TUGAS AKHIR STUDI PERANCANGAN JARINGAN WIMAX DI DAERAH URBAN (STUDI KASUS : KOTA MEDAN) pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

TUGAS AKHIR

STUDI PERANCANGAN JARINGAN WIMAX DI DAERAH URBAN (STUDI KASUS : KOTA MEDAN)

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

Oleh

MUHAMMAD BAYU PRASETIO NIM : 030402056

DEPARTEMEN TEKNIK FAKULTAS UNIVERSITAS

ELEKTRO

TEKNIK

SUMATERA

UTARA

MEDAN 2009 Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

STUDI PERANCANGAN JARINGAN WIMAX DI DAERAH URBAN (STUDI KASUS : KOTA MEDAN) Oleh: Muhammad Bayu Prasetio NIM : 030402056 Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro

Disetujui Oleh : Dosen Pembimbing

Ir. Arman Sani, MT NIP. 131 945 349

Diketahui Oleh : a.n. Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU

Rahmad Fauzi, ST, MT NIP. 132 161 239

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009 Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

ABSTRAK Kebutuhan akan fasilitas internet di Indonesia semakin lama semakin bertambah. Daerah urban yang memiliki tingkat kepadatan penduduk yang tinggi adalah daerah dengan kebutuhan internet terbesar. Jumlah penduduk Indonesia yang banyak serta tersebar di berbagai daerah yang berbeda membuat pembangunan jaringan internet semakin sulit. Hal ini mengakibatkan jaringan internet yang ada, tidak dapat memenuhi kebutuhan penduduk Indonesia akan fasilitas internet. Salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah ini adalah teknologi jaringan data tanpa kabel (wireless). Teknologi jaringan data tanpa kabel terus berkembang dan hasilnya yang terbaru adalah WiMAX (worldwide interoperability for microwave access). Secara resmi disebut sebagai standar 802.16. WiMAX mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan teknologi sebelumnya dalam hal kecepatan transfer data, radius sel, modulasi adaptifnya serta mendukung LOS dan NonLOS. Dalam Tugas Akhir ini akan dilakukan studi perancangan jaringan WiMAX untuk daerah urban. Perancangan jaringan WiMAX ini disesuaikan dengan karakteristik kota Medan. Dari Tugas Akhir ini dapat diketahui bagaimana tahaptahap perancangan jaringan WiMAX di daerah urban. Hasil Tugas Akhir ini diharapkan dapat menjadi referensi dalam perancangan jaringan WiMAX di kota Medan.

Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis haturkan kehadirat ALLAH SWT atas segala nikmat, rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat beriring salam penulis hadiahkan kepada Rasulullah SAW. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang penulis beri judul : ”Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan)” Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis dalam kesempatan ini ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir.Nasrul Abdi,MT dan Bapak Rahmat Fauzi,ST,MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU. 2. Bapak Ir. Arman Sani,MT selaku Dosen Pembimbing yang dengan sabar dan tulus meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Ir. Sumantri Zulkarnain selaku dosen wali Penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan. 4. Seluruh Staf Pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan perkuliahan.


5. Bapak dan ibu staf Pegawai Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara atas bantuan administrasinya. 6. Orang tua penulis yang selalu memberikan kasih sayang dan dukungannya selama ini. 7. Teman-teman Mahasiswa Departemen Teknik Elektro khususnya stambuk 2003 yang telah menjadi teman yang baik. 8. Keluarga Besar HMI Komisariat FT-USU yang selalu menjadi tempat berbagi baik suka maupun duka. 9. Saudara-saudara anggota PT.Compil yang tidak henti-hentinya selalu memberikan motivasi kepada penulis.

Akhir

kata

penulis

menyadari

bahwa

tulisan

ini

masih

banyak

kekurangannya. Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat khususnya bagi penulis pribadi maupun bagi semua pihak yang membutuhkannya. Dan hanya kepada Allah SWT-lah saya menyerahkan diri.

Medan, 24 Juni 2009

Penulis, MUHAMMAD BAYU PRASETIO NIM: 030402056


DAFTAR ISI

ABSTRAK.............................................................................................................i KATA PENGANTAR..........................................................................................ii DAFTAR ISI........................................................................................................iv DAFTAR GAMBAR..........................................................................................vii DAFTAR TABEL..............................................................................................viii

BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah..................................................................1 1.2 Rumusan Masalah...........................................................................2 1.3 Tujuan Penulisan.............................................................................2 1.4 Batasan Masalah.............................................................................2 1..5 Metode Penyelesaian.....................................................................3 1.6 Sistematika Penulisan.................................................................... 4

BAB II

TEKNIK KOMUNIKASI WIRELESS 2.1

Pendahuluan.................................................................................5

2.2

Wireless Local Area Network (WLAN)........................................5

2.3

Lapisan Fisik dan Topologi WLAN.............................................7 2.3.1 Infrared ( IR )...............................................................7 2.3.2 Radio Freuency (RF)...................................................8

2.4

Keunggulan dan Kelemahan WLAN.........................................14

2.5

Teknologi WLAN......................................................................15


2.5.1 Bluethooth.....................................................................15 2.5.2 Shared Wireless Acces Protocol (SWAP).....................16 2.5.3 Wireless Fidelity (WiFi)...............................................17 2.5.4 Worldwide

Interoperability

for

Microwave

Access

(WiMAX)…………………………….………….………… 18

BAB III JARINGAN WiMAX 3.1

Pendahuluan ............................................................................19

3.2

Teknologi OFDM....................................................................20

3.3

Perkembangan WiMAX............................................................21 3.3.1 802.16...................................................................... 21 3.3.2 802.16a.................................................................... 21 3.3.3 802.16d....................................................................21 3.3.4 802.16e.....................................................................21

3.4

Teknologi WiMAX ..................................................................23 3.4.1 Fixed........................................................................24 3.4.2 Portable....................................................................24

3.5

Perbandingan

Teknologi

WiMAX

Dengan

Teknologi

Lain.........................................................................................25 3.5.1 Perbandingan WiMAX dengan WiFi.......................25 3.5.2 Perbandingan WiMAX dengan 3G..........................26 3.6

Konfigurasi Umum Jaringan WiMAX.....................................28

3.7

Kelebihan Jaringan WiMAX...................................................30

3.8

Jenis Layanan yang disediakan WiMAX.................................31


3.9

Teknik Jaringan WiMAX........................................................33 3.9.1 Modulasi.................................................................33 3.9.2 Pengalokasian Frekuensi........................................33

3.10 Tahap-tahap Perancangan Jaringan WiMAX..........................34 3.10.1 Analisa Bit Rate Sistem..........................................34 3.10.2 Analisa RSL (Receive Signal Level).......................35 3.10.3 Perhitungan Daya Pancar........................................35 3.10.4 Perhitungan FSL (Free Space Loss).......................36 3.10.5 Perhitungan Jumlah Sel..........................................36

BAB IV

ANALISA DATA DAN PERANCANGAN JARIGAN WiMAX 4.1

Pendahuluan ..........................................................................38

4.2

Analisa Bit Rate System.........................................................38

4.3

Analisa RSL...........................................................................40

4.4

Perhitungan Daya Pancar.......................................................41

4.5

Perhitungan FSL....................................................................41

4.6

Perhitungan Jumlah Sel.........................................................42

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1

Kesimpulan............................................................................44

5.2

Saran......................................................................................44

DAFTAR PUSTAKA..................................................................................45


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konsep sel cochannel………………………………………………10 Gambar 3.1 Konfigurasi Umum Jaringan WiMAX................................................28 Gambar 3.2 Layanan Nomadic..............................................................................32 Gambar 3.3 Layanan Mobile.................................................................................32


DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Perbandingan Standar 802.16…………………………………………22 Tabel 3.2 Perbandingan 802.11 dengan 802.16………………………………….26 Tabel 3.3 Perbandingan Teknologi WiMAX dengan 3G........................................27 Tabel 4.1 Pembagian Tipe Wilayah.......................................................................38 Tabel 4.2 Standar Bandwith Dunia........................................................................39 Tabel 4.3 Spesifikasi Jaringan WiMAX..................................................................43


BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Perkembangan jaringan internet di Indonesia tidak sebanding dengan perkembangan kebutuhan pengguna internet yang semakin banyak. Oleh karena itu perlu adanya teknologi baru yang dapat menyediakan fasilitas internet yang dapat menjangkau seluruh wilayah di Indonesia. Wilayah Indonesia yang sangat luas mempersulit pembangunan jaringan internet keseluruh wilayah Indonesia. Salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah ini adalah teknologi jaringan data tanpa kabel (wireless ). Teknologi jaringan data tanpa kabel terus berkembang dan hasilnya yang terbaru adalah WiMAX (worldwide interoperability for microwave access). Secara resmi disebut sebagai standar 802.16. WiMAX mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan teknologi sebelumnya dalam hal kecepatan transfer data, radius sel, modulasi adaptifnya serta mendukung LOS dan NonLOS. Proses perancangan jaringan WiMAX ini harus disesuaikan dengan keadaan wilayah serta seberapa besar kebutuhan bandwith di daerah tersebut. Daerah urban adalah daerah yang memiliki kepadatan penduduk yang tinggi. Di daerah inilah kebutuhan akan jaringan internet cukup besar. Oleh karena itu penulis menganggap perlu adanya studi perancangan jaringan WiMAX untuk daerah urban.


