ANALISIS PERANCANGAN METROPOLITAN
AREANETWORK MENGGUNAKAN WiMAX
(STUDI KASUS KABUPATEN BATU BARA)
SKRIPSI
AZHARI
061401058
PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ANALISIS PERANCANGAN METROPOLITAN AREA NETWORK MENGGUNAKAN WiMAX
(STUDIKASUS KABUPATEN BATU BARA)
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Komputer
AZHARI 061401058
PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : ANALISIS PERANCANGAN METROPOLITAN
AREA NETWORK MENGGUNAKAN WiMAX (STUDI KASUS KABUPATEN BATU BARA)
Kategori : SKRIPSI
Nama : AZHARI
Nomor Induk Mahasiswa : 061401058
Program Studi : SARJANA (S1) ILMU KOMPUTER
Departemen : ILMU KOMPUTER
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di
Medan, 15 Desember 2010
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2 Pembimbing 1
Ir. Arman Sani, MT Ir. T. Ahri Bahriun, M.Sc
NIP 196311281991301003 NIP 194905241985031001
Diketahui/Disetujui oleh
Program Studi S1 Ilmu Komputer Ketua,
PERNYATAAN
ANALISIS PERANCANGAN METROPOLITAN AREA NETWORK MENGGUNAKAN WiMAX (STUDI KASUS KABUPATEN BATU BARA)
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 15 Desember 2010
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, puji syukur sayasampaikan kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya serta segala sesuatunya dalam hidup, sehingga sayadapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini, sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer, Program Studi S1 Ilmu Komputer Universitas Sumatera Utara. Shalawat beriring salam saya persembahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW.
Ucapan terima kasih saya sampaikan kepada bapak Ir. T. Ahri Bahriun,M.Sc sebagai Dosen Pembimbing I dan Bapak Ir. Arman Sani,MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, saran, dan masukankepada saya untuk menyempurnakan kajian ini. Panduan ringkas, padat dan profesional telah diberikan kepada sayasehingga saya dapat menyelesaikan tugas ini. Selanjutnya kepada Dosen Penguji Bapak Prof. Dr. Iryanto, M.Si danBapak Syahriol Sitorus, S.Si, MIT atas saran dan kritikan yang sangat berguna bagi saya.Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua dan Sekretaris Program Studi S1 Ilmu Komputer, Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis dan Bapak Syariol Sitorus, S.Si,MIT, Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, semua dosen serta pegawai di Program Studi S1 Ilmu Komputer FMIPA USU.
Skripsi ini terutama saya persembahkan untuk kedua orang tua dan keluarga saya yang telah memberikan dukungan dan motivasi, ayahanda Muhammad Sabri dan ibunda Maisyarah yang selalu sabar dalam mendidik saya. Untuk kedua abang dan kakak saya, Fachrizal, Ashadi, dan Norma Yunita yang selalu memberikan dorongan kepada saya selama menyelesaikan skripsi ini. Kepada teman-teman terbaik yang selalu memberikan dukungan, Muhammad Aripin Siregar, Muhammad Azemi, Muhammad Reza Pahlepi, Esti Utami, Lailul Mardiah, Ricky Andi Syahputra, Rifky Respati Azhari, Philipus Talambanua, dan Desva Maulani.Untuk teman-teman sekelas dan satu angkatan yang sedang berjuang tanpa patah semangat dan tiada pupus harapan. Terima kasih pula kepada semua pihak-pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu, terima kasih atas ide, saran, dan kerjasama yang baik.
ABSTRAK
ANALYSIS DESIGN OF METROPOLITAN
AREA NETWORK USING WiMAX
(STUDY CASE BATU BARA DISTRICT)
ABSTRACT
DAFTAR ISI
1.4 Tujuan Penelitian 2
1.5 Manfaat Penelitian 3
1.6 Metode Penelitian 3
1.7 Sistematika Penulisan 4
Bab 2 Tinjauan Teori 5
2.1. Jaringan Komputer 5
2.1.1Jenis-jenis Jaringan Komputer 5
2.1.1.1 LAN(Local Area Network) 5
2.1.1.2 MAN(Metropolitan Area Network) 7
2.1.1.1 WAN (Wide Area Network) 7
2.1.2 Topologi Jaringan 8
2.1.2.1 Topologi Bus 8
2.1.2.2 Topologi Star 9
2.1.2.3 Topologi Ring 10
2.1.2.1 Topologi Tree 10
2.1.3 Media Tranmisi 11
2.2 Wireless Network 12
2.2.1 Infrared (IR) 12
2.2.2 Radio Frequency (RF) 13
2.2.2.1 Konsep Sel 14
2.2.2.2 Frequency Reuse 15
2.2.3 Keungtungan Wireless Network 16
2.3 Wireless MAN 18
2.4 WiMAX (Wireless Interoperability For Microwave Access) 19
2.4.2 Perbandingan WiMAX Dengan Teknologi Wireless Lain 22 2.4.2.1 Perbandingan WiMAX dengan WiFi 22 2.4.2.2 Perbandingan WiMAX dengan 3G 23
Bab 3 Aspek Perancangan 25
3.1 Konfigurasi Umum Jaringan WiMAX 25
3.2 Perangkat Jaringan WiMAX 26
3.2.1 Base Station (BS) WiMAX 26
3.2.2 Subsciber Station (SS) WiMAX 27
3.3 Teknik Jaringan WiMAX 27
3.3.1 Modulasi Adaptif 27
3.3.2 Pengalokasian Frekuensi 29
3.3.2.1 Frekuensi Berlisensi 30
3.3.2.2 Frekuensi Tidak Berlisensi 31
3.4 Topologi Jaringan WiMAX 32
3.4.1 Point To Point 33
3.5.4Perhitungan Daya Pancar 35
3.5.5 Analisa Kebutuhan Sel 36
3.5.6 Analisa Kebutuhan Perangkat 36
Bab 4 Analisis Perancangan 37
4.1 AnalisisBit Rate Sistem 38
4.2 AnalisisReceive Signal Level 38
4.3 AnalisisFree Space Zone 39
4.4 Analisis Daya Pancar 39
4.5 Analisis Kebutuhan Sel 40
4.6 Analisis Kebutuhan Perangkat 41
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 43
5.1. Kesimpulan 43
5.2. Saran 43
Daftar Pustaka 45
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Perbandingan Persamaan Luasan Sel 15
Tabel 2.2 Perbandingan WiFi Dengan WiMAX 23
Tabel 2.3 Perbandingan WiFi Dengan 3G 24
Tabel 3.1 Perbandingan Modulasi Dengan SNR Dan Daya Yang Diterima 27 Tabel 3.2 Standar Throughput Pada Modulasi Dan Ukuran Channel Berbeda 29 Tabel 3.3 Frekuensi Global Berlisensi dan Tidak Berlisensi 29 Tabel 3.4 Parameter Standar 802.16 Berlisensi 30 Tabel 3.5 Parameter Standar 802.16 Tidak Berlisensi 31
Tabel 3.6 Perbandingan Keuntungan Frekuensi 32
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Jaringan LAN 6
Gambar 2.2 Jaringan WAN 8
Gambar 2.3 Topologi Bus 9
Gambar 2.4 Topologi Star 9
Gambar 2.5 Topologi Ring 10
Gambar 2.6 Topologi Tree 10
Gambar 2.7 Konsep Frequency Reuse 15
Gambar 2.8 Contoh Sistem Jaringan Yang Menggunakan Wireless 18
Gambar 3.1 Konfigurasi Umum Jaringan WiMAX 25
Gambar 3.2 Modulasi Adaptif pada WiMAX 28
DAFTAR RUMUS
Halaman
Rumus 2.1 Jarak Minimum Pengulangan Channel Frekuensi 16
Rumus 3.1 Menghitung Bit Rate Sistem 34
Rumus 3.2 Persamaan SOM 34
Rumus 3.3 Menghitung Free Space Zone 35
Rumus 3.4 Menghitung Daya Pancar 35
Rumus 3.5 Menghintung C/N 35
Rumus 3.6Luasan Sel 36
ABSTRAK
ANALYSIS DESIGN OF METROPOLITAN
AREA NETWORK USING WiMAX
(STUDY CASE BATU BARA DISTRICT)
ABSTRACT
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sejalan dengan kemajuan zaman yang berkembang pesat, banyak orang menuntut agar dapat berinternet dimanapun dan kapanpun, sehingga berdampak pula pada teknologi komunikasi maka lahirlah teknologi WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) dengan standart IEEE 802.16 yang merupakan teknologi wireless yang mampu melayani area maksimal hingga 50 Km dengan kecepatan bandwidth yang mengagumkan mencapai 70 Mbps (Wahana Komputer, 2009). Hal ini sesuai dengan bentuk kepulauan di Indonesia.WiMAX memungkinkan semua khalayak, mulai dari perkotaan sampai ke pedesaan dapat menikmati akses internet setara dengan teknologi broadband.
