Prakiraan Kebutuhan Akses Broadband dan Perencanaan Jaringan Mobile WiMAX untuk Kota Bandung Natanael Makarios1 Institut Teknologi Bandung Email:
[email protected] Abstrak- Makalah ini memiliki bertujuan untuk membuat perencanaan jaringan Mobile WiMAX di Kota Bandung. Untuk merealisasikan hal ini, perlu dilakukan perhitungan prakiraan kebutuhan akses broadband di Kota Bandung terlebih dahulu. Perhitungan demografi dan pengolahannya telah dilakukan untuk mendapatkan kebutuhan bandwidth total yang meliputi kebutuhan shared bandwidth di siang dan malam hari, serta perhitungan bandwidth untuk akses panggilan suara dengan teknologi VoIP. Perencanaan jaringan Mobile WiMAX ini telah berhasil dilakukan dengan total BS yang dibutuhkan untuk Kota Bandung adalah 57 buah BS. Jumlah BS inilah yang dibutuhkan untuk mengcover kebutuhan akses multimedia di Kota Bandung sebesar 4754,8 Mbps untuk kebutuhan akses selama 3 tahun sejak implementasi dimulai. Implementasi backhaul Mobile WiMAX menggunakan kabel fiber optic dengan 3 buah ring sekunder dan 1 buah ring primer. Mobile WiMAX business case juga telah dibuat untuk membuktikan bahwa Mobile WiMAX memiliki daya saing ekonomis yang sangat tinggi.
Kata Kunci: Perencanaan Jaringan, Mobile WIMAX
I.
INTRODUKSI
Kebutuhan masyarakat akan fasilitas akses multimedia kecepatan tinggi dan murah semakin meningkat. Mobile WiMAX merupakan suatu alternatif yang tepat untuk memenuhi permintaan pasar tersebut karena dapat melayani akses multimedia sampai kecepatan 30 Mbps dan dapat melayani pelanggan yang sedang dalam keadaan bergerak sampai kecepatan 160 km/jam. Bandung merupakan kota prototype yang tepat untuk mengimplementasikan jaringan Mobile WiMAX di Indonesia, karena pangsa pasar yang cukup besar. Permasalahannya terletak pada bagaimana memprakirakan kebutuhan akses broadband yang
dibutuhkan oleh masyarakat Kota Bandung, serta bagaimana mendesain jaringan Mobile WiMAX yang baik dengan prakiraan yang telah diperoleh. Dalam Bab II akan dibahas mengenai karakteristik dari kanal radio yaitu kapasitas Mobile WiMAX dan Erceg Model. Bab III akan membahas mengenai cara mendesain jaringan Mobile WiMAX di Kota Bandung dan Bab IV akan membahas mengenai daya saing Mobile WiMAX secara ekonomis. Bab V akan berisi kesimpulan dari makalah ini.
II.
KARAKTERISTIK KANAL RADIO A. Kapasitas
Mobile WiMAX memiliki kemampuan untuk menangani kebutuhan pelanggan sampai data rate sebesar 30 Mbps per sektornya untuk 10 MHz kanal. Kecepatan layanan ini bergantung juga kepada jenis modulasi yang digunakannya dan bervariasi mulai dari QPSK 1/2 sampai QAM 64 5/6.
B. Model Propagasi Erceg Model propagasi yang digunakan dalam mendesign jaringan Mobile WiMAX adalah model propagasi Erceg. Model ini memiliki formula yang dibagi menjadi 3 buah kategori yaitu kategori A untuk daerah dengan pepohonan yang sangat padat dan daerah yang berbukit, kategori B untuk daerah dengan pepohonan dengan kepadatan sedang dan daerah yang sedikit berbukit, dan kategori C untuk daerah dengan pepohonan dengan kepadatan ringan dan daerah yang datar/tidak berbukit Konstanta untuk ketiga buah kategori ini adalah Tabel 1. Tabel Konstanta Erceg Model Parameter
Terrain Tipe A
Terrain Tipe B
Terrain Tipe C
a
4.6
4
3.6
1/6
b
0.0075
0.0065
0.005
c
12.6
17.1
20
Model ini cukup ideal untuk fixed wireless deployment dengan MS yang berada di dekat jendala atau di daerah atap rumah. Model inilah yang direkomendasikan oleh IEEE 802.16 group sebagai model yang paling cocok untuk fixed broadband applications. Formula Model Erceg adalah:
Mulai
Persiapan
Penentuan Demografi Penduduk di Bandung Kebutuhan Shared Bandwidth
Dengan Dimana LPL d0 s λ d hb
= Pathloss (dB) = 100 m = 8.2 – 10.6 dB = panjang gelombang operasi (m) = jarak BTS dengan CPE (m) = tinggi antena pemancar (m) Formula di atas didasarkan pada data pengukuran frekuensi kerja 2 GHz dengan ketinggian antena 2m. Untuk menggunakan model pada frekuensi lainnya dengan ketinggian antena pelanggan 2-10m, faktor koreksi harus dilakukan sehingga formulanya menjadi:
Kebutuhan Shared Bandwidth di Siang Hari Kebutuhan Shared Bandwidth di Malam Hari
Kebutuhan kanal suara
Berapa Jumlah BS yang dibutuhkan ? Penempatan BS & Backhaul Check
Dimana:
Selesai
Dengan: f = frekuensi operasi (MHz) h = tinggi antenna penerima (m) III.