Metode yang digunakan adalah penataan sel untuk menjangkau seluruh daerah dengan asumsi berdasarkan aktifitas daerah yang tinggi dan peningkatan kapasitas sel dengan

metode

sektorisasi.

Pendekatan

yang

digunakan

menggunakan cakupan area dan kebutuhan bit rate. Hasil dari tugas akhir ini diharapkan menjadi salah satu pertimbangan dalam melakukan instalasi jaringan WiMAX di Indonesia terutama di kota Medan.

1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana konsep dasar dari jaringan WiMAX. 2. Bagaimana merancang jaringan WiMAX dan tahap-tahap perancangannya.

1.3 Tujuan Penulisan Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah : Untuk merencanakan jaringan WiMAX yang dapat digunakan di daerah urban.

1.4 Batasan Masalah Adapun batasan masalah pada tugas akhir ini adalah: 1.

Standar yang digunakan adalah IEEE 802.16

2.

Asumsi traffik menggunakan WiMAX forum.

3.

Perancangan disesuaikan dengan karakteristik kota Medan.

4.

Perancangan menggunakan pendekatan luas wilayah.

5.

Tidak membahas mengenai manajemen bandwidth operator.


6.

Tidak membahas secara spesifik protokol yang ada dalam standar IEEE 802.16.

1.5 Metode Penyelesaian Adapun metode penyelesaian dalam penyusunan tugas akhir ini adalah : 1.

Studi literatur Dengan mempelajari konsep jaringan WiMAX melalui buku dan jurnal.

2.

Menganalisis hasil perhitungan dari data yang diasumsikan serta membuat kesimpulan.

1.6 Sistematika Penulisan Untuk memudahkan pemahaman terhadap Tugas Akhir ini maka penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN Bab ini menjelaskan secara singkat latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode dan sistematika penulisan. BAB II TEKNIK KOMUNIKASI WIRELESS Bab ini menjelaskan konsep dasar serta perkembangan komunikasi wireless di Indonesia. BAB III JARINGAN WiMAX Bab ini menjelaskan tentang teknologi WiMAX dan aspek-aspek yang dibutuhkan dalam teknologi ini. BAB IV ANALISA DATA DAN PERANCANGAN JARINGAN WiMAX Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

Bab ini membahas analisa dari data dan perhitungan dari perancangan jaringan WiMAX. BAB V PENUTUP Bab ini berisi tentang kesimpulan dari pembahasan bab–bab sebelumnya dan

saran-saran

serta

beberapa

kemungkinan

pengembangan

dan

penyempurnaan tugas akhir ini.


BAB II TEKNIK KOMUNIKASI WIRELESS

2.1 Pendahuluan Kebutuhan akan fasilitas internet di Indonesia semakin besar. Teknologi jaringan kabel (wireline) yang ada hari ini belum dapat memenuhi kebutuhan akan fasilitas internet. Solusi dari masalah ini adalah dengan membangun jaringan tanpa kabel (wireless). Perkembangan teknologi wireless berkembang dengan pesat, baik untuk aplikasi tetap (fixed) maupun bergerak (mobile). Hal ini karena teknologi wireless mempunyai keunggulan dari segi perangkat, kemudahan dan pemeliharaan. Teknologi wireless yang paling banyak digunakan hari ini adalah teknologi Wireless Local Area Network (WLAN).

2.2 Wireless Local Area Network (WLAN) Wireless LAN yang biasa disingkat dengan WLAN menjadi teknologi alternatif yang relatif murah untuk diimplementasikan di Indonesia. Kondisi ini terjadi karena mahalnya infrastruktur kabel telepon. Wireless Local Area Network (WLAN) Frekuensi 2,4 GHz memiliki beberapa kanal (chanel) yang dapat digunakan yaitu sebanyak 11 chanel (standar USA dan Canada) dan 13 chanel (non-US), sebagai tambahan frekuensi 2467 untuk chanel 12 dan frekuensi 2472 pada chanel 13 yang masing-masing kanal dipisahkan spasi sebesar 5 MHz. WLAN 2,4 GHz pada umumnya menggunakan modulasi DSSS yang memiliki bandwidth per chanel sebesar 22 MHz, sehingga pada perangkat WLAN 2,4 hanya terdapat 3 chanel yang tidak saling overlap (US dan Canada) dan 4 chanel pada perangkat non-US. Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

Ada empat komponen utama dalam membangun jaringan Wireless Local Area Network (WLAN) yaitu acces point, Wireless Local Area Network Interface, Wired Local Area Network dan Mobile/Desktop PC. 1. Access Point Access Point merupakan perangkat yang menjadi sentral koneksi dari klien ke ISP (Internet Service Provider), atau dari kantor cabang ke kantor pusat jika jaringannya adalah milik sebuah perusahaan. Access point ini berfungsi mengkonversikan sinyal frekuensi radio (RF) menjadi sinyal digital yang akan disalurkan melalui kabel, atau disalurkan ke perangkat WLAN yang lain dengan dikonversikan ulang menjadi sinyal frekuensi radio. 2. Wireless Local Area Network Interface Merupakan device yang dipasang di Access Point atau Mobile/Desktop PC, device yang dikembangkan secara massal adalah dalam bentuk PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) card. 3. Wired Local Area Network Merupakan jaringan kabel yang sudah ada, jika Wired LAN tidak ada maka hanya sesama WLAN saling terkoneksi. 4. Mobile/Desktop PC Merupakan perangkat keras untuk pelanggan, mobile PC pada umumnya sudah terpasang port PCMCIA sedangkan desktop PC harus ditambahkan PC card PCMCIA dalam bentuk ISA ( Industry Standard Architecture ) atau PCI (Peripheral Component Interconnect ) card.

2.3 Lapisan Fisik dan Topologi WLAN Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

WLAN menggunakan standar protokol Open System Interconnection (OSI) . OSI memiliki tujuh lapisan di mana lapisan pertama adalah lapisan fisik. Lapisan pertama ini mengatur segala hal yang berhubungan dengan media transmisi termasuk di dalamnya spesifikasi besarnya frekuensi, redaman, besarnya tegangan dan daya, interface, media penghubung antar terminal dan lain-lain. Media transmisi data yang digunakan oleh WLAN adalah IR atau RF.

2.3.1 Infrared (IR) Infrared banyak digunakan pada komunikasi jarak dekat, contoh paling umum pemakaian IR adalah remote control (untuk televisi). Gelombang IR mudah dibuat, harganya murah, lebih bersifat directional, tidak dapat menembus tembok atau benda gelap, memiliki fluktuasi daya tinggi dan dapat diinterferensi oleh cahaya matahari. Pengirim dan penerima IR menggunakan Light Emitting Diode (LED) dan Photo Sensitive Diode (PSD). WLAN menggunakan IR sebagai media transmisi karena IR dapat menawarkan data rate tinggi (100-an Mbps), konsumsi dayanya kecil dan harganya murah. WLAN dengan IR memiliki tiga macam teknik, yaitu Directed Beam IR (DBIR), Diffused IR (DFIR) dan Quasi Diffused IR (QDIR)[1].

1. Directed Beam IR (DBIR) Teknik ini menggunakan prinsip LOS, sehingga arah radiasinya harus diatur . Keunggulannya adalah konsumsi daya rendah, data rate tinggi dan tidak ada multipath. Kelemahannya adalah terminalnya harus fixed dan komunikasinya harus LOS. Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

2. Difussed IR (DFIR) Teknik ini memanfaatkan komunikasi melalui pantulan . Keunggulannya adalah tidak memerlukan Line Of Sight (LOS) antara pengirim dan penerima dan menciptakan portabelitas terminal. Kelemahannya adalah membutuhkan daya yang tinggi, data rate dibatasi oleh multipath, berbahaya untuk mata telanjang dan resiko interferensi pada keadaan simultan adalah tinggi. 3. Quasi Diffused IR (QDIR) Setiap terminal berkomunikasi dengan pemantul, sehingga pola radiasi harus terarah. QDIR terletak antara DFIR dan DBIR (konsumsi daya lebih kecil dari DFIR dan jangkaunnya lebih jauh dari DBIR).