Batu Bara merupakan kabupaten hasil pemekaran dari Kabupaten Asahan yang menjadi kebupaten ke–26 Propinsi Sumatera Utara. Kabupaten ini memiliki luas wilayah 904,96 Km2
yang dapat memudahkan dalam pertukaran informasi. Selain itu koordinasi antara kantor pemerintah kabupaten dengan kecamatan dan kelurahan dapat berjalan lancar serta segala aktivitas yang berjalan dapat terpantau.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan permasalahan penulisan penelitian ini sebagai berikut :
1. Bagaimana merancang sistem jaringan komputer yang baik serta efisienberdasarkan karakteristik Kabupaten Batu Bara.
2. Bagaimana menghubungkan seluruh kantor pemerintahan dengan menggunakan pendekatan luas wilayah.
3. Bagaimana teknologi WiMAX bekerja pada sistem jaringan komputer.
1.3 Batasan Masalah
Agar pembahasan dalam penelitian ini tidak menyimpang dari apa yang telah dirumuskan serta untuk menyederhanakan masalah yang dihadapi, maka diperlukan batasan-batasan. Batasan-batasan dalam penelitian ini adalah:
1. Penelitian tidak membahas implementasi arsitektur jaringan komputer di Kabupaten Batu Bara.
2. Perancangan akan menghubungkan kantor pemerintahan antara lain 7 kantor kelurahan, 98 pedesaan dan 7 kecamatan.
3. Perancangan akan didasarkan pada teknologi WiMAX sebagai backbone untuk menghubungkan kantor pemerintahan.
1.4 Tujuan Penelitian
Penelitian ini dibuat dengan maksud dan tujuan sebagai berikut:
2. Terjangkaunya seluruh kantor pemerintahan yang ada di Kabupaten Batu Bara dengan menggunakan teknologi WiMAX.
3. Mengetahui cara kerja WiMAX pada sistem jaringan komputer
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah:
1. Menjadi referensi bagi pemerintah Kabupaten Batu Bara dalam membangun sistem jaringan komputer.
2. Mempercepat proses pengelolahan data dan penyampaian informasi dari kantor kelurahan dan kecamatan ke kantor bupati dan sebaliknya.
3. Menambah pemahaman penulis mengenai sistem jaringan komputer.
1.6 Metode Penelitian
Dalam menyusun laporan ini, penulis melakukan beberapa penerapan metode penelitian. Adapun metode penelitian yang dilakukan adalah dengan cara:
1. Penelitian Kepustakaan (library research)
Penelitian ini bertujuan untuk mengumpulkan, mempelajari serta menyeleksi bahan-bahan yang diperlukan untuk penulisan skripsi ini.
2. Penelitian Kelapangan (field research)
Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh data secara langsung dari instansi melalui riset lapangan dengan menggunakan teknik-teknik sebagai berikut:
a. Pengumpulan sampel dokumentasi, laporan ataupun berkas-berkas yang berhubungan dengan jaringan komputer di Batu Bara.
b.Mewawancarai kembali pihak-pihak yang berkompeten untuk lebih menguatkan output.
3. Analisis dan Perancangan Sistem
Merancang suatu sistem jaringan komputer yang baik dan efisien yang dapat mendukung kegiatan pemerintahan di Kabupaten Batu Bara.
1.7 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dari skripsi ini terdiri dari beberapa bagian utama sebagai berikut:
BAB 1: PENDAHULUAN
Bab ini berisi pembahasan masalah umum yang meliputi latar belakang pemilihan judu l skripsi “Analisis Perancangan Metropolitan Area Network Menggunakan WiMAX (Studi Kasus Kabupaten Batu Bara)”, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian serta sistematika penulisan.
BAB 2: TINJAUAN TEORI
Bagian ini memuat dasar teori yang berhubungan dengan sistem jaringan komputer seperti, teknologi wireless, MAN (Metropolitan Area Network), teknologi WiMAX, keunggulan serta perbandingan WiMAX dengan teknologi wireless lainnya.
BAB 3: ASPEK PERANCANGAN
Bab ini terdiri dari analisis kebutuhan sistem jaringan komputer berbasis WiMAX seperti, perangkat, teknik, topologi jaringan dan tahap – tahap perancangan jaringan untuk wilayah kabupaten Batu Bara.
BAB4: ANALISIS PERANCANGAN
Bab ini membahas secara detail mengenai teknik seperti perhitungan Bit Rate Sistem, Receive Signal Level, Free Space Zone, daya pancar, jumlah sel serta perangkat yang dibutuhkan untuk menghubungkan kantor pemerintahan yang ada.
BAB5: KESIMPULAN DAN SARAN
BAB 2
TINJAUAN TEORI
2.1 Jaringan Komputer
Jaringan komputer merupakan sekumpulan perangkat seperti komputer, printer, dan lainnya yang dapat digunakan untuk menyimpan dan memanipulasi data elektronis dan pesan-pesan, saling terkait satu dengan lainnya dimana dengan cara tersebut pengguna dapat menyimpan, menggali dan saling berbagi terhadap informasi yang tersedia. Informasi dan data bergerak melalui kabel-kabel atau tanpa kabel sehingga memungkinkan pengguna jaringan komputer dapat saling bertukar dokumen dan data, mencetak pada printer yang sama dan bersama menggunakan hardware/software yang terhubung dengan jaringan. setiap komputer, printer atau peripheral yang terhubung dengan jaringan di sebut dengan node (Tanenbaum, 2000). Sebuah jaringan komputer dapat memiliki dua, puluhan, ribuan atau bahkan jutaan node. Pada umumnya yang dihubungkan oleh jaringan terdiri dari komputer mikro, terminal, printer dan media penyimpan data, serta perangkat jaringan lainnya.
2.1.1 Jenis – jenis Jaringan Komputer
Secara umum jaringan komputer dibagi atas tiga jenis yaitu LAN, MAN dan WAN:
2.1.1.1 LAN(Local Area Network)
jaringan LAN, yaitu jaringan Peer to Peer dan jaringan Client-Server. Pada jaringan Peer to Peer, setiap komputer yang terhubung ke jaringan dapat bertindak baik sebagai clientmaupun server. Sedangkan pada jaringan Client-Server, hanya satu komputer yang bertugas sebagai server dan komputer lain berperan sebagai clientyang ditunjukkan pada Gambar 2.1 (Tanenbaum, 2000).
Gambar 2.1 Jaringan LAN
(Sumber: Tanenbaum, 2000)
LAN seringkali menggunakan teknologi transmisi kabel tunggal. LAN tradisional beroperasi pada kecepatan 10 sampai 100 Mbps (megabit/second) dengan delay rendah (puluhan mikro second) dan mempunyai faktor kesalahan yang kecil. LAN modern dapat beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi, sampai ratusan megabit/second.
LAN tersusun dari beberapa elemen dasar yang meliputi komponen hardware dan software, yaitu:
A. Komponen Fisik
Personal Computer (PC), Network Interface Card (NIC), Kabel, Topologi jaringan. B. Komponen Software
2.1.1.2 MAN(Metropolitan Area Network)
MAN(Metropolitan Area Network) pada dasarnya merupakan versi LAN yang berukuran lebih besar dan biasanya memakai teknologi yang sama dengan LAN. MAN dapat mencakup kantor-kantor perusahaan yang berdekatan dan dapat dimanfaatkan untuk keperluan pribadi (swasta) atau umum. MAN biasanya mampu menunjang data dan suara, dan bahkan dapat berhubungan dengan jaringan televisi kabel. MAN hanya memiliki sebuah atau dua buah kabel dan mempunyai elemen switching, yang berfungsi untuk mengatur paket melalui beberapa output kabel. Adanya elemen switching membuat rancangan menjadilebih sederhana.
