TEKNOLOGI WiMAX untuk Komunikasi Digital Nirkabel Bidang Lebar Oleh
: Thomas Sri Widodo
Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2008 Hak Cipta 2008 pada penulis, Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit.
Candi Gebang Permai Blok R/6 Yogyakarta 55511 Telp. : 0274-882262; 0274-4462135 Fax. : 0274-4462136 E-mail :
[email protected]
Widodo, Thomas Sri TEKNOLOGI WiMAX untuk Komunikasi Digital Nirkabel Bidang lebar/Thomas Sri Widodo - Edisi Pertama – Yogyakarta; Graha Ilmu, 2008 viii + 120 hlm, 1 Jil. : 23 cm. ISBN:
978-979-756-375-2
1. Teknik
I. Judul
KATA PENGANTAR
P
erkembangan teknologi nirkabel (wireless) berkembang dengan pesat, baik untuk aplikasi tetap (fixed) maupun bergerak (mobile). Kebutuhan teknologi nirkabel sedikit demi sedikit menyamai bahkan akan meninggalkan teknologi kabel dan DSL (Digital Subcriber Line), baik dari sisi pengguna maupun operator. Hal ini karena teknologi nirkabel mempunyai keunggulan dari segi perangkat, kemudahan dan pemeliharaan. Peningkatan permintaan layanan data, suara, dan multimedia membutuhkan peningkatan teknologi dari segi kapasitas dan laju data. Maka diperlukan metode akses yang lebih baik dibandingkan dengan LAN nirkabel (WLAN) atau yang populer disebut Wi-Fi (Wireless Fidelity) atau yang dikenal dengan standard IEEE 802.11. Salah satu teknologi akses nirkabel bidang lebar (wireless broadband) yang diperkirakan banyak digunakan dimasa depan adalah WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Acces). WiMAX memiliki jangkauan yang lebih jauh dan dapat digunakan dalam kondisi non line of sight (Non LoS) sehingga sangat sesuai untuk transmisi pada daerah rural. WiMAX dapat digunakan untuk solusi implementasi wireline dan implementasi berbasis WLAN. SolusiWiMAX sangat
vi
Teknologi WiMAX
cocok diimplementasikan di Indonesia untuk mengatasi divide gap dan mempercepat penetrasi internet. Sampai saat ini perkembangan WiMAX telah dapat memberikan fasilitas akses internet pada jangkauan hingga 50 km dalam kondisi line of sight (LoS) dengan kecepatan tinggi. Dengan jangkauan ini WiMAX dapat diimplementasikan di perkotaan sebagai WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) serta menyediakan roaming di dalamnya. WiMAX juga dapat menangani traffic data voice dan video. Dengan kemampuannya ini diharapkan dapat menggantikan sistem jaringan kabel yang sudah ada yang digunakan untuk voice dan video. WiMAX juga dapat diimplementasikan pada jaringan selular yang mana antena WiMAX dapat saling berbagi dengan suatu BTS selular tanpa saling mengganggu. Hal ini dapat memudahkan pemasangan atau implementasi jaringan selular yang sudah ada. Buku ini ditujukan untuk para pembaca yang ingin mempelajari komunikasi modern yang menjadi tren dalam komunikasi mendatang. Pembahasan dalam buku ini dibagi dalam empat Bab sebagai berikut: Pada Bab 1 dibahas penggunaan frekuensi yang digunakan dalam komunikasi nirkabel, perbandingan beberapa teknologi nirkabel, dan pembahasan singkat mengenai standard. Pada Bab 2 dibahas dasar WiMAX yang terdiri atas arsitektur dan aplikasi WiMAX. Pada Bab 3 dibahas prinsip kerja WiMAX yang membahas cara kerja, tipe dan evolusi WiMAX. Akhirnya pada Bab 4 dibahas standard WiMAX, pemroses an sinyal WiMAX, topologi WiMAX, dan Spektrum WiMAX. Penulis merasa bahwa buku ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari pembaca akan diterima dengan senang hati. Atas perhatian pembaca pada buku ini, penulis ucapkan terima kasih Yogyakarta, Juni 2008 Penulis.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR DAFTAR ISI BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Bluetooth 1.2 IrDA 1.3 HomeRF 1.4 WiFi 1.5 WiMAX