2.3.2 Radio Frequency (RF) Penggunaan RF tidak asing lagi, contoh penggunaannya adalah pada stasiun radio, stasiun TV, telepon cordless dan lain sebagainya. RF selalu dihadapi oleh masalah

spektrum

yang

terbatas,

sehingga

harus

dipertimbangkan

cara

memanfaatkan spektrum secara efisien. WLAN menggunakan RF sebagai media transmisi karena jangkauannya jauh, dapat menembus tembok, mendukung mobilitas yang tinggi, meng-cover daerah jauh lebih baik dari IR dan dapat digunakan di luar ruangan. WLAN dengan RF memiliki topologi tersentralisasi, terdistribusi dan jaringan seluler. 1.

Tersentralisasi Nama lainnya adalah star network atau hub based. Topologi ini terdiri dari

server dan beberapa terminal pengguna di mana komunikasi antara terminal harus melalui server terlebih dahulu. Keunggulannya adalah daerah cakupan luas, transmisi relatif efisien dan desain terminal pengguna cukup sederhana karena kerumitan ada Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

pada server. Kelemahannya adalah delay-nya besar dan jika server rusak maka jaringan tidak dapat bekerja. 2.

Terdistribusi Dapat disebut peer to peer,di mana semua terminal dapat berkomunikasi satu

sama lain tanpa memerlukan pengontrol (servers). Di sini, server diperlukan untuk mengoneksi WLAN ke LAN lain. Topologi ini dapat mendukung operasi mobile dan merupakan solusi ideal untuk jaringan ad hoc. Keunggulannya jika salah satu terminal rusak maka jaringan tetap berfungsi, delay-nya kecil dan kompleksitas perencanaan cukup minim. Kelemahannya adalah tidak memiliki unit pengontrol jaringan (kontrol daya, akses dan timing). 3.

Jaringan selular Jaringan ini cocok untuk melayani daerah dengan cakupan luas dan operasi

mobile. Jaringan ini memanfaatkan konsep microcell dan teknik frequency reuse Keunggulannya adalah dapat

menggabungkan keunggulan dan menghapus

kelemahan dari ke dua topologi di atas. Kelemahannya adalah memiliki kompleksitas perencanaan yang tinggi. Sel merupakan daerah layanan terkecil dalam sistem selular. Setiap sel dilayani oleh sebuah BS (Base Station) yang mempunyai seperangkat peralatan pemancar dan penerima dengan beberapa kanal frekuensi untuk berkomunikasi dengan pelanggan, maka sel didefinisikan sebagai luas cakupan dari sebuah base station untuk suatu daerah tertentu. Masing-masing BS saling terintegrasi dan dikendalikan oleh suatu MSC (Mobile Switching Center). Pelayanan selular dicakup oleh beberapa kelompok sel disebut dengan cluster. Satu cluster terdiri dari beberapa sel (K sel). Nilai K bisa beragam dari 3,4,7,9,12 dan Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

sebagainya. Semakin besar harga K maka interferensi akan menjadi semakin kecil Semakin besar harga carrier maka hasil yang diperoleh akan semakin bagus.

Gambar 2.1 Konsep sel cochannel Warna yang sama pada Gambar 2.1 menunjukkan konsep sel-sel cochannel yang menggunakan frekuensi yang sama.

Cara menentukan sel-sel cochannel dapat menggunakan persamaan[1]: K = i2 + j2 + ij………..……………………………………………...(2.1) Dimana : k = Jumlah frekuensi reuse i = arah pergerakan awal j = arah awal diputar 60o Frekuensi reuse adalah pemakaian kembali kanal frekuensi yang sama pada sel lain di lokasi yang berbeda. Frekuensi reuse dilakukan untuk meningkatkan efisiensi alokasi frekuensi dan meningkatkan kapasitas sistem. Inti dari konsep Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

selular adalah konsep frekuensi reuse. Walaupun ada ratusan kanal yang tersedia, bila setiap frekuensi hanya digunakan oleh satu sel, maka total kapasitas sistem akan sama dengan total jumlah kanal. Jarak minimum penggunaan frekuensi yang sama tergantung faktor-faktor seperti jumlah sel cochannel dari sel yang ditinjau, daerah topografis, tinggi antena dan daya yang ditransmisikan tiap sel. Jarak minimum yang diperbolehkan untuk pengulangan frekuensi yang sama dapat ditentukan dengan persamaan [1]: D = (R ) 3K …..……………………………..………….………..(2.2)

Dimana : D = jarak pengulangan (reuse distance) R = jari-jari terjauh sel heksagonal (jarak terjauh dari pusat sel ke ujung sel) K = frekuensi reuse yang digunakan Agar penggunaan frekuensi yang sama oleh beberapa sel tidak menimbulkan interferensi, maka perlu diatur jarak minimum antara satu sel dengan sel yang lain yang menggunakan frekuensi yang sama. Sehingga dengan persamaan 2.2 untuk K = 4,7,12,19 didapat jarak pengulangan (reuse distance): 3,46 R 4,6 R  D= 6 R 7,55 R

→ → → →

K K K K

=4 =7 = 12 = 19

Metode Pengulangan frekuensi yang sama (frekuensi reuse) yang digunakan memang berfungsi untuk meningkatkan effisiensi penggunaan spektrum namun disamping itu juga menimbulkan pengaruh interferensi cochannel dari sel-sel


disekitarnya. Jika diasumsikan ukuran sel semua sama, maka interferensi cochannel adalah sebagai fungsi parameter q. Fungsi parameter q dapat didefinisikan sebagai[1]: q=

D ………………………………………………...............…. (2.3) R

Parameter q disebut juga faktor reduksi interferensi cochannel. Ketika Perbandingan q naik maka interferensi cochannel menurun, dan jarak dalam persamaan (2.3) adalah fungsi dari Ki dan (C/I) D = f (K i , C / I ) ……………………………………...............…..(2.4) Dimana Ki adalah jumlah sel cochannel penyebab interferensi dari lingkaran utama (first tier) dan C/I adalah carrier to interference ratio (perbandingan daya carrier terhadap daya interferensi). Secara umum C/I dapat diturunkan sebagai [1]: C = I

C

∑I K =1

=

C = I

K

R −γ Ki

∑D K =1

=

……………………………………………..............…(2.5a)

Ki

…………………………………………...............…(2.5b) −γ K

1  DK−γ  ∑ K =1  R Ki

1 Ki

∑ (q ) K =1

  

…………………………………………................(2.5c) −γ

K


Persamaan (2.5a) menyatakan keadaan paling umum bahwa C/I adalah perbandingan antara daya carrier yang diterima dengan jumlah interferensi oleh selsel cochannel first tier, second tier, third tier dan seterusnya. Sedangkan γ pada persamaan (2.5b) adalah koefisien redaman propagasi (propagation path-loss slope) yang ditentukan berdasarkan kontur daerah yang dianalisa dan biasanya diasumsikan 4 untuk komunikasi bergerak. Pengaruh interferensi dari cochannel di second tier, third tier dan seterusnya jauh lebih lemah dari pengaruh first tier. Oleh karena itu untuk mempermudah perhitungan, hanya pengaruh dari first tier yang diperhitungkan seperti pada persamaan (2.5c). Karena q K = DK

R

maka

dapat disimpulkan bahwa untuk menghitung baik kasus umum (normal), terburuk (worst) atau khusus, itu hanyalah masalah menghitung jarak (Dk) dari setiap sel cochannel first tier. 2.4 Keunggulan dan Kelemahan WLAN Wireless LAN memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan Wired LAN, yaitu[1]: 1. Faktor Jarak Pada Wired LAN jarak menjadi kendala karena kita menggunakan media yang sensitive terhadap jarak. Sehingga pengaplikasian Wired LAN hanya pada cakupan area yang terbatas ( satuan kaki/meter). Sedangkan pada Wireless LAN cakupan area bisa lebih luas (satuan mill/kilometer), berdasarkan lebar bandwidth-nya. 2. Faktor biaya Pada Wired LAN pengkabelan membutuhkan lebih dari 40 % dari total biaya yang dibutuhkan. Masalah akan timbul apabila jaringan akan direkonfigurasi. Biaya Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

pengkabelan dan biaya yang dibutuhkan untuk memindahkannya hampir sama dengan biaya instalasi sebuah LAN baru. 3. Faktor kecepatan transfer data Pada Wired LAN kecepatan transfer data dipengaruhi oleh jarak dan panjang dari kabel dan jenis kabel. Sedangkan pada Wireless LAN tidak dipengaruhi oleh kabel tapi dipengaruhi oleh frekuensinya. 4. Faktor keamanan Level daya yang digunakan pada sistem Wireless LAN tidak berbahaya bagi manusia dan tidak menimbulkan interferensi terhadap perangkat atau sistem lain, karena memiliki level daya kurang dari 200mW.