2.1.1.3 WAN (Wide Area Network)
WAN(Wide Area Network) mencakup daerah geografis yang luas, seringkali mencakup negara atau benua. WAN terdiri dari kumpulan mesin yang bertujuan untuk menjalankan program aplikasi. Mesin-mesin ini biasa disebut HOST. Didalam literature juga biasa disebut sebagai End System. Host dihubungkan dengan sebuah subnetkomunikasi, atau cukup disebut subnetyang ditunjukkan pada Gambar 2.2. Tugas subnet adalah membawa pesan dari host ke host lainnya, sepertihalnya sistem telepon
yang membawa isi pembicaraan dari pembicara ke pendengar. Dengan memisahkan aspek
komunikasi murni sebuah jaringan (subnet) dari aspek-aspek aplikasi (host), rancangan
jaringan lengkap menjadi jauh lebih sederhana.
Pada sebagian besar WAN, subnet terdiri dari dua komponen, yaitu kabel
transmisi dan element switching. Kabel transmisi (disebut juga sirkuit, channel, atau
Gambar 2.2 Jaringan WAN
(Sumber: Tanenbaum, 2000)
2.1.2 Topologi Jaringan
Topologi adalah suatu cara menghubungkan komputer yang satu dengan komputer lainnya sehingga membentuk jaringan. Topologi yang saat ini banyak digunakan adalah bus,token-ring, star dan tree network. Masing-masing topologi ini mempunyai ciri khas, dengan kelebihan dan kekurangannya sendiri. (Tanenbaum, 2000).
2.1.2.1Topologi Bus
Pada topologi bus semua terminal terhubung ke jalur komunikasi. Informasi yang dikirim
akan melewati semua terminal pada jalur tersebut. Jika alamat yang tercantum dalam data
atau informasi yang dikirim sesuai dengan alamat terminal yang dilewati, maka data
atauinformasi tersebut akan diterima dan diproses, jika alamat tersebut tidak sesuai, maka
informasi tersebut akan diabaikan oleh terminal yang dilewati seperti ditunjukkan pada
Gambar 2.3 Topologi Bus
(Sumber: Tanenbaum, 2000)
2.1.2.2 Topologi Star
Topologi star dirancang sedemikian, sehingga seluruh komputer dan peralatan lain terhubung secara langsung pada suatu pusat jaringan yang berupa hub atau konsentrator yang ditunjukkan pada Gambar 2.4. Hub bertindak sebagai pengelola dan pengendali semua fungsi dalam jaringan. Hub juga berfungsi sebagai repeater aliran data. Data pada jaringan bertopologi star selalu melintasi hub atau konsentrator sebelum melanjutkan ketujuan akhirnya.
Gambar 2.4 Topologi Star
2.1.2.3 Topologi Ring
Metode token-ring (sering disebut ring saja) adalah cara menghubungkan komputer
sehingga berbentuk ring (lingkaran) seperti ditunjukkan pada gambar 2.5. Setiap simpul
mempunyai tingkatan yang sama. Jaringan akan disebut sebagai loop, data dikirimkan
kesetiap simpul dan setiap informasi yang diterima simpul diperiksa alamatnya apakah
data itu untuknya atau bukan.
Gambar 2.5 Topologi Ring
(Sumber: Tanenbaum, 2000)
2.1.2.4 Topologi Tree
Topologi tree menggabungkan dua topologi sekaligus yaitu topologi bus dan topologistar. Topologi jaringan ini meliputi beberapa kelompok konfigurasi client bertopologi star yang kemudian dihubungkan dalam kabel utama sebagai busyang ditunjukkan pada Gambar 2.6. Dalam topologi treedimungkinkan melakukan perluasan jaringan secara mudah.
Gambar 2.6 Topologi Tree
2.1.3 Media Transmisi
Media transmisi adalah media yang berfungsi untuk menyalurkan informasi dari suatu tempat ke tempat lain. Dalam jaringan komputer, semua media yang dapat menyalurkan gelombang elektromagnetik, dan cahaya dapat digunakan sebagai media pengirim baik untuk pengiriman maupun penerimaan data. Media transmisi ini dapat berupa kabel maupun radio frequency(Tanenbaum, 2000). Pemilihan jenis media transmisi yang akan digunakan bergantung pada kebutuhan dari jaringan yang akan dibangun. Faktor yang perlu diperhatikan dalam pemilihan media transmisi adalah sebagai berikut:
1. Harga
2. Keandalan (reliability).
3. Kemudahan instalasi, dan perawatan. 4. Laju pengiriman data maksimal, 5. Keamanan data.
6. Ketahanan terhadap interferensi. 7. Kemudahan konfigurasi
Berdasarkan media transmisi data, jaringan komputer dibagi menjadi dua bagian ialah sebagai berikut ini:
a. Jaringan Berkabel (Wired Network) Pada jaringan ini, untuk menghubungkan satu komputer dengan komputer lain diperlukan penghubung berupa kabel jaringan. Kabel jaringan berfungsi dalam mengirim informasi dalam bentuk sinyal listrik antar komputer dalam jaringan.
2.2 Wireless Network
Wirelessadalah suatu komunikasi antar dua titik atau lebih dimana gelombang
elektromagnetik membawa sinyal sebagian atau seluruh bagian dari jalur komunikasi.Wireless network semakin memperluas jangkauan dan kemampuan jaringan komputer. Teknologi – teknologi baru menjadikan wireless network sebagai suatu cara yang memungkinkan pelayanan akses berkecepatan tinggi dan handal bagi jaringan – jaringan komputer dan internet. Beberapa model peralatan wireless diantaranya adalah:
a. Telepon selular dan radio panggil (pager) – dimana menyediakan sambungan untuk aplikasi bergerak dan mudah dibawa baik untuk perorangan maupun bisnis.
b. Global Positioning System (GPS) – memberikan kemudahan pengguna seperti pengemudi mobil, truk, pilot pesawat terbang, kapten kapal laut untuk memastikan letak posisi di permukaan bumi.
c. Telephone Cordless – telepon standar namun dapat digunakan tanpa kabel. Berbeda dengan telepon selular, cordless memiliki batas jangkauan dan membutuhkan terminal yang tersambung dengan jaringan kabel telepon.
d. Two-way Radio – termasuk di dalamnya walkie-talkie atau layanan radio amatir (HT-handy-talkie) selayaknya pada komunikasi lainnya(Mulyanta, 2005).
Terdapat dua metode dasar wireless network, yaitu: infrared (IR) dan radio frequency (RF) yang keduanya memiliki spesifikasi dan kegunaan yang berbeda (Prasetio, 2009).
2.2.1 Infrared (IR)
Photo Sensitive Diode(PSD). Penggunaan IR sebagai media tranmisi dalam komunikasi wirelesskarena IR menawarkan bandwidthtinggi (100-an Mbps), konsumsi dayanya kecil dan harganya yang murah. IR memiliki tiga macam teknik dalam komunikasinya, yaitu: Directed Beam IR (DBIR), Diffused IR (DFIR) dan Quasi Diffused IR (QDIR).
1. Directed Beam IR (DBIR): Teknik ini menggunakan prinsip Line of Sight (LoS), sehingga arah pancarannya harus diatur. Keunggulannya adalah konsumsi daya rendah, bandwidth yang tinggi dan tidak ada multipath. Kelemahannya adalah terminalnya harus fixed (tetap) dan komunikasinya harus LoS.
2. Diffused IR (DFIR): Teknik ini menggunakan pantulan. Keunggulannya adalah tidak memerlukan Line of Sight (LoS) antara pengirim dan penerima dan mobilitas terminal. Kelemahannya adalah membutuhkan daya yang tinggi, bandwidth dibatasi oleh multipath, berbahaya untuk mata telanjang resiko interferensi pada keadaan simultan adalah tinggi
3. Quasi Diffused IR (QDIR): setiap terminal berkomunikasi dengan pantulan. QDIR terletak antara DBIR dan DFIR yang memiliki konsumsi daya lebih kecil dari DFIR dan jangkauannya lebih jauh dari dari DBIR.
2.2.2 Radio Frequency (RF)
Penggunaan RF sudah tidak asing lagi, contoh penggunaanya adalah pada stasiun radio, stasiun TV, telepon cordlessdan lain sebagainya. RF selalu dihadapi oleh masalah channel frekuensiyang terbatas, sehingga harus dipertimbangkan cara memanfaatkan channel frekuensi secara efisien. Penggunaan RF sebagai media transmisi dalam komunikasi wirelesskarena jangkauannya jauh, dapat menembus tembok, mobilitas yang tinggi, melayani daerah jauh lebih baik dari IR dan dapat digunakan diluar ruangan. RF memiliki beberapa topologi sebagai berikut:
1. Tersentralisasi
harus melalui server terlebih dahulu. Keunggulannya adalah daerah layanannya luas, transmisi relatif efisien dan desain terminal pengguna cukup sederhana karena kerumitan ada pada server. Kelemahannya adalah jika server rusak maka jaringan tidak dapat berjalan.
