TUGAS AKHIR ASPEK MOBILITAS WiMAX KONEKSI TETAP DAN BERGERAK DENGAN FAKTOR PENDUKUNG MODE AKSES OFDM 256 DAN S-OFDMA Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S1)
Disusun Oleh :
Nama NIM Jurusan Peminatan Pembimbing
: FARIDA FAIQOH : 41405110153 : Teknik Elektro : Teknik Telekomunikasi : Ir. A.Y. Syauki, MBAT.
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCUBUANA JAKARTA 2007
LEMBAR PENGESAHAN ASPEK MOBILITAS WiMAX KONEKSI TETAP & BERGERAK DENGAN FAKTOR PENDUKUNG MODE AKSES OFDM 256 & S-OFDMA Disusun Oleh : Nama
: FARIDA FAIQOH
NIM
: 41405110153
Program Studi
: Teknik Elektro
Peminatan
: Teknik Telekomunikasi Menyetujui,
Pembimbing
Koordinator TA
(Ir. A.Y. Syauki, MBAT)
( Ir. Yudhi Gunardi, MT )
Mengetahui, Ketua Program Studi Teknik Elektro
(Ir. Budiyanto Husodo, M.sc)
iii
ABSTRAKSI ASPEK MOBILITAS WiMAX KONEKSI TETAP DAN BERGERAK DENGAN FAKTOR PENDUKUNG MODE AKSES OFDM 256 DAN S-OFDMA Perkembangan teknologi di bidang telekomunikasi saat ini sangat pesat, hal tersebut seiring dengan karakteristik masyarakat modern yang memiliki mobilitas yang tinggi, mencari layanan yang fleksibel, serba mudah, memuaskan, dan mengejar efisiensi di semua aspek. Jaringan nirkabel (wireless) saat ini lebih populer dan terus dikembangkan karena memiliki beberapa keuntungan yaitu fleksibilitas, mobilitas, mudah dikembangkan, biaya lebih murah, dan memiliki pesat data yang tinggi. Standar 802.16 dikembangkan oleh IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), yang disebut WirelessMAN, memberikan perspektif baru dalam mengakses internet dengan kecepatan tinggi tanpa tergantung pada jaringan kabel atau modem. Tahun 2002 terbentuk forum Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) yang mengacu pada standar 802.16 dan bertugas menginterkoneksikan berbagai standar teknis yang bersifat global menjadi satu kesatuan. Teknologi WiMAX lebih murah dibandingkan dengan teknologi broadband lain seperti digital subscriber line (DSL) atau kabel modem. Aspek mobilitas berperan penting melihat kebutuhan dan karakteristik masyarakat saat ini. Untuk menganalisa aspek mobilitas dari WiMAX diambil standar 802.16a sebagai WiMAX koneksi tetap dan standar 802.16e sebagai WiMAX koneksi bergerak dengan faktor pendukung mode akses OFDM 256 dan S-OFDMA. Standar 802.16a memerlukan perangkat eksternal tambahan dan antena luar untuk dapat menangkap isyarat dari stasiun basis. Kondisi ini tentu sangat sulit bagi perangkat dengan standar 802.16a dapat bergerak sehingga koneksi yang dimaksudkan adalah koneksi tetap. Standar 802.16e hanya membutuhkan kartu jaringan pada peralatannya seperti pada laptop atau kartu yang sudah terintegrasi pada telepon selular. Kondisi ini tentu sangat memudahkan pengguna untuk bergerak aktif tanpa terbatasi oleh CPE. OFDM 256 dan S-OFDMA sangat mendukung WiMAX karena lebih efisien dalam penggunaan frekuensi, tanpa interferensi. Hal tersebut berpengaruh baik terhadap kondisi NLOS yang sangat diperlukan WiMAX diantaranya pada kedua standar yang digunakan yaitu standar 802.16a dan standar 802.16e. OFDM 256 digunakan pada standar 802.16a sebagai WiMAX koneksi tetap dan S-OFDMA digunakan pada standar 802.16e sebagai WiMAX koneksi bergerak. Dengan adanya standar 802.16 ini diharapkan bisa mengatasi masalah-masalah yang ada seperti last mile problem dan aspek mobilitas sebuah jaringan sehingga masyarakat bisa mendapatkan akses internet nirkabel dengan memuaskan.
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL.....................................................................................
i
LEMBAR PERNYATAAN ..........................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ..........................................................................
iii
ABSTRAKSI ................................................................................................
iv
KATA PENGANTAR ..................................................................................
v
DAFTAR ISI .................................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
x
DAFTAR TABEL .........................................................................................
xii
DAFTAR ISTILAH ......................................................................................
xiii
BAB I
PENDAHULUAN .........................................................................
1
1.1 Latar Belakang........................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................
2
1.3 Batasan Masalah .....................................................................
2
1.4 Maksud dan Tujuan ................................................................
2
1.5 Metodologi Penulisan .............................................................
2
1.6 Sistematika Penulisan .............................................................
3
DASAR TEORI ............................................................................
5
2.1 Pendahuluan ...........................................................................
5
2.2 Pengertian WiMAX ................................................................
6
2.3 Standar IEEE 802.16 (WiMAX) ............................................
8
2.4 Jenis-jenis Standar IEEE 802.16 ............................................
8
BAB II
2.4.1
Standar 802.16. ................................................
9
2.4.2
Standar 802.16a................................................
9
2.4.3
Standar 802.16b ...............................................
10
2.4.4
Standar 802.16c................................................
10
2.4.5
Standar 802.16d ...............................................
10
2.4.6
Standar 802.16e................................................
10
2.5 Mode Akses OFDM ..............................................................
11
vii
2.6. Mode Akses S-OFDMA.......................................................
14
BAB III PEMBAHASAN ............................................................................
17
3.1. Gambaran Umum Teknologi WiMAX .................................
17
3.2. Prinsip Kerja Teknologi WiMAX .........................................
18
3.3. Keuntungan WiMAX ............................................................
19
3.4. Implementasi Teknologi WiMAX ........................................
20
3.5. Struktur Lapisan ....................................................................
23
3.5.1
Lapisan Fisis (Physical Layer ...................................
24
3.5.2
Lapisan Kontrol Akses Media (MAC .......................
27
3.6. Standar IEEE 802.16a (WiMAX Koneksi Tetap) .................
28
3.6.1
Lapisan Fisis .............................................................
29
3.6.2
Spektrum Frekuensi ..................................................
29
3.6.3
Kondisi Kanal ...........................................................
30
3.6.4
Modulasi ...................................................................
32
3.6.5
Arsitektur Topologi ...................................................
33
3.6.6
Pesat Bit ....................................................................
35
3.6.7
Lebar-bidang Kanal...................................................
35
3.6.8
Radius Sel .................................................................
36
3.7. Standar IEEE 802.16e (WiMAX Koneksi Bergerak) .............
36
3.7.1
Lapisan Fisis .............................................................
37
3.7.2
Spektrum Frekuensi ..................................................
37
3.7.3
Kondisi Kanal ...........................................................
37
3.7.4
Arsitektur Topologi ...................................................
38
3.7.5
Modulasi ...................................................................
39
3.7.6
Pesat Bit ....................................................................
40
3.7.7
Lebar-bidang Kanal...................................................
40
3.7.8
Radius Sel .................................................................
40
BAB IV ASPEK MOBILITAS WiMAX KONEKSI TETAP DAN BERGERAK DENGAN FAKTOR PENDUKUNG MODE AKSES OFDM 256 DAN S-OFDMA ........................................................ 4.1
41
Perbandingan WiMAX Standar IEEE 802.16a (Koneksi Tetap) dengan IEEE 802.16e (Koneksi Bergerak)
viii
41
4.2
Standar 802.16a (WiMAX Koneksi Tetap) ..........................
42
4.3
Standar 802.16e (WiMAX Koneksi Bergerak) .....................
43
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan ...........................................................................
55
5.2
Saran......................................................................................
56
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................
57
LAMPIRAN ..................................................................................................
59
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Perbandingan IEEE 802.16a dengan 802.16e pada lapisan fisis ...
41
Tabel 4.2 Lapisan Fisis Parameter OFDM 256 .............................................
45
Tabel 4.3 Parameter OFDM 256 pada BW 20 MHZ dan CP 1/8 ..................
46
Tabel 4.4 Parameter S-OFDMA ....................................................................
50
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Standar-standar Komunikasi Wireless dari Tingkat PAN (Personal Area Network) sampai WAN (Wide Area Network)................................................................
7
Gambar 2.2 Jenis-jenis Standar IEEE 802.16 ..............................................
11
Gambar 2.3 Pembagian frekuensi pembawa OFDM 256 sub-pembawa ....
13
Gambar 2.4 Spektrum OFDM .....................................................................
13
Gambar 2.5 Sub-pembawa OFDM ............................................................
14
Gambar 2.6 Format OFDMA ......................................................................
15
Gambar 2.7 Pembagian kanal frekuensi pembawa OFDMA ......................
16
Gambar 3.1 Grafik prediksi perkembangan penggunaan WiMAX di berbagai benua dari tahun ke tahun .......................................................
18
Gambar 3.2 Trafik yang terjadi pada teknologi WiMAX ...........................
19
Gambar 3.3 Teknologi WiMAX memungkinkan aplikasinya yang luas untuk berbagai keperluan .......................................................
22
Gambar 3.4 Topologi WiMAX dalam area perkotaan dan pedesaan .........
23
Gambar 3.5 Struktur lapisan WiMAX ............................................................
24
Gambar 3.6 Perambatan LOS .....................................................................
26
Gambar 3.7 Perambatan NLOS...................................................................
27
Gambar 3.8 Zona Fresnel LOS ...................................................................
30
Gambar 3.9 Perambatan NLOS...................................................................
31
Gambar 3.10 Arsitektur topologi jaringan PMP ...........................................
34
Gambar 3.11 Topologi jala ...........................................................................
34
Gambar 3.12 Grafik perkiraan perkembangan pelanggan tetap dan bergerak
36
Gambar 3.13 Layanan NLOS untuk pelanggan berpindah dan bergerak .....
38
Gambar 3.14 Arsitektur PMP pada standar 802.16e .....................................
39
Gambar 3.15 Bagan Pengirim dan Penerima RF pada WiMAX ..................
39
Gambar 4.1 Visualisasi aplikasi layanan 802.16a.......................................
43
Gambar 4.2 Visualisasi area cakupan 802.16a ...........................................
44
x
Gambar 4.3 Visualisasi evolusi WiMAX ..................................................
47
Gambar 4.4 Visualisasi aplikasi layanan 802.16e.......................................
48
Gambar 4.5 Visualisasi area cakupan 802.16e............................................
49
xi
DAFTAR ISTILAH
BPSK
:
(Binary Phase Shift Keying). Salah satu jenis modulasi digital, dimana informasi yang dibawa akan mengubah fasa sinyal carrier.
Broadband
:
Memiliki bandwidth lebih besar dari 1 MHz dan mendukung pesat data lebih besar dari 1,5 Mbps
BS
:
(Base Station). Stasiun pengirim dan penerima yang diletakkan pada lokasi yang tetap melayani satu atau lebih SS. Peralatan yang menyediakan koneksi, manajemen, dan kontrol untuk SS.
BWA
:
(Broadband Wireless Access). Akses nirkabel yang memiliki koneksi broadband.
IEEE
:
(Institute Electrical and Electronic Engineer). Suatu organisasi professional dimana salah satu aktivitasnya mengembangkan
standar-standar
komunikasi
dan
jaringan. IEEE 802.16
:
Standar IEEE yang mendefinisikan antar muka udara dengan sistem fixed BWA serta mendukung layanan multimedia.
Interoperability
:
Kemampuan
jaringan
yang
berbeda-beda
untuk
berkomunikasi dan bekerja sama melalui standar yang telah dispesifikasikan.
xiii
ISP
:
(Internet Service Provider). Penyedia layanan akses internet.
LOS
:
(Line of Sight). Transmisi saling pandang antara antena stasiun pengirim dan penerima dimana tidak ada penghalang antara keduanya.
MAC
:
(Media Access Control). Layer yang berada pada model OSI sebelum physical layer yang berfungsi pengontrolan dan pengaksesan media fisik.
NLOS
:
(Non Line of Sight). Teknik pentransmisian tidak saling pandang sehingga antara antena stasiun pengirim dan penerima tidak perlu melihat satu sama lain.
PAN
:
(Personal
Area
Network).
Jaringan
internet
yang
memiliki cakupan yang kecil yaitu 10-20 meter. PHY
:
(Physical). Layer yang menyediakan sarana pengiriman paket-paket data sepanjang jalur komponen fisik.
QoS
:
(Quality of Service). Pengukuran level layanan yang diterima pada pengguna jaringan yang berusaha untuk menyediakan
layanan
yang
lebih
baik
untuk
penggunanya. QAM
:
(Quadrature Amplitude Modulation). Teknik modulasi digital yang merupakan gabungan antara teknik modulasi phasa dan modulasi amplitudo.
xiv
QPSK
:
(Quadrature Pulse Shift Keying). Salah satu jenis modulasi digital, dimana informasi yang dibawa akan mengubah fasa sinyal carrier yang mempunyai 4 level sinyal.
SS
:
(Subscribe Station). Peralatan yang menyediakan koneksi antara peralatan pelanggan dan BS.
WiMAX
:
(Worldwide Interoperability for Microwave Access). Suatu spesifikasi untuk komunikasi data wireless. Spesifikasi WiMAX terdapat dalam IEEE 802.16. WiMAX adalah suatu penyempurnaan WiFi, WiMAX dapat berkomunikasi pada jauh hingga 5 Miles (kurang lebih 8 Kilometer) pada kecepatan transfer data 10 Mbps.