Wireless LAN juga memiliki kelemahan-kelemahan, berikut ini beberapa hal kelemahan dan solusi untuk mengatasi kelemahan dari Wireless LAN tersebut, yaitu: 1. Biaya peralatan mahal Kelemahan ini dapat dihilangkan dengan mengembangkan dan memproduksi teknologi komponen elektronika sehingga dapat menekan biaya jaringan. 2. Delay yang besar Pada proses transmisi sinyal terjadi banyak gangguan seperti terhalang, terpantul dan interferensi. Kelemahan ini dapat diatasi dengan teknik modulasi, teknik antena diversity, teknik spread spectrum. 3. Kapasitas jaringan menghadapi keterbatasan spectrum Pita frekuensi tidak dapat diperlebar tetapi dapat dimanfaatkan dengan efisien dengan bantuan bermacam-macam teknik seperti spread spectrum/DS-CDMA. 4. Keamanan data (kerahasian) kurang terjamin Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

Kelemahan ini dapat diatasi misalnya dengan teknik spread spectrum.

2.5 Teknologi WLAN Teknologi WLAN selalu mengalami perkembangan. Teknologi yang berkembang antara lain Bluethooth, Shared Wireless Acces Protocol (SWAP), Wireless Fidelity (WiFi) dan Worldwide Interoperability for Microwave Acces (WiMAX)[2]:

2.5.1 Bluethooth Bluethooth adalah teknologi link nirkabel gelombang mikro, laju tinggi dan daya rendah yang dirancang untuk menghubungkan dengan mudah telepon, laptop, Personal Digital Assistance (PDA), dan peralatan portable lainnya. Teknologi Bluethooth tidak memerlukan perletakan dalam garis pandang (line of sigth) dari unit yang terhubung. Teknologi ini menggunakan modifikasi yang ada pada teknik WLAN dan yang menarik adalah ukurannya yang kecil dan harganya murah. Bila pirantipiranti Bluethooth yang telah diaktifkan didekatkan, maka mereka akan segara mentransfer informasi alamat dan membentuk jaringan kecil satu sama lain. Teknologi Bluethooth bekerja pada bidang ISM 2,56 GHz yang tersedia secara global ( tidak perlu lisensi). Teknologi ini dapat mendukung hingga delapan piranti dalam jaringan kecil yang disebut piconet. Jangkauan jaringan Bluethooth dapat mencapai 10 meter hingga 100 meter. Teknologi ini menggunakan daya 1 mili Watt dan transmisi ke segala arah (omnidirectinal), non line of sigth (NLOS).

2.5.2 Shared Wireless Acces Protocol (SWAP)


SWAP adalah spesifikasi industri yang memungkinkan PC, periferal, cordless telephone, dan piranti lain berkomunikasi voice dan data tanpa menggunakan kabel. SWAP mirip dengan protocol CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Acces with Collision Avoidance) dari IEEE 802.11 tetapi dengan ekstensi ke trafik voice. Sistem SWAP dapat bekerja baik sebagai jaringan infrastruktur di bawah kendali dari suatu titik koneksi. Dalam jaringan infrastruktur, suatu titik koneksi diperlukan untuk mengkoordinasi sistem, dan memberikan gateway ke PSTN (Public Switched Telephone Network). Jaringan ini kokoh dan handal dan dapat meminimalkan interfrensi radio. SWAP bekerja pada rentang 2,45 GHz dari bidang ISM yang tidak berlisensi. Teknologi ini dapat mendukung layanan TDMA (Time Division Multiple Acces) untuk memberikan pengiriman suara interaktif dan layanan CSMA/CA untuk pengiriman paket data laju tinggi. Jangkauan dapat mencapai 150 feet dengan daya transmisi 100 mili Watt.

2.5.3 Wireless Fidelity (WiFi) Istilah WI-FI diciptakan oleh sebuah organisasi bernama WI-FI alliance yang bekerja menguji dan memberikan sertifikasi untuk perangkat-perangkat WLAN. Teknologi WLAN (menggunakan standar radio 802.11 yang sekarang umum disebut dengan WiFi) telah menjadi teknologi yang handal. Sekarang kondisinya meluas. Perangkat wireless diuji berdasaarkan interoperabilitasnya dengan perangkatperangkat wireless lain yang menggunakan standar yang sama. Setelah diuji dan lulus, sebuah perangkat akan diberi sertifikasi “WiFi certified”. Artinya perangkat ini bisa bekerja dengan baik dengan perangkatMuhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

perangkat wireless lain yang juga bersertifikasi ini. WiFi sudah banyak digunakan di berbagai sektor seperti bisnis, akademis, perumahan, dan banyak lagi. Teknologi WiFi ini dapat juga digunakan untuk kegiatan memindahkan inventori secara cepat, memobilisasi para floor manager dan meningkatkan kepuasaan pelanggan. Teknologi ini hanya dirancang untuk LAN, dan bukan WAN (Wide Area Network).

2.5.4 Worldwide Interoperability for Microwave Acces (WiMAX) WiMAX merupakan teknologi WLAN terbaru yang dapat mengirim data lebih cepat dan kapasitas yng lebih besar serta jangkauan yang luas. Teknologi WiMAX secara umum dapat digunakan sebagai aplikasi untuk akses broadband bagi pelanggan di rumah (fixed) , di area perkantoran (nomadic), maupun di kendaraan (mobile). Implementasi teknologi WiMAX yang mudah dengan fleksibilitas yang tinggi menjadikan teknologi WiMAX sangat cocok untuk diadopsi di negara dengan kawasan yang luas dan bervariasi seperti Indonesia. Teknologi WiMAX mampu mengatasi atau mengurangi masalah pada NLOS serta memiliki keunggulan yang disebabkan oleh penggunaan teknologi OFDM.


BAB III JARINGAN WiMAX

3.1 Pendahuluan Worldwide Interoperability for Microwave Access atau WiMAX adalah salah satu standar pada Broadband Wireless Access (BWA) yang diperkenalkan oleh Institute Of Electrical and Electronic Engineering (IEEE). Dikenal dengan Sistem IEEE 802.16x. Tahun 2001, dibentuklah WiMAX Forum yang bertujuan untuk sertifikasi dan mempromosikan compability dan interoperability dari produk wireless sesuai dengan standar IEEE 802.16/ETSI HiperMAN ( European Telecomunications Standard Institute-High

Performance

Metropolitan

Area

Network).

WiMAX

Forum

mendefinisikan WiMAX sebagai standar teknologi yang memungkinkan akses broadband wireless last mile sebagai alternatif broadband kabel dan DSL (Digital Subscriber Line). Beberapa keuntungan pada teknologi WiMAX dibandingkan dengan teknologi DSL yaitu mampu menjangkau suatu daerah layanan hingga radius 30 mil[3], bekerja pada kondisi NLOS (Non Line Of Sight) dan melayani kecepatan data hingga 75Mbps

(tergantung spesifikasi yang digunakan). Kriteria ini yang membuat

WiMAX sebagai teknologi yang berkembang di seluruh dunia. Teknologi WiMAX secara umum dapat digunakan sebagai aplikasi untuk akses broadband bagi pelanggan di rumah (fixed) , di area perkantoran (nomadic), maupun di kendaraan (mobile). Implementasi teknologi WiMAX yang mudah dengan


fleksibilitas yang tinggi menjadikan teknologi WiMAX sangat cocok untuk diadopsi di negara dengan kawasan yang luas dan bervariasi seperti Indonesia. Teknologi WiMAX mampu mengatasi atau mengurangi masalah pada NLOS serta memiliki keunggulan yang disebabkan oleh penggunaan teknologi OFDM.

3.2 Teknologi OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) adalah metode modulasi multicarrier dengan ide awal untuk mengatasi efek dari multipath fading dalam lingkungan wireless. Multipath effect menyebabkan suatu simbol dapat diterima dalam multiple copy namun dengan waktu yang berbeda yang menyebabkan terjadinya intersymbol interference (ISI) antar simbol di penerima. OFDM memiliki kemampuan untuk mengatasi masalah ISI, selain itu delay spread, multipath. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) adalah sebuah teknik transmisi multicarrier, dimana aliran data serial laju tinggi dibagi kedalam sekumpulan subaliran data paralel dengan laju yang rendah. Masing-masing sub aliran data paralel ini dimodulasikan pada subcarrier yang terpisah. OFDM merupakan salah satu jenis dari teknik transmisi multicarrier FDM yang memiliki efisiensi pemakaian spektrum frekuensi jauh lebih baik.