DESAIN JARINGAN MOBILE WIMAX
Untuk mendesign jaringan Mobile WiMAX perlu dilakukan prakiraan kebutuhan terlebih dahulu. Prakiraan kebutuhan ini dilakukan sesuai dengan flowchart berikut:
Gambar 1. Flowchart Perencanaan Jaringan Persiapan dilakukan pada proses paling awal yang mencakup keseluruhan pekerjaan, yaitu melakukan studi kota Bandung, mencari data demografi Bandung, peta Bandung, dan mempelajari teori terkait. Jika data demografi penduduk, proses yang harus dilaksanakan adalah menjabarkan demografi penduduk yang berada di kota Bandung sesuai dengan kebutuhan untuk memprakirakan kebutuhan akses jaringan Mobile WiMAX. Hasil penjabaran ini adalah sebagai berikut: 2/6
Tabel2. Total penduduk di Bandung berdasarkan pekerjaannya. Golongan
Jumlah
Catatan
<SMP
527305
SMP
96998
kurang dari 13 thn Dianggap 80% dari total potensial usia SMP masuk SMP yaitu 92237 (murid dr bandung) + 6937 (murid dr luar kota), bds tabel 4.1.6 dan 4.1.7 Mhs bandung 87694 + 95279, didapat dari mahasiswa total dikurangi mhs bandung
SMU
99174
Mhs Total orang yang kerja
182973
Pengangguran
416535
Pensiunan
78287
971914
Proses selanjutnya adalah memprakirakan kebutuhan shared bandwidth yaitu kebutuhan bandwidth untuk aplikasi yang tidak membutuhkan persyaratan delay sensitive seperti internet browsing dan instant messaging. Prakiraan ini dimulai dengan menentukan kebutuhan shared bandwidth di malam hari yang terdiri dari kebutuhan pelanggan personal dan residensial.
adalah 461,2 Mbps dan untuk pelanggan personal adalah 632.4 Mbps. Jika prakiraan kebutuhan baik siang hari maupun malam hari selesai dilakukan, kebutuhan bandwidth antara keduanya dijumlahkan sehingga didapatkan prakiraan kebutuhan total shared bandwidth untuk seluruh Kota Bandung. Kebutuhan bandwidth untuk Mobile WiMAX tidak hanya sebatas internet browsing dan instant messaging yang dihitung berdasarkan shared bandwidth, namun juga harus dapat digunakan untuk melakukan panggilan suara dengan teknologi VoIP. Pendekatan prakiraan kebutuhan suara dilakukan berdasarkan perhitungan kanal suara per sector yang dibutuhkan dengan teori traffic Erlang, dan dikonversikan ke kebutuhan bandwidth. Dengan menggunakan asumsi 40 kbps per kanal didapatkan kebutuhan bandwidth untuk voice adalah 378.87 Mbps. Proses yang dilaksanakan selanjutnya adalah menjumlahkan prakiraan kebutuhan shared bandwidth dan bandwidth untuk panggilan VoIP sehingga didapatkan kebutuhan bandwidth total. Pada tahap ini juga akan dilaksanakan pengecekan terhadap kesalahan-kesalahan yang mungkin terjadi dalam membuat asumsi dan memprakirakan kebutuhan jaringan Mobile WiMAX. Total kebutuhan bandwidth yang diperlukan
Dengan menggunakan asumsi 25% dari total potensi pengguna personal Mobile WiMAX menggunakan layanan ini dan 10% untuk pelanggan residensial, didapatkan kebutuhan total shared bandwidth untuk pelanggan residensial di malam hari adalah 1181.63 Mbps dan kebutuhan pelanggan personal sebesar 2100.29 Mbps. Setelah prakiraan kebutuhan shared bandwidth pada malam hari dilaksanakan, prakiraan kebutuhan shared bandwidth pada siang hari akan dilaksanakan. Prakiraan kebutuhan pada siang hari lebih fluktuatif dibandingkan dengan malam hari. Hal ini disebabkan karena penduduk pada siang hari lebih bersifat aktif dan mobile. Dengan demikian dimensioning untuk siang hari akan difokuskan kepada pusat-pusat aktivitas seperti perkantoran, universitas, mall dll.
