless Access). Secara sederhana pengembangan standar 802. 16 dapat diuraikan sebagai berikut : 1. 802. 16 Termasuk di dalamnya standar IEEE 802. 16.2-2001 yang dipublis pada september 2001 serta IEEE 802. 16c yang dipublish pada Januari 2003. Standar ini mengatur pemanfaatan di band frekuensi 10-66GHz. Dengan spesifikasi High data rate, high-power, Point-to-point (P2P), fix SSs serta Aplikasi yang mampu di dukung baru sebatas dalam kondisi line of sight.
12
2. 802. 16a Menggunakan frekuensi 2-11GHz, dapat digunakan untuk lingkungan NLOS. Standar ini difinalisasi 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 OFDM dengan 256 point FFT. Modulasi ini bersifat mandatory untuk non licensed band.
Wireless MAN-OFDMA : menggunakan OFDMA dengan 2018 point FFT.
3. 802. 16d Merupakan standar yang berbasis 802. 16 dan 802. 16a dengan beberapa perbaikan. 802. 16d, dengan spesifikasi medium data rate, P2P, Point-to-Multipoint (PMP), fixed SSS. frekuensi yang digunakan sampai 11 GHz. Standar ini telah difinalisasi pada 24 Maret 2004. Dimana terdapat dua opsi dalam transmisi pada 802. 16d yaitu TDD maupun FDD. 4. 802. 16e Standar ini dikembangkan dengan tujuan untuk mendukung mobilitas pengguna serta jumlah user yang lebih banyak, pada standar 802.16 dan 802.16-2004 cakupan jarak layanan dan data rate yang lebih diutamakan dibandingkan mobility serta jumlah pengguna/user. Kunci dari pengembangan standar 802. 16e terdapat pada penggunaan scalable OFDMA (SOFDMA) yang membuat standar ini tahan terhadap kemacetan dalam jaringan (network congestion) serta degradasi atau penurunan kualitas
13
jaringan yang disebabkan oleh interferensi. Ditujukan untuk memenuhi kapabilitas untuk aplikasi portability dan mobility, dengan spesifikasi low-medium data rate, P2P, PMP, fixed dan mobile SSs. Standar ini telah difinalisasi di akhir tahun 2005. Berbeda dengan standar sebelumnya, antara standar 802. 16d dan 802. 16e tidak bisa dilakukan interoperability sehingga diperlukan hardware tambahan bila akan mengoperasikan 802.16d dan 802.16e secara barsamaan. Secara umum evolusi dari teknologi WiMAX dikembangkan berdasarkan pertukaran kapasitas (data rate) dan jarak jangkauan
untuk
mendukung
mobilitas
dan
jumlah
pengguna
(scalability). WiMAX adalah solusi untuk jaringan pita lebar nirkabel yang menawarkan banyak fitur penting dengan fleksibilitas pada pilihan layanan. Beberapa fitur penting yang ditawarkan WiMAX secara umum adalah: 1. Lapis fisik pada WiMAX yang berdasarkan pada orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) memungkinkan WiMAX mempunyai ketahanan yang baik terhadap multipath dan dapat beroperasi pada kondisi NLOS. 2. WiMAX menawarkan laju data yang sangat tinggi. Laju data dapat mencapai 75Mbps ketika beroperasi dengan lebar spektrum 20MHz. Dibawah kondisi sinyal yang sangat baik, laju data yang lebih cepat bahkan dapat dicapai dengan menggunakan teknik multiple antenna dan spatial multiplexing. 3. WiMAX
mempunyai
arsitektur
lapis
fisik
scalable
yang
memungkinkan laju data dapat diatur dengan mudah sesuai dengan lebar pita yang tersedia. Skalabilitas ini hanya didukung pada mode OFDMA.