3.3 Perkembangan WiMAX


Perkembangan teknologi WiMAX terjadi secara evolutif dalam beberapa tahap. Sesuai standarisasinya, dikatakan bahwa teknologi WiMAX diatur dalam standard IEEE 802.16. Secara sederhana standar ini terbagi lagi dalam beberapa kategori yaitu 802.16, 802.16a, 802.16d, 802.16e[3]. 3.2.1 802.16 WiMAX pertama kali diperkenalkan pada Desember 2001,

bekerja pada

frekuensi 10-66GHz. Teknologi ini digunakan pada kondisi LOS (Line Of Sight) dan untuk pengguna layanan yang bersifat fixed. 3.2.2 802.16a Tahun 2003, diperkenalkan standar 802.16a untuk BWA pada penggunaan layanan yang bersifat fixed. Teknologi WiMAX dengan standard 802.16a ini bekerja pada frekuensi 2-11 GHz dan mampu pada kondisi NLOS (Non Line Of Sight). 3.2.3 802.16d Tahun 2004, diperkenalkan standar 802.16-2004/802.16d. Teknologi 802.16d adalah pengembangan dari 802.16a yang telah dikembangkan untuk pengguna fixed dan portable. Hal ini karena teknologi OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). 3.2.4 802.16e Tahun 2005, diperkenalkan standar 802.16e. Teknologi ini digunakan untuk melayani pelanggan portable dan mobile. Perbandingan standar 802.16 dapat dilihat pada Tabel 3.1[3]:

Tabel 3.1 Perbandingan Standar 802.16 Keterangan

802.16

802.16a/802.16d

802.16e


Completed Spektrum Channel Conditions Bit Rate Modulation

Mobilitas

December 2001 802.16a : Januari 2003 802.16d : Oktober 2004 10-66GHz 2-11GHz Line Of Sight Non-Line Of Sight Only 32-134Mbps in Up to 75 Mbps i 20 MHz 28MHz OPSK,16QAM, 802.16a : QPSK, 16QAM, 64QAM 64QAM 802.16d : OFDM 256 subcarriers, QPSK, 16QAM, 64QAM Fixed Fixed, portable

Channel Bandwith

20, 25, 28 MHz Scalable 1.5 to 20 MHz

Typical Cell Radius

2-5Km

7-10km max range 50km

Februari 2005 <6GHz Non-Line Of sight Up to 15Mbps in 5MHz OFDM 256 subcarriers, QPSK, 16QAM, 64QAM Nomadic portability / mobile Same as 802.16a with uplink subchannels 2-5km

Karakteristik utama yang dimiliki WiMAX adalah[ 3]:

1. Pada versi awal WiMAX 802.16 bekerja di frekuensi 10 – 66 GHz, untuk hubungan LOS (Line Of Sight). 2. Untuk versi WiMAX 802.16a ini dapat digunakan untuk hubungan Non Line Of Sight (NLOS). 3. Kompatibel dengan digital switch yang ada (ATM, T1, E1) dengan optimal data rate per user antara 300 kbps – 2 Mbps dan rangenya 5 – 8 km untuk maksimal throughput. 4. Untuk versi WiMAX 802.16d. Tekniknya terjadi pemecahan kanal ke kanal – kanal terkecil menggunakan Op-Amp dan teknologi Smart Antenna. Digunakan untuk fixed access, yang meliputi BS maupun receiver yang merupakan CPE.


5. Versi WiMAX 802.16e ini digunakan untuk mendukung mobilitas (Handover, roaming) pada sistem selular sampai 120km/jam dan bekerja dalam NLOS. Digunakan untuk aplikasi mobile access. 6. Dikonfigurasikan untuk layanan di pedesaan sampai radius maksimal 50 km, atau layanan di daerah berpenduduk padat di perkotaan untuk jarak 1-4km, dengan data rate sampai 75 Mbps. Dapat dibayangkan dengan teknologi ini, peralatan wireless point-to-multipoint, NLOS, last-mile access dan solusi backhaul yang memungkinkan melengkapi, memperluas, bahkan menggantikan infrastruktur jaringan kabel atau DSL. 7. Sistem ini mendukung teknologi video streaming, VoIP telephony, tayangan diam maupun bergerak, e-mail, Web browsing, e-commerce, dan layanan berbasis lokasi.

3.4 Teknologi WiMAX Implementasi teknologi wireless memerlukan terdapatnya jalur line of sight (LOS) antara pengirim dan penerima, bila terdapat kondisi NLOS maka dapat menimbulkan redaman propagasi yang dapat menurunkan kualitas sinyal. Teknologi WiMAX didesain bukan hanya untuk kondisi LOS tetapi juga NLOS. Teknologi WiMAX mampu mengatasi atau mengurangi problem pada NLOS serta memiliki keunggulan yang disebabkan oleh penggunaan teknologi OFDM. Teknologi WiMAX dapat mendukung peruntukan dua model penggunaan, yaitu Fixed dan Portable[4]. 3.4.1 Fixed Standar IEEE 802.16 (dengan versi revisi IEEE 802.16a dan 802.16REVd) didesain untuk model penggunaan tetap (fixed). Standar ini sebagai “fixed wireless” Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

karena memasangkan antena pada lokasi pelanggan yang dipasangkan pada atap rumah atau dapat menggunakan tiang, sama seperti penampang antena televisi satelit. IEEE

802.16-2004

juga

dapat

digunakan

untuk

instalasi

indoor,

tetapi

kemampuannya tidak sama dengan instalasi outdoor. Standar 802.16 sebagai fixed broadband internet access yang dapat interoperable, solusi carrier-class untuk jangkauan jarak jauh. Solusi WiMAX ini beroperasi pada pita frekuensi 2.5-GHz, 3,5 GHz, dan 5,8 GHz. Teknologi ini menyediakan jaringan tanpa kabel sebagai alternatif pengganti menyediakan jaringan tanpa kabel sebagai alternatif pengganti dari cable modem, digital subscriber lines dengan beberapa tipe (xDSL), transmit/exchange (Tx/Ex), dan optical carrier level (OC-x). 3.4.2 Portable Standar IEEE 802.16e merupakan amandemen 802.16a untuk perangkat mobile dengan menambahkan portabilitas dan kemampuan roaming pada perangkat CPEnya. Standar 802.16e menggunakan Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) yang bekerja dengan mengelompokkan berbagai subcarrier kedalam sub-channel. Client tunggal atau subscriber station (SS) dapat ditransmisikan dengan menggunakan seluruh sub-channels dalam suatu carrier, atau multiple client dapat ditransmisikan dengan masing-masing menggunakan sebagian dari total sub-channel secara bersama-sama. Karena kemampuannya dalam mendukung pengguna fixed dan portable, WiMAX dapat digunakan pula untuk backhaul system seluler. Layanan WiMAX dapat untuk broadband on demand, broadband untuk perumahan, undeserved areas, dan best connected wireless service. Standar IEEE 802.16-2004 meningkatkan Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

pengiriman jarak jauh untuk propagasi yang dipengaruhi oleh adanya multipath interference, delay spread, dan robustness.

3.5 Perbandingan Teknologi WiMAX dengan Teknologi Lain WiMAX adalah teknologi WLAN terbaru yang merupakan pengembangan dari teknologi sebelumnya. Jika dibandingkan, maka WiMAX memiliki perbedaan dengan teknologi WiFi maupun teknologi 3G.

3.5.1 Perbandingan WiMAX dengan WiFi Akses untuk komunikasi data pada WLAN menggunakan standar IEEE 802.11, dan biasa disebut wireless fidelity (WiFi). Saat ini WiFi telah banyak diimplementasikan untuk komunikasi data dengan menggunakan PC/Laptop. WiFi sangat membantu dalam implementasi infrastruktur jaringan komunikasi data. WiFi memiliki daerah jangkauan yang terbatas, spectrum frekuensi yang digunakan bisa pada spektrum frekuensi lisensi (licensed) dan tidak lisensi (unlicensed) dan kapasitasnya terbatas. Karena keterbatasan jangkauan WiFi serta tuntutan mobilitas pengguna, maka dikembangkan teknologi WiMAX dengan menggunakan standar IEEE 802.16a. Bila dibandingkan dengan WiFi, WiMAX memiliki keunggulan dalam kapasitas, kecepatan, dan QoS yang lebih baik. Tabel

3.2 menunjukkan perbandingan antara

teknologi WiFi dan WiMAX dari segi spektrum, skalabilitas, performansi, QoS, jangkauan dan MAC[5]. Tabel 3.2 Perbandingan 802.11 dengan 802.16 No 1.

