Analisa Kinerja Local Multipoint Distribution Service (LMDS) Sebagai Akses Layanan Nirkabel Pita Lebar

ANALISA KINERJA LOCAL MULTIPOINT DISTRIBUTION SERVICE (LMDS) SEBAGAI AKSES LAYANAN NIRKABEL PITA LEBAR

O L E H

RUDIANTO BM. HARIANJA 030402071

Tugas akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

ABSTRAK

Kebutuhan pelanggan akan layanan komunikasi semakin meningkat, terutama pada komunikasi data untuk berbagai aplikasi internet. Besarnya alokasi spektrum yang digunakan memampukan sistem LMDS untuk mendukung layanan broadband. LMDS menyediakan layanan data berkecepatan tinggi, layanan suara, layananan video, video on demand, Interaktif video, seperti video conference, broadcast video, dan CDMA berbasis LMDS.

Dalam Perancangan sistem ada beberapa parameter yang harus diperhatikan seperti redaman, kualitas transmisi, daya pancar, EIRP(Equivalent Isotropic Radiated Power), dan tinggi antena. Kinerja dari sistem meliputi level sinyal terima (RSL), daya pancar, dan EIRP. Masalah yang sering terjadi adalah daya pancar yang kurang, level sinyal terima terlalu kecil, atau rugi-rugi lintasan yang terlalu besar. Hal ini akan mengakibatkan dilakukannya rekonstruksi ulang yang menambah biaya pembangunan sistem. Untuk itu perlu dilakukan Analisa parameter tersebut sehingga masalah tersebut bisa diatasi. Salah satu solusi untuk mengatasi masalah tersebut adalah pemilihan teknik modulasi yang digunakan. Kinerja dari sistem ini akan dianalisa untuk beberapa sistem yang menggunakan teknik modulasi phasa yang berbeda yaitu BPSK, QPSK, octal-PSK dan DQPSK.

Hasil analisa menunjukkan bahwa sistem yang menggunakan teknik modulasi DQPSK adalah lebih baik dari yang lain karena modulasi ini memiliki daya pancar yang lebih besar, level sinyal terima yang lebih besar dan EIRP yang lebih besar juga. Hal ini disebabkan karena modulasi QPSK memiliki level modulasi yang lebih tinggi dibanding ketiga yang lainnya. Hasil analisa juga menunjukkan bahwa sistem dapat bekerja karena nilai RSL sistem lebih besar dibandingkan dengan RSL minimum.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan hidayah Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasih kepada:

1. Kedua orangtuaku tercinta, Ayahanda Comman Harianja dan Ibunda Lamtosa Simamora, yang banyak memberikan dukungan moril, doa dan materi.

2. Bapak Ir. Sihar Parlinggoman Panjaitan, MT, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas dukungan, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

3. Bapak Ir. Edy Warman, selaku dosen wali atas motivasi dan arahan serta bimbingan selama kuliah.

4. Bapak Prof. DR. Ir. Usman Baafai selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Drs. Hasdari Helmi, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

7. Rekan-rekan penulis di Laboratorium Sistem Pengaturan dan Komputer, serta rekan penulis di Ikatan Mahasiswa Teknik Elektro atas kerjasamanya selama ini.

8. Seluruh keluarga besar penulis tercinta, Ompung, Lae Bona, Bang Jansen (Indosat), Tulang Bona, Uda Dedy dan Uda Sumurung, Bang Hendra, Kak Helen, dan adik-adikku Ana, Benni, dan sikecil Grace atas dukungan, doa dan bantuannya.

9. Dewi tercinta, yang selalu menemani, mendukung, dan untuk perhatiannya. 10. Eka Jaya Ginting atas account Rapidshare-nya .

11. Teman-teman angkatan 2003, Fery, Paniel, Dewi Sie, Pian, Hedbien, Aan, Handhika, Irsan, Tigor, Oloan, Ganda, Gustian, Dwita, Mey, Faisal, Nora, Rudi, Brian, Iman, Adhit, dan teman-temanku lainnya yang tidak tercantum namanya.

12. Teman-teman angkatan 2002, 2004 dan 2005.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan-kekurangan, baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu penulis siap menerima kritik dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.