WiFi
:
(Wireless Fidelity). Suatu spesifikasi transfer data WLAN. WiFi terdapat dalam IEEE 802.11 yang memiliki jarak komunikasi wireless yang pendek, spesifikasi 802.11g dapat mencapai kejauhan hingga 100 meter dengan kecepatan 54 Mbps.
xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Perkembangan dan inovasi teknologi di bidang telekomunikasi saat ini semakin berkembang pesat. Perubahan itu selaras dengan perubahan karakteristik masyarakat modern yang memiliki mobilitas tinggi, mencari layanan yang fleksibel, serba mudah, memuaskan, dan mengejar efisiensi di semua aspek. Jaringan nirkabel (wireless) saat ini lebih populer dan terus dikembangkan. Jaringan nirkabel memiliki beberapa keuntungan yaitu fleksibilitas, mobilitas, mudah dikembangkan, biaya lebih murah, dan pesat yang tinggi dalam komunikasi data. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) mengembangkan suatu standar 802.16 yang dinamakan dengan WirelessMAN yang memberikan persfektif baru dalam pengaksesan berpesat tinggi yang tidak tergantung pada jaringan kabel. WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) mengacu pada standar 802.16 yang dibentuk pada tahun 2001 dan bertugas menginterkoneksikan berbagai standar teknis yang bersifat global. Standar WiMAX memberikan kemudahan dalam akses internet untuk area metropolitan dengan hanya mendirikan beberapa stasiun basis (Base Station, BS) yang dapat meliputi jutaan pelanggan (Subscriber Station, SS) dan menjangkau area hingga radius 50 km. Teknologi WiMAX menjadi solusi untuk kota atau daerah pedesaan yang belum berkembang dalam penyediaan akses Internet. Pada perkembangannya hingga saat ini, standar WiMAX telah mengalami berbagai
pengembangan
untuk
memperbaiki
berbagai
kelemahan
yang
dimilikinya. Disamping itu masing-masing varian yang ada memiliki perbedaaan tersendiri terutama pada lapisan fisisnya. Varian-varian standar IEEE 802.16 yang hingga saat ini terus dikembangkan dan direvisi diantaranya IEEE 802.16 (standar awal), IEEE 802.16a, IEEE
802.16b, IEEE 802.16c, IEEE 802.16d, IEEE
802.16e, IEEE 802.16f, IEEE 802.16g, dan IEEE 802 16h.
1
2
Varian standar IEEE 802.16 yang dikembangkan oleh IEEE memiliki kekhususan masing-masing. Aspek mobilitas menjadi titik penting dalam perkembangan standar tersebut mengingat sangat tingginya mobilitas pengguna saat ini. Standar IEEE 802.16a dan 802.16e mewakili varian standar yang lain dalam hubungannya dengan aspek mobilitas. Kemampuan WiMAX standar IEEE 802.16a dengan koneksi secara tetap (fixed) dan WiMAX standar IEEE 802.16e dengan koneksi bergerak (mobile) menentukan spesifikasi penggunaan, kinerja, dan layanan yang dapat disediakan oleh masing-masing standar.
1.2 Rumusan Masalah Dengan adanya beberapa masalah yang perlu diatasi seperti “last mile problem” atau masalah rentang jarak terakhir antara rumah atau kantor pengguna dan jaringan penyedia layanan broadband dan juga tingginya mobilitas pengguna pada saat ini maka penulis mengajukan tema yaitu tentang Aspek Mobilitas WiMAX Koneksi Tetap & Bergerak dengan Faktor Pendukung Mode Akses OFDM 256 & S-OFDMA.
1.3 Batasan Masalah Ruang lingkup pembahasan tugas akhir ini yaitu penjelasan dasar mengenai teknologi WiMAX, perbandingan aspek mobilitas WiMAX standar IEEE 802.16a (koneksi tetap) dan 802.16e (koneksi bergerak) pada struktur lapisan fisis dengan salah satu faktor pendukung modulasi yang dibatasi pada parameter-parameter modulasi yang digunakan pada masing-masing standar yaitu OFDM 256 pada WiMAX standar IEEE 802.16a (Koneksi Tetap) dan S-OFDMA pada standar 802.16e (Koneksi Bergerak).
1.4 Maksud dan Tujuan Tulisan ini dimaksudkan dan ditujukan untuk memberikan gambaran dan analisa tentang WiMAX dengan standar IEEE 802.16a (koneksi tetap) dan IEEE 802.16e (koneksi bergerak) dari aspek
mobilitas pada struktur lapisan fisis
3
terutama dilihat dari parameter-parameter mode akses yang digunakan pada masing-masing standar.
1.5 Metodologi Penulisan Dalam penulisan skripsi ini digunakan studi literatur dengan sumbersumber acuan yang digunakan yaitu buku-buku teori telekomunikasi, majalahmajalah komunikasi, jurnal-jurnal komunikasi, karya tulis, dan situs-situs Internet yang mendukung dan relevan.
1.6 Sistematika Penulisan Untuk memudahkan pemecahan masalah tersebut, penulis akan membagi masalah menjadi beberapa pokok masalah secara garis besar sebagai berikut .
BAB I PENDAHULUAN; berisi latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, maksud dan tujuan, metode penulisan, dan sistematika penulisan.
BAB II TEORI DASAR; berisi tentang pengertian WiMAX, jenis-jenis standar pada WiMAX dan dasar teori tentang mode akses terutama mode akses OFDM dan S-OFDMA.
BAB III PEMBAHASAN; berisi uraian tentang pokok bahasan teknologi WiMAX termasuk prinsip kerja, keuntungan dan implementasi WiMAX. Dan juga perbandingan secara umum pada WiMAX standar 802.16a (koneksi tetap) dan standar 802.16e (koneksi bergerak).
BAB IV ASPEK MOBILITAS WiMAX KONEKSI TETAP DAN BERGERAK DENGAN FAKTOR PENDUKUNG MODE AKSES OFDM 256 & S-OFDMA; berisi analisa dan pembahasan mengenai perbandingan antara kedua standar yang dibandingkan dari aspek mobilitasnya (masih dalam perbandingan pada lapisan fisis) terutama
4
dengan pendukung parameter mode akses yang digunakan sehingga dapat memberikan layanan yang optimal bagi pengguna disertai dengan visualisasi untuk memberikan gambaran mengenai kemampuannya. BAB V PENUTUP; berisi kesimpulan mengenai perbandingan WiMAX standar IEEE 802.16a (koneksi tetap) dan IEEE 802.16e (koneksi bergerak) dilihat dari sudut pandang mobilitas yang didukung oleh parameter mode akses yang digunakan serta saran-saran untuk pengembangannya.
BAB II TEORI DASAR
2.1 Pendahuluan Dalam perkembangannya teknologi komunikasi mengalami inovasi dan kemajuan yang sangat pesat dan cepat dibanding bidang-bidang lain. Tidak dapat dipungkiri bahwa perangkat komunikasi menjadi sesuatu yang vital dalam kehidupan yang semakin kompleks dengan mobilitas yang tinggi. Seiring kemajuan teknologi, masyarakat pada saat sekarang ini lebih sering menggunakan teknologi nirkabel (wireless) untuk komunikasi data bahkan video dan suara, dengan pertimbangan bahwa komunikasi dengan menggunakan teknologi ini memiliki area cakupan yang luas, biaya yang relatif lebih murah daripada menggunakan media saluran sewa (leased line), implementasi yang relatif lebih mudah hanya dengan membeli perangkat modem router, dan banyak faktor pendukung lainnya. Oleh sebab itu semakin banyak masyarakat yang membutuhkan koneksi Internet yang lebih baik tanpa mengeluarkan banyak biaya. Semakin banyaknya peminat maka infrastruktur yang diperlukan juga harus terus dibangun, tetapi hal ini menjadi hambatan jika pembangunan tersebut dilakukan di tengah-tengah kota besar yang padat, sehingga dibutuhkan sebuah teknologi yang dapat mengurangi hambatan tersebut. Kebutuhan masyarakat untuk mendapatkan koneksi Internet bidang-lebar (broadband) yang hebat dan murah akan terwujud dengan tersedianya teknologi bidang-lebar menggunakan media nirkabel yang lebih fleksibel, lebih mudah dalam implementasinya, dan lebih murah. Teknologi nirkabel bidang-lebar ini disebut dengan akses nirkabel bidang-lebar (Broadband Wireless Access, BWA), dengan standar teknologi yang mendasarinya bernama WiMAX. WiMAX merupakan saluran komunikasi radio yang memungkinkan terjadinya jalur komunikasi Internet dua arah dari jarak puluhan kilometer. Dengan memanfaatkan gelombang radio, teknologi ini dapat dipakai dengan 5
6
frekuensi yang berbeda, sesuai dengan kondisi dan peraturan pemakaian frekuensi di negara masing-masing pengguna.
2.2 Pengertian WiMAX WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) merupakan standar industri yang bertugas menginterkoneksikan berbagai standar teknis yang bersifat global menjadi satu kesatuan. Perbedaan antara WiFi (Wide Fidelity) dan WiMAX terdapat pada standar teknis yang tergabung di dalamnya. WiFi menggabungkan
standar
IEEE
802.11
dengan
Telecommunication Standards Institute) HiperLAN
ETSI
(European
yang merupakan standar
teknis yang cocok untuk keperluan jaringan lokal menggunakan nirkabel (Wireless Local Area Network, WLAN), sedangkan WiMAX menggabungkan standar IEEE 802.16 dengan standar ETSI HiperMAN yang merupakan standar teknis untuk jaringan metropolitan menggunakan nirkabel (Wireless Metropolitan Area Network, WMAN). Keunggulan WiMAX tidak serta merta menggantikan teknologi WiFi yang sudah ada, namun dapat digunakan secara berdampingan. Namun pada akhirnya, WiMAX akan menggantikan teknologi WiFi karena secara teknis WiMAX memiliki keunggulan yang dibutuhkan untuk kondisi masyarakat dan kemajuan teknologi saat ini. Keunggulan yang sangat mencolok adalah jarak jangkauannya yang lebih luas dan pesat transfer data yang lebih tinggi. Standar keluaran IEEE banyak digunakan secara luas di daerah asalnya yaitu Amerika dan sekitarnya sedangkan standar ETSI banyak digunakan di daerah Eropa dan sekitarnya sehingga WiMAX dibuat agar teknologi ini dapat digunakan secara global. Secara teknis WiMAX memiliki fitur yang belum dimiliki oleh teknologi WiFi. Dengan menggunakan standar IEEE 802.16 yang digabungkan dengan ETSI HiperMAN, WiMAX dapat melayani pasar yang lebih luas. Gambar 2.1 merupakan standar global yang dipakai di dunia mulai dari PAN (Personal Area Network) sampai dengan WAN (Wide Area Network).
7
Gambar 2.1 Standar-standar Komunikasi Wireless dari Tingkat PAN (Personal Area Network) sampai WAN (Wide Area Nework). [Yu, 2005]
PAN (Personal Area Network) memiliki jarak jangkauan yang sangat pendek (hanya beberapa meter) dan pesat transfer datanya kurang dari 1 Mbps. Salah satu produknya adalah Bluetooth yang menggunakan standar IEEE 802.15 dan ETSI HiperPAN. Sedangkan LAN (Local Area Network) memiliki jarak jangkauan hingga beberapa ratus meter dengan pesat data 2 – 54 Mbps. Biasanya digunakan untuk akses Internet dan mobilitasnya rendah. Standar yang digunakan adalah IEEE 802.11 dan ETSI HiperLAN. WiMAX sendiri berada pada wilayah MAN (Metropolitan Area Network) dengan jarak jangkauan yang cukup jauh dan pesat datanya lebih dari 22 Mbps. Standar yang digunakan adalah IEEE 802.16 dan ETSI HiperMAN. WAN (Wide Area Network) yang merupakan jaringan terbesar dapat menjangkau jarak yang jauh, mendukung mobilitas dan keamanan yang tinggi namun pesat bitnya hanya berkisar 10 – 384 kbps. Standar yang digunakan adalah IEEE 802.20 (baru dibahas di IEEE) dan GSM Kedua standar yang disatukan ini merupakan standar teknis yang memiliki spesifikasi yang sangat cocok untuk menyediakan koneksi jenis bidang-lebar lewat media nirkabel atau BWA. Pada masa mendatang segala sesuatu yang
8
berhubungan dengan teknologi BWA kemungkinan akan diberi sertifikasi WiMAX. Standar WiMAX dibentuk oleh gabungan industri perangkat nirkabel dan kepingan (chip) komputer di seluruh dunia. Perusahaan besar ini bergabung dalam suatu forum kerja yang merumuskan standar interkoneksi antar teknologi BWA yang mereka miliki pada produk-produknya.
2.3 Standar IEEE 802.16 (WiMAX) Standar IEEE 802.16 yang dikenal juga dengan WiMAX dirancang untuk menyediakan akses jaringan Internet nirkabel pada area metropolitan. Saat ini jaringan Internet nirkabel WiFi menggunakan standar komunikasi IEEE 802.11 dan yang paling banyak dipakai adalah IEEE 802.11b dengan kecepatan 11 Mbps dan area cakupannya yang tidak lebih dari ratusan meter saja. WiMAX merupakan saluran komunikasi radio yang memungkinkan terjadinya jalur Internet dua arah dari jarak puluhan kilometer. Dengan memanfaatkan gelombang radio, teknologi ini bisa dipakai dengan frekuensi berbeda, sesuai dengan kondisi dan peraturan pemakaian frekuensi di negara pengguna. Pada awalnya standar IEEE 802.16 beroperasi pada frekuensi 10-66 GHz dan memerlukan menara garis pandang (tower line of sight), tetapi pengembangan IEEE 802.16a yang disahkan pada bulan Maret 2004, menggunakan bidang frekuensi yang lebih rendah yaitu 2-11 GHz. Penggunaan frekuensi yang lebih rendah ini didasari oleh beberapa alasan diantaranya sebagai berikut. 1. Tidak memerlukan komunikasi garis pandang (Line of Sight, LOS). 2. Mudah diatur. 3. Cakupan area yang dapat diliput sekitar 50 km. 4. Pesat transfer data mencapai 70 Mbps.