Komponen Spektrum

802.11(WiFi) Tanpa lisensi pada

802.16 (WiMAX) Berlisensi dan tanpa lisensi


2.

Scalability

3.

Performansi

4. 5.

QoS Jangkauan

6.

MAC

ISM Pengkanalan 20MHz, MAC untuk 10 user Max. 54 Mbps (pada 20 MHz) Sederhana 100 m (indoor), kondisi LOS CSMA/CD

Pengkanalan 1,5 – 20 MHz MAC mendukung hingga 1000 user Max. 63 Mbps (pada 14 MHz) Canggih > 50 km (outdoor), kondisi LOS dan NLOS Grand Based

3.5.2 Perbandingan Teknologi WiMAX dengan 3G Perkembangan WiMAX di masa depan dibuat pula untuk mendukung mobilitas yang tinggi dengan teknologi Mobile-Fidelity IEEE 802.20 dan Mobile WiMAX IEEE 802.16e, kedua teknologi memiliki bandwidth yang lebih rendah dari WiMAX IEEE 802.16a, tetapi sedikit lebih besar dari 3G. Tabel 3.3 menunjukkan perbandingan teknologi WiMAX dengan teknologi 3G[5]:

Tabel 3.3 Perbandingan Teknologi WiMAX dengan 3G No. 1.

Komponen Provider

2.

Teknologi

3.

Kecepatan user

4.

Spektrum

5.

Bandwidth

6

Latensi

802.16e Penyelenggara jaringan data nirkabel tetap, mendukung mobilitas yang terbatas 802.16a MAC dan PHY

3G Penyelenggara mendukung komunikasi data

Lisensi (2,5GHz), Unlicensed (6 GHz) Simetri, > 1Mbps per user Rendah

Lisensi, < 2,6 GHz

seluler, evolusi

WCDMA Cdma2000 < 120 km/jam(untuk <250 km/jam (untuk pedestrian) commuter dan pedestrian)

Tidak simetri, < 2 Mbps per sel Tinggi


7. 8.

Orientasi Pembatas Rancangan

Paket Sirkuit Optimal untuk backward Berbasis compatibility CDMA

GSM

atau

Terlihat dari Tabel 3.3 bahwa 3G didesain untuk komunikasi suara yang mendukung komunikasi data, berorientasi pada sirkuit, spektrum frekuensi pada spektrum berlisensi, dan mendukung mobilitas pengguna yang tinggi. Tetapi 3G memiliki keterbatasan kecepatan rendah kurang dari 2 Mbps, berorientasi sirkuit switch, sehingga investasinya relatif lebih mahal dibanding WiMAX yang berorientasi paket switch. WiMAX 802.16e dikembangkan untuk mobilitas yang terbatas (low-mobility) sedangkan WiMAX 802.20 dikembangkan untuk mendukung mobilitas yang luas (full-mobility) tetapi dengan bandwidth yang lebih kecil dari WiMAX 802.16e. WiMAX diperuntukkan bagi penyelenggara komunikasi data yang berorientasi teknologi packet switch.

3.6 Konfigurasi Umum Jaringan WiMAX Konfigurasi jaringan akses WiMAX terdiri dari BS (Base Station), Subscriber Station dan transport site. Base Station dihubungkan secara point-to-multipoint untuk melayani pelanggan sampai radius beberapa puluh kilometer tergantung pada frekuensi, daya pancar dan sensitivitas penerima. Base Station biasanya biasanya satu lokasi dengan jaringan operator (jaringan IP / internet atau jaringan TDM/PSTN). Sedangkan Subscriber Station terdapat di pelanggan berupa fixed, portable maupun mobile. Konfigurasi jaringan WiMAX dapat dilihat pada Gambar 3.1[6]:


Gambar 3.1 Konfigurasi Umum Jaringan WiMAX Konfigurasi jaringan WiMAX pada Gambar 3.1 merupakan konfigurasi untuk jenis pelanggan yang fixed atau tidak bergerak maupun bergerak tetapi dengan pergerakan yang terbatas atau limited mobility. Dapat dilihat bahwa konfigurasi jaringan WiMAX terdiri dari Access Point (AP), Subcriber station (SSs), Base Station (BS).

Elemen jaringan WiMAX adalah [7]: 1. SSs (Subscriber Station) Subscriber Station atau CPE merupakan perangkat yang berada di pelanggan dan terdiri dari tiga bagian utama yaitu : modem, radio dan antena. Modem merupakan antarmuka antara jaringan pelanggan dan broadband access network. Sedangkan radio merupakan antarmuka antara modem dan antena. Ketiga bagian tersebut dapat terpisah, terintregasi per bagian atau terintegrasi penuh dalam satu atau dua perangkat. SSs (Subscriber Station) dapat berupa : pelanggan bisnis, perkantoran, dan perumahan yang merupakan layanan first mile untuk public network. Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

2. BS (Base Station) equipment BS merupakan perangkat transceiver yang berhubungan dari atau ke pelanggan. Base Station terdiri dari satu atau lebih radio transceiver, dimana setiap radio transceiver terhubung ke beberapa CPE didalam area sektorisasi. Radio modem terhubung dengan multiplexer , contohnya adalah switch, dimana pada switch terjadi pengumpulan trafik dari berbagai sektor dan meneruskan trafik tersebut ke router yang menyediakan koneksi ke jaringan ISP. Untuk aplikasi MAN, topologi jaringan yang digunakan adalah gabungan dari topologi Point to Point, Point to Multipoint maupun mesh. Jumlah base station lebih dari satu buah untuk men-cover wilayah MAN dengan jumlah subscriber station ratusan. Topologi Point to Point digunakan untuk menghubungkan base station dengan base station sebagai backhaul. Sedangkan topologi Point to Multipoint digunakan untuk menghubungkan base station dengan pelanggan. Proses hubungan antara BS dan SSs WiMAX adalah sebagai berikut : 1. Pelanggan atau SSs (subscriber station) mengirimkan data dengan kecepatan maksimal sampai 75Mbps ke BS (base station) . 2. Base station akan menerima sinyal dari pelanggan dan mengirimkan sinyal tersebut ke switching center dengan protokol IEEE 802.16d melalui jaringan wireless atau kabel. 3. Switching center akan mengirimkan pesan ke internet service provider (ISP) atau public switched telephone network (PSTN).

3.7 Kelebihan Jaringan WiMAX Kelebihan yang dimiliki oleh jaringan WiMAX adalah[8]: Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

1. Jarak jangkau jauh mencapai maksimal 50 km dengan jarak jangkau optimal 7-10 km, tidak ada masalah ‘hidden node’. Karena layer PHY pada standar IEEE802.16d tahan terhadap 10 multi-path delay spread. 2. Daerah jangkauan dioptimalkan untuk outdoor environment yang didukung dengan teknologi smart antena, modulasi adaptif dan menggunakan topologi jaringan mesh. 3. QOS (Quality Of Service) untuk layanan data, video dengan dukungan Grant/Request MAC dan differential service : E1/T1 untuk pelanggan bisnis dan best effort untuk pelanggan residental. 4. Interoperability perangkat sehingga operator atau penyedia layanan tidak tergantung pada satu vendor untuk pengadaan perangkat sehingga biaya dan resiko investasi dapat lebih rendah atau ditekan. 5. Bandwidth kanal yang fleksibel dari 1,5 MHz sampai 20 MHz untuk spektrum frekuensi berlisensi maupun spektrum frekuensi yang tidak berlisensi, menggunakan frekuensi reuse dan dimungkinkan dilakukan perencanaan sel untuk penyedia layanan komersil.

