ESTIMASI CAKUPAN JARINGAN WIMAX DAN ANALISIS PERFORMANSINYA UNTUK DAERAH MAKASSAR, MAROS, SUNGGUMINASA, DAN TAKALAR

PROSIDING 201 2© Arsitektur

Elektro

Geologi

Mesin

HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Perkapalan Sipil

ESTIMASI CAKUPAN JARINGAN WIMAX DAN ANALISIS PERFORMANSINYA UNTUK DAERAH MAKASSAR, MAROS, SUNGGUMINASA, DAN TAKALAR Merna Baharuddin1), Nien Khamsawarni N, Subaer Kanata Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 10 Tamalanrea - Makassar, 90245 Telp./Fax: (0411) 588111 e-mail: [email protected])

Abstrak Penelitian ini akan menganalisis perencanaan jaringan WiMAX Fix (3,3 GHz) dan Mobile (2,3 GHz) di kawasan Makassar, Maros, Sungguminasa, Takalar. Perencanaan dilakukan dengan menghitung radius jangkauan sel dan jumlah sel kemudian menguji dengan menggunakan program simulasi software Opnet Modeler 14.0. Radius masing-masing BS disesuaikan dengan keadaan geografis dan hasil perhitungan matematis dengan menggunakan model propagasi yang dikeluarkan oleh Vinco Erceg. Pada pengujian digunakan 3 jenis layanan dan dengan menempatkan 3 MS pada salah satu BTS di tiap kota. Pengujian dimulai dengan pembuatan topologi jaringan fixed dan mobile kemudian menjalankan simulasi dan akan menghasilkan throughput dan delay. Kata kunci: model propagasi jaringan wireless, jaringan WIMAX, path loss

PENDAHULUAN Perencanaan jaringan WiMAX ini dilakukan di daerah Mamminasata (Makassar, Maros, Sungguminasa, dan Takalar). Untuk mempermudah perencanaan maka ditetapkan bahwa pelanggan primer adalah pelanggan perumahan dimana untuk kota Makassar perumahan tersebar diseluruh kota, begitu pula dengan kota Sungguminasa, untuk daerah Maros perumahan tersebar di sepanjang jalan yang menghubungkan antara kota Maros dan Makassar sedangkan untuk daerah Takalar perumahan tersebar di sepanjang jalan yang menghubungkan antara kota Sungguminasa dan Takalar.

METODE ANALISIS Perencanaan jaringan WiMAX menggunakan perangkat yang diproduksi oleh Airspan Networks, Inc. untuk kondisi fixed dan diproduksi oleh Cisco untuk kondisi mobile . Spesifikasi teknis dari perangkat yang digunakan dapat dilihat pada tabel 1. Tabel 1. Spesifikasi Teknis Perangkat WiMAX.[1] Parameter Fixed HiperMAX Daya pancar (PT) +36 dBm Frekuensi (f) 3.3GHz Gain (G) 18 dBi Tipe Modulasi OFDM-64 QAM, 16 QAM, QPSK, BPSK Metode Dupleks TDD Bandwidth (BW) 3,5 MHz NFFT 256

Volume 6 : Desember 2012

Group Teknik Elektro TE8 - 1

Mobile Cisco BWX 8300 Series 40 dBm 2.3 GHz 16 dBi QPSK, 16 QAM, 64 QAM TDD 7 MHz 512

ISBN : 978-979-127255-0-6

Estimasi Cakupan Jaringan Wimax.... Arsitektur Elektro

Merna Baharuddin, Nien Khamsawarni N, Subaer Kanata Mesin Perkapalan Sipil

Geologi

Pada perhitungan link budget dan luas area cakupan (coverage area), salah satu hal yang perlu diperhatikan dan sangat mempengaruhi adalah parameter SNR (Signal To Noise Ratio). Nilai SNR yang disyaratkan pada standar IEEE 802.16D-2004 untuk nilai BER < dari 1 x 10 -6 dan IEEE 802.16e-2005 ditunjukkan pada tabel 2. Tabel 2. Parameter SNR.[2] Modulasi

½

Receiver SNR (dB) Fixed Mobile 12,1 6,0

¾

14,6

8,5

½

17,2

11,5

¾

19,9

15,0

2/3

23,2

19,0

¾

24,5

21,0

Coding Rate

QPSK

16QAM

64QAM

Pada perencanaan jaringan WiMAX ini, model propagasi yang digunakan adalah model propagasi Erceg [2,3] yang dikembangkan oleh Vinko Erceg, karena Model Erceg ini cocok untuk bekerja pada parameter-parameter berikut: 1900MHz ≤ f ≤ 3500MHz, 10m ≤ hb ≤ 80m, 2m ≤ hr ≤ 10m. Sesuai dengan frekuensi kerja yang digunakan yaitu 3,3 GHz dan 2.3 GHz. Model propagasi Erceg dibagi dalam 3 (tiga) kategori permukaan (terrain) yaitu: o o o