2.4 Jenis-Jenis Standar IEEE 802.16 Jenis-jenis
standar
IEEE
802.16
(WiMAX)
dimaksudkan
untuk
mengembangkan kinerja dan kemampuan teknologi yang digunakannya agar menjadi lebih optimal serta penggunaan yang luas.
9
2.4.1 Standar IEEE 802.16 Standar ini aslinya adalah standar IEEE 802.16-2001 yang dipublikasikan pada bulan Desember 2001 dan dikembangkan untuk sistem BWA PMP (point to multipoint) dalam daerah frekuensi 10-66 GHz. Standar yang dilengkapi pada Oktober 2001 dan disetujui pada Desember 2001 ini melingkupi lapisan kontrol akses media (Media Access Control, MAC) dan lapisan fisis (Physical Layer, PHY). Standar ini menyediakan komunikasi LOS antara stasiun basis (Base Station, BS) dan stasiun pelanggan (Subscriber Station, SS). Pesat transfer data sebesar 32-134 Mbps yang menggunakan skema modulasi QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) dan 64-QAM. Standar 802.16 tidak menyediakan mobilitas sehingga dalam hal ini perangkat nirkabel yang digunakan tetap (fixed). Lebar-bidang (bandwidth) frekuensi kanal yang digunakan 20, 25 dan 28 MHz.
2.4.2 Standar IEEE 802.16a Untuk mengembangkan jangkauan dan daya jualnya, maka standar IEEE 802.16 direvisi menjadi IEEE 802.16a. Standar teknis 802.16a inilah yang banyak digunakan oleh perangkat-perangkat dengan sertifikasi WiMAX. Pengembangan standar 802.16a disetujui pada tahun 2003 dengan menggunakan daerah frekuensi yang lebih rendah yaitu 2-11 GHz, sehingga mudah diatur dan tidak memerlukan LOS antara stasiun basis dan stasiun pelanggan. Kecepatan transfer data sebesar 70-100 Mbps. Skema penjamakan yang digunakan yaitu OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) dengan modulasi sub-pembawa 256-QPSK, 16-QAM, 64-QAM, dan 256-QAM. Standar ini juga menyediakan mobilitas tetapi menggunakan perangkat tetap dan berpindah (nomadic). Lebar-bidang frekuensi kanal yang digunakan 1,5-20 MHz. Perubahan yang sangat signifikan antara standar 802.16 dengan 802.16a yaitu terletak pada lebar frekuensi operasinya. Standar 802.16 beroperasi pada daerah 10-66 GHz, sedangkan 802.16a menggunakan daerah frekuensi yang lebih rendah yaitu 2–11 GHz sehingga memungkinkan komunikasi NLOS. Kelemahan komunikasi frekuensi rendah ini adalah semakin kecil kapasitas lebar-bidang dari
10
koneksi yang dilakukan. Akan tetapi, ukuran kanal-kanal frekuensi yang fleksibel dengan daerah yang lebar merupakan keunggulan dari 802.16a.
2.4.3 Standar IEEE 802.16b Standar IEEE 802.16b merupakan perluasan aspek kualitas layanan (Quality of Service, QoS) dalam transmisi.
Standar ini menawarkan tingkat
layanan yang masing-masing berbeda untuk tipe trafik yang berbeda seperti untuk suara dan video waktu nyata (real time).
2.4.4 Standar IEEE 802.16c Standar IEEE 802.16c dirancang
untuk memperbaiki interoperability
dalam daerah frekuensi 10-66 GHz. Standar ini disetujui pada Desember 2002. Revisi protokol pada standar 802.16c untuk mengoreksi beberapa galat (error) dan inkonsistensi yang terdapat pada versi pertamanya (IEEE 802.16).
2.4.5 Standar IEEE 802.16d Standar ini disertifikasi pada tahun 2005 dengan menggunakan bidang frekuensi
2-11 GHz (lisensi) dan 10-66 GHz (tak berlisensi). Standar IEEE
802.16d dikenal juga dengan standar IEEE 802.16.2004 atau RevD. Pada dasarnya standar ini menggabungkan standar IEEE 802.16(2001), 802.16a, 802.16b dan 802.16c yang mampu memberikan layanan secara tetap dan berpindah sehingga dapat mencakup daerah-daerah sub-urban, urban, perumahan daerah pinggiran (rural) dan WiFi Backhaul. Dengan kapasitas kanal hingga 70 Mbps, standar 802.16d dapat mencakup area hingga berjarak 30 km pada kondisi LOS dan 5 km jika dalam kondisi NLOS dengan antarmuka udara (air interface) yang digunakan adalah OFDM atau OFDMA.
2.4.6 Standar IEEE 802.16e Standar ini memiliki tambahan fitur dengan menyediakan mobilitas serta mendukung komunikasi NLOS antara stasiun basis dan stasiun pelanggan. Pesat
11
datanya hingga 15 Mbps dengan menggunakan skema penjamakan Scalable OFDMA. Lebar-bidang kanal yang digunakan bervariasi antara 1,25 MHz hingga 20 MHz, namun biasanya yang digunakan untuk frekuensi lebar-bidang kanal adalah sebesar 5 MHz. Kapasitas kanal dapat mencapai 35 Mbps. Standar 802.16e dirancang untuk beroperasi pada kondisi tetap maupun bergerak. Pada operasi bergerak standar ini dirancang dapat menangani pengguna yang bergerak hingga kecepatan 120 km/jam. Standar 802.16e dapat mencakup area hingga radius 10 km lebih pada kondisi NLOS. Standar 802.16e ini dapat menjembatani kebutuhan pengguna akan koneksi Internet dengan mobilitas yang tinggi. Di samping standar yang telah dikemukakan di atas, masih terdapat beberapa standar lagi diantaranya IEEE 802.16f, 802.16g, dan 802.16h yang berhubungan dengan taraf manajemen jaringan. Dari penjelasan terdahulu, maka varian standar IEEE 802.16 dapat dideskripsikan sebagaimana terlihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Jenis-jenis Standar IEEE 802.16[ Sayeed, 2005]
2.5 MODE AKSES OFDM Modulasi adalah pengaturan parameter dari sinyal pembawa (carrier) yang berfrekuensi tinggi sesuai sinyal informasi (pemodulasi) yang frekuensinya lebih
12
rendah, sehingga informasi tadi dapat disampaikan. Modulasi itu sendiri diperlukan diantaranya untuk meminimalisasi interferensi sinyal pada pengiriman informasi yang menggunakan frekuensi sama atau berdekatan dan juga sinyal termodulasi dapat dimultiplexing dan ditransmisikan melalui sebuah saluran transmisi. Standar IEEE 802.16a (WiMAX koneksi tetap) menggunakan mode akses OFDM. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) merupakan teknik meningkatkan pesat transmisi dengan memanfaatkan penjamakan (multiplexing). OFDM menggunakan satu kanal frekuensi yang dipecah-pecah ke dalam subkanal sub-kanal. Kemudian semua sub-kanal tersebut dijamakkan ke dalam satu kanal jamak. Istilah orthogonal dalam OFDM mengandung makna hubungan matematis antara frekuensi-frekuensi yang digunakan. Dengan persamaan matematika bisa diekspresikan sebagai berikut, dua buah kumpulan sinyal bisa dikatakan orthogonal bila,
Pemakaian frekuensi yang saling orthogonal pada OFDM memungkinkan overlap antar frekuensi tanpa menimbulkan interferensi satu sama lain. Pada dasarnya ada tiga pilihan OFDM yang dapat digunakan, yaitu OFDM dengan satu pembawa, OFDM dengan 256 sub-pembawa, OFDMA dengan 2048 sub-pembawa. Dari ketiga jenis ini, OFDM 256 sub-pembawa menjadi pilihan yang sangat dominan dalam semua teknologi nirkabel termasuk selular. Sebagaimana terlihat pada Gambar 2.3 simbol OFDM terdiri atas tipe-tipe pembawa-pembawa yaitu: 1. data carrier : untuk transmisi data, 2. pillot carrier : berbagai keperluan lain, 3. null carrier : untuk pita pengaman (guard band) dan pembawa DC.
13
Gambar 2.3 Pembagian frekuensi pembawa OFDM 256 sub-pembawa. [IEEE Computer Society, 2003]
Dari Gambar 2.3 dapat dilihat sebagian dari 256 sub-pembawa OFDM digunakan untuk sub-pembawa pita pengaman sedangkan untuk sub-pembawa frekuensi tengah tidak digunakan karena rentan terhadap isyarat frekuensi radio (RF). Pada WiMAX hanya 200 sub-pembawa yang digunakan. Sebanyak 192 pembawa untuk data yang menggunakan modulasi BPSK (Binary Phase Shift Keying), QPSK (Quadrature PSK),
16 QAM (Quadrature Amplitude
Modulation) ataupun 64 QAM, dan 8 pembawa untuk pembawa pemandu (pillot carrier) yang menggunakan modulasi BPSK.55 (28 Low & 27 High) subpembawa digunakan untuk Guard band.
Gambar 2.4 Spektrum OFDM [Sayeed, 2005]
Pada Gambar 2.4 terlihat berapa isyarat informasi digabungkan dan saling tegak lurus satu sama lainnya pada sistem OFDM. Lebar-bidang yang tersedia
14
dapat dibagi menjadi bidang sempit yang sangat banyak sehingga dapat menampung banyak kanal untuk komunikasi. Teknologi OFDM mendukung operasi kanal secara NLOS dan dapat mengatasi penyebaran tunda serta pudaran akibat lintasan jamak. Bentuk gelombang OFDM yang saling tegak lurus dapat menghilangkan interferensi antar simbol (Inter Simbol Interference, ISI). Pada WiMAX, OFDM banyak sekali digunakan untuk mendukung kinerja sistem yang optimal untuk kondisi NLOS. Pada Gambar 2.5 pembawa pemandu selalu dimodulasi dengan BPSK dan pembawa data dimodulasi dengan BPSK (Binary Phase Shift Keying), QPSK (Quadrature PSK), 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation), atau 64 QAM.
Gambar 2.5 Sub-pembawa OFDM [Agilent Technologies, 2005]
Sistem OFDM dapat dibentuk menggunakan lebar-bidang dari 1,5 MHZ hingga 20 MHz. Tanpa memperhatikan lebar-bidang, simbol selalu berisi 200 pembawa. Untuk sistem dengan lebar-bidang yang sempit, sub-pembawa ditempatkan sangat berdekatan yang menyediakan periode panjang simbol yang relatif (periode simbol adalah 1 per jarak sub-pembawa). Penempatan subpembawa yang sangat dekat dengan periode simbol yang panjang dapat mengatasi pelemahan kanal seperti pudaran akibat lintasan jamak.
2.6 MODE AKSES S-OFDMA Jenis akses penjamakan lain yang digunakan pada WiMAX adalah OFDMA (Orthogonal Frequency Division with Multiple Access). Secara umum OFDMA sama dengan OFDM hanya saja jumlah sub-pembawanya lebih banyak dan dapat diatur sesuai keperluan sehingga OFDMA biasa disebut dengan
15
SOFDMA (Scalable OFDMA) yang digunakan pada WiMAX standar 802.16e (koneksi bergerak). Jumlah sub-pembawa yang digunakan adalah 512, 1024, atau 2048 FFT (Fast Fourier Transform). Ukuran FFT yang lebih besar dapat menanggulangi
penyebaran tunda yang lebih besar sehingga tahan terhadap
pudaran karena lintasan jamak yang merupakan karakteritik perambatan NLOS.
Gambar 2.6 Format OFDMA [Sayeed, 2005]
Gambar 2.6 menggambarkan format kanal spektrum OFDMA dengan pembagian sub-kanal sub-kanal. Setiap sub-kanal yang berisi isyarat informasi dari stasiun pelanggan (SS A, B atau C) dikelompokkan pada sub-pembawa subpembawa. Setiap sub-pembawa mencuplik isyarat informasi dari tiap pelanggan yang kemudian dikelompokkan (group) dan ditambah dengan pembawa pemandu. Daerah waktu (time) dibagi dalam simbol-simbol FFT. Pada dasarnya modulasi yang digunakan pada standar 802.16e sama saja dengan standar 802.16a yaitu mengunakan modulasi BPSK, QPSK, dan QAM hanya saja pada standar 802.16e mengikutkan akses jamak pada teknik transmisinya sehingga dikenal dengan nama OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Disamping itu, OFDMA ini dapat diatur skala subpembawanya sehingga sering disebut SOFDMA (Scalable OFDMA).
16
Kemampuan dasar SOFDMA memberikan area liputan yang sama dengan OFDM 256. SOFDMA menambahkan sub-kanalisasi (subchannelization) untuk memperbaiki kinerja dalam ruangan dan keleluasaan liputan pelanggan. SOFDMA
menawarkan
kinerja
sistem
yang
tinggi
dengan
memperkenalkan sub-kanal uplink dan downlink. SOFDMA memberikan kinerja yang bagus pada aplikasi bergerak penuh, dengan permutasi sub-pembawa yang lebih sederhana dan waktu yang ditetapkan untuk alokasi sub-kanal yang diberikan sehingga sangat bagus diimplementasikan untuk kondisi tetap, berpindah, maupun bergerak. Seperti terlihat pada Gambar 2.7, OFDMA terbagi atas beberapa tipe pembawa yang sama dengan OFDM seperti data carrier, pillot carrier, dan null carrier. Perbedaan yang tampak pada SOFDMA adalah adanya penambahan subkanal untuk memperbaiki kinerja dalam ruang.