adalah Shared bandwidth malam + shared bandwidth siang + bandwidth untuk voice = 4763.38 Mbps. Dari kebutuhan bandwidth tersebut akan dihitung kebutuhan jumlah BS agar dapat memfasilitasi kebutuhan masyarakat mengakses konten multimedia melalui jaringan Mobile WiMAX. Kebutuhan bandwidth bisa dihitung berdasarkan capacity, atau coverage. Untuk perhitungan bandwidth berdasarkan capacity diketahui bahwa kemampuan tiap sektor adalah 30 Mbps sehingga kemampuan 1 BS dengan 3 sektor mampu melayani data rate sebesar 90 Mbps. Dengan demikian, jumlah BS yang dibutuhkan hasilnya adalah
Dengan menggunakan asumsi 25% dari total potensi pengguna personal Mobile WiMAX menggunakan layanan ini dan 25% untuk pelanggan corporate, didapatkan kebutuhan total shared bandwidth untuk pelanggan corporate di malam hari 3/6
Untuk perhitungan bandwidth berdasarkan coverage perlu dihitung luas maksimum yang dapat dijangkau oleh sebuah BS. Dengan menggunakan frekuensi operasi 2300 MHz, tinggi BS 32 m, tinggi MS 1,5 meter dan pathloss maksimum 133,7 dB didapatkan jarak maksimum yang dapat dijangkau oleh daerah dengan Erceg A yaitu:
Dan untuk daerah Erceg B:
Luas daerah yang menggunakan Erceg A adalah 68.4 km2 dan luas Kota Bandung yang menggunakan Erceg B adalah 98.89 km2. Dengan demikian total BS yang dibutuhkan berdasarkan perhitungan coverage adalah
Jumlah BS yang diambil untuk desain jaringan adalah jumlah BS yang terbanyak dalam hal ini 53 BS. Proses berikutnya adalah penentuan lokasi BS dan desain backhaul antar BS dan antara jaringan Mobile WiMAX dengan jaringan lain. Penentuan lokasi BS harus dilakukan dengan hati-hati sehingga seluruh daerah Bandung terlayani dengan baik, baik dari segi jangkauan maupun dari segi penggunaan bandwidthnya. Desain untuk backhaul menggunakan media fiber optic dengan metode Metro Ethernet dengan topologi ring. Pada topologi ring ini akan terdapat 1 ring primer (warna hijau) yang menjadi backhaul utama dan sebagai akses jaringan Mobile WiMAX ke jaringan lainnya (warna ungu), sementara 3 ring sekunder (berwarna merah, biru dan oranye) dengan masing-masing sebuah CSN Office, berfungsi untuk mengatur jaringan di masing-masing wilayahnya. Hasilnya dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Desain jaringan Mobile WiMAX di Kota Bandung.
4/6
IV.
Skenario pada keadaan ini secara sepintas tidak menguntungkan bagi provider yang bersangkutan karena provider perlu mengeluarkan modal untuk pelanggannya, namun secara jangka panjang strategi ini sangat menguntungkan. Hal ini disebabkan karena pelanggan akan cenderung tertarik untuk mencoba teknologi Mobile WiMAX ini karena harganya murah, serta biaya deposit awal yang murah atau bahkan gratis. Dari segi provider, biaya subsidi inipun juga hanya dikeluarkan oleh provider sekali saja.
MOBILE WIMAX BUSINESS CASE
Mobile WiMAX business case dibuat untuk melihat kemampuan teknologi ini untuk bersaing secara ekonomis baik untuk provider maupun untuk pelanggan. Business case dapat dibuat pada keadaan berikut: Skenario yang dibuat adalah bahwa pelanggan mendapatkan subsidi sebagian besar untuk instalasi jaringan Mobile WiMAX yang dibutuhkan, termasuk di dalamnya peminjaman perangkat dan biaya instalasi. Dalam hal ini subsidi yang diberikan untuk pelanggan Corporate dan Residensial diberikan subsidi Rp. 1.000.000,- (biaya instalasi perangkat) sementara pelanggan Personal diberikan subsidi Rp. 200.000,- (biaya pendaftaran, penjualan handset murah dll.)
Hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel 3 dan 4. Dapat dilihat bahwa pada tahun kedua dan selanjutnya operator sudah bisa meraih keuntungan yang cukup besar yaitu 31,94 miliar rupiah.
Tabel 3. Daftar Harga pada Mobile WiMAX business case
Pengeluaran Harga Backbone Fiber Optic Harga Ring Primer Backhaul Harga BS Point-to-Multipoint Equipment (3x1kanal) per BS Harga Core Network Office Pemasukan Harga Akses Bandwidth Corporate 2Mbps Harga Akses Bandwidth Residensial 384 kbps Harga Akses Bandwidth Personal 256 kbps/Unlimited
Harga Rp. 50.000,-/meter Rp. 100.000,-/meter Rp. 500.000.000,- / BS Rp.70.000.000/kanal Rp. 7.000.000.000,- / BS Harga Rp. 1.500.000,-/office Rp. 100.000,-/rumah Rp. 50.000,-/pelanggan
Tabel 4. Daftar pengeluaran dan pemasukkan Mobile WiMAX business case
Pengeluaran Panjang Backbone Fiber Optic (km) Panjang Backbone Utama (km) Jumlah BS Jumlah Point to Multipoint
Year I
Year II
Year III
Year IV
Year V
66,81 20,84
91,86 20,84
119,00 20,84
146,15 20,84
177,46 20,84
32 96
44 132
57 171
70 210
85 255 5/6
Equipment Jumlah Core Office Jumlah pelanggan Corporate yg disubsidi Jumlah pelanggan Personal yg disubsidi Pemasukan Jumlah Corporate 2Mbps Jumlah Residensial 384 kbps Jumlah Personal 256 kbps Total Pelanggan Total (dalam miliar rupiah)
V.
3
3
3
3
3
25,884
45,381
65,327
78,158
97,486
80,666 Year I 676 25,208 80,666 106,550 (0.35)
151,250 Year II 1,267 44,114 151,250 196,631 31.94
252,083 Year III 2306 63021 252,083 317410 83.14
302,499 Year IV 2,533 75,625 302,499 380,657 99.10
352,916 Year V 2,955 94,531 352,916 450,402 118.01
KESIMPULAN
Dari prakiraan kebutuhan broadband access dan desain jaringan untuk teknologi Mobile WiMAX di Kota Bandung dapat disimpulkan beberapa hal berikut yaitu: - Jumlah BS yang dibutuhkan untuk melayani kota Bandung secara teoretis adalah 53 buah BS, namun demikian dalam implementasinya BS yang dibutuhkan adalah 57 buah untuk melayani pelanggan di Kota Bandung. Jumlah BS ini diasumsikan untuk keadaan 3 tahun dan melayani kebutuhan bandwidth sebesar 4754.8 Mbps yang didapat dengan memprakirakan kebutuhan bandwidth terlebih dahulu. - Implementasi backhaul jaringan Mobile WiMAX dilakukan dengan menggunakan metode Metro Ethernet biderectional ring dengan 1 buah ring primer dan 3 buah ring sekunder. - Jaringan Mobile WiMAX memiliki daya saing secara ekonomis yang tinggi. Hal ini terbukti dengan business case yang menunjukkan harga bandwidth yang ditawarkan kepada pelanggan sangat murah. Bagi provider implementasi jaringan Mobile WiMAX sangat kompetitif, dan menunjukkan bahwa pada tahun ke-2, provider Mobile WiMAX sudah dapat meraih keuntungan
DAFTAR PUSTAKA [1] IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Working Group, Channel Models for Fixed Wireless Applications, 2001. [2] Jeffry G Andrews, Arunabha Ghosh, Rias Muhamed, Fundamentals of WiMAX: Understanding Broadband Wireless Networking, Pearson Education, USA, 2007. [3] Newport Networks, VoIP Bandwidth Calculation, Newport Networks Ltd., 2005. [4] WiMAX Forum, Mobile WiMAX – Part I: A Technical Overview and Performance Evaluation, 2006. [5] WiMAX Forum, WiMAX: The Business case for Fixed Wireless Access in Emerging Markets, 2005.
6/6