2. Terdistribusi
Dapat juga disebut peer to peer, dimana semua terminal dapat berkomunikasi satu sama lain tanpa memerlukan server. Keunggulannya jika salah terminal rusak maka jaringan tetap dapat berkomunikasi dan kompleksitas perencanaanya minim. Kelemahannya adalah tidak memiliki unit pengontrol jaringan (kontrol daya, akses dan timing).
3. Selular
Topologi ini cocok untuk melayani daerah yang luas dan operasi mobile. Jaringan ini memanfaatkan konsep sel dan teknik frequency reuse. Keunggulannya adalah dapat menggabungkan keunggulan dan menghapus kelemahan dari topologi tersentralisasi dan terdistribusi. Kelemahannya adalah memerlukan kompleksitas perencanaan yang tinggi.
2.2.2.1 Konsep Sel
Sel merupakan daerah layanan terkecil dalam topologi selular. Sel adalah istilah yang menunjukkan daerah cakupan sinyal, idealnya dengan antena omnidirectional sel akan berbentuk lingkaran. Tetapi pada kenyataannya belum tentu, ini bergantung pada kondisi permukaan tanah, propagasi gelombang dan kondisi lingkungan disekitarnya. (Joyoboyo, 2005)
Tabel 2.1 Perbandingan Persamaan Luasan Sel
(Sumber: Joyoboyo, 2005) Tipe Sel Luas Sel
Lingkaran ��2
Hexagonal 2.598�2
2.2.2.2 Frequency Reuse
Layanan selular dicakup oleh beberapa kelompok sel yang disebut dengan cluster. Satu cluster terdiri dari beberapa sel (K sel) dan setiap sel memiliki base station (BS). Setiap BS yang bersebelahan menggunakan sekumpulan channel frekuensi yang berbeda dengan sel yang disebelahnya. Channel frekuensi yang sama dapat digunakan oleh sel lain dimana jarak kedua sel jauh sehingga interferensi antar channel frekuensi dapat diminimalkan (Hantoro, 2008). Gambar 2.7 menunjukkan konsep pemakaian frequency reuse pada komunikasi seluler. Label sel yang sama menunjukkan pemakaian sekelompok channel frekuensi yang sama.
Gambar 2.7 Konsep Frequency Reuse
(Sumber: Hantoro, 2008)
cochannel interferenci. Pada kondisi terburuk, perbandingan daya carrier terhadap daya interferensi (C/I = carrier to interferensi ratio) harus tetap lebih besar atau sama dengan C/I yang ditetapkan IEEE 802.16 yaitu sebesar 18 dB.
Inti dari konsep selular adalah frequensi reuse. Walaupun ada ratusan channel frekuensi yang tersedia, bila setiap channel frekuensi hanya digunakan oleh satu sel, maka total kapasitas sistem akan sama dengan total jumlah channel frekuensi. Jarak minimum penggunaan channel frekuensi yang sama tergantung pada faktor – faktor seperti jumlah sel cochannel dari sel yang digunakan. Daerah topografis, tinggi antena dan daya yang ditranmisikan setiap sel (Joyoboyo, 2005). Jarak minimum yang diperbolehkan untuk pengulangan channel frekuensi yang sama ditentukan dengan persamaan:
� = (�)√3K (2.1)
Dimana D = Jarak pengulangan (reuse distance) R = Jarak terjauh dari pusat ke ujung sel K = Frekuensi reuse yang digunakan
2.2.3 Keuntungan Wireless Network
Wireless Network memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan Wired Network, yaitu:
a. Faktor Jarak.
Pada Wired Network jarak menjadi kendala karena kita menggunakan media yang sensitive terhadap jarak. Sehingga pengaplikasian Wired Network hanya pada cakupan area yang terbatas (satuan kaki/meter). Sedangkan pada Wireless Network cakupan area bisa lebih luas (satuan mill/kilometer).
b. Faktor biaya.
c. Faktor kecepatan transfer data.
Pada Wired Network kecepatan transfer data dipengaruhi oleh jarak dan panjang dari kabel dan jenis kabel. Sedangkan pada Wireless Networktidak dipengaruhi oleh kabel tapi dipengaruhi oleh frekuensinya.
d. Faktor keamanan.
Level daya yang digunakan pada sistem Wireless Network tidak berbahaya bagi manusia dan tidak menimbulkan interferensi terhadap perangkat atau sistem lain, karena memiliki level daya kurang dari 200mW.
Wireless Networkjuga memiliki kelemahan-kelemahan, berikut ini beberapa hal kelemahan dan solusi untuk mengatasi kelemahan dari Wireless Networktersebut, 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, propagasi radio seperti terhalang, terpantul dan banyak sumber interferensi.
Kelemahan ini dapat diatasi dengan teknik modulasi, teknik antena diversity dan teknik spread spectrum.
3. Kapasitas jaringan menghadapi keterbatasan frekuensi.
Channel 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.
2.3 Wireless MAN
Kesatuan dasar WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) adalah sebuah sel radio, yang terdiri dari hub station dan mobile stations. Hub stations bertanggung jawab untuk menyediakan konektivitas antara mobile stations didalam sel , dan dari mobile stations ke wired backbone. Wireless MAN, terdiri dari satu atau lebih sel radio yang terdapat pada jaringan, bersama dengan terminal kabel, dihubungkan dari jaringan satu ke jaringan lain, sehingga jangkauan yang diperoleh lebih luas melalui wired banckbone .
Gambar 2.8 menunjukkan teknologi wireless MAN memungkinkan pengguna untuk membuat koneksi wireless antara beberapa lokasi didalam suatu area metropolitan (contohnya, antara gedung yang berbeda–beda dalam suatu kota atau pada kampus universitas). Pemakaian teknologi wireless dapat menghemat biaya jika dibandingkan dengan menggunakan kabel yang sangat mahal dan merepotkan dalam pemasangannya. WMAN juga dapat digunakan sebagai back-up bagi jaringan yang berbasis kabel dan akan aktif ketika jaringan yang berbasis kabel tersebut mengalami gangguan.WMANmenggunakan gelombangradiountuk mentransmisikan atau menyalurkan data.
Gambar 2.8 Contoh Sistem Jaringan MAN Yang MenggunakanWireless
Jaringan wireless memungkinkan lebih leluasa bergerak (mobile) dalam melakukan aktivitas komunikasi. Jaringan wireless menggunakan gelombang radio yang dipancarkan melalui suatu pemancar.Berbeda dengan jaringan yang menggunakan kabel, wireless menggunakan berbagai channel frekuensi yang berbeda-beda dan disesuaikan terlebih dahulu untuk dapat berkomunikasi dengan perangkat lainnya, dengan tujuan agar wireless tersebut dapat berbagi sinyal dengan yang lainnya. Ruang-ruang yang terdapat pada frekuensi gelombang wireless disebut dengan channel, dengan adanya channel-channel ini akan berefek pada kapasitas yang dapat dilewatkan pada gelombang wireless(Wahana Komputer, 2009).
2.4 WiMAX (Wireless interoperability For Microwave Access)
WiMAX merupakan teknologi broadband yang memiliki kecepatan akses yang tinggi dan jangkauan yang luas. WiMAX merupakan evolusi dari teknologi broadband sebelumnya dengan fitur-fitur yang lebih menarik. Selain mampu memberikan kecepatan data yang tinggi, WiMAX juga membawa isu open standar. Dengan kata lain, komunikasi perangkat WiMAX diantara beberapa vendor yang berbeda tetap dapat dilakukan (tidak proprietary). Dengan kecepatan data yang besar (sampai 70 MBps), WiMAX layak diaplikasikan untuk last mile, broadband connectionsdan backbone(Widodo, 2008).
Dengan menggunakan WiMAX, kita bisa berinternet seperti sedang menggunakan ponsel. Dimana saja, disetiap sudut kota, kapan saja, asalkan ada sinyal, kita bisa berinternet. WiMAX sebenarnya bukan sebuah teknologi, tetapi lebih kepada sebuah bentuk penyesuaian atau tanda persetujuan dan tes interoperability sebagai anggota dari standar IEEE 802.16. IEEE 802.16 merupakan sebuah badan kerja yang menetapkan standar teknologi BWA (Broadband Wireless Access) agar dapat diterapkan dan aman bagi lingkungan.
dibutuhkan. Pada awalnya, standar WiMAX berada pada rentang frekuensi 10 sampai 66 Ghz, tetapi terus diperbaharui (Wahana Komputer, 2009).