Gambar 2.7 Pembagian kanal frekuensi pembawa OFDMA. [IEEE Computer Society, 2004]
Penggunaan SOFDMA ini memberikan kelebihan tersendiri bagi layanan bergerak WiMAX. Pada perangkat CPE dengan nirkabel tetap dimungkinkan untuk menggunakan perangkat modem yang sama seperti yang digunakan komputer pribadi atau PDA. Di samping itu stasiun basis juga akan menggunakan perangkat yang sama yang dikembangkan untuk titik akses WiMAX dengan biaya rendah
BAB III PEMBAHASAN DAN PRINSIP KERJA
3.1 Gambaran Umum Teknologi WiMAX Jaringan Internet nirkabel dengan cakupan yang lebih luas dari jaringan sebelumnya, sebentar lagi akan menjadi kenyataan. Menara yang dipasang di tengah kota metropolitan sebagai pusat akses Internet (hotspot) menyebabkan seorang pemakai laptop, komputer, telepon genggam, hingga PDA (Personal Digital Assistant) yang menggunakan kartu nirkabel (wireless card) bisa terkoneksi dengan Internet, bahkan di tengah sawah atau pedesaan yang masih dalam area cakupan 50 kilometer [Guice dan Munoz, 2004]. Hal ini dapat terjadi karena teknologi WiMAX yang menggunakan standar baru IEEE 802.16. Pengguna tidak akan kesulitan dalam mengulur berbagai macam kabel, apalagi WiMAX mampu menangani sampai ribuan pengguna sekaligus. Prediksi perkembangan pemakai yang menggunakan WiMAX akan terus berkembang dari tahun ke tahun seperti terlihat pada Gambar 3.1. Pada grafik tersebut, untuk tahun 2003 penggunaan WiMAX baru berkembang di Eropa dan Amerika dan jumlah pelanggan totalnya tak sampai setengah juta pelanggan. Tahun 2006 meningkat pesat dengan tumbuhnya teknologi ini disemua benua. Eropa dan Amerika secara siginifikan bersaing dalam pengembangan WiMAX, sementara itu Asia dan Afrika mulai mengembangkan penggunaan teknologi WiMAX. Prediksi pada tahun 2008 diperkirakan jumlah pelanggan total diseluruh dunia akan mencapai angka 12 juta pelanggan. Eropa, Amerika dan Asia diperkirakan mengalami pertumbuhan yang sangat pesat dalam implementasi teknologi WiMAX.
17
18
Gambar 3.1 Grafik prediksi perkembangan penggunaan WiMAX di berbagai benua dari tahun ke tahun. [Gabriel, 2003]
Teknologi WiFi dan WiMAX akan saling melengkapi. WiFi untuk jangkauan jarak dekat di seputar kampus atau kantor sedangkan WiMAX untuk memfasilitasi sebuah kota dengan akses Internet nirkabel. Pada akhirnya diperkirakan hampir semua laptop, PDA, dan piranti ICT (Information and Communication Technology) lainnya akan cocok dengan fitur WiFi dan WiMAX. 3.2 Prinsip Kerja Teknologi WiMAX Teknologi WirelessMAN / IEEE 802.16 / WiMAX dapat meliputi area sekitar 50 kilometer, dengan ratusan pelanggan akan dialokasikan isyarat dan kanal untuk mentransmisikan data dengan pesat mencapai 155 Mbps. Prinsip kerja dari WiMAX ini secara umum digambarkan sebagai berikut: 1.
Pelanggan mengirimkan data dengan pesat 2 – 155 Mbps dari stasiun pelanggan ke stasiun basis.
2. Stasiun basis akan menerima isyarat dari berbagai pelanggan dan mengirimkan pesan melalui nirkabel atau kabel ke switching center melalui protokol IEEE 802.16.
19
3.
Switching center akan mengirimkan pesan ke penyedia layanan Internet (Internet Service Provider, ISP) atau PSTN (Public Switched Telephone Network).
Ketiga bagian tersebut di atas secara blok dapat dilihat pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Trafik yang terjadi pada teknologi WiMAX
Pada Gambar 3.2 dapat dijelaskan bahwa pelanggan pemukiman (residential subscriber) dan pelanggan perkantoran (office building subscriber) berfungsi sebagai stasiun pelanggan, menara antena serta perangkatnya sebagai stasiun basis dan switching center sebagai pengatur pilihan koneksi ke ISP.
3.3 Keuntungan WiMAX Teknologi WiMAX memiliki beberapa keuntungan dibanding dengan teknologi lainnya seperti WiFi yaitu: 1. Para produsen mikroelektronik akan mendapatkan lahan baru untuk dikerjakan, dengan membuat kepingan-kepingan yang lebih umum yang dapat dipakai oleh banyak produsen perangkat nirkabel untuk membuat BWA. Para produsen perangkat nirkabel 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 dengan kompatibilitas yang lebih tinggi.
20
3. Pengguna akhir akan mendapatkan banyak pilihan dalam koneksi 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. Penggabungan standar IEEE 802.16 dengan ETSI HiperMAN diharapkan dapat melayani pangsa pasar yang lebih luas. 5. Dari segi liputannya yang mencapai 50 kilometer, WiMAX sudah memberikan kontribusi yang sangat besar bagi keberadaan WirelessMAN. Kemampuan untuk mengirimkan data dengan pesat transfer yang tinggi dalam jarak jauh akan menutup semua celah bidang-lebar yang tidak dapat terjangkau oleh teknologi kabel dan DSL (Digital Subscriber Line). 6. Dapat melayani para pelanggan baik yang berada pada posisi LOS maupun yang memungkinkan untuk NLOS.
3.4 Implementasi Teknologi WiMAX WiMAX memang dirancang untuk melayani para pengguna baik yang memakai antena tetap (fixed antenna), yang sering berpindah-pindah tempat (nomadic)
maupun yang bergerak aktif (mobile). WiMAX tidak hanya bisa
melayani para pengguna dengan antena tetap saja, misalnya pada gedung-gedung di perkantoran, rumah tinggal, toko-toko dan sebagainya, tetapi bagi para pengguna antena dalam ruang, notebook, PDA, PC yang sering berpindah tempat dan perangkat bergerak lainnya juga cocok dengan dengan standar-standar yang dimiliki WiMAX. Perangkat WiMAX juga mempunyai ukuran kanal yang bersifat fleksibel, sehingga sebuah stasiun basis dapat melayani lebih banyak pengguna dengan daerah spektrum frekuensi yang berbeda-beda. Dengan ukuran kanal spektrum yang dapat bervariasi ini, sebuah perangkat stasiun basis bisa lebih fleksibel dalam melayani pengguna. Daerah spektrum teknologi WiMAX yang termasuk lebar didukung oleh pengaturan kanal yang fleksibel, sehingga para pengguna tetap dapat terkoneksi dengan stasiun basis selama mereka berada dalam daerah operasi stasiun basis. Fasilitas QoS juga diberikan oleh teknologi WiMAX. Sistem
21
kerja MAC pada lapisan data link yang connection oriented memungkinkan digunakan untuk komunikasi video dan suara. Pemilik ISP juga dapat membuat berbagai macam produk yang dapat dijual dengan memanfaatkan fasilitas ini, seperti membedakan kualitas layanan antara pengguna rumahan dengan pengguna tingkat perusahaan, membuat lebar-bidang yang bervariasi, fasilitas tambahan dan masih banyak lagi. Aplikasi standar WiMAX untuk berbagai keperluan ditunjukkan pada Gambar 3.3 berikut ini. Di antara aplikasi standar WiMAX digunakan saat ini adalah sebagai berikut: 1. Layanan T1 yang ditujukan untuk daerah perusahaan dan bisnis kecil.T1 merupakan format transmisi data melalui kabel telepon dengan PCM (Pulse Code Modulation) 24 kanal yang dipakai di Jepang dan Amerika Utara. Pesat transfer datanya adalah 1544 kbps. 2. Layanan ISP untuk koneksi Internet. 3. Backhaul untuk jaringan WLAN. 4. Backhaul sementara untuk kegiatan tertentu seperti acara olah raga, konferensi dunia, dan lain sebagainya. 5. Layanan untuk daerah pemukiman dan SOHO (Small Ofiice/Home Office). 6. Layanan bergerak dengan pembagian sel untuk komukasi bergerak. 7. Pengembangan teknologi WiMAX untuk negara-negara berkembang.
22
Gambar 3.3 Teknologi WiMAX memungkinkan aplikasinya yang luas untuk berbagai keperluan
Beberapa topologi dan pilihan backhauling yang telah didukung oleh teknologi WiMAX, antara lain saluran kabel backhauling dan koneksi titik ke titik (Point to Point, PTP). Pada Gambar 3.4 terlihat empat buah stasiun basis (Base Station) yang meliputi 4 sektor/kawasan didaerah perkotaan (urban) dan sebuah stasiun pengulang (repeater) sebagai pengumpulan (aggregation) isyarat yang akan dikirimkan ke wilayah pedesaan (rural area). Komunikasi antar stasiun basis dapat menggunakan nirkabel maupun serat optis.
23
Gambar 3.4 Topologi WiMAX dalam area perkotaan dan pedesaan. [Laurence dkk, 2004]
Pada Gambar 3.4, masing-masing stasiun pelanggan (rumah atau gedung) yang berhubungan dengan stasiun basis berada dalam kondisi LOS (home with LOS terminals) maupun NLOS (building with NLOS terminals dan home with NLOS terminals). Stasiun basis memiliki daerah cakupan tertentu (radio link covered area) sesuai dengan kondisi kanal dan topologinya.
3.5 Struktur Lapisan Struktur lapisan yang difokuskan pada teknologi ini yaitu lapisan kontrol akses media (Media Access Contro layer, MAC) dan lapisan fisis (Physical layer, PHY) serta terdapatnya sub-lapisan keamanan (privacy sublayer) yang terdapat antara kedua lapisan tersebut. Pendesainan kedua lapisan inilah yang membedakan antara teknologi WiMAX dan teknologi lainnya.
24
Struktur lapisan teknologi WiMAX dapat dilihat pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Struktur lapisan WiMAX [Yu, 2005]
3.5.1 Lapisan Fisis (Physical Layer) Masing-masing varian standar pada WiMAX memiliki antarmuka udara yang berbeda pada lapisan fisis yaitu pada daerah frekuensi yang digunakan. Akan tetapi tetap menggunakan protokol MAC yang sama. Secara umum ada dua jenis daerah frekuensi yang digunakan pada WiMAX yaitu: a. Frekuensi 10 – 66 GHz Standar awal WiMAX menggunakan daerah frekuensi 10-66 GHz yang hanya mampu mendukung koneksi secara LOS dengan cakupan areanya hanya beberapa kilometer saja. Pesat data yang sanggup diberikan mencapai 120 Mbps dengan lebar-bidang frekuensi yang digunakan biasanya 25 atau 28 MHz. Keunggulan daerah frekuensi ini adalah ketersediaan lebar-bidang yang berlimpah dibanding dengan daerah frekuensi yang lebih rendah. Di samping itu daerah frekuensi ini dapat menyediakan lebar-bidang hingga beberapa ratus MHz.
25
b. Frekuensi 2 – 11 GHz Frekuensi 2-11 GHz digunakan standar WiMAX pada varian yang lebih tinggi seperti IEEE 802.16a dan IEEE 802.16e. Isyarat dengan menggunakan daerah frekuensi ini tentu memiliki kelebihan tersendiri dibanding daerah frekuensi yang telah dijelaskan di atas, namun sebagai konsekuensinya ketersediaan lebar-bidang tidak sebanyak pada daerah frekuensi 10-66 GHz. Isyarat pada frekuensi ini mampu menembus dinding, area cakupan yang lebih jauh dibanding frekuensi yang lebih tinggi (mencapai 50 km), mendukung modulasi yang kompleks, lebih kuat, dan spektrum lebih efisien. Karenanya sistem dengan menggunakan frekuensi ini sangat mendukung penggunaan pada kondisi NLOS. Pada standar 802.16 dikenal dua jenis perambatan isyarat yang memiliki karakteristik tersendiri. Kedua jenis perambatan tersebut adalah sebagai berikut: a. Perambatan garis pandang (Line of Sight, LOS ) Perambatan garis pandang yang biasa disebut LOS mensyaratkan antara stasiun pelanggan dan stasiun basis berada dalam satu garis pandang atau dapat saling melihat. Di samping itu, antara kedua stasiun berlaku zona Fresnel yang sangat mempengaruhi kuat isyarat yang diterima oleh pengguna dan penyedia layanan. Setidaknya lebih dari separuh zona Fresnel ini harus bebas halangan seperti gedung, pepohonan, dan lain sebagainya. Pada Gambar 3.6 terlihat bahwa ada ketentuan yang menyatakan bahwa perambatan yang dilakukan berupa LOS atau NLOS. Apabila jarak antara penghalang dengan lintasan langsung (c1) lebih besar atau sama dengan 0,6 dari jarak zona Freznel pertama ke lintasan langsung (r1) maka perambatan pada daerah ini dinamakan LOS.