Tipe A: daerah berbukit dengan kerapatan pohon yang sedang atau padat. Tipe B: daerah berbukit dengan kerapatan pohon yang rendah atau daerah datar dengan kerapatan pohon yang sedang atau tinggi. Tipe C: daerah datar dengan kerapatan pohon yang rendah.

dimana ketiga kategori ini memiliki nilai konstanta a, b, c, sesuai Tabel 3 . Tabel 3. Parameter a, b, dan c sesuai kategori[2] Type of Terrain Parameter

A

B

C

a b (m-1) c (m) s (dB)

4,6 0,0075 12,6 10,6

4,0 0,0065 17, 9,6

3,6 0,005 20 8,2

Untuk menghitung redaman propagasi (pathloss), digunakan rumus [4]: PL = 20 log (

4𝜋𝑑0 𝜆

𝑑

) + 10γ log ( ) + 𝑋𝑓 + 𝑋ℎ + s 𝑑 0

(1)

Dimana : 𝜆 = panjang gelombang 𝛾 = pathloss exponent d = jangkauan BTS d0 = 100 m (jarak referensi) 𝑋𝑓 = faktor koreksi frekuensi 𝑋ℎ = factor koreksi tinggi antenna penerima s = shadow fading

ISBN : 978-979-127255-0-6




Elektro

Geologi


Mesin

dan d0 = 100 m; d adalah radius sel (m), dan γ adalah pathloss eksponen yang diperoleh dari : 𝜆=

𝐶

(2)

𝑓

𝛾 = a – (b x ℎ𝐵 ) +

𝑐

(3)

ℎ𝐵

Sementara Xf dan Xh adalah faktor koreksi frekuensi dan faktor koreksi frekuensi tinggi antena yang diperoleh : 𝑋𝑓 = 6 log (

𝑓(𝐺𝐻𝑧) 2

)

(4)

ℎ𝑅

𝑋ℎ = -10,8 log ( ) Untuk kondisi Urban dan Sub Urban ℎ𝑅

(5)

2

𝑋ℎ = -20 log ( ) Untuk kondisi Rural

(6)

2

Untuk menentukan link budget dari area cakupan dari suatu sel, harus diketahui daya yang diterima (PR) oleh SS yaitu : 𝑃𝑅 = 𝑃𝑇 + 𝐺𝑇 + 𝐺𝑅 - 𝐿𝑆 - 𝑃𝐿 𝑃𝑇 = Daya pancar 𝐺𝑇 = Gain pemancar 𝐺𝑅 = Gain penerima 𝐿𝑆 = Loss sistem 𝑃𝐿 = Pathloss

(7)

Perhitungan luas sel sangat tegantung pada dua hal yaitu daya yang diterima SS (PR) dan sensitivitas SS (RSS). Agar sistem dapat bekerja dengan baik, maka 𝑃𝑅 ≥ 𝑅𝑆𝑆

(8)

RSS diperoleh dari 𝑅𝑆𝑆 = -102 + 𝑆𝑁𝑅𝑅𝑋 + 10 log (𝐹𝑆 x

𝑁𝑢𝑠𝑒𝑑 𝑁𝐹𝐹𝑇

x

𝑁𝑠𝑢𝑏𝑐ℎ𝑎𝑛𝑛𝑒𝑙𝑠 16

)

(9)

Dengan asumsi bahwa PR lebih besar daripada RSS maka diperoleh: PL = 𝑃𝑇 + 𝐺𝑇 + 𝐺𝑅 - 𝐿𝑆 - 𝑅𝑆𝑆

(10)

Sehingga persamaan untuk memperoleh nilai radius (dmax) dari setiap BS, yaitu: [

𝑑𝑚𝑎𝑥 (𝑚) = 𝑑0 . 10

4𝜋𝑑0 { 𝑃𝑇 + 𝐺𝑇 + 𝐺𝑅 − 𝐿𝑆 − 𝑅𝑆𝑆 − 𝑋 𝑓 −𝑋ℎ − 𝑆−20 log( )} 𝜆 ] 10𝛾

(11)