1. Pada tahun 2004 menjadi 802.16-2004, dikenal juga dengan 802.16d yang memiliki rentang frekuensi 2 sampai 11 GHz. Spesifikasi ini dikenal juga dengan nama fixed WiMAX.
2. Tahun 2005 diperbaharui lagi menjadi 802.16e. dikenal dengan mobile WiMAX dan menggunakan OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) yang digunakan untuk mendukung mobilitas (Handover, roaming) pada sistem selular sampai 120 Km/Jam dan bekerja dalam NLOS (Non Line of Sight).
Penggunnaan OFDM yang baru tersebut memberikan keuntungan dalam hal layanan, instalasi, konsumsi daya, penggunaan frekuensi dan efisiensi channel frekuensi. WiMAX yang menggunakan standar 802.16 memiliki kemampuan handover dan handoff, sebagaimana layaknya pada komunikasi selular.
Banyak sekali manfaat yang dibawa oleh WiMAX bagi umum, khususnya dalam dunia telekomunikasi. Dengan range frekuensi yang cukup lebar, teknologi WiMAX dapat melayani pengguna bergerak (mobile) maupun tetap (fixed). Selain itu, dukungan sistem MAC-nya memungkikan pengguna untuk melakukan komunikasi berupa video dan suara. Teknologi WiMAX yang bisa diterapkan sebagai :
1. Dalam satu kawasan perumahan atau SoHo (Small Office Home Office) dapat digunakan sebagai last mile access dari layanan DSL (Digital Subsciber Line). 2. Memberikan layanan untuk kebutuhan pelanggan bisnis dan backbone jaringan
hotspot.
3. Melayani MAN yang luas bagi jaringan hotspot, sehingga pelanggan dapat terlayani dalam cakupan yang luas.
4. Layanan mobility.
2.4.1 Keunggulan WiMAX
Banyak keunggulan yang didapatkan dari terciptanya standarisasi industri ini. Para operator telekomunikasi dapat menghemat investasi perangkat karena kemampuan WiMAX dapat melayani penggunanya dengan area yang lebih luas dan tingkat kompabilitas lebih tinggi. Selain itu, pasarnya juga lebih meluas karena WiMAX dapat mengisi celah broadband yang selama ini tidak terjangkau oleh teknologi cable dan DSL (Digital Subsciber Line).
WiMAX salah satu teknologi yang memudahkan penggguna untuk mendapatkan koneksi internet yang berkualitas, sementara media wireless selama ini dikenal sebagai media yang paling ekonomis dalam mendapatkan koneksi internet.Mampu menjangkau area sejauh 50 Km dan kemampuannya menghantarkan data dengan bandwidth yang tinggi mencapai 70 Mbps, sehingga memberikan kontribusi sangat besar bagi keberadaan wireless MAN. Dari segi kondisi saat proses komunikasinya, teknologi WiMAX dapat melayani para pengguna, baik yang berada dalam posisi Line of Sight (posisi perangkat yang ingin melakukan komunikasi masih berada dalam jarak pandang yang lurus dan bebas dari penghalang apapun didepannya) dengan base station maupun yang tidak memungkinkan untuk itu (Non-Line of Sight). Jadi, dimanapun para pengguna berada selama masih masuk dalam area layanan sebuah base station masih dapat menikmati koneksi yang dihantarkan oleh base station tersebut.
Sistem kerja MAC (Media Access Control) yang terdapat pada data link layer adalah connecction oriented, sehingga memungkinkan penggunanya melakukan komunikasi berbentuk video dan voice(Wahana Komputer, 2009). Ada beberapa keuntungan dengan adanya WiMAX, antara lain sebagai berikut :
a. Para produsen perangkat wireless tidak perlu mengembangkan solusi end-to-end bagi penggunanya, karena sudah tersedia standar yang jelas.
c. Pengguna akhir akan mendapatkan banyak pilihan dalam berinternet. WiMAX merupakan salah satu teknologi yang dapat memudahkan pengguna untuk koneksi internet secara mudah dan berkualitas.
d. Memiliki banyak fitur yang selama ini belum ada pada teknologi sebelumnya sehingga dapat melayani pangsa pasar yang lebih luas.
e. Dari segi layanan area saja yang mencapai 50 Km, WiMAX sudah memberikan kontribusi yang sangat besar bagi keberadaan wireless MAN. Kemampuan untuk menghantarkan data dengan bandwidth yang tinggi akan menutup semua celah broadband yang tidak dapat terjangkaun oleh terknologi kabel dan DSL (Digital Subsciber Line).
f. Dapat melayani pengguna, baik yang berada pada posisi LOS (Line of Sight) maupaun yang berada pada posisi NLOS (Non Line of Sight).
WiMAX memang dirancang untuk melayani, baik para pengguna yang memakai antena tetap (fixed wireless) maupun yang sering berpindah – pindah tempat (mobile). Perangkat WiMAX juga mempunyai ukuran channel yang bersifat fleksibel, sehingga sebuah base station dapat melayani lebih banyak penggguna dengan range channel frekuensi yang berbeda – beda. Pemilik Internet Service Provider (ISP) juga dapat membuat berbagai macam produk yang dapat dijual dengan memanfaatkan fasilitas ini, seperti membedakan kualitas antara pengguna rumahan dengan pengguna tingkat perusahaan, membuat bandwith yang bervariasi, fasilitas tambahan dan masih banyak lagi.
2.4.2 Perbandingan WiMAX Dengan Teknologi Wireless Lain
WiMAX adalah teknologi WMAN terbaru yang merupakan pengembangan dari teknologi sebelumnya. Jika dibandingkan, maka WiMAX memiliki beberapa perbedaaan dengan teknologi WiFi dan teknologi 3G.
2.4.2.1 Perbandingan WiMAX Dengan WiFi
komunikasi data dengan menggunakan PC/laptop. WiFi sangat membantu dalam implementasi infrastruktur jaringan komunikasi data. WiFi memiliki daerah jangkauan dan kapasitas yang terbatas (Prasetio, 2009). Karena keterbatasan jangkauan WiFi serta tuntutan mobilitas pengguna, maka dikembangkan teknologi WiMAX dengan menggunakan standar IEEE.802.16.
Bila dibandingkan dengan WiFI, WiMAX memiliki keunggulan dalam kapasitas, kecepatan dan Quality of Service (QoS) yang lebih baik. Tabel 2.2 menunjukkan perbandingan antara WiFi dan WiMAX.
Tabel 2.2 Perbandingan WiFi Dengan WiMAX
(Sumber: Prasetio, 2009)
No Komponen 802.11 (WiFi) 802.16 (WiMAX)
1 Frekuensi Tanpa lisensi Berlisensi dan tanpa lisensi 2 Kapasitas Pen-channelan 20 MHz,
MAC untuk 10 pengguna
Pen-channelan 1.5-20 MHz mendukung hingga 1000
<50 Km (outdoor), kondisi LOS dan NLOS
2.4.2.2 Perbandingan WiMAX dengan 3G
Perkembangan teknologi telekomunikasi berlangsung cepat, baik dari sisi industri, lifestyle, maupun teknologi komunikasinya. Teknologi GSM merajai era komunikasi terkini. Namun seiring dengan peningkatan kebutuhan dan gaya hidup pengguna, telepon selular tidak hanya sebagai alat untuk komuniksi suara. Untuk mengakomodasi kebutuhan tersebut maka teknologi 3G memungkinkan pengguna untuk mentrasfer data suara dan non- suara secara simultan.
dengan teknologi yang berorientasi packet dengan kemampuan full mobility ini memiliki jangkauan kurang dari 50 Km (Prasetio, 2009). Teknologi WiMAX mampu melengkapi kebutuhan akses data dari 3G dalam hal bandwidthdan kualitas. Seperti yang ditunjukkan oleh Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Perbandingan WiMAX Dengan 3G
(Sumber: Prasetio, 2009)
No Komponen WiMAX 3G
1 Provider Penyelenggara jaringan data nirkabel tetap,
3 Kecepatan <120 Km/jam <250 Km/jam 4 Frekuensi Lisensi (2.5
8 Pembatasan rancangan Optimal untuk backward compability
Berbasis GSM atau CDMA
BAB 3
ASPEK PERANCANGAN
3.1 Konfigurasi Umum Jaringan WiMAX
Sistem WiMAX dihubungkan ke jaringan publik dengan menggunakan serat optik, kabel, link gelombang mikro atau konektivitas PP (Point to Point) kecepatan tinggi yang disebut backhaul. Secara umum jaringan WiMAX terdiri dari BS (Base Station) dan SS (Subsciber Station). BS melayani SS menggunakan konektivitas PMP (Point to Multipoint) yang NLOS (Non Line of Sight) atau LOS (Line of Sight), hubungan ini disebut last mile yang diperlihatkan oleh Gambar 3.1. SS biasanya melayani gedung (bisnis atau perumahan) dengan menggunakan LAN berkabel atau wireless.