26
Gambar 3.6 Perambatan LOS
Pada standar WiMAX, perambatan LOS ditetapkan pada standar awal pengembangannya yaitu standar 802.16-2001 yang menggunakan daerah frekuensi yang cukup lebar yaitu 10-66 GHz. Salah satu keuntungan perambatan LOS adalah area liputan yang lebih luas sehingga dapat mencapai daerah pedesaan apabila stasiun basisnya dibangun di tengah kota. b. Perambatan tanpa garis pandang (Non Line of Sight, NLOS ) Perambatan tanpa garis pandang atau NLOS sama sekali tidak mensyaratkan antara stasiun pelanggan dengan stasiun basis saling pandang. Kondisi ini memungkinkan pelanggan dapat menerima isyarat dari stasiun basis disegala tempat. Akan tetapi, area liputannya menjadi semakin sempit dibanding kondisi LOS. Hal ini disebabkan karena isyarat yang diterima pelanggan tidak hanya isyarat pada lintasan langsung tetapi juga isyarat pantulan, hamburan, dan biasan. Pada Gambar 3.7, perambatan NLOS memiliki dua komponen isyarat yang dikirimkan stasiun basis yaitu isyarat langsung dan isyarat tak langsung yang diterima oleh pengguna baik itu pengguna dengan antena tetap, laptop, maupun telepon selular. Isyarat tak langsung bisa dipantulkan oleh bangunan, dibiaskan dan dihamburkan oleh lapisan atmosfer. Perpaduan seluruh isyarat ini memiliki dua kemungkinan yaitu disatu sisi dapat memperkuat isyarat terima, di sisi lain dapat memperlemah isyarat terima. Dengan pertimbangan ini, maka daerah jangkauannyapun semakin kecil. Akan
27
tetapi, karena biasanya frekuensi yang digunakan pada perambatan NLOS yang lebih rendah, maka isyarat tersebut dapat menembus dinding. Perambatan isyarat secara NLOS memungkinkan pengguna menggunakan perangkat komunikasi secara tetap, berpindah atau bergerak aktif. Melihat perkembangan teknologi dan mobilitas penduduk yang tinggi maka perambatan isyarat secara NLOS sangat diperlukan untuk mendukung kebutuhan untuk berkomunikasi baik data, suara maupun video.
Gambar 3.7 Perambatan NLOS
3.5.2 Lapisan Kontrol Akses Media (MAC) Lapisan Kontrol Akses Media yang sering disebut dengan Lapisan MAC (Media Access Control Layer) standar IEEE 802.16 didisain untuk dapat membawa dan mengakomodasikan segala macam protokol di atasnya seperti ATM, Ethernet atau IP (Internet Protokol). Pada dasarnya setiap jaringan nirkabel beroperasi dalam medium yang dibagi untuk melakukan pengontrolan akses oleh unit pelanggan ke akses media, transmisi data dalam frame, dan pengelompokan
28
ke dalam akses media. Lapisan MAC bertanggung jawab tentang bagaimana dan kapan stasiun basis atau stasiun pelanggan mentransmisikan isyarat melalui kanal.
3.6 Standar IEEE 802.16a (WiMAX Koneksi Tetap) Tuntutan pertumbuhan akses nirkabel bidang-lebar (Broadband Wireless Access, BWA) telah menjadi tantangan tersendiri bagi penyedia layanan, walaupun pada awalnya belum memiliki standar global yang pasti. Standar yang dapat disatukan untuk membangun sistem yang lebih efektif menjangkau layanan bisnis dan daerah pemukiman dalam mendukung infrastruktur yang telah dibangun yang sebanding dengan kabel, saluran pelanggan digital (Digital Subscriber Line, DSL), dan serat optis. Keberhasilan yang diraih teknologi WLAN beberapa tahun ini telah digunakan dalam aplikasi-aplikasi BWA. Keterbatasan kapasitas lebar-bidang (bandwidth), pelanggan, jarak, dan masalah lainnya, menyebabkan WLAN hanya sangat bagus dalam ruangan namun sangat jelek untuk luar ruangan. Berdasarkan analisis dan peninjauan ulang yang telah dilakukan, IEEE memutuskan bahwa diperlukan standar yang baru, lebih kompleks, dan dikembangkan secara penuh untuk lingkungan lapisan fisis dan QoS yang disyaratkan oleh BWA serta akses yang dapat mencapai beberapa kilometer. Usaha yang dilakukan oleh IEEE untuk mengembangkan standar baru ini, mencapai puncaknya dalam persetujuan akhir spesifikasi antarmuka udara (air interface) 802.16a pada Januari 2003. Standar ini telah diterima oleh industriindustri yang berkompeten dalam mendukung peralatan dan perlengkapannya. Kebanyakan anggota WiMAX aktif pada standar IEEE 802.16a maupun IEEE 802.11. Standar IEEE 802.16a memberikan kinerja yang bagus serta didesain dari awal untuk bisa memberikan layanan yang dapat diatur, jarak jangkauan yang luas, dan komunikasi nirkabel berkapasitas pembawa (carrier) yang tinggi.
29
3.6.1 Lapisan Fisis Standar 802.16a didesain beroperasi pada sistem dengan bidang 2-11 GHz. Penggunaan frekuensi yang lebih rendah ini mendukung kemampuan untuk operasi kanal tanpa garis pandang (Non Line of Sight, NLOS) yang tidak mungkin dilakukan pada bidang frekuensi yang lebih tinggi. Berbagai tambahan fitur baru pada lapisan fisis standar ini meningkatkan kinerja sistem, sehingga layanan akses tetap yang diberikan menjadi lebih baik dan mampu memberikan koneksi data berpesat tinggi. Diantara fitur yang ditambahkan itu adalah penggunaan OFDM (Orthogonal Frequency Divison Multiplexing) 256 sub-pembawa (subcarrier). Format
isyarat
OFDM
mampu
mendukung
kinerja
NLOS
dengan
mempertahankan efisiensi spektral pada aras yang tinggi pada penggunaan spektrum yang tersedia.
3.6.2 Spektrum Frekuensi Standar IEEE 802.16a menggunakan spektrum frekuensi yang lebih rendah dibanding standar awal yang didefinisikan oleh IEEE. Spektrum frekuensi yang digunakan adalah 2-11 GHz [Eklund dkk, 2002]. Isyarat pada daerah frekuensi ini memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan frekuensi yang lebih tinggi seperti kemampuan untuk menembus dinding, kinerja NLOS, area cakupan yang lebih jauh dan luas dibanding frekuensi yang lebih tinggi, mendukung lebih banyak modulasi kompleks, dan efisiensi spektrum serta ketegaran yang lebih tinggi. IEEE 802.16a menggunakan OFDM dengan 256 titik. Teknik spektrum tersebar (spread spectrum) dengan OFDM mendistribusikan data melalui sejumlah besar pembawa yang ditempatkan terpisah pada frekuensi yang tepat. Penempatan ini menyediakan ortogonalitas yang mencegah demodulator dari frekuensi-frekuensi yang lain bercampur dengan miliknya sendiri. Keuntungan OFDM diantaranya memiliki efisiensi spektral yang tinggi, kemampuan untuk mengurangi interferens RF, dan distorsi lintasan jamak yang lebih rendah.
30
3.6.3 Kondisi Kanal Standar yang dirancang untuk komunikasi luar ruangan ini dapat beroperasi baik secara LOS maupun NLOS. Masing-masing kondisi operasi kanal ini memiliki kelebihan dan kelemahan masing-masing. Akan tetapi perpaduan kinerja kedua keadaan ini dapat meningkatkan kemampuan WiMAX dalam meliputi area cakupan pelanggan di segala tempat. Pada lintasan LOS, zona Fresnel pertama harus bebas dari segala macam halangan seperti yang terlihat pada Gambar 3.8, atau setidaknya 0,6 zona Fresnel pertama. Apabila terdapat halangan maka akan mengurangi kuat isyarat dengan signifikan. Jarak zona Fresnel yang dibutuhkan tergantung pada frekuensi operasi dan jarak antara pemancar dengan penerima.
Gambar 3.8 Zona Fresnel LOS
Pada lintasan NLOS, isyarat mencapai penerima melalui pantulan, hamburan, dan difraksi. Isyarat yang sampai ke penerima berisi komponen lintasan langsung, pantulan, hamburan, dan biasan. Isyarat-isyarat tersebut memiliki tunda penyebaran, atenuasi, polarisasi dan kestabilan relatif terhadap lintasan langsung yang berbeda-beda. Pada Gambar 3.9 diperlihatkan bentuk perambatan NLOS yang mengandung berbagai komponen isyarat. Isyarat dari
31
stasiun basis diterima stasiun pelanggan (CPE) melalui lintasan langsung dan lintasan tak langsung (dipantulkan oleh gedung-gedung)
Gambar 3.9 Perambatan NLOS
Fenomena lintasan jamak juga dapat menyebabkan polarisasi isyarat berubah. Penggunaan polarisasi yang demikian normalnya dilakukan pada penyebaran LOS yang menjadi masalah dalam aplikasi NLOS. Kondisi liputan LOS dan NLOS dipengaruhi oleh karakteristik perambatan lingkungan, rugi-rugi lintasan, dan penganggaraan biaya lintasan radio. Daerah dekat permukaan air, daerah berbukit-bukit atau banyak penghalang, cuaca, dan musim sangat berpengaruh terhadap penerimaan isyarat sehingga koneksi yang dilakukan secara LOS maupun NLOS tidak seoptimal yang diharapkan baik dari segi jarak jangkauannya maupun kuat isyarat yang diterima stasiun pelanggan.
32
Beberapa keuntungan yang dapat diperoleh dengan menggunakan perambatan NLOS diantaranya adalah sebagai berikut. 1. Kebutuhan perencanaan dan pembatasan tinggi antena tidak seketat yang diatur pada kondisi LOS. Pada pengembangan model selular, penggunaan antena yang lebih rendah dapat mengurangi interferens kanal yang sama antara sel yang berdekatan. 2. Mengurangi biaya instalasi. Dengan penempatan peralatan pelanggan (Customer Premise Equipment, CPE) tanpa memakai menara maka instalasi menjadi lebih mudah. Disamping itu, survei daerah prainstalasi dan perbaikan akurasi perencanaan NLOS tidak terlalu diperlukan. 3. Memungkinkan untuk digunakan dalam ruangan.
3.6.4 Modulasi Standar IEEE 802.16a menggunakan OFDM yang selanjutnya dapat diimplementasikan
dengan
berbagai
cara
oleh
masing-masing
operator
menggunakan modulasi BPSK, QPSK, dan QAM. OFDM dibangun dan digabungkan dengan sangat baik dalam beberapa layanan pembawa generasi yang baru seperti halnya TV digital. OFDM
merupakan teknik
meningkatkan pesat transmisi dengan
memanfaatkan penjamakan (multiplexing). OFDM menggunakan satu kanal frekuensi yang dipecah-pecah ke dalam sub-kanal sub-kanal. Kemudian semua sub-kanal tersebut dijamakkan ke dalam satu kanal jamak. Pada saat ini, OFDM telah dijadikan standar dan dioperasikan di Eropa yaitu pada proyek DAB (Digital Audio Broadcast), selain itu juga digunakan pada HDSL (High Bit-rate Digital Subscriber Lines), VHDSL (Very High Speed Digital Subscriber Lines) , HDTV (High Definition Television), dan juga komunikasi radio. OFDM mengirimkan sinyal jamak secara bersamaan pada satu kabel atau lintasan transmisi nirkabel dalam frekuensi-frekuensi yang tepisah yang jarak antara elemennya ortogonal sehingga frekuensi-frekuensi ini tidak mengalami interferens. Ortogonal berarti bahwa frekuensi yang ada saling meliputi dan
33
bersamaan, akan tetapi masih dapat dibedakan. Dalam istilah matematika disebut dengan saling tegak lurus. Dengan menggunakan teknologi OFDM, meskipun jalur komunikasi yang digunakan memiliki karakteristik frequency selective fading (dimana lebar-bidang dari kanal lebih sempit daripada lebar-bidang dari transmisi sehingga mengakibatkan pelemahan daya terima secara tidak seragam pada beberapa frekuensi tertentu), tetapi tiap subcarrier (sub-pembawa) dari sistem OFDM hanya mengalami flat fading (pelemahan daya terima secara seragam). Pelemahan yang disebabkan oleh flat fading ini lebih mudah dikendalikan, sehingga performansi dari sistem mudah untuk ditingkatkan. Teknologi OFDM bisa mengubah frequency selective fading menjadi flat fading, karena meskipun sistem secara keseluruhan memiliki kecepatan transmisi yang sangat tinggi sehingga mempunyai lebar-bidang yang lebar, karena transmisi menggunakan subcarrier (frekuensi pembawa) dengan jumlah yang sangat banyak, sehingga kecepatan transmisi di tiap subcarrier sangat rendah dan lebar-bidang (bandwidth) dari tiap subcarrier sangat sempit, lebih sempit daripada coherence bandwidth (lebar bandwidth yang memiliki karakteristik yang relatif sama). Keunggulan tersebut yang dibutuhkan untuk kondisi NLOS.
3.6.5 Arsitektur Topologi Standar 802.16 secara teoritis menggunakan arsitektur jala (Mesh). Namun dalam prakteknya lebih banyak digunakan arsitektur PMP (Point to Multipoint). Pada Gambar 3.10, topologi PMP merupakan jaringan sektor yang terdiri atas dua komponen utama yaitu stasiun basis dan stasiun pelanggan (CPE). Stasiun basis terdiri atas beberapa radio transceiver yang terkoneksi ke CPE pada sektornya. Sedangkan CPE terdiri atas modem radio dan antena. Modem menyediakan antarmuka pelanggan dengan jaringan nirkabel, radio merupakan antarmuka antara modem dan antena. Ketiga komponen ini dapat dipisahkan atau terintegrasi dalam satu peralatan. Sementara itu untuk berhubungan dengan jaringan IP maka menggunakan router yang merupakan perangkat pada lapisan diatasnya.