Setelah radius sel diketahui maka Luas Sel dapat dihitung dengan menggunakan rumus L = π x d2

(12)

Dari hasil perhitungan luas sel maka dapat diketahui jumlah sel yang dibutuhkan : ∑sel =

Luas Daerah Layanan

(13)

Luas Sel

Dari hasil perhitungan jumlah sel,maka dapat diketahui letak BS yang dibutuhkan. Lokasi BS akan ditentukan dengan menggunakan software Google Earth dengan tetap berpedoman pada hasil perhitungan radius sel, luas sel dan jumlah sel. Pengujian perencanaan jaringan WiMAX ini dibuat dengan menggunakan perangkat lunak OPNET modeler 14.0. Perangkat lunak ini memberikan kemudahan dalam membangun jaringan WiMAX baik dalam bentuk gambar, data, grafik dan animasi. Hal ini yang menjadikan dasar pertimbangan dipilih OPNET 14.0 sebagai



ISBN : 978-979-127255-0-6


Geologi


bahasa program dalam pembuatan simulasi perencanaan jaringan wimax fixed dan mobile pada sistem komunikasi wireless berbasis WiMAX. Teknik modulasi yang digunakan adalah QPSK dengan coding rate ½. Teknik modulasi ini dipilih karena memberikan radius sel yang lebih besar dibandingkan dengan teknik modulasi 16 QAM maupun 64 QAM yang merupakan teknik modulasi yang digunakan untuk standar teknologi IEEE 802.16d-2004 (fixed WiMAX). Topologi jaringan dibangun mengikuti topologi jaringan untuk aplikasi Fixed dan Mobile broadband seperti pada Gambar 1. Dengan menggunakan topologi ini maka SS pada setiap wilayah baik berupa PC maupun laptop yang sudah mendukung teknologi WiMAX dapat langsung terhubung ke jaringan WiMAX semudah membangun koneksi ke jaringan WiFi.

Gambar 1. Topologi WiMax di Perkotaan dan Pedesaan [5]

Jenis aplikasi yang digunakan adalah aplikasi e-mail, video conference, dan voice over IP (IP telephony). Setiap aplikasi memiliki model karakteristik trafik yang berbeda-beda. Masing-masing SS memakai jenis aplikasi/layanan yang berbeda satu dengan yang lainnya berdasarkan profil untuk tiap SS. Aplikasi dan profil yang untuk masing-masing SS ditunjukkan pada tabel 4. Tabel 4. Aplikasi dan Profil untuk setiap SS. BS

PROFILL SS

APLIKASI

MAKASSAR SUDIANG

SS1 SS2 SS3

E-mail Web Browsing VoIP

PANAIKANG

SS1 SS2 SS3


SS1 SS2 SS3


SS1 SS2 SS3


MAROS

SUNGGUMINASA LIMBUNG

TAKALAR POLONGBANGKENG

ISBN : 978-979-127255-0-6




Elektro

Geologi


Mesin

HASIL DAN DISKUSI Perhitungan Radius Sel disesuaikan dengan karakteristik masing-masing wilayah dan dengan menggunakan parameter perhitungan yang sesuai dengan perangkat dan model propagasi yang digunakan seperti terlihat pada tabel 5. Tabel 5. Parameter Perhitungan Radius Sel WiMAX Parameter Fixed Frekuensi (f) 3,3 GHz Bandwidth (BW) Metode Duplex Daya Pancar BS (PT) Parameter Daya Pancar SS (PR) Gain BS (GT) Gaian SS (GR) Sub Urban Tinggi BTS Rural (hB) Tinggi SS (hR) Sampling frequency (Fs) Loss sistem Urban (Ls) Sub Urban Rural Nused NFFT Nsubchanel

Mobile 2,3 GHz

3,5 MHz

7 MHz

TDD

TDD

36 dBm Fixed 24 dBm 18 dBi 8,5 dBi 40 m 20 m 6m 8 MHz 3 dB -

40 dBm Mobile 23 dBm 16 dBi 3,5 dBi 40 m 20 m 6m 9,93 MHz 3 dB -

192 256 7

360 512 15

Hasil perhitungan cakupan sel WiMAX dapat dilihat pada tabel 6. Tabel 6. Radius dan Luas Sel WiMAX Mamminasata. Modulasi

Coding Rate

QPSK

1/2

Modulasi

QPSK

Radius Sel (km) Suburban fixed 3,2

Coding

mobile fixed 2,871 4,388 Luas Sel (km2) Suburban

Rate 1/2

Rural mobile 3,926 Rural

fixed

mobile

fixed

mobile

32,16

25,87

60,48

48,42

Jumlah BS yang diperlukan untuk mencakup wilayah Mamminasata untuk modulasi QPSK pada keadaan fixed adalah 13 dan mobile 19. Letak BS ditentukan dengan menggunakan software Google Earth dengan tetap berdasarkan hasil perhitungan radius sel, Luas Sel dan Jumlah Sel, sehingga diperoleh hasil seperti ditunjukkan pada tabel 7 dan tabel 8.