Gambar 3.1 Konfigurasi Umum Jaringan WiMAX
(Sumber: Widodo, 2008)
menghubungkan sistem ke jaringan core, tetapi bukan bagian terpadu dari sistem WiMAX.
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 melayani wilayah MAN dengan jumlah subsciber ratusan. Topologi Point to Point digunakan untuk menghubungkan base station dengan base station sebagai backhaul, sedangkan topologi point to multipoint digunakan untuk menghubungkan antara BS dengan SS WiMAX. Proses hubungan antara BS dengan SS WiMAX adalah sebagai berikut :
1. Pengguna akhir atau SS mengirimkan data dengan kecepatan maksimal sampai 75 Mbps.
2. Base station akan menerima sinyal dari pelanggan dan mengirimkan sinyal tersebut ke switching melalui jaringan wireless atau kabel.
3. Switching tersebut akan mengirimkan pesan ke Internet Service Provider (ISP) atau Public Switched Telephone Network (PSTN).
3.2 Perangkat Jaringan WiMAX
Perangkat WiMAX secara umum terdiri dari base station di sisi pusat dan subsciber station di sisi pengguna. Namun demikian, masih ada perangkat tambahan seperti: antena, kabel dan aksesoris lainnya.
3.2.1 Base Station (BS) WiMAX
Base station merupakan perangkat transceiver (transmitter dan receiver) yang
3.2.2 Subsciber Station (SS) WiMAX
Subsciber Station merupakan perangkat yang berada di pengguna dan terdiri dari tiga
bagian utama yaitu : modem, radio dan antena. Modem merupakan antarmuka antara jaringan pengguna dan BWA (Broadband Access Network). Sedangkan radio merupakan antarmuka antara modem dan antena. Ketiga bagian tersebut dapat terpisah, terintregasi penuh dalam satu atau dua perangkat. SS dapat berupa pelanggan bisnis, perkantoran dan perumahan.
3.3 Teknik Jaringan WiMAX
Teknik jaringan WiMAX meliputi modulasi adaptif dan pengalokasian frekuensi.
3.3.1 Modulasi Adaptif
Modulasi adaptif adalah skema transmisi pada komunikasi digital, transmitter mengadaptasi mode transmisi dengan kondisi signal yang secara efektif dapat mengatur keseimbangan kebutuhan bandwitdh dan kualitas sambungan (link quality) atau biasanya diukur dengan Signal Noise Ratio ( SNR). WiMAX yang menggunakan standar IEEE 802.16 yang memiliki beberapa kombinasi modulasi yang berbeda, yaitu: QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation) dan 64 QAM. Perbandingan modulasi WiMAX dengan SNR dan daya yang diterima ditunjukkan oleh Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Perbandingan Modulasi Dengan SNR Dan Daya Yang Diterima
(Sumber:http://very_sa.students-blog.undip.ac.id, 2009 ) No Modulasi Bit Modulasi SNR Daya yang diterima
1 64 QAM 3/4 6 22 dB - 82 dBm 2 64 QAM 2/3 6 20 dB - 83.5 dBm 3 16 QAM 3/4 5 18 dB - 87.7 dBm 4 16 QAM 1/2 5 16 dB - 91 dBm 5 QPSK 3/4 2 12 dB - 94 dBm
Modulasi yang digunakan merupakan modulasi adaptif yang mengizinkan sistem WiMAX menambahkan skema modulasi signal tergantung pada kebutuhan. Apabila kualitas signal tinggi maka skema modulasi tertinggi dapat digunakan dan hal ini akan memberikan kapasitas yang tinggi pada sistem. Selama terjadi fading(kondisi dimana menurunnya kualitas sinyal), maka sistem dapat bergeser ke skema modulasi yang lebih rendah sehingga konektivitas dapat dipertahankan yang diperlihatkan pada Gambar 3.2. Modulasi adaptif memerlukan informasi signal yang cocok pada transmitter, informasi ini haruslah bersifat real time dan sesuai dengan kondisi signal yang ada. Informasi ini dapat diperoleh dengan menggunakan metode duplexing TDD (Time Division Duplex), sehingga informasi signal dari pengirim ke penerima akan sama dengan informasi signal dari penerima ke pengirim. Selain itu, informasi signal juga dapat diperoleh sebagai feedback dari penerima kepada pengirim.
Gambar 3.2 Modulasi Adaptif Pada WiMAX
(Sumber: http://very_sa.students-blog.undip.ac.id, 2009 )
memungkinkan operator mengatur sendiri modulasi untuk memperoleh throughput dan jarak yang diinginkan sesuai dengan kondisi lingkungan. standar throughput untuk tiap-tiap modulasi menggunakan ukuran channelyang berbeda ditunjukkan oleh Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Standar Throughput Pada Modulasi Dan Ukuran Channel Berbeda
(Sumber:http://very_sa.students-blog.undip.ac.id, 2009 )
Ada 2 jenis frekuensi yang digunakan untuk pengembangan WiMAX yaitu frekuensi yang berlisensi dan frekuensi yang tidak berlisensi. Pemerintah di seluruh dunia telah menetapkan bidang frekuensi yang tersedia untuk penggunaan teknologi WiMAX berlisensi dan tidak berlisensi yang diperlihatkan oleh Tabel 3.3. Setiap daerah geografis mendefinisikan dan mengatur bidang berlisensi dan tidak berlisensi yang bertujuan untuk memenuhi kebutuhan regulasi global dan memungkinkan penyedia layanan menggunakan semua channelfrekuensi yang tersedia didalam bidang ini.
Tabel 3.3 Frekuensi Global Berlisensi dan Tidak Berlisensi
(Sumber: Widodo, 2008)
Negara / Area Geografis Frekuensi Berlisensi Frekuensi Tidak Berlisensi
Amerika Utara 2.5 GHz 5.8 GHz
Amerika Tengah dan Selatan 2.5 GHz dan 3.5 GHz 5.8 GHz Eropa Barat dan Timur 3.5 GHz 5.8 GHz Timur Tengah dan Afrika 3.5 GHz 5.8 GHz
Yang harus diperhatikan adalah bahwa setiap frekuensi memberikan keuntungan yang berbeda dalam penggunaannya. Masing – masing melayani kebutuhan pasar yang berbeda berdasarkan pilihan antara biaya dan QoS (Quality of Service) yang diinginkan. Frekuensi berlisensi dan tidak berlisensi masing-masing menawarkan keuntungan tertentu ke penyedia. Ketersediaan keduanya memungkinkan vendor berkembang memenuhi berbagai kebutuhan pengguna.
3.3.2.1 Frekuensi Berlisensi
Untuk menggelar frekuensi berlisensi, operator atau penyedian layanan harus membeli frekuensi tersebut. Pembelian frekuensi merupakan proses yang merepotkan. Di beberapa negara, perijinan untuk memperoleh hak lisensi bisa memakan waktu beberapa bulan bahkan tahunan.
Keuntungan yang didapatkan ialah anggaran downlink lebih besar sehingga pengguna indoor lebih baik. Keuntungan yang signifikan yang lain ialah bahwa frekuensi rendah yang digunakan untuk frekuensi berlisensi (2.5 GHz dan 3.5 GHz) memungkinkan penggunaan NLOS dan RF yang lebih baik. Parameter yang digunakan dalam standar 802.16 berlisensi, akan ditunjukkan pada Tabel 3.4. Biaya yang lebih tinggi dan hak frekuensi yang eksklusif memungkinkan solusi yang lebih stabil untuk pengguna bergerak.