3.8 Jenis Layanan yang disediakan WiMAX Teknologi WiMAX mampu menyediakan berbagai macam layanan, yaitu [8]: 1. Backhaul baik untuk backhaul WiMAX sendiri, backhaul hotspot, dan backhaul teknologi lain seperti seluler. 2. Residental broadband : Untuk mengatasi kekurangan daerah jangkauan dari teknologi DSL dan kabel dan daerah yang tidak terlayani oleh teknologi lain. Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

3. Best connected wireless service Mendukung untuk layanan komunikasi di dalam ruangan (indoor) dan di luar ruangan (outdoor) dengan integrated atau eksternal antenna. 4. Akses broadband Untuk akses broadband WiMAX dapat digunakan sebagai ”Last Mile” teknologi untuk melayani kebutuhan broadband bagi pelanggan. Dari pelanggan perumahan maupun bisnis dapat dipenuhi oleh teknologi WiMAX ini. 5. Personal broadband WiMAX sebagai penyedia layanan personal broadband, dapat dibedakan menjadi 2 (dua) yaitu pelanggan yang bersifat nomadic dan mobile. Untuk pelanggan nomadic, tingkat perpindahan pelanggan tidak sering dan berpindah dengan kecepatan yang rendah. Perangkatnya pun biasanya tidak sesederhana untuk aplikasi mobile.

Gambar 3.2 Layanan Nomadic Untuk aplikasi mobile, pelanggan WiMAX menggunakan perangkat seperti notebook, PDA atau smartphone dengan menggunakan WiMAX card yang dipasang di terminal. Perpindahan / tingkat mobilitasnya tinggi.


Gambar 3.3 Layanan Mobile Gambar 3.3 menunjukkan berbagai layanan WiMAX dengan aplikasi mobile dengan menggunakan WiMAX card.

3.9 Teknik Jaringan WiMAX Teknik jaringan WiMAX meliputi teknik modulasi dan pengalokasian frekuensi. 3.9.1 Modulasi WiMAX yang menggunakan standar IEEE802.16d didukung oleh 4 skema modulasi yang berbeda yaitu : BPSK, QPSK. 16 QAM. dan 64 QAM. Modulasi yang digunakan merupakan modulasi adaptif yang mengizinkan sistem WiMAX menambahkan skema modulasi sinyal tergantung dari kondisi SNR (Signal to Noise ratio) pada link radio. Pada saat link radio mengalami peningkatan kualitas, maka skema modulasi yang tertinggi akan dipergunakan, dan akan memberikan kapasitas yang lebih besar pada sistem. Selama terjadi fading sinyal (yang berarti menurunnya kualitas pada link radio), sistem WiMAX dapat bergeser ke arah skema modulasi yang lebih rendah untuk menjaga kualitas hubungan pada link radio dan kestabilan link. 3.9.2 Pengalokasian Frekuensi Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

Ada 2 jenis frekuensi yang digunakan untuk pengembangan WiMAX yaitu frekuesi berlisensi dan frekuensi yang tidak berlisensi. 1. Frekuensi berlisensi Frekuensi berlisensi yang biasa dipakai adalah frekuensi 2,5 GHz dan frekuensi 3,5 GHz. a. 2,5 GHz Band frekuensi 2,5 GHz digunakan di banyak negara di dunia termasuk Amerika Utara, Amerika Serikat, Amerika Latin, Eropa barat dan timur serta beberapa negara di Asia-Pasific. Spektrum frekuensi yang digunakan antara 2,5 GHz - 2,69 GHz. b.3,5 GHz Di Eropa, ETSI mengalokasikan band frekuensi 3,5 GHz yang sebenarnya dialokasikan untuk WPLL untuk pengembangan WiMAX. Spektrum frekuensi yang digunakan antara 3,3 GHz - 3,8 GHz, tetapi yang banyak dipakai adalah frekuensi antara 3,4 GHz -3,6 GHz. 2. Frekuensi tidak berlisensi Spektrum frekuensi yang tidak berlisensi adalah antara 5,25 GHz - 5,85 GHz. Di beberapa negara yang menggunakan frekuensi antara 5,725 GHz - 5,85 GHz penggunaan daya output dapat dinaikkan sebesar 4 watts untuk meningkatkan daerah jangkauan.

3.10 Tahap-tahap Perancangan Jaringan WiMAX Perancangan jaringan WiMAX meliputi beberapa tahap yaitu[7]: analisa laju bit system, analisa Receive Singnal Level, Perhitungan daya pancar, perhitungan Free Space Loss dan perhitungan jumlah sel. Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

3.10.1 Analisa Laju Bit Sistem Laju Bit sistem diperhitungkan agar ketersediaan Laju Bit untuk seluruh sistem dapat diketahui. Perhitungan Laju Bit untuk setiap kanal[7]: Nusedxbmxcr .....…………………..........………………………..……...….…(3.1) Ts

Dimana :

bm = jumlah bit per modulasi Ct = coding rate Ts = periode simbol

Nilai Ts

= Tg + Tb = (1/(Fs).BW kanal/NFFT)+FS/4.....................................................(3.2)

3.10.2 Analisa RSL (Receive Signal Level) Receive signal level adalah kemampuan penerima menerima daya minimum semakin kecil nilai RSL, maka semakin baik sensifitas penerima. Nilai RSL dapat dihitung dengan persamaan[7]: RSL =

Eb + NF -204 + 10 log x Laju Bit + Fading Margin................................(3.3) No

Dimana :

RSl = Receive Signal Level Eb = Energi per bit No = Rapat daya noise NF = Noise Figure

3.10.3 Perhitungan Daya Pancar


Perhitungan daya pancar diperlukan agar daya pancar yang ada masih relevan dengan kebutuhan radius pancar. Besarnya daya pancar dapat dihitung dengan persamaan 3.4 [7]: PT =

C − GT − GR − 204 + LTX + LRX + LFS + NF + 10 log BW + FM ………..(3.4) N

Dimana :

PT = Daya pancar C = Kapasitas kanal transmisi N = Daya noise

Besar nilai C/N dapat dihitung dengan persamaan 3.5 berikut[7]: C  Eb    m =  + 10 log N  No   1+ α

Dimana :

   

...................................................................................(3.5)

Eb = Energi per bit No = Rapat daya noise

3.10.4 Perhitungan Redaman Ruang Bebas (Free Space Loss) Pada perhitungan untuk menentukan radius sel maka dicari nilai Free space Loss (FSL) yaitu Loss yang terjadi pada ruang bebas antara dua buah antena radio isotropis (pemancar dan penerima). Nilai FSL dapat dihitung dengan persamaan[7]: Free Space Loss ( FSL) = 32,5 + 20 log (d 0 ) + 20 log ( f ) …………………………(3.6) Dimana :

FSL = Free Space Loss do = Jarak antara antenna pngirim dengan antean penerima f

= Frekuensi sinyal


3.10.5 Perhitungan Jumlah Sel Untuk dapat mengetahui berapa jumlah sel yang akan dibutuhkan maka harus diketahui terlebih dahulu berapa radius dan luas sel yang akan dirancang. Perhitungan Radius Sel[7]:

 L− Fsl ( d0 ) − ∆PL f −∆PLh  10 γ d d = 10   0 ………………..…………………(3.7)   ∆PL f

= 6 log f / 2000 ……………………………………………………..(3.8)

∆PLh

= − 10.8 log(hCPE / 2) ..........................................................................(3.9)

Dimana :

d

= Radius sel

∆PL f = Faktor koreksi frekuensi ∆PLh = Faktor koreksi antena penerima hCPE = Tinggi antena penerima

Untuk menghitung luas sel maka harus mengasumsikan bentuk sel. Pada Tugas Akhir ini menggunakan bentuk sel Hexagonal, dengan persamaan : Luas Sel = 2,598 (d ) 2 ……………………………………………………….(3.10)

Dari hasil perhitungan Luas Sel, maka dapat diketahui jumlah sel yang dibutuhkan : ΣSel =

Luas Daerah Layanan (km 2 ) ………………………… …...................(3.11) Luas Sel (km 2 )


BAB IV ANALISA DATA DAN PERANCANGAN JARINGAN WiMAX

4.1

Pendahuluan Dalam Tugas Akhir ini akan dirancang jaringan WiMAX pada daerah urban,

dalam hal ini disesuaikan dengan karakteristik kota Medan. Daerah urban adalah daerah dengan kepadatan penduduk yang paling tinggi dari pada daerah suburban dan daerah rural. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 4.1[8 ]: Tabel 4.1 Pembagian Tipe Wilayah Parameter Kepadatan Perumahan Data Density Pertumbuhan Pertumbuhan Aplikasi Daerah Layanan

Urban 4000 sd 6000 10 to 40 Mbps/Km2 30% 7% 60 Km2

Suburban 800 to 1500 2 to 7 Mbps/Km2 30% 7% 120 Km2

Rural 200 to 600 0.5 to 2 Mbps/Km2 30% 7% 200 Km2

Kota medan termasuk daerah urban karena kepadatan penduduknya yang tinggi. Luas kota Medan yang 265,10 Km persegi dihuni oleh kira-kira 2.036.018 jiwa penduduk. Dengan kata lain, kepadatan kota Medan kira-kira 7.681 jiwa per Km persegi. Jumlah penduduk yang padat ini mengakibatkan kebutuhan akan fasilitas internet menjadi sangat besar.