v vii 1 4 5 6 12 12
BAB 2 ARSITEKTUR DAN APLIKASI WiMAX 2.1 Teknologi OFDMA 2.2 Sub-kanalisasi 2.3 Modulasi Adaptif dan Penyandian 2.4 Keamanan WiMAX 2.5 Keuntungan WiMAX
19 22 24 24 25 27
BAB 3 3.1 3.2
43 44 45 45 47 48
SISTEM WiMAX Cara Kerja WiMAX Sistem WiMAX 3.2.1 Stasiun Basis WiMAX 3.2.2 Penerima WiMAX 3.2.3 Backhaul
viii
Teknologi WiMAX
3.3 Keuntungan WiMAX 3.4 Tipe WiMAX 3.4.1 Akses Tetap 3.4.2 Akses Portabel atau Bergerak 3.5 Evolusi WiMAX 3.6 Fungsionalitas Sistem 3.6.1 Mode Burst Dinamis 3.6.2 QoS 3.6.3 Peningkatan konektivitas Pengguna 3.6.4 Adaptasi Link 3.6.5 Alokasi Lebar-Bidang secara Cerdas 3.6.6 Dukungan NLOS 3.6.7 Penggunaan Spektrum yang Sangat Efisien 3.6.8 Pertukaran Data yang Aman
48 50 52 52 54 56 56 57 57 58 58 58 59 59
BAB 4 STANDAR, TOPOLOGI, DAN SPEKTRUM WiMAX 4.1 Standard IEEE 802.16 4.2 Keluarga Standard IEEE 802.16 4.3 Deskripsi Teknologi 4.4 Stasiun Basis 4.5 CPE atau Sistem Pelanggan 4.6 Sinyal RF 4.7 Topologi Jaringan 4.7.1 Akses Nirkabel Tetap Terestrial 4.7.2 Sistem Distribusi Multi Point Lokal 4.7.3 Jaringan Mesh 4.8 Isu Spektrum 4.8.1 Manajemen Spektrum 4.8.2 Berlisensi versus Bebas-lisensi
61 61 63 69 71 73 82 91 92 94 98 106 108 109
DAFTAR PUSTAKA TENTANG PENULIS
117 119 -oo0oo-
1
PENDAHULUAN
S
pektrum frekuensi radiasi elektromagnetik yang digunakan mempunyai rentang yang luas. Frekuensi rendah umumnya digunakan untuk komunikasi dan broadcasting terestrial. Frekuensi yang lebih tinggi terdiri atas cahaya nampak, inframerah,ultraviolet, dan sinar-x. Bidang frekuensi standar terlihat pada Tabel 1.1 dan Tabel 1.2 Tabel 1.1 Bidang Frekuensi Standard Frekuensi Ekstrim Rendah (Extremly Low Frequency, ELF) Frekuensi suara (Voice Frequency, VF) Frekuensi sangat rendah (Very Low Frequency, VLF) Frekuensi Rendah (Low Frequency, LF) Frekuensi menengah (Medium Frequency, MF) Frekuensi tinggi (High Frequency, HF)
30 Hz - 300 Hz 300 Hz - 3 kHz 3 kHz - 30 kHz 20 kHz - 300 kHz 300 kHz - 3 MHz 3 MHz - 30 MHz
Frekuensi sangat tinggi (Very High Frequency, VHF)
30 MHz - 300 MHz
Frekuensi ultra tinggi (Ultra High Frequency, UHF)
300 MHz - 3 GHz
Frekuensi super tinggi (Super High Frequency, SHF)
3 GHz - 30 GHz
Frekuensi ekstrim tinggi (Extremely High Frequency, EHF)
30 GHz - 300 GHz
Teknologi WiMAX
Tabel 1.2 Bidang Frekuensi Standar di atas 1 GHz Bidang L
1 GHz - 2 GHz
Bidang S
2 GHz - 4 GHz
Bidang C
4 GHz - 8 GHz
Bidang X
8 GHz - 12 GHz
Bidang Ku
12 GHz - 18 GHz
Bidang K
18 GHz - 26,5 GHz
Bidang Ka
26,5 GHz - 40 GHz
Bidang Q
32 GHz - 50 GHz
Bidang U
40 GHz - 60 GHz
Bidang V
50 GHz - 75 GHz
Bidang W
75 GHz -100 GHz
Frekuensi radio (2 hingga 30 MHz) memberikan cakupan rentang menengah yang handal. Aplikasi utama terdiri atas broadcasting, layanan tetap dan bergerak, telemetering, dan transmisi amatir. Frekuensi sangat tinggi (VHF) dan ultra tinggi (UHF) dari 30 MHz hingga 3 GHz, dapat memberikan transmisi informasi jumlah besar baik untuk TV atau komunikasi data, karena memiliki lebar-bidang kanal yang lebih besar. Lagi pula dengan panjang gelombang yang lebih pendek memungkinkan penggunaan antenna parabolis atau multi– elemen yang sangat terarah. Komunikasi jarak jauh yang handal diperoleh dengan menggunakan teknik scatter troposferik daya tinggi. ��������������������� Penggunaannya selain untuk TV juga untuk layanan komunikasi tetap dan bergerak, radio amatir, astronomi radio, komunikasi satelit, telemetering, dan radar. Pada frekuensi gelombang mikro (3 hingga 300 GHz), karakteristik transmisi serupa dengan