34
Gambar 3.10 Arsitektur topologi jaringan PMP
Pada arsitektur topologi jala stasiun pelanggan bisa berkomunikasi secara langsung satu sama lain atau ke akses Internet dengan trafik yang bisa dilewatkan melalui perangkat pelanggan seperti terlihat pada Gambar 3.11
Gambar 3.11 Topologi jala
Topologi jala merupakan topologi alternatif untuk komunikasi pelanggan ke pelanggan pada kondisi NLOS dan bebas dari interferens. Topologi jala dapat bekerja pada spektrum frekuensi berlisensi maupun tidak berlisensi. Pada Gambar 3.11 terlihat komunitas dengan penduduk yang cukup padat yang menggunakan
35
WiMAX dengan komunikasi yang mantap dengan lintasan jamak untuk trafik antar mereka. 3.6.6 Pesat Bit
Kemampuan standar 802.16a saat ini bisa memberikan pesat bit mencapai 75 Mbps dengan lebar kanal 20 MHz. Dengan pesat bit 75 Mbps setiap kanalnya, dapat dibayangkan berapa banyak stasiun pelanggan yang bisa dilayani. Dapat dipastikan teknologi ini bisa mendampingi bahkan mungkin menggantikan teknologi WiFi yang ada saat ini.
3.6.7 Lebar-bidang Kanal Setiap kanal yang digunakan memiliki lebar-bidang tertentu sesuai dengan yang ditetapkan dan direkomendasikan standar yang bersangkutan. IEEE 802.16a membuat lebar-bidang kanal yang fleksibel tergantung kebutuhan di negara penyelenggara dan operatornya. Lebar-bidang tersebut dapat diskala dari 1,5 MHz hingga 20 MHz.
3.6.8 Radius Sel Isu yang menjadikan teknologi WiMAX sangat menarik di kalangan dunia telekomunikasi adalah jarak jangkauannya yang sangat jauh dengan jumlah pelanggan yang sangat banyak dibanding teknologi yang ada saat ini. Jarak jangkauan atau radius perstasiun basis (sel) yang mampu diliput standar 802.16a mencapai 7 hingga 10 km dengan kemampuan maksimal sekitar 50 km. Sangat berbeda dengan dengan teknologi Wi-Fi walau dengan kondisi LOS. Apalagi 802.16a dirancang pada kondisi NLOS, maka jarak 7 – 10 km merupakan radius yang sangat luas untuk teknologi serupa saat ini. Kenyataan ini tentu akan menghemat berbagai pembiayaan dan prainstalasi. Penempatan stasiun basis tak lagi meramaikan daerah tertentu.
36
3.7 Standar IEEE 802.16e (WiMAX Koneksi Bergerak) WiMAX mencakup daerah yang luas baik untuk aplikasi tetap maupun bergerak. Pada Gambar 3.12 dapat dilihat perkembangan kebutuhan pelanggan terhadap koneksi bergerak yang semakin meningkat dibandingkan dengan koneksi tetap.
Gambar 3.12 Grafik perkiraan perkembangan pelanggan tetap dan bergerak [Dube, 2005]
Gambar 3.12 terlihat bahwa asumsi hingga tahun 2009 pelanggan yang menggunakan koneksi nirkabel yang bergerak (mobile bussines dan mobile consumer) semakin meningkat bahkan lebih dari separuh pelanggan yang ada, sedangkan pelanggan tetap (fixed underserved bussines, fixed underserved residential, fixed competitive bussines, fixed competitive residential) menjadi semakin berkurang persentasenya. Diperkirakan, pengguna bergerak akan mencapai 40 juta pelanggan pada tahun 2009 sedangkan pengguna tetap berkurang hingga 20 juta saja. Amandemen standar IEEE 802.16 yang diarahkan pada koneksi mobilitas penuh akhirnya dapat menjawab perkiraan hitungan ini. Dengan kemampuan dan kelebihan yang dimiliki, koneksi dengan pelanggan bergerak akan mudah terpenuhi. Standar tersebut adalah standar 802.16e yang merupakan amandemen standar WiMAX yang sebelumnya, yaitu IEEE 802.16d yang diharapkan selesai
37
pada pertengahan 2005. Standar 802.16e dapat melayani kebutuhan layanan tetap, berpindah, dan bergerak secara penuh. 3.7.1
Lapisan Fisis Standar 802.16e didesain beroperasi pada sistem dengan bidang 2-6 GHz
[Altera, 2004]. Penggunaan frekuensi yang lebih rendah ini mendukung kemampuan untuk operasi NLOS yang tidak mungkin dilakukan pada pita frekuensi yang lebih tinggi. Berbagai tambahan fitur baru pada lapisan fisis standar ini meningkatkan kinerja sistem terutama untuk koneksi bergerak yang diinginkan. Diantara fitur yang ditambahkan itu adalah penggunakan S-OFDMA (Scalable Orthogonal Frequency Divison Multiple Access) 2048 sub-pembawa. Format
sinyal
S-OFDMA
mampu
mendukung
kinerja
NLOS
dengan
mempertahankan efisiensi spektral pada aras yang tinggi pada penggunaan spektrum yang tersedia dan koneksi dengan mobilitas yang tinggi.
3.7.2 Spektrum Frekuensi Sama halnya dengan standar 802.16a yang menggunakan spektrum frekuensi yang lebih rendah dibanding standar awal WiMAX, standar 802.16e juga menggunakan frekuensi yang lebih rendah. Hanya saja sedikit berbeda dengan 802.16a yang berada pada spektrum frekuensi 2-11 GHz, maka standar 802.16e hanya menggunakan spektrum frekuensi 2- 6 GHz. Sebagaimana
telah
dijelaskan
pada
bagian
sebelumnya,
dengan
penggunaan frekuensi yang lebih rendah maka dapat diperoleh berbagai keuntungan seperti memungkinkan komunikasi secara NLOS, dapat menembus dinding, dan area cakupan yang lebih luas.
3.7.3
Kondisi Kanal Sejak awal perkembangannya, standar WiMAX memang diarahkan untuk
dapat beroperasi dengan mobilitas yang tinggi. Standar 802.16e memenuhi standar tersebut dan masih dalam pengembangan
penyelesaian standar lengkapnya.
Koneksi dengan kondisi bergerak otomatis antara penerima dan pengirim sama
38
sekali tidak berada dalam jalur LOS. Maka, standar ini menetapkan bahwa kondisi kanal yang didesain adalah NLOS, sehingga di mana pun pelanggan berada selagi dalam jarak jangkauannya maka akan mampu melakukan koneksi walau terdapat banyak halangan (dalam keadaan LOS). Koneksi NLOS pada standar ini seperti terlihat pada Gambar 3.13 menunjukkan bahwa isyarat yang sampai pada pelanggan dipantulkan oleh gedung-gedung. Walaupun begitu, isyarat langsung juga tetap bisa sampai ke pelanggan selagi masih dalam kondisi LOS.
Gambar 3.13 Layanan NLOS untuk pelanggan berpindah dan bergerak
3.7.4 Arsitektur Topologi Standar IEEE 802.16e menggunakan arsitektur topologi jaringan PMP seperti yang telah dijelaskan pada bagian standar 802.16a dan juga topologi jala. Kedua topologi ini mendukung kinerja 802.16e yang akan beroperasi dengan mobilitas penuh dengan kondisi LOS maupun NLOS.
39
Sebagaimana terdapat pada Gambar 3.14, arsitektur PMP pada standar 802.16e dapat menangani banyak pengguna dengan satu stasiun basis baik yang tetap, berpindah maupun bergerak aktif. Masing-masing pengguna sudah dilengkapi oleh kartu antarmuka jaringan (Network Interface Card, NIC) yang biasanya sudah terintegrasi dalam perangkat komunikasi.
Telepon Selular Laptop
Stasiun Basis
Laptop
Telepon Selular
Telepon Selular
Gambar 3.14. Arsitektur PMP pada standar 802.16e
3.7.5 Modulasi Pada dasarnya modulasi yang digunakan pada standar 802.16e sama saja dengan standar 802.16a yaitu menggunakan modulasi BPSK, QPSK, dan QAM hanya saja pada standar 802.16e mengikutkan akses jamak pada teknik transmisinya sehingga dikenal dengan nama OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Disamping itu, OFDMA ini dapat diatur skala subpembawanya sehingga sering disebut SOFDMA (Scalable OFDMA). Kemampuan dasar
S-OFDMA memberikan area liputan yang sama
dengan OFDM 256. S-OFDMA menambahkan sub-kanalisasi (subchannelization) untuk memperbaiki kinerja dalam ruangan dan keleluasaan liputan pelanggan. IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) digunakan pada WiMAX transmitter (pengirim) untuk menciptakan gelombang OFDM dari data stream yang dimodulasi. Sedangkan FFT (Fast Fourier Transform) digunakan pada WiMAX receiver (penerima) untuk demodulasi data stream.
40
Berikut bagan pengirim dan penerima pada WiMAX :
Gambar 3.15. Bagan Pengirim dan Penerima RF pada WiMAX
S-OFDMA memberikan kinerja yang bagus pada aplikasi bergerak penuh, dengan permutasi sub-pembawa yang lebih sederhana dan waktu yang ditetapkan untuk alokasi sub-kanal yang diberikan sehingga sangat bagus diimplementasikan untuk kondisi tetap, berpindah, maupun bergerak.
3.7.6 Pesat Bit Pesat bit yang mampu diberikan oleh standar 802.16e mencapai 15 Mbps. Nilai yang cukup fantastis dengan mobilitas yang tinggi dapat memberikan pesat bit yang tinggi. Secara ekonomis tentu akan dapat menyaingi perangkat selular yang telah ada saat ini.
3.7.7 Lebar-bidang Kanal Penggunaan lebar-bidang setiap kanal dapat diatur dan diskala dari 1,25 MHz hingga 20 MHz tergantung kepadatan koneksi dan besarnya lebar-bidang yang dibutuhkan pelanggan dalam berkoneksi.
3.7.8 Radius Sel Jarak jangkau yang cukup luas tentu menjadi penting bagi pengembangan WiMAX standar 802.16e. Radius setiap sel atau stasiun basisnya dapat mencapai 5 km dalam koneksi bergerak maupun berpindah.
BAB IV ASPEK MOBILITAS WiMAX KONEKSI TETAP DAN BERGERAK DENGAN FAKTOR PENDUKUNG MODE AKSES OFDM 256 DAN S-OFDMA
4.1 Perbandingan WiMAX Standar IEEE 802.16a (Koneksi Tetap) dengan IEEE 802.16e (Koneksi Bergerak) Secara prinsip perbedaan antara IEEE 802.16a dengan IEEE 802.16e terjadi karena desain awal yang berbeda. Standar 802.16a yang masih merupakan revisi standar awal WiMAX yang ditujukan untuk akses nirkabel tetap sedangkan standar 802.16e yang merupakan kelanjutan dari standar 802.16d yang dirancang untuk beroperasi dengan mobilitas penuh, walaupun bisa menangani koneksi tetap. Berikut ini diperlihatkan pada Tabel 4.1 berkenaan dengan perbandingan kedua standar pada lapisan fisis. Tabel 4.1 Perbandingan IEEE 802.16a dengan 802.16e pada lapisan fisis Aspek Perbandingan
IEEE 802.16a
IEEE 802.16e
Spektrum
2 – 11 GHz
2 – 6 GHz
Kondisi Kanal
NLOS
NLOS
Mencapai 75 Mbps dengan
Mencapai 15 Mbps dengan
lebar kanal 20 MHz
lebar kanal 5 MHz
Dapat diskala dari 1,5 MHz
Dapat diskala dari 1,25
hingga 20 MHz
MHZ hingga 20 MHz
Radius Sel
7 – 10 km (maksimal 50 km)
1 – 5 km
Modulasi
OFDM 256 sub-pembawa
Scalable OFDMA
Mobilitas
Tetap
Berpindah dan bergerak
Pesat Bit
Lebar Pita Kanal
CPE
Aplikasi
Perangkat
eksternal
dan
antena luar
Kartu nirkabel
Layanan E1 / T1, backhaul
Berpindah
untuk
hingga 120 km/jam
Hotspot,
akses
broadband permukiman
41
dan
bergerak
42
Pada dasarnya standar 802.16a dan 802.16e menggunakan spektrum frekuensi yang lebih rendah dari standar awal WiMAX sehingga kedua standar ini dapat beroperasi secara LOS maupun NLOS sehingga area yang dijangkau menjadi lebih luas dan beragam. Di samping itu, kendala akibat halangan gedunggedung, pepohonan, dan lainnya tidak lagi menjadi masalah. Operasi kedua standar yang diorientasikan pada aplikasi yang cukup berbeda, sehingga pesat bit transfer data yang berbeda dapat dioptimalkan. Standar 802.16a memungkinkan pesat bit hingga 75 Mbps dengan lebar kanal yang dapat diskala antara 1,5 MHz hingga 20 Mhz dengan koneksi tetap antara stasiun basis dan stasiun pelanggan. Sedangkan pada standar 802.16e hanya mencapai 15 Mbps dengan lebar kanal 5 MHz (dapat diskala dari 1,25 MHz hingga 20 MHz) untuk koneksi bergerak walaupun dalam koneksi tetap masih dapat ditangani. Standar 802.16a yang ditetapkan pada tahun 2003 ini, setiap stasiun basisnya dapat meliput area dengan radius hingga 10 km, walaupun begitu masih dapat dimaksimalkan hingga 50 km. Standar 802.16e diproyeksikan untuk dapat meliput area dengan radius hingga 5 km dengan orientasi pengguna bergerak aktif hingga kecepatan 120 km/jam (asumsi)[Baines, 2005]. Perangkat pengguna antara kedua standar juga menentukan sejauh mana aspek mobilitas keduanya. CPE untuk standar 802.16a memerlukan perangkat eksternal tambahan dan antena luar untuk dapat menangkap isyarat dari stasiun basis. Kondisi ini tentu sangat sulit bagi perangkat dengan standar 802.16a dapat bergerak sehingga koneksi yang dimaksudkan adalah koneksi tetap. Standar 802.16e hanya membutuhkan kartu jaringan pada peralatannya seperti pada laptop atau kartu yang sudah terintegrasi pada telepon selular. Kondisi ini tentu sangat memudahkan pengguna untuk bergerak aktif tanpa terbatasi oleh CPE.