ISBN : 978-979-127255-0-6


Geologi


Tabel 7. Letak Base Station Fixed Jaringan WiMAX Mamminasata Parameter Kota

Makassar

Maros

Sungguminasa Takalar

Koordinat

Sel Daya

5° 6'0.98"LS, 119°30'52.39"BT

Tol Ir. Sutami Tamalanrea Jl. Pengayoman Jl. Urip Sumoharjo Tanjung Bunga Kota Maros Mandai Jl. Aeropala Palangga Limbung Bontonompo Kota Takalar

5° 5'47.94"LS, 119°28'4.81"BT 5° 8'34.85"LS, 119°29'18.48"BT 5° 9'43.95"LS, 119°26'54.44"BT 5° 7'51.22"LS, 119°25'31.59"BT 5°10'50.45"LS, 119°24'2.48"BT 5° 0'39.69"LS, 119°34'10.85"BT 5° 3'15.45"LS, 119°32'21.03"BT 5°11'52.01"LS, 119°28'56.24"BT 5°12'39.83"LS, 119°25'58.21"BT 5°16'25.75"LS, 119°25'48.98"BT 5°20'35.18"LS, 119°26'37.36"BT 5°24'20.10"LS, 119°26'38.58"BT

Tabel 8. Letak Base Station mobile Jaringan WiMAX Mamminasata Parameter Koordinat Kota Sel Sudiang 5° 5'24.90" LS, 119°31'52.34"BT Makassar

Maros

Sungguminasa

Takalar

Jl. Talendong Tamalanrea Jl. Tol Ir. Sutami J. G. Latimojong Jl. Urip Sumoharjo Antang Jl. Alauddin Tanjung Bunga

5° 4'46.20" LS, 119°29'29.24"BT 5° 7'48.29" LS, 119°30'26.61"BT 5° 6'39.90" LS, 119°27'33.28"BT 5° 7'57.25" LS, 119°25'11.12"BT 5° 8'52.56" LS, 119°27'42.62"BT 5°10'28.58"LS, 119°29'27.91"BT 5°10'34.07"LS, 119°26'16.77"BT 5°10'27.06"LS, 119°24'5.21" BT

Barombong Jl. Kota Maros Mandai Jl. Poros Malino Pallangga Limbung Bajeng

5°12'51.96"LS, 119°23'19.01"BT 5° 0'39.69" LS, 119°34'10.85"BT 5° 2'59.01" LS, 119°32'47.96"BT 5°14'3.88" LS, 119°29'47.39"BT 5°12'24.01"LS, 119°27'50.90"BT 5°13'1.79" LS, 119°25'38.16"BT 5°16'22.20"LS, 119°25'46.90"BT

Bontonompo Polongbangkeng Utara Kota Takalar

5°20'21.13"LS, 119°26'25.50"BT 5°24'1.97" LS, 119°26'45.34"BT 5°26'43.68"LS, 119°25'22.25"BT

Gambar 2 memperlihatkan topologi jaringan WiMAX fixed Mamminasata yang digunakan pada pengujian.

ISBN : 978-979-127255-0-6




Elektro

Geologi

Mesin


Gambar 2. Topologi Jaringan WiMAX fixed Mamminasata

Keterangan gambar : Jumlah BTS fixed : 13 BTS : Aliran trafik dari SS ke Server, begitupun sebaliknya. : Aliran trafik dari Server menuju BS Seperti terlihat pada gambar 2 pengujian dilakukan dengan 16 sel fixed. Diambil 4 sel sebagai sampel dan 3 layanan yang berada pada masing-masing kota. Gambar 3 memperlihatkan topologi jaringan WiMAX mobile Mamminasata yang digunakan pada pengujian.