Tabel 3.4 Parameter Standar 802.16 Berlisensi
(Sumber: Joyoboyo, 2005)
Parameter Frekuensi 3.5 Ghz
Ukuran Channel 7 Mhz 14 Mhz
Alokasi Bandwidth 2 x 21 Mhz 2 x 28 Mhz
Bit Rate per Channel 35 Mbps 70 Mbps
Periode Simbol 34 �� 17 ��
Maximum Power Transmit 23 dBm 23 dBm
WiMAX berlisensi cocok digunakan untuk aplikasi berikut: 1. PMP dengan cakupan wilayah yang lebih luas. 2. Layanan mobile broadband ubiquitos (dimanapun).
3. Aplikasi yang memerlukan pengaturan pengguna frekuensi.
4. Aplikasi yang tidak memperdulikan biaya untuk memilih teknologi ini, karena teknologi telah dioptimalkan.
5. Aplikasi yang pelayanan dan peralatan base station hanya dapat disewa dari penyedia layanan.
3.3.2.2 Frekuensi Tidak Berlisensi
Beberapa negara dan penyedia layanan memahami bahwa interferensi yang diakibatkan sangat banyak. Frekuensi tidak berlisensi dapat mempengaruhi jaringan komunikasi pemerintah dan publik, seperti sistem radar. Negara-negara (misal Inggris) dan lembaga pemerintahan sekarang secara aktif melakukan pengaturan terbatas untuk frekuensi 5 GHz, kunci penting yang perlu diperhatikan adalah bahwa tidak berlisensi bukan berarti tidak diatur.Parameter yang digunakan dalam standar 802.16 tidak berlisensi, akan ditunjukkan pada Tabel 3.5.
Tabel 3.5 Parameter Standar 802.16 Tidak Berlisensi
(Sumber: Joyoboyo, 2005)
Parameter Frekuensi 5.8 Ghz
Ukuran Channel 20 Mhz
Alokasi Bandwidth 2 x 40 Mhz Bit Rate per Channel 72 Mbps
Periode Simbol 11.9 ��
Maximum Power Transmit 20 dBm
RX Sensitivity - 86 dBm
jaringan berkabelnya atau frekuensi yang berlisensi. penggunaan frekuensi tidak berlisensi berfokus pada daerah rural (pedesaan), pasar yang sedang berkembang, daerah tertinggal atau daerah pinggiran. WiMAX tidak berlisensi cocok untuk aplikasi berikut :
1. Solusi P2P jarak jauh dilingkungan berpenduduk jarang.
2. Solusi PMP dikomunitas pedesaan (termasuk negara berkembang).
3. Situasi dimana biaya merupakan faktor utama dalam menentukan teknologi wireless yang sedang berkompetisi.
4. Situasi dimana kepemilikan peralatan merupakan opsi bagi pengguna akhir.
Penyedia layanan yang mementingkan QoS misalnya dapat menggunakan frekuensi berlisensi sehingga dapat mengendalikan layanan sedangkan bagi penyedia layanan yang ingin melayani pasar yang sedang berkembang dapat menggunakan frekuensi yang tidak berlisensi, dengan perancangan yang memadai termasuk survei dan solusi antena khusus untuk menawarkan SLA (Service Level Agreement) bagi pasarnya yang khusus. Perbandingan kedua frekuensi ini diperlihatkan oleh Tabel 3.6.
Tabel 3.6Perbandingan Keuntungan Frekuensi
(Sumber: Widodo, 2008)
Frekuensi Berlisensi Frekuensi Tidak Berlisensi Kualitas layanan yang lebih baik Pemasaran produk lebih cepat Penerimaan NLOS lebih baik pada frekuensi
yang lebih rendah
Biaya lebih murah
Rintangan lebih besar untuk digunakan Lebih banyak pilihan di seluruh dunia
3.4 Topologi Jaringan WiMAX
backbone atau untuk komunikasi antara basestation WiMAX dengan single subscriber. Dalam implementasi dilapangan, topologi PMP ini lebih banyak digunakan karena lebih efisien dibandingkan P2P.
3.4.1 Point To Point
Point to point biasanya digunakan ketika ada dua titik kepentingan; satu titik pengirim
dan satu titik sebagai penerima. Skenario ini juga digunakan untuk melakukan proses transportasi dari sumber data (data center, fasilitas collection server, fiber POP, kantor pusat, dan sebagainya) ke client.
3.4.2 Point To Multipoint
Gambar 3.3 menunjukkan bahwa point to multipoint dapat diartikan sama dengan distribusi. Satu base station dapat melayani ratusan pelanggan yang berbeda-beda, baik yang bersangkutan dengan bandwidth dan layanan yang disediakan.
Gambar 3.3 Konfigurasi Pointto PointDan Pointto Multipoint
3.5 Tahap- Tahap Perancangan WiMAX
Dalam perancangan sistem jaringan komputer menggunaan WiMAX, ada beberapa tahapan. Yaitu: Analisa Bit Rate Sistem, Analisa Receive Signal Level, Analisa Free Space Zone, Perhitungan Daya Pancar, Kebutuhan Sel dan Kebutuhan Perangkat Subsciber dan Base Station.
3.5.1 Analisis Bit Rate Sistem
Bit rate sistem adalah besarnya data yang akan dikomunikasikan dalam bit per detik
(bps). Bit rate sistem harus diperhitungkan agar keteserdiaan bit rate sistem untuk seluruh sistem dapat diketahui. Berdasarkan standar IEEE 802.16 maka dalam perhitungannya akan dipengaruhi oleh jumlah bit permodulasi, coding rate, dan periode simbol. Sehingga untuk menghitung laju bit digunakan persamaan :
����� × �� × ���� (3.1)
Dimana ��= Jumlah bit permodulasi
�� = Coding rate �� = Periode simbol
3.5.2 Analisis Receive Signal Level
Receive signal level adalah kemampuan penerima dalam menerima sinyal minimum dan nilainya harus lebih besar dari sensitivitas perangkat penerima (RX sensitivity). RX sensitivity pada standar IEEE 802.16 antara -78 sampai dengan – 88 dBm. Untuk menghitung RSL dapat menggunakan persamaan SOM yaitu:
SOM = RSL – Rx Sensitivity (3.2)
3.5.3 Analisis Free Space Zone
Free space zone merupakan penurunan daya gelombang radio selama merambat di
ruang bebas, hal ini dipengaruhi oleh besar frekuensi dan jarak antara pengirim dan penerima gelombang radio. Nilai dari FSL dapat dihitung menggunakan persamaan:
FSL = 32.5 + 20 log d (Km) + 20 log f (MHz) (3.3)
Dimana d = jarak antar pengirim dan penerima f = frekuensi operasi
3.5.4 Analisis 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:
PT = C
N−GT−GR−204 + LTx+ LRx + FSL + NF + 10 log(BW) + FM (3.4)
Dimana C = kapasitas channel N = daya noise
GT = gain antena transmitter GR =gain antena receiver LT = loss kabel transmitter LR = loss kabel receiver NF = noise figure FM = fade margin BW = bandwidth channel
Besarnya nilai C
N dapat dihitung dengan persamaan:
Dimana Eb = energi per bit No = rapat daya noise
� = level modulasi yang digunakan
� = roll of faktor ( 0.25)
3.5.5 Analisis Kebutuhan Sel
Untuk mengetahui jumlah sel yang akan dibutuhkan maka harus diketahui terlebih dahulu radius sel dan luas sel yang akan dibangun. Secara teoritis, WiMAX dapat melayani area sampai dengan jarak 50 Km tetapi saat ini perangkat yang ada hanya mampu melayani sampai 20 Km. Pada skripsi ini menggunakan bentuk sel hexagonal, dengan persamaan:
��������� = 2,598(�)2 (3.6)
Dari hasil perhitungan luas sel, maka akan dapat diketahui jumlah sel yang dibutuhkan dengan persamaan:
(3.7)
3.5.6 Analisis Kebutuhan Perangkat
BAB 4
ANALISIS PERANCANGAN
Dalam skripsi ini akan dirancang sistem jaringan komputer menggunakan WiMAX pada Kabupaten Batu Bara yang memiliki luas wilayah sebesar 904,96 Km2
No
yang terdiri dari 7 (tujuh) kecamatan, hal ini ditunjukkan oleh Table 4.1.