4.2 Standar IEEE 802.16a (WiMAX Koneksi Tetap) Standar 802.16a merupakan standar WiMAX yang sudah mulai
43 diaplikasikan sejak disertifikasi pada Januari 2003. Evolusi pada standar 802.16 menempatkan standar ini berada pada tahap awal menuju akses bergerak. Aplikasi standar 802.16a yang masih ditujukan untuk koneksi dengan antena tetap menunjukkan bahwa standar ini belum mendukung aspek mobilitas yang beragam. Dari visualisasi yang telah dibuat, aplikasi yang didukung standar 802.16a dapat dilihat pada Gambar 4.1 berikut.
Gambar 4.1 Visualisasi aplikasi layanan 802.16a
Dapat diperhatikan bahwa aplikasi layanan standar 802.16a melalui sebuah stasiun basis dapat mencakup hotspot nirkabel (wireless), daerah pemukiman serta perusahaan-perusahaan yang memberikan layanan Internet ke lingkungannya. Pada jenis layanan untuk hotspot nirkabel, standar ini akan menjadi bakchaul bagi titik akses (access point). Titik akses ini akan meliput pengguna (laptop) di segala tempat sesuai dengan kemampuan teknologi WiFi yang digunakan pada titik aksesnya. Aplikasi berikutnya ditujukan untuk daerah pemukiman/residensial dan SOHO (Small Office/Home Office), berupa pelanggan dengan antena tetap baik dalam ruang maupun area terbuka. Biasanya digunakan untuk koneksi Internet keluarga, kantor, dan bisnis skala kecil. Penggunaan spektrum frekuensi yang lebih rendah daripada standar awal WiMAX yaitu 2-11 GHz memiliki keuntungan tersendiri bagi standar ini.
44 Frekuensi yang lebih rendah ini sangat mendukung koneksi antara stasiun pelanggan dengan stasiun basis dalam kondisi NLOS sehingga stasiun basis dapat menjangkau pelanggan di segala tempat sesuai dengan area cakupannya. Standar ini yang sejak awal memang dimaksudkan untuk pelanggan dengan antena tetap mampu meliputi area yang lebih luas baik dalam koneksi LOS maupun NLOS. Pada Gambar 4.2, dari visualisasi yang diperlihatkan terlihat bahwa area cakupan standar ini pada kondisi LOS dari stasiun basis dapat mencapai radius 30 hingga 50 km. Dapat dibayangkan seberapa jauh daerah jangkauannya yang bisa meliputi sebuah kota besar bahkan mungkin bisa mencapai daerah-daerah pedesaan sekitar kota. Pada kondisi NLOS, stasiun basis bisa meliputi area dengan radius 4 hingga 9 km.
Gambar 4.2 Visualisasi area cakupan 802.16a
Area cakupan 4-9 km pada kondisi NLOS dan didukung oleh pesat bit yang mencapai 75 Mbps dengan lebar bidang setiap kanal 20 MHz, akan memberikan kinerja yang unggul dibanding teknologi serupa. Mode akses OFDM yang digunakan tak kalah pentingnya dalam mendukung kondisi NLOS. Area cakupan yang lebih luas dan pesat bit yang lebih tinggi akan mengalihkan pelanggan untuk menggunakan teknologi ini.
45 Mode akses OFDM 256 menjadi pilihan yang sangat dominan dalam semua teknologi nirkabel khususnya pada WiMAX dengan standar 802.16a.
Di bawah ini adalah tabel parameter OFDM 256 dengan lebar-bidang kanal (channel bandwidth) 20 MHz : Tabel 4.2 Lapisan Fisis Parameter OFDM 256. [Lili Zhang, 2005]
Keterangan tabel : -
Nfft : Jumlah titik FFT (Fast Fourier Transform) * 256 sub-pembawa (sub-carrier)
-
Nused : Jumlah pembawa (carrier) yang digunakan * 200 sub-pembawa, 192 pembawa digunakan untuk data dan 8 pembawa digunakan untuk pembawa pemandu (pilot carrier)
-
Fs : Frekuensi Sampling * (8/7 * BW) = 8/7 * 20 MHz = 22.857142 MHz
46 * BW (Bandwidth) = lebar-bidang kanal -
BW (Bandwidth) = Channel Bandwidth : Lebar-bidang kanal * (1.5 ~ 20 MHz). Pada tabel di atas menggunakan lebar bidang kanal 20 MHz
-
Sub-carrier Frequency Spacing (∆f) * Fs/ Nfft = 22.857142 MHz/ 256 = 0.0892857 MHz
-
Cyclic Prefix Length, * Tg/Tb mempunyai 4 angka kemungkinan yaitu 1/4, 1/8, 1/16 dan 1/32
-
Tb (Useful symbol time) * 1/∆f = 1/0.0892857 MHz = 11.2 µs.
-
Tg (Time guard) : Interval penghalang. * Tg = Tb/8 = 11.2 µs/8 = 1.4 µs * Permisalan dengan setting angka Cyclic Prefic Lenght 1/8 untuk simbol pada OFDM, maka nilai maksimum delay spreadnya (penyebaran sinyal-sinyal yang datang terlambat) adalah 1.4 µs.
-
Number of lower frequency guard carriers : Sejumlah sub-pembawa (28 Low sub-pembawa) yang digunakan untuk Guard Band
-
Number of higher frequency guard carriers : Sejumlah sub-pembawa (28 High sub-pembawa) yang digunakan untuk Guard Band Dari tabel parameter di atas dilengkapi dengan keterangan formula
masing-masing poin di atas, maka didapatkan hasil perhitungan pada tabel sebagai berikut : Tabel 4.3 Parameter OFDM 256 pada BW 20 MHz & CP 1/8
PARAMETER
HASIL
Frequency Sampling (Fs)
22.857142 MHz ≈ 23 MHz
Sub-carrier Frequency Spacing (∆f)
0.0892857 MHz ≈ 0.09 MHz
Useful symbol time (Tb)
11.2 µs
Guard time (Tg)
1.4 µs
Jadi dengan lebar-bidang kanal 20 MHz dan Cyclic Prefix yang digunakan 1/8, maka OFDM 256 akan bekerja dengan parameter seperti di atas.
47 Seperti telah disampaikan sebelumnya, bahwa pada standar 802.16a menggunakan lebar-bidang kanal antara 1.5 MHz sampai dengan 20 MHz. Apabila digunakan lebar-bidang kanal yang lainnya, maka akan didapatkan pula parameter-parameter seperti yang terdapat pada tabel di atas sesuai dengan hasil perhitungan dari formula yang ada. Nilai subcarrier frequency spacing dan useful symbol time ditentukan oleh lebar bidang kanal dan ukuran FFT yang digunakan.
4.3 Standar IEEE 802.16e (WiMAX Koneksi Bergerak) Secara resmi, standar 802.16e belum diumumkan karena banyak fitur-fitur dan layanan yang belum didefinisikan dan diuji. Standar 802.16e baru akan disertifikasi awal pada pertengahan tahun 2006, sedangkan sertifikasi produknya baru akan dimulai pada paruh pertama tahun 2007 [Paolini, 2006]. Berbeda dengan standar 802.16a yang standar lengkap dan revisinya sudah disertifikasi pada awal tahun 2003 dan sudah mulai digunakan secara luas di Korea dan Australia. Sertifikasi yang cukup lama ini disebabkan oleh evolusi standar 802.16 yang ditujukan pada akses bergerak. Seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.3, standar 802.16e sementara ini menjadi proyek akhir WiMAX untuk akses bergerak.
Gambar 4.3 Visualisasi evolusi WiMAX
48
Evolusi WiMAX menuju akses bergerak tersebut diawali dengan teknologi akses tetap (fixed access). Teknologi pada tahap ini membutuhkan antena tetap yang dipasang di luar rumah atau tempat yang lebih tinggi seperti menara (fixed outdoor). Disamping itu, penggunaannya banyak ditujukan untuk pelanggan dengan antena tetap dan backhaul hotspot. Selanjutnya berkembang menjadi akses berpindah dengan pergerakan sederhana (portability with simple mobility) yang dapat menangani pelanggan pengguna laptop atau pelanggan dengan antena tetap dalam ruang (fixed indoor). Evolusi akhir yang direncanakan adalah akses bergerak penuh (full mobility). Pada tahap ini pelanggan dapat berkomunikasi data dan suara dalam keadaan bergerak layaknya telepon selular yang dikenal saat ini. Secara khusus, aplikasi layanan standar 802.16e dapat dilihat pada Gambar 4.4 berikut.
Gambar 4.4 Visualisasi aplikasi layanan 802.16e
Seperti yang telah disinggung pada bagian sebelumnya, ada 3 target aplikasi layanan 802.16e yaitu pengguna telepon selular (mobile phone), laptop, dan PDA. Pada dasarnya ketiga jenis pengguna ini sama-sama bergerak. Tidak seperti pengguna laptop yang dapat dilayani standar 802.16a yang mesti melakukan inisialisasi ulang setiap berpindah tempat, maka pengguna laptop pada standar ini dapat melakukan koneksi selagi bergerak.
49 Pengguna telepon seluler dan PDA pada saatnya nanti akan mendapatkan layanan tak ubahnya seperti layanan telepon selular dan PDA berbasis CDMA maupun GSM. Akan tetapi tentu saja dengan pesat transfer data yang lebih tinggi, sehingga semua urusan dapat dikendalikan, dikerjakan dimana saja dan kapan saja dengan cepat dan murah. Standar 802.16e yang mendukung akses bergerak penuh pada dasarnya dapat juga menangani berbagai aplikasi layanan yang ditangani oleh standar sebelumnya. Akan tetapi, spesifikasi untuk akses bergerak cukup memberikan ruang tersendiri yang menjanjikan untuk diterapkan. Secara teoritis standar ini dapat menangani pelanggan dengan kecepatan mencapai 120 km/jam setara dengan setengah kecepatan kereta api listrik tercepat didunia. Untuk ukuran kendaraan bermotor, kecepatan mencapai 120 km/jam sudah cukup optimal dan cepat. Jika dibandingkan dengan teknologi dengan kemampuan serupa tentu saja standar 802.16e sudah dapat bersaing. Akan tetapi hingga saat ini, koneksi yang dimungkinkan adalah komunikasi berupa data dan video sedangkan komunikasi suara waktu nyata (real time) harus mengunakan fasilitas VoIP tidak seperti teknologi GSM atau CDMA dan turunannya. Sama halnya dengan standar 802.16a yang menggunakan spektrum frekuensi yang lebih rendah yaitu 2-6 GHz, praktis sangat mendukung untuk kondisi kanal NLOS apalagi pengguna bergerak akan sangat memerlukan kondisi kanal NLOS karena lokasi pengguna selalu berpindah-pindah dan bisa jadi selalu berada di tempat yang terhalang dari stasiun basis. Pada Gambar 4.5 mengenai visualisasi area cakupan standar 802.16e, dapat dilihat bahwa ada dua kondisi yang mampu diliput standar ini.
50
Gambar 4.5 Visualisasi area cakupan 802.16e
Untuk pengguna yang berada dalam ruangan (indoor), maka stasiun basis dapat meliput area dengan radius 1 hingga 5 km. Pengguna yang berada di area terbuka (outdoor), maka jarak jangkauannya menjadi lebih jauh sekitar 2 hingga 7 km. Karena standar ini mendukung koneksi NLOS maka tidak lagi memperhatikan apakah pelanggan saling pandang dengan stasiun basis atau tidak. Ada beberapa hal yang sangat mendukung kemampuan mobilitas standar 802.16e yaitu teknik transmisi menggunakan OFDMA dan kondisi kanal NLOS. OFDMA sendiri memberikan kemampuan untuk mengatur peralatan pengguna yang beragam dengan berbagai jenis antena dan bentuknya. Disamping itu SOFDMA dapat mengurangi pengaruh inteferensi pada peralatan pelanggan . Di bawah ini merupakan parameter yang digunakan pada S-OFDMA : Tabel 4.4 Parameter S-OFDMA. [Intel Technology Journal, 2004] Table : OFDMA scalability parameters Parameters System bandwidth (MHz) Sampling frequency (Fs,MHz)
Values 1.25
2.5
5
10
20
1.429 2.857 5.714 11.429 22.857
51
Sample time (1/Fs,nsec) FFT size (NFFT) Subcarrier frequency spacing Useful symbol time (Tb=1/∆ƒ) Guard time (Tg=Tb/8) OFDMA symbol time (Ts=Tb+Tg)
700
350
175
88
44
128
256
512
1024
2048
11.16071429 kHz 89.6 µs
11.2 µs
100.8 µs
Keterangan tabel : -
System Bandwidth (MHz) : lebar bidang kanal yang digunakan yaitu 1.25 MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz dan 20 MHz
-
Sampling frequency (Fs, MHz) : Frekuensi sampling yang mempunyai formula seperti pada OFDM yaitu 8/7 * Bandwidth * BW = 1.25 MHz, maka Fs = 8/7 * 1.25 MHz = 1.429 MHz * BW = 2.5 MHz, maka Fs = 8/7 * 2.5 MHz = 2.857 MHz
-
* BW = 5 MHz ,
maka Fs = 8/7 * 5 MHz
= 5.714 MHz
* BW = 10 MHz,
maka Fs = 8/7 * 10 MHz = 11.429 MHz
* BW = 20 MHz,
maka Fs = 8/7 * 20 MHz = 22.857 MHz
Sample time (1/Fs, nsecon) : waktu yang dibutuhkan untuk sekali sampling Dengan perhitungan formula 1/Fs, maka didapatkan hasil waktu sampling seperti pada tabel di atas.