Gambar 3. Topologi Jaringan WiMAX mobile Mamminasata



ISBN : 978-979-127255-0-6


Geologi


Keterangan gambar : Jumlah BTS Mobile : 19 BTS : Aliran trafik dari MS ke Server, begitupun sebaliknya. : Aliran trafik dari Server menuju BS Seperti terlihat pada gambar 3, pengujian dilakukan dengan 18 sel mobile. Digunakan 3 pelanggan dan tiga layanan yang berbeda yaitu email, web browsing dan video conference. Berdasarkan simulasi yang dilakukan, bisa dinyatakan bahwa Throughput yang dihasilkan pada keadaan Fixed berkisar antara 190261.33 bits/sec hingga 192097.77 bits/sec.Throughput yang dihasilkan pada keadaan mobile berkisar antara 62320 bits/sec hingga 64097.77 bits/sec. Throughput yang dihasilkan ketika terjadi handover akan menurun secara signifikan. Throughput saat terjadi handover pada kecepatan 50 km/jam layanan email menurun hingga 22083,55 bits/sec, layanan web browsing hingga 23564,44 bits/sec, layanan video conference hingga 3712 bits/sec, untuk ketiga layanan hingga 17144,88 bits/sec.Throughput saat terjadi handover pada kecepatan 75 km/jam layanan email menurun hingga 3911,11 bits/sec, layanan web browsing hingga 39564,44 bits/sec, layanan video conference hingga 3633,77 bits/sec, untuk ketiga layanan hingga 20033,33 bits/sec.Delay yang diperoleh pada kondisi fixed pada layanan video conference berkisar antara 0.004856 sec sampai 0.005286 sec, pada web browsing berkisar antara 0.00311 sec sampai 0.00462 sec dan pada email berkisar antara 0.00196 sec sampai 0.00529 sec. Delay yang diperoleh pada kondisi mobile pada layanan video conference berkisar antara 0.00355 sec sampai 0.00644 sec, pada web browsing berkisar antara 0.004847 sec sampai 0.005052 sec dan pada email berkisar antara 0.004847 sec sampai 0.005052 sec.

KESIMPULAN Perencanaan jaringan WiMAX ini menggunakan frekuensi 3,3 GHz untuk fixed dan 2,3 GHz untuk mobile. Digunakan 13 titik BTS untuk keadaan fixed dan 19 titik BTS untuk keadaan mobile dengan radius masingmasing untuk layanan fixed pada tipe suburban 3,2 Km dan rural 3,38 Km, untuk layanan mobile pada tipe sub urban 2,8 Km dan rural 3,9 Km. Bandwith fixed 3,5 MHz dan Mobile 7 MHz. Daya pancar BS fixed 36 dBm dan mobile 40 dBm. Daya pancar SS fixed 24 dBm dan mobile 23 dBm. Gain fixed 18 dBi dan mobile 16 dBi. Tinggi BS tipe sub urban 40 m dan 20 m untuk rural. Pada pengujian digunakan 3 jenis layanan yaitu email, web browsing dan video conference, dan dengan menempatkan 3 MS pada salah satu BTS di tiap kota. Throughput yang dihasilkan pada keadaan fixed berkisar antara 190261.33 bits/sec hingga 192097.77 bits/sec dan pada keadaan mobile berkisar antara 62320 bits/sec hingga 64097.77 bits/sec. Delay yang dihasilkan pada keadaan fixed berkisar antara 0,00340223 second hingga 0,00518983 second dan pada keadaan mobile berkisar antara 0,00348032 second hingga 0,00543716 second.

DAFTAR PUSTAKA 1. Wimax Forum, “Mobile WiMAX-Part I: A Technical Overview And Performance Evaluation”, US: WiMAX Forum: August 2006. 2. Mobile WiMAX group, “Coverage of mobile WiMAX” http://www.scribd.com/doc/12867873/mobileWiMAX-link-budget,last visited: 12 januari 2010, jam 00.15 WITA. 3. Sumantri Joyoboyo, “Perencanaan Sistem Wireless Metropolitan Area Network Dengan MenggunakanTeknologi WiMAX pada Wilayah Daerah Istimewa Yogyakarta “ Jurusan Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Bandung, Bandung, 2005. 4. IEEE 802.16.3c-01/29r4,“Channel Models for Fixed Wireless Applications”, Erceg et al., IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Working Group, January 2001. 5. Gunawan Wibisono, Gunadi Dwi Hantoro, “WiMAX Teknologi Broadband Wireless Access (BWA) Kini dan Masa Depan”, Bandung : Informatika Bandung, 2006.

ISBN : 978-979-127255-0-6



ESTIMASI CAKUPAN JARINGAN WIMAX DAN ANALISIS PERFORMANSINYA UNTUK DAERAH MAKASSAR, MAROS, SUNGGUMINASA, DAN TAKALAR

Recommend Documents