4.2

Analisa Laju Bit Sistem Laju Bit sistem diperhitungkan berdasarkan beberapa standar telekomunikasi

di dunia. Setiap standar mempunyai beberapa karakteristik frekuensi dan bit rate. WiMAX menggunakan teknik OFDM 256 FFT. Pada Tabel 4.2 dapat dilihat beberapa parameter yang digunakan dalam perhitungan dengan menggunakan nilai 256 FFT. Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

Tabel 4.2 Standar Bandwidth di Dunia No 1. 2. 3.

Nama Standar MMDS ETSI WCS

Bandwidth Kanal (MHz) 1.5, 3.0, 6.0, 12.0, 24.0 1.75, 3.5, 7.0, 14.0, 28.0 2.50, 5.0, 10.0, 15.0

Frekuensi Sampling 86/ 75 8/7 144/145

Adapun spesifikasi dari sistem OFDM 256 FFTadalah menggunakan 192 bit data, 8 pilot dan 56 null carrier. Guard time yang digunakan adalah 1/4, 1/8, 1/16, 1/32. Dalam perhitungan Tugas Akhir ini digunakan frekuensi 3.5 Ghz frekuensi carrier dan Bandwidth kanal 3.5 Mhz dengan menggunakan modulasi QPSK faktor rasio FEC 1/2.. Hal ini disesuaikan dengan spesifikasi perangkat yang ada. Untuk frekuensi 3.5 MHz dan bandwidth kanal dengan modulasi QPSK 3.5 dengan 256 FFT, N used = 192, Bm QPSK (1/2) = 2, Cr = ½, maka dari persamaan 3.2 dapat dihitung nilai Ts adalah : Ts

= Tg+Tb =(1/(Fs).BW kanal/NFFT)+FS/4 =((8/7).3500000)/256+FS/4 = 6.4x10 −5 +1.6x10 −5 =8x10 −5

Kemudian dari persamaan 3.1 dapat dihitung Laju Bit, yaitu : Laju Bit

=

192.1.(1 / 2) 8 x10 −5

=1.200.000 bps = 1,2 Mbps 4.3

Analisa RSL ( Receive Signal Level) Eb/No untuk BER 10-6 dengan modulasi QPSK adalah 10.5 dB

Maka besar rapat noise (No) adalah : No = -204(dBW) + NF Muhammad Bayu Prasetio : Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan), 2010.

No = -204(dBW) + 7(dB) = -197 dBW Sehingga besar perbandingan Energi sinyal receive per bit dengan rapat noise adalah : Eb/No = Eb – No 10.5 = Eb- ( - 197) Eb = -186,5 dBW Fading margin yang digunakan dalam standar adalah 10 dB Maka dari persamaan 3.3 diperoleh besar nilai RSL adalah : RSL

= Eb + 10 log (Laju Bit) + 10 dB = Eb + 10 log (1.200.000) + 10 dB = -186,5 dBW +60,792 dB + 10 dB = -125,7081875 dB + 10 dB = -115,7081875 dBW = (-115,7081875 +30)dBm = - 85, 7081875 dBm

4.4

Perhitungan Daya Pancar Untuk dapat menghitung daya pancar maka perlu dicari terlebih dahulu nilai

C/N dengan menggunakan persamaan 3.5. C  Eb    m =  + 10 log N  No   1+ α

   


C = (10.5) + N

 1     10 log 1 + 0.25     

C = 9,530dB N Sehingga dari persamaan 3.4 besar nilai daya pancar adalah : PT

=

C -GT-GR-204+LTx+LRx+LFs +NF+10 log BW+FM N

=

C -GT-GR-204+LTx+LRx+LFs +NF+10 log Bw+FM N

= 9,530 dB-17 dB-12 db-204+0.5 dB+0,5 dB+140,708 +65,44dB+10 = -6,322 dBW = 23,978 dBm

4.5

Perhitungan Redaman Ruang Bebas ( FSL) Free Space Loss kali ini dihitung dengan menggunakan nilai frekuensi yang

berbeda pada jarak yang sama yaitu pada jarak d0 = 100 meter. Free Space Loss ( FSL) = 32,5 + 20 log (d 0 ) + 20 log ( f ) Frekuensi : 3.5 GHz FSL

= 32,5 + 20 log (0,1) + 20 log 3500 = 32,5 – 20 + 70,881360 = 83,38136 dB

4.6

Perhitungan Jumlah Sel Pada perhitungan ini, parameter yang digunakan yaitu menggunakan asumsi

Tinggi BTS, hb=30m. Tinggi Receiver (CPE), hCPE = 8 m ∆PL f = 6 log f / 2000

Perhitungan ∆PL f berdasarkan frekuensinya :


∆PL f = 6 log 3500/2000

= 1,458228292

∆PLh = − 10.8 log(hCPE / 2) , dengan hCPE = 5 m = − 10.8 log(8 / 2) = - 6,502247906

Maka Radius sel adalah :

 L − FSL ( d 0 ) − ∆PL f −∆PLh 10 γ d = 10    140.7081875 d = 10  

(

 d  0 

− 83.38136 − 1.458228292 − ( −6 , 502247906 ) 10 * 4 , 465

  100  

)

d = 101.3545 100 d = 25783854 m d = 2,58 km

Luas Sel

= 2,598 (d ) 2 = 2,598 ( 2.58 ) 2 = 17,293 km2

Dari hasil perhitungan Luas Sel, maka dapat diketahui jumlah sel yang dibutuhkan : ΣSel =

Luas Daerah Layanan (km 2 ) Luas Sel (km 2 )


Luas kota medan adalah 265,10 Km2 Maka jumlah sel

=

265,10 17,293

= 16 sel Dari hasil perhitungan, maka spesifikasi jaringan WiMAX yang direncanakan dapat dijelaskan oleh Tabel 4.3 : Tabel 4.3 Spesifikasi Jaringan WiMAX No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Parameter Laju Bit Sistem Receive Sinyal Level Daya Pancar Free Space Loss Radius Sel Luas Sel Jumlah Sel

Nilai 1,2 Mbps - 85,7081875 dBm 23,978 dBm 83,38136 dB 2,58 km 17,293 km2 16 sel


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Dari hasil analisa data dan perancangan jaringan WiMAX dapat diambil kesimpulan : 1. Untuk dapat mencakup seluruh kota Medan maka dibutuhkan 16 sel dengan luas sel 17,293 km2. 2. Daya pancar antena yang dibutuhkan sebesar 23,978 dBm. 3. Perancangan jaringan WiMAX di kota Medan yang merupakan salah satu kota dengan karakteristik urban akan mengalami redaman ruang bebas (FSL) sebesar 83,38136 dB.

5.2 Saran Dari kesimpulan-kesimpulan yang diperoleh, maka saran yang dapat diberikan oleh penulis adalah : 1. Perancangan jaringan WiMAX selanjutnya dapat dilakukan di daerah sub urban dan daerah rural. 2. Dapat dibuat analisis biaya yang diperlukan untuk membangun jaringan WiMAX di sebuah kota.


DAFTAR PUSTAKA

1. Tse,David and Viswanath,Pramod, 2005.“Fundamentals of comunication wireless”, Cambridge University Press, New York, Hal 120-132. 2. Widodo,Thomas,Sri,2008.”Teknologi wimax untuk komunikasi digital bidang lebar”,Graha ilmu, Yogyakarta, Hal 4-13. 3. A.Syed and I.Mohammad, 2008.“ WiMAX : Standards and Security”, CRC Press, New York, Hal 22-30. 4. Nuaymi,Loutfi,2007 “WiMAX :Technology For Broadband Wireless Acces”, John Wiley & Sons Ltd, West Sussex, Hal 41-42. 5. A.G.Jeffrey, G.Arunabha, and R.Muhammed, 2007.“Fundamentals of WiMAX”, Prentice Hall, Massachusetts, Hal 13-18. 6. G.S.V.Radha and G. Radhamani, 2008.“WiMAX

A Wireless Technology

Revolution”, Auerbach Publications, New York, Hal 95. 7. Pareek, Deepak, 2006.“ WiMAX : Taking Wireless To The MAX”, Aurbach Publications, New York, Hal 151-155. 8. Pareek, Deepak, 2006.“The Business Of WiMAX”, John Wiley & Sons, West Sussex, Hal 24-30.


TUGAS AKHIR STUDI PERANCANGAN JARINGAN WIMAX DI DAERAH URBAN (STUDI KASUS : KOTA MEDAN) pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

Recommend Documents