Akhir kata penulis berharap agar Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan penulis.

Medan, September 2007 Penulis

.

Rudianto BM. Harianja

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... viii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 2

1.3. Tujuan Penulisan ... 2

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5. Metode Penulisan ... 3

1.6. Sistematika Penulisan ... 3

BAB II SISTEM KOMUNIKASI NIRKABEL ... 5

2.1 Pendahuluan... 5

2.1.1 Evolusi Sistem Nirkabel ... 6

2.1.2 Diagram Blok Sistem Komunikasi Nirkabel ... 7

2.2 Standard Sistem Komunikasi Nirkabel... 8

2.2.1. Standar IEEE 802.11... 9

2.2.2. Standar IEEE 802.16... 10

2.3. Teknik Modulasi Sistem Komunikasi Nirkabel... 10

2.3.1. BPSK, QPSK dan /4-DQPSK... 12

2.3.2. Modulasi 16QAM, 64QAM, 256QAM... 13

2.4. Teknik Akses Jamak (Multiple-access)...15

2.4.1. Duplexing…………... 15

2.4.2. Frequency Division Multiple Access (FDMA)...16

2.4.3. Time Division Multiple Access (TDMA)... 17

2.4.4. Code Division Multiple Access (TDMA)... 19

2.5. Teknologi Sistem Komunikasi Nirkabel... 19

2.5.1. Bluetooth ………... 20

2.5.2. Infrared …………... 21

2.5.3. Home Radio Frequency...21

2.5.4. WiFi …………... 22

2.5.5. GPRS …………... 23

2.5.6. Fixed Wireless Access... 24

2.5.7. Local Multipoint Distribution Service (LMDS)... 25

2.5.8. Multi-Channel Multipoint Distribution Service(MMDS)... 25

2.5.9. Laser Transmission…... 26

2.5.10.Komunikasi Satelit…... 26

2.6. Komunikasi Pita Lebar... 28

BAB III LOCAL MULTIPOINT DISTRIBUTION SERVICE... 31

3.1. Pendahuluan……..…………... 31

3.2. Gambaran Umum Sistem LMDS... 31

3.3. Alokasi Frekuensi ... 32

3.4. Jenis Layanan yang Disediakan... 33

3.5. Standarisasi Sistem LMDS... 33

3.6. Arsitektur Sistem LMDS... 34

3.7. Konfigurasi Sistem LMDS... 36

3.8. Parameter Perencanaan LMDS... 37

3.8.1. Menentukan Prediksi Pelanggan... 37

3.8.2. Menentukan Link Budget.... ... 38

3.8.9. Redaman... 38

3.9.1. Redaman Hujan... 39

3.9.1. Redaman Ruang Bebas(free space loss)... 40

3.11. Daya Pancar (Power Transmit)... 43

3.12. Receive Level Signal. ... 43

3.13. EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power)... 44

3.14. Konsep Sel Nirkabel LMDS... 44

3.15. Sektorisasi. ... 45

3.16. Frequency Reuse... ... 45

3.17. Site Planning ... 46

BAB IV ANALISA KINERJA LMDS………... 48

4.1. Umum………..……... 48

4.2. Parameter Analisis…………...49

4.3. Penentuan Link Budget……... 49

4.4. Perhitungan Redaman Hujan... 50

4.5. Perhitungan Redaman Ruangan Bebas………. ... 51

4.6. Perhitungan Kualitas Transmisi………... 51

4.7. Perhitungan Daya Pancar... 55

4.8. Perhitungan Level Sinyal Terima (Receive Signal Level)...58

4.9. Perhitungan EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power)... 60

4.10. Perhitungan Tinggi Menara…………...…...62

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 64

5.1. Kesimpulan ... 64

5.2. Saran ... 65

DAFTAR PUSTAKA ... 66 LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Band Frekuensi Wireless... 6