Tabel 4.1 Luas Wilayah dan Rasio Terhadap Luas Kabupaten Batu Bara
(Sumber: http://www.bappeda.batubarakab.go.id)
4.1 Analisis Bit Rate Sistem
Dalam menghitung Bit Rate Sistem per channel akan dipengaruhi oleh jumlah bit permodulasi (bm), coding rate (cr), dan periode simbol (Ts). Sistem kerja WiMAX menggunakan OFDM 266 FFT yang terdiri dari 192 bit data, 8 pilot dan 56 null carrier. Dalam perancangan ini, digunakan frekuensi 3.5 Ghz dengan channel size 7 Mhz. Hal ini disesuaikan dengan perangkat yang ada, dengan menggunakan persamaan 3.1 maka akan diketahui bit rate sebagai berikut:
Untuk WiMAX pada modulasi 64 QAM dengan cr = ¾ maka kapasitasnya :
Bit Rate = 192 × 6 ×3/4
34
= 1152 ×136
3 = 25.41Mbps
Untuk WiMAX pada modulasi 16 QAM dengan cr = ¾ maka kapasitasnya :
Bit Rate = 192 × 5 ×3/4
34
= 960 ×136
3
= 21.17Mbps
Untuk WiMAX pada modulasi QPSK dengan cr = ¾ maka kapasitasnya :
Bit Rate = 192 × 2 ×3/4
34
= 384 ×136
3 = 8.47Mbps
4.2 Analisis Receive Signal Level
RxSignal Level (RSL) = SOM + Rx Sensitivity = 15 dB + (-88 dBm) = - 73 dBm
4.3 Analisis Free Space Zone
Free Space Zone dihitung dengan menggunakan nilai frekuensi 3.5 Ghz dengan
alokasi frekuensi sebesar 3500 Mhz dengan jarak maksimal 20 Km, dengan persamaan 3.3 maka besarnya FSL ialah :
FSL = 32.5 + 20 log 20 + 20 log 3500 = 32.5 + 26.02 + 70.88
= 129.4 dB
4.4 Analisis Daya Pancar
Untuk dapat menghitung daya pancar maka perlu diketahui terlebih dahulu nilai dari
C/N, dimana nilai Eb/No untuk BER 10−6adalah sebesar 10.5 dB. Gain antena pemancar dan penerima sebesar 20 dBi dan loss kabel sebesar 0.5 dB, berdasarkan persamaan 3.5 maka nilai dari C/N ialah :
Pada modulasi 64 QAM, nilai C
N adalah sebesar:
Pada modulasi 16 QAM, nilai C
Pada modulasi QPSK, nilai C
Setelah mengetahi nilai dari C/N dari masing-masing modulasi, maka besarnya daya pancar yang dibutuhkan akan dapat diketahui berdasarkan persamaan 3.4 adalah:
Untuk modulasi 64 QAM, maka daya pancarannya sebesar:
= 17.31−20−20−204 + 0.5 + 0.5 + 129.4 + 6 + 10 log(7 × 106) + 10
= - 11.84 dBw = 18.16 dBm
Untuk modulasi 16 QAM, maka daya pancarannya sebesar:
= 16.52−20−20−204 + 0.5 + 0.5 + 129.4 + 5 + 10 log(7 × 106) + 10
= - 13.63 dBw = 16.37 dBm
Untuk modulasi QPSK, maka daya pancarannya sebesar:
= 12.54−20−20−204 + 0.5 + 0.5 + 129.4 + 2 + 10 log(7 × 106) + 10
= - 20.61 dBw = 9.39 dBm
4.5 Analisis Kebutuhan Sel
Untuk mengetahui kebutuhan sel, parameter yang digunakan yaitu radius sel 20 Km dengan bentuk sel hexagonal. Sebelum menentukan jumlah sel yang akan digunakan maka terlebih dahulu mengetahui luas sel dengan menggunakan persamaan 3.6 ialah :
Luasan Sel = 2,598(20)2
Dari hasil perhitungan luas sel, maka dapat diketahui jumlah sel yang dibutuhkan dengan persamaan 3.7, luas Kabupaten Batu Bara adalah 904.96 Km2.
���������ℎ��� =904.96 1039.2
= 0.87 atau 1 sel
4.6 Analisis Kebutuhan Perangkat
Berdasarkan data yang diperoleh, untuk dapat menghubungkan 7 kecamatan, 98 desa dan 7 kelurahan yang tersebar di kabupaten Batu Bara maka akan membutuhkan perangkat subsciber dan base station. Banyaknya perangkat subsciber yang dibutuhkan bergantung pada banyaknya kantor yang akan dihubungkan sedangkan banyaknya perangkat base station bergantung pada banyaknya sel. Maka banyaknya perangkat yang dibutuhkan untuk membangun sisten jaringan komputer menggunakan WiMAX pada Kabupaten Batu Bata ialah sebagai berikut ini:
Untuk perangkat subsciber sebanyak = 7 Kecamatan + 98 Desa + 7 Kelurahan = 112 Perangkat
Dari hasil perhitungan, maka spesifikasi jaringan WiMAX yang dirancang dapat dijelaskan oleh Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Spesifikasi Jaringan WiMAX Kabupaten Batu Bara
No Parameter Nilai
1 Laju Bit Rate (64 QAM, 16 QAM dan QPSK) 25.41, 21.17 dan 8.47 Mbps
2 Receive Signal Level - 73 dBm
3 Free Space Loss 129.4 dB
4 Daya Pancar(64 QAM, 16 QAM dan QPSK) 18.16 dBm, 16.37 dBm dan 9.39 dBm
5 Luas Sel 1039.2 Km2
6 Jumlah Sel 1
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Setelah melakukan studi literatur, analisis dan perancangan WiMAX di Kabupaten Batu Bara, maka dapat disimpulkan:
1. Besarnya bit rate yang dibutuhkan pada channel size 7 Mhz adalah sebesar 25.41 Mbps pada modulasi 64 QAM, 21.17 Mbps pada modulasi 16 QAM dan 8.47 Mbps pada modulasi QPSK.
2. Daya pancar yang dibutuhkan jaringan akan bergantung pada modulasi yang digunakan.
3. Jaringan WiMAX di Kabupaten Batu Bara akan mengalami receive signal level sebesar -73 dBm
4. Jaringan WiMAX di Kabupaten Batu Bara akan mengalami free space loss sebesar 129.4 dB.
5. Untuk melayani wilayah Kabupaten Batu Bara maka dibutuhkan 1 sel dengan luas sel sebesar 1039.2 Km2.
6. Sistem jaringan komputer berbasis MAN (Metropolitan Area Network) dengan menggunakan teknologi WiMAX dapat diterapkan untuk menghubungkan seluruh kantor pemerintahan yang ada di Kabupaten Batu Bara
5.2 SARAN
Beberapa saran untuk pengembangan dan perbaikan diantaranya: 1. Pemetaan sel hendaknya dilakukan lebih akurat.
3. Menghitung estimisasi biaya yang dibutuhkan untuk membangun sistem jaringan komputer menggunakan WiMAX.
DAFTAR PUSTAKA
Joyoboyo, Sumantri. 2005. Wireless Metropolitan Area Network Planning Using Wordwide Interoprobability For Microwave Access (WiMAX) Technology In Yogyakarta, Tugas Akhir. Bandung: STT TELKOM.
Luas Wilayah Kabupaten Batu Bara.
p?option=com_content&view=article&id=84Itemid=88
Perbandingan Modulasi Dengan SNR Dan Daya Yang Diterima
. Diakses pada tanggal 10 Maret, 2010.
Makodian, Nuraksa dan Wardhana, Lingga. 2010. Teknologi Wireless Communication dan Wireless Broadband. Yogyakarta. Penerbit Andi.
Mulyanta, Edi S. 2005. Pengenalan Protokol Jaringan Wireless. Yogyakarta: Penerbit Andi.
s-blog.undip.ac.id/2009/07/21/modulasi-pada-wimax. Diakses pada tanggal 20
Oktober, 2010.
Prasetio, Muhammad Bayu. 2009. Studi Perancangan Jaringan WiMAX di Daerah Urban (Studi Kasus: Kota Medan). Tugas Akhir. Medan: Universitas Sumatera Utara.
Purbo, Onno W. 2003. Infrastruktur Wireless Internet Kecepatan 11 – 12 Mbps. Edisi 1. Yogyakarta: Penerbit Andi.
Tanenbaum Andrews S. 2000. Jaringan Komputer. Jilid 1. Terjemahan Gurnita Priatna. Jakarta: Prenhallindo.
Wahana Komputer. 2009. Kupas Tuntas Teknologi WiMAX. Semarang: Penerbit Andi.
Wibisono, Gunawan. Usman, Uke Kurniawan dan Hantoro, Dwi Gunadi. 2008. Konsep Teknologi Seluler. Bandung: Informatika.