-
FFT Size (Nfft) : Jumlah titik FFT (Fast Fourier Transform) Penskalaan ukuran FFT disesuaikan dengan lebar bidang kanal yang digunakan. Ukuran FFT yang lebih kecil digunakan untuk lebar bidang kanal yang lebih sempit dan sebaliknya ukuran FFT yang lebih besar digunakan untuk lebar bidang kanal yang lebih lebar.
52 -
Subcarrier Frequency Spacing (Fs/Nfft) Hasil perhitungan subcarrier frequency spacing pada S-OFDMA yaitu : 11.16071429 KHz untuk semua ukuran FFT dan lebar bidang kanal yang digunakan. Dengan nilai subcarrier frequency spacing yang sudah tetap/ konstan, maka S-OFDMA dapat mengurangi sistem yang lebih kompleks pada lebar bidang yang lebih kecil dan akan menambah performansi pada lebar-bidang kanal yang lebih besar.
-
Useful symbol time (Tb=1/∆f) Dari hasil perhitungan didapatkan nilai : 89.6 µs untuk semua ukuran FFT dan lebar bidang kanal.
-
Guard Time (Tg=Tb/8) Didapatkan nilai : 11.2 µs untuk semua ukuran FFT dan lebar bidang kanal yang digunakan.
-
OFDMA symbol time (Ts=Tb + Tg) = 89.6 µs + 11.2 µs = 100.8 µs untuk semua ukuran FFT dan lebar bidang kanal. Keterangan tabel parameter di atas pada dasarnya sama dengan keterangan
yang sudah dijelaskan pada parameter OFDM begitu juga dengan formulaformula yang digunakan, hanya saja pada S-OFDMA ini sudah ditentukan penskalaan antara lebar-bidang kanal dan ukuran FFTnya sehingga didapatkan nilai Sub-carrier Frequency Spacing dan Useful Symbol Time yang tetap/ konstan sesuai pada tabel 4.4 di atas. Adanya sub-kanalisasi pada OFDMA, maka masing-masing sub-kanal dapat dialokasikan pada pelanggan yang berbeda tergantung kondisi kanal dan data yang dibutuhkan. Dengan begini praktis operator dapat mengatur sendiri lebar-bidang dan daya kirim stasiun basis ke pelanggan secara fleksibel sesuai kebutuhan pengguna. Dan dengan adanya penskalaan lebar bidang kanal (bandwidth), teknologi WiMAX koneksi bergerak dapat menyesuaikan pada berbagai macam regulasi frekuensi di dunia dan dapat disesuaikan dengan kebutuhan bermacam-macam operator atau dapat disesuaikan dengan permintaan ISP (Internet Service Provider). Penskalaan juga untuk meningkatkan performansi pada sistem yang
53 digunakan. Sistem bandwidth yang akan dikembangkan dan sudah dirilis oleh WiMAX Forum Technical Working Group adalah 5 MHz dan 10 MHz. Karena diproyeksikan untuk pengguna bergerak, maka pesat bit yang dapat diberikan hanya mencapai 15 Mbps dengan lebar kanal 5 MHz. Dibanding dengan standar sebelumnya, tentu kemampuannya lebih kecil, akan tetapi jika dibanding dengan teknologi serupa maka standar ini masih sangat unggul. Sebagai contoh seperti yang diterapkan di Korea, standar 802.16e menggunakan bidang frekuensi 2,3 GHz atau 2,4 GHz dengan lebar-bidang kanal 10 MHz. Modulasi yang digunakan adalah QPSK, 16 QAM dan 64 QAM dengan topologi berupa sistem sel yang dapat mencakup daerah kota dengan radius 1 km dan daerah pinggiran hingga 5 km [Riegel, 2004]. Hal yang krusial yang didefinisikan standar ini adalah perpindahan pelanggan dari area cakupan stasiun basis yang satu ke area cakupan stasiun basis yang lain. Hal ini sangat penting mengingat pelanggan merupakan pengguna bergerak. Keistimewaan dari standar 802.16e di atas yang mendukung aspek mobilitas yang beragam mempunyai beberapa keuntungan diantaranya adalah : 1. Memberikan kemampuan untuk mengatur peralatan pengguna yang beragam dengan berbagai jenis antena dan bentuknya. 2. Mengurangi pengaruh interferensi pada peralatan pelanggan. 3. Operator dapat mengatur sendiri-sendiri lebar bidang dan daya kirim stasiun basis ke pelanggan secara flexible sesuai kebutuhan pelanggan, karena adanya sub-kanalisasi, jadi masing-masing subkanal dapat dialokasikan pada pelanggan yang berbeda tergantung kondisi kanal dan data yang dibutuhkan. Dari kedua parameter mode akses yang sudah dijabarkan di atas yaitu OFDM 256 pada standar IEEE 802.16a (WiMAX koneksi tetap) dan S-OFDMA pada standar IEEE 802.16e (WIMAX koneksi bergerak), dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. S-OFDMA mempunyai kemampuan dengan jumlah FFT yang lebih besar
54 dibandingkan dengan OFDM 256. Hal ini merupakan salah satu pendukung terhadap meningkatnya kinerja NLOS, karena dengan jumlah FFT yang lebih besar dapat mentolerir penyebaran tunda (delay spread) yang lebih besar, dan dapat meningkatkan ketahanan terhadap multipath interferensi. 2. Pada S-OFDMA terdapat penskalaan antara lebar bidang dan jumlah FFT, sehingga didapatkan nilai frequency subcarrier spacing yang konstan/ tetap yang dapat mengurangi ketergantungan lebar bidang kanal terhadap subcarrier spacing, sehingga memungkinkan didapatkan kinerja yang sama walaupun dengan lebar bidang kanal berbeda-beda (1.25 MHz sampai dengan 20 MHz). Dari dua kesimpulan di atas, terlihat bahwa S-OFDMA memberikan dukungan kinerja NLOS yang lebih besar, dan kinerja NLOS itu sendiri sangat berhubungan dengan aspek mobilitas sebuah jaringan. Sehingga sangat tepat jika S-OFDMA diterapkan pada standar IEEE 802.16e sebagai WiMAX koneksi bergerak walaupun masih bisa juga bekerja pada akses tetap dan berpindah. Begitu juga sebaliknya OFDM 256 dengan jumlah FFT yang lebih rendah sehingga memiliki sistem yang lebih sederhana lebih tepat diterapkan pada standar IEEE 802.16a sebagai WiMAX koneksi tetap. Kedepannya, standar IEEE 802.16e sebagai WiMAX koneksi bergerak, bisa menjadi pilihan pengguna untuk berbagai aplikasi dan fasilitas yang diberikan. Apalagi hampir semua produsen peralatan (vendor) yang tergabung dalam “WiMAX Forum” sudah mulai memproduksi perangkat keras untuk mewujudkan aplikasi standar ini baik untuk penyedia layanan maupun untuk pengguna. Menunggu sertifikasi produk standar IEEE 802.16e pada paruh pertama tahun 2007 tentu akan sangat baik kajian tentang standar ini diperluas dan mendalam terutama Indonesia dengan kondisi geografis kependudukan yang sesuai dengan aplikasi WiMAX.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan Dari hasil uraian yang dibahas pada bab-bab sebelumnya, maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. WiMAX merupakan teknologi nirkabel yang mampu
melakukan
komunikasi internet dua arah dengan jarak puluhan kilometer dan mempunyai kecepatan data yang tinggi. 2. Dengan berbagai kelebihan yang dimiliki WiMAX mampu mengatasi “last mile problem” yaitu masalah jarak terakhir antara pengguna dan jaringan penyedia layanan broadband karena mempunyai kemampuan dapat bekerja dengan kondisi kanal NLOS dan mempunyai jarak jangkauan yang cukup jauh. 3. WiMAX koneksi tetap dengan standar IEEE 802.16a menggunakan mode akses OFDM dengan kemampuan efisiensi frekuensi yang tinggi tanpa terjadinya interferensi. 4. WiMAX koneksi bergerak dengan standar IEEE 802.16e menggunakan mode akses S-OFDMA sangat mendukung kondisi full mobility atau bergerak penuh cocok diterapkan pada saat ini mengingat kebutuhan masyarakat akan mobilitas yang cukup tinggi. 5. Pada S-OFDMA terdapat penskalaan antara lebar bidang dan jumlah FFT, sehingga didapatkan nilai frequency subcarrier spacing yang konstan/ tetap yang dapat mengurangi ketergantungan lebar bidang kanal terhadap subcarrier spacing, sehingga memungkinkan didapatkan kinerja yang sama walaupun dengan lebar bidang kanal berbeda-beda. 6. Pada WiMAX koneksi tetap dibutuhkan perangkat eksternal tambahan seperti antena luar untuk dapat menangkap isyarat dari Base Station, sedangkan pada WiMAX koneksi bergerak hanya dibutuhkan kartu yang sudah terintegrasi jadi memungkinkan pelanggan untuk bergerak aktif.
55
56
7. Banyak manfaat dengan adanya teknologi WiMAX baik bagi pengguna maupun penyedia layanan, khususnya WiMAX koneksi bergerak dengan standar IEEE 802.16e mempunyai aspek mobilitas yang tinggi, anytime anywhere, dan juga lebih ekonomis. 5.2 Saran 1.
WiMAX terutama WiMAX koneksi bergerak sebagai teknologi baru nirkabel mempunyai banyak keunggulan sehingga diharapkan dapat segera diterapkan mengingat kebutuhan masyarakat saat ini akan mobilitas yang tinggi.
2. Sambil menunggu sertifikasi produk standar 802.16e dirilis, perlu pengkajian tentang standar ini secara lebih luas dan mendalam terutama untuk Indonesia dengan kondisi geografis kependudukan yang sesuai dengan aplikasi WiMAX. 3. Perlunya pengkajian mengenai proses handover dan roaming yang terjadi pada WiMAX koneksi bergerak sehingga dapat diketahui bagaimana proses mobilitas yang terjadi pada WiMAX koneksi bergerak dengan standar IEEE 802.16e.
DAFTAR PUSTAKA
Agis, E., H. Mitchel, S. Ovadia, S. Aissi, S. Bakhsi, P. Iyer, M. Kibria, C. B. Rogers, 2004, Interoperable Broadband Wirless Network: Extending WiMAX Technology to Mobility, Intel Technologiy Journal, Volume 08 Issue 03, http:/www.developer.intel.com./technology/itj. index.htm. Dube, V., 2003, Can OFDM Enhancement Drive WiMAX Mobility Forward, http//.www.wavesat.com/images/fichiers_pdf/Can%20Ofdm%20Drive%20 Mobility%20Forward.pdf. Eklund,C., R. B. Marks, K. L. Stanwood, S. Wang, 2002, IEEE Standard 802.16 : A Technical Overview WirelessMAN Air Interface for Broadband Wireless Access, IEEE Communications Magazine, Juni 2002, www.cs.wfu.edu/~flup/CSC343/80216.pdf. Gabriel, C., 2003, WiMAX : The Critical Wireless Standard, ARCchart Ltd, London, www.arcchart.com/pr/blueprint/ pdf/BluePrint_WiFi_REPORT_I.pdf. Guice, R. J. dan R. J.Munoz, 2004, IEEE 802.16 Commercial Off The Shelf (COTS) Technologies As A Compliment To Ship To Objective Maneuver (STOM) Communication, Naval Postgraduate School, Monterey California, http//:web1.nps.navy.mil/~budden/lecture.notes/r-wan/Guice_Munoz_ thesis.pdf. IEEE SC and IEEE MTTS., 2003, IEEE Standard 802.16a™ 2003, The Institute of Electrical and Engineers. Inc, New York. IEEE SC and IEEE MTTS., 2004, IEEE P802.16e/D5, The Institute of Electrical and Engineers. Inc, New York, www.ieee802.org/16/docs/05/8021605010r2.pdf . Laurence, F., B. Christope, P. L. Dietrich, 2004. WiMAX Making Obiquitous High Data Service A Reality, www.itwizard.info/technology/ WiMAX/S0406WiMAX-EN_tcm172-44791635.pdf. Paolini, M., 2006, WiMAX in Emerging Market, Transmedia Telebriefing, Senze Fili Consulting, www.senza-fili.com/downloads/ SenzaFili_Emerging Market_Trends _In_WiMAX.pdf. Riegel, M., 2004, IEEE 802 Introduction and Overview, Siemens Mobile. Sayeed, Z., 2005, BlueTooth/WiFi/ Wimax Communication, Bell Labs Lucent Technology, www.ewh.ieee.org/r1/njcoast/events/WiMAXTalk.pdf.
57
58
Yu, J. T., 2005, WiMAX A Killer Technology or Another Hype, IEEE Communication Society, Chicago, www.ewh.ieee.org/r4/chicago/YuWiMAX.pdf. ___________, 2005, Wimax Concepts Measurements: IEEE 802.16-2004 WiMAX PHY Layer Operation and Measurements, Agilent Technologies, http://www.agilent.com/find/wimax.