14
4. WiMAX mempunyai teknologi modulasi dan pengkodean adaptif yang mendukung sejumlah skema modulasi dan pengkodean forward error correction (FEC) yang memungkinkan skema tersebut berubah-ubah sesuai dengan kondisi kanal. Teknik ini merupakan mekanisme efektif untuk memaksimalkan throughput pada kanal yang berubah menurut waktu. 5. Mendukung automatic repeat request (ARQ) pada lapis link. HybridARQ juga didukung (opsional) dimana merupakan gabungan efektif dari FEC dan ARQ. 6. WiMAX telah mendukung time division duplexing (TDD), frequency division duplexing (FDD), dan half-duplex FDD yang memungkinkan implementasi sistem berbiaya rendah. TDD menjadi pilihan utama karena keuntungannya, yakni fleksibilitas dalam memilih rasio laju data uplink-downlink dan desain transceiver yang lebih tidak rumit. 7. Penggunaan
orthogonal
frequency
division
multiple
access
(OFDMA) yang memanfaatkan diversitas frekuensi dan multiuser untuk meningkatkan kapasitas sistem secara signifikan. 8. WiMAX memungkinkan penggunaan teknik multiple antenna seperti beamforming, space-time coding, dan spatial multiplexing. Teknik ini meningkatkan efesiensi spektrum dan kapasitas sistem. 9. Mendukung QoS (Quality of Service), dimana sistem WiMAX memberikan dukungan terhadap laju bit konstan dan variabel, laju trafik real-time dan non real-time, juga traffic data best-effort. 10. WiMAX mendukung enkripsi yang kuat, menggunakan Advanced Encryption Standard (AES), dan mempunyai protokol keamanan yang canggih. Dalam hal ini yang dienkripsi adalah data pelanggan pengguna WiMAX agar tidak mudah di-hack. Fungsi lapis fisik adalah membangun koneksi fisik diantara dua sisi alat komunikasi (pemancar dan penerima), dan biasanya melalui dua jalur komunikasi (uplink dan downlink). WiMAX merupakan
15
teknologi digital sehingga lapis fisik bertanggung jawab dalam pentransmisian urutan bit. Lapis ini juga menentukan jenis sinyal yang digunakan, jenis modulasi dan demodulasi, daya transmisi, dan juga karakteristik fisik lainnya. Lapis fisik (phisical) WiMAX berdasarkan pada teknologi OFDM. OFDM merupakan teknik pilihan yang memungkinkan laju data, video, dan multimedia secara cepat, dan digunakan oleh berbagai macam sistem pita lebar komersil, termasuk DSL dan Wi-Fi (Wireless-Fidelity). OFDM adalah teknologi yang efisien dalam transmisi laju data secara cepat pada kondisi NLOS atau lingkungan radio multipath. OFDM termasuk kedalam teknik transmisi modulasi multicarrier, dimana aliran data serial laju bit tinggi dibagi kedalam beberapa aliran data paralel dengan laju bit rendah. Masing-masing aliran data paralel ini dimodulasikan pada carrier yang terpisah-pisah, sering disebut sebagai subcarrier atau tones. Teknik modulasi multicarrier mengeliminasi atau meminimalisasi intersymbol interference (ISI) dengan cara membuat durasi simbol cukup besar sehingga delay kanal menjadi tidak signifikan. Oleh karena itu, pada sistem dengan laju data tinggi dimana durasi simbol kecil, membagi aliran data menjadi banyak aliran paralel akan meningkatkan durasi simbol pada masing-masing aliran sehingga delay spread hanya merupakan fraksi kecil dari total durasi simbol. OFDM adalah teknik modulasi multicarrier yang menggunakan spektrum secara efisien, dimana subcarrier diatur sehingga orthogonal satu dengan yang lain selama durasi simbol, dengan demikian menghindarkan kebutuhan akan subcarrier kanal non overlapping untuk mengeliminasi interferensi antar simbol. Untuk mengeliminasi ISI secara sempurna, guard interval disisipkan diantara simbol-simbol OFDM. Dengan membuat guard interval lebih besar dari lebar waktu tunda multipath yang diperkirakan
16
maka ISI dapat secara penuh dihilangkan. Penambahan guard interval akan tetapi meningkatkan pemborosan daya dan penurunan efisiensi lebar pita. Implementasi WiMAX terus merambah ke berbagai negara, hingga pada Maret 2011 Forum WiMAX melaporkan telah tergelar 582 jaringan di 150 negara. Maravedis melaporkan jumlah pengguna WiMAX pada akhir 2011 sebanyak 25.16 juta. Sementara ABI Research memprediksi pada akhir 2015 pengguna WiMAX akan mencapai 59 juta. 2.4. Perusahaan Pemakai WiMAX Sebanyak delapan perusahaan ditetapkan sebagai pemenang seleksi penyelenggaraan jaringan tetap lokal berbasis packet switched yang menggunakan pita frekuensi radio 2,3 GHz untuk keperluan layanan pita lebar nirkabel (Wireless Broadband) atau broadband wireless access (BWA). Delapan perusahaan yang ditetapkan sebagai pemenang dan memperoleh Keputusan Menteri Kominfo tersebut adalah :
PT Telkom,
PT Indosat Mega Media,
PT Internux,
PT First Media,
PT Jasnita Telekomindo,
PT Berca Hardayaperkasa,
PT Rahajasa Media Internet an Konsorsium Wimax Indonesia, dan Konsorsium
PT Comtronics Systems dan PT Adiwarta Perdania.
Namun sampai sekarang ini WiMAX kurang berkembang di indonesia karena kalah saing dengan teknologi LTE, selain itu pengembang WiMAX di Indonesia sedikit dan juga sedikit penggunanya. 17