Tabel 2.2. Urutan Pola Bit DQPSK... 13

Tabel 3.1. Parameter Link Budget………... 38

Tabel 3.2. Spesifikasi Teknis Sistem LMDS... 42

Tabel 3.3. Persamaan Luas Sel... 44

Tabel 4.1. Parameter Link Budget... 49

Tabel 4.2. Nilai Konstanta Atenuasi Sesuai Rekomendasi CCIR...50

Tabel 4.3. Nilai Redaman Ruang Bebas Berdasarkan Fungsi Jarak dan Frekuensi..51

Tabel 4.4. Level Modulasi dan roll of factor... 52

Tabel 4.5. Nilai Eb/No Noncoding untuk Beberapa jenis Modulasi...52

Tabel 4.6. Hasil Perhitungan C/N untuk Jenis Modulasi yang Berbeda... 55

Tabel 4.7. Hasil Perhitungan Daya Pancar... 57

Tabel 4.8. Hasil Perhitungan RSL Minimum... 58

Tabel 4.9. Hasil Perhitungan RSL Sistem... ... 59

Tabel 4.10. RSL Sistem Empat Jenis Modulasi... 59

Tabel 4.11. Perbandingan RSL Minimum dengan RSL Sistem ... 60

Tabel 4.12. Perhitungan EIRP Berdasarkan Teknik Modulasi yang Digunakan... 62

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Arsitektur point-to-poin dan point-to-multipoint(PTMP)... 5

Gambar 2.2. Diagram Blok Dasar Sistem Komunikasi Wireless... 7

Gambar 2.3. Konstalasi Sinyal BPSK dan QPSK... 12

Gambar 2.4. Konstalasi Sinyal 16QAM dan 64QAM... 13

Gambar 2.5. Spektrum Gelombang OFDM... 14

Gambar 2.6. Kanal FDMA dengan Bandwidth yang Berbeda...17

Gambar 2.7. TDMA dengan Skematik Time Slot (TS)... 18

Gambar 2.8. Code Division Multiple Access (CDMA)... 19

Gambar 2.9. Konfigurasi Fixed Wireless dua Pelanggan... ... 24

Gambar 2.10. Sistem Komunikasi Satelit... 27

Gambar 3.1. Arsitektur Sistem LMDS... 34

Gambar 3.2. Konfigurasi Jaringan Sistem LMDS... 35

Gambar 3.3. Co-Sited Base Station... 36

Gambar 3.4. Arsitektur Analog Fiber... 37

Gambar 3.5. Site Planning... 46

Gambar 4.1. Model Sistem yang dianalisa... 48

Gambar 4.2. BER Versus Eb/No dengan Modulasi BPSK, OPSK dan QPSK... 52

Gambar 4.3. BER Versus Eb/No dengan Modulasi DBPSK dan QPSK... 53

ABSTRAK

Kebutuhan pelanggan akan layanan komunikasi semakin meningkat, terutama pada komunikasi data untuk berbagai aplikasi internet. Besarnya alokasi spektrum yang digunakan memampukan sistem LMDS untuk mendukung layanan broadband. LMDS menyediakan layanan data berkecepatan tinggi, layanan suara, layananan video, video on demand, Interaktif video, seperti video conference, broadcast video, dan CDMA berbasis LMDS.

Dalam Perancangan sistem ada beberapa parameter yang harus diperhatikan seperti redaman, kualitas transmisi, daya pancar, EIRP(Equivalent Isotropic Radiated Power), dan tinggi antena. Kinerja dari sistem meliputi level sinyal terima (RSL), daya pancar, dan EIRP. Masalah yang sering terjadi adalah daya pancar yang kurang, level sinyal terima terlalu kecil, atau rugi-rugi lintasan yang terlalu besar. Hal ini akan mengakibatkan dilakukannya rekonstruksi ulang yang menambah biaya pembangunan sistem. Untuk itu perlu dilakukan Analisa parameter tersebut sehingga masalah tersebut bisa diatasi. Salah satu solusi untuk mengatasi masalah tersebut adalah pemilihan teknik modulasi yang digunakan. Kinerja dari sistem ini akan dianalisa untuk beberapa sistem yang menggunakan teknik modulasi phasa yang berbeda yaitu BPSK, QPSK, octal-PSK dan DQPSK.

Hasil analisa menunjukkan bahwa sistem yang menggunakan teknik modulasi DQPSK adalah lebih baik dari yang lain karena modulasi ini memiliki daya pancar yang lebih besar, level sinyal terima yang lebih besar dan EIRP