Studi Perancangan Jaringan Wimax Di Daerah Urban (Studi Kasus : Kota Medan)

(1)

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

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 ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

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

(3)

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

tahap-tahap perancangan jaringan WiMAX di daerah urban. Hasil Tugas Akhir ini

diharapkan dapat menjadi referensi dalam perancangan jaringan WiMAX di kota

(4)

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

(5)

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,

(6)

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

(7)

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

(8)

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

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konsep sel cochannel………10

Gambar 3.1 Konfigurasi Umum Jaringan WiMAX...28

Gambar 3.2 Layanan Nomadic...32

(10)

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

(11)

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

(12)

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.

(13)

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.

(14)

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

(15)

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

(16)

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.

(17)

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

(18)

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

(19)

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.

(20)

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

(21)

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]:

( )

R K

D= 3 …..………..………….………..(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):

Metode Pengulangan frekuensi yang sama (frekuensi reuse) yang digunakan

memang berfungsi untuk meningkatkan effisiensi penggunaan spektrum namun

(22)

disekitarnya. Jika diasumsikan ukuran sel semua sama, maka interferensi cochannel

adalah sebagai fungsi parameter q.

Fungsi parameter q dapat didefinisikan sebagai[1]:

R D

q= ………...…. (2.3)

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)

(

K C I

)

f

D= _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]:

(23)

Persamaan (2.5a) menyatakan keadaan paling umum bahwa C/I adalah

perbandingan antara daya carrier yang diterima dengan jumlah interferensi oleh

sel-sel 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

R D

q K

K = 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

(24)

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.

(25)

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

piranti-piranti 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).

(26)

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

perangkat-perangkat wireless lain yang menggunakan standar yang sama.

Setelah diuji dan lulus, sebuah perangkat akan diberi sertifikasi “WiFi

(27)

perangkat-Muhammad 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

(28)

BAB III

JARINGAN WiMAX

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),

(29)

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.

(30)

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

(31)

Completed December 2001 802.16a : Januari 2003 802.16d : Oktober 2004

Februari 2005

Spektrum 10-66GHz 2-11GHz <6GHz

Channel Conditions

Line Of Sight Only

Non-Line Of Sight Non-Line Of sight

Bit Rate 32-134Mbps in

28MHz

Up to 75 Mbps i 20 MHz Up to 15Mbps in 5MHz

Modulation OPSK,16QAM,

64QAM

802.16a : QPSK, 16QAM, 64QAM

802.16d : OFDM 256

subcarriers, QPSK, 16QAM, 64QAM

OFDM 256 subcarriers, QPSK, 16QAM, 64QAM

Mobilitas Fixed Fixed, portable Nomadic

portability /

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

(32)

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)

(33)

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

(34)

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 Komponen 802.11(WiFi) 802.16 (WiMAX)

(35)

ISM

2. Scalability Pengkanalan 20MHz, MAC untuk 10 user

Pengkanalan 1,5 – 20 MHz MAC mendukung hingga 1000 user

3. Performansi Max. 54 Mbps (pada

> 50 km (outdoor), kondisi LOS dan NLOS

6. MAC CSMA/CD 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. Komponen 802.16e 3G

1. Provider Penyelenggara jaringan

data nirkabel tetap, mendukung mobilitas yang terbatas

Penyelenggara seluler, mendukung evolusi komunikasi data

2. Teknologi 802.16a MAC dan PHY WCDMA

Cdma2000

3. Kecepatan user < 120 km/jam(untuk

pedestrian)

<250 km/jam (untuk commuter dan pedestrian)

4. Spektrum Lisensi (2,5GHz),

Unlicensed (6 GHz)

Lisensi, < 2,6 GHz

5. Bandwidth Simetri, > 1Mbps per user

Tidak simetri, < 2 Mbps per sel

(36)

7. Orientasi Paket Sirkuit

8. Pembatas Rancangan

Optimal untuk backward compatibility

Berbasis GSM atau CDMA

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

(37)

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

(38)

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

(39)

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

(40)

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

(41)

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.

(42)

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

(43)

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]:

Ts r Nusedxbmxc

...………...………..……...….…(3.1)

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]:

NF No Eb

RSL = + -204 + 10 log x Laju Bit + Fading Margin...(3.3)

Dimana : RSl = Receive Signal Level

Eb = Energi per bit

No = Rapat daya noise

NF = Noise Figure

(44)

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]:

FM

C = Kapasitas kanal transmisi

N = Daya noise

Besar nilai C/N dapat dihitung dengan persamaan 3.5 berikut[7]:



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]:

)

(45)

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]:

0

∆ = Faktor koreksi frekuensi

h

PL

∆ = Faktor koreksi antena penerima

CPE

h = 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

Dari hasil perhitungan Luas Sel, maka dapat diketahui jumlah sel yang

(46)

BAB IV

ANALISA DATA DAN PERANCANGAN JARINGAN WiMAX

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 Urban Suburban Rural

Kepadatan Perumahan 4000 sd 6000 800 to 1500 200 to 600

Data Density 10 to 40 Mbps/Km2 2 to 7 Mbps/Km2 0.5 to 2 Mbps/Km2

Pertumbuhan 30% 30% 30%

Pertumbuhan Aplikasi 7% 7% 7%

Daerah Layanan 60 Km2 120 Km2 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

(47)

Tabel 4.2 Standar Bandwidth di Dunia

No Nama Standar Bandwidth Kanal (MHz) Frekuensi Sampling

1. MMDS 1.5, 3.0, 6.0, 12.0, 24.0 86/ 75

2. ETSI 1.75, 3.5, 7.0, 14.0, 28.0 8/7

3. WCS 2.50, 5.0, 10.0, 15.0 144/145

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 = ₅

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 :

(48)

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.

(49)

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

Sehingga dari persamaan 3.4 besar nilai daya pancar adalah :

PT =

N 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

= 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.

)

4.6 Perhitungan Jumlah Sel

Pada perhitungan ini, parameter yang digunakan yaitu menggunakan asumsi

Tinggi BTS, hb=30m. Tinggi Receiver (CPE), hCPE = 8 m

f PL

∆ = 6log f /2000

(50)

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

Maka Radius sel adalah :

0

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

(51)

Luas kota medan adalah 265,10 Km2

Maka jumlah sel

293 , 17

10 , 265 =

= 16 sel

Dari hasil perhitungan, maka spesifikasi jaringan WiMAX yang direncanakan

dapat dijelaskan oleh Tabel 4.3 :

Tabel 4.3 Spesifikasi Jaringan WiMAX

No. Parameter Nilai

1. Laju Bit Sistem 1,2 Mbps

2. Receive Sinyal Level - 85,7081875 dBm

3. Daya Pancar 23,978 dBm

4. Free Space Loss 83,38136 dB

5. Radius Sel 2,58 km

6. Luas Sel 17,293 km2

(52)

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

(53)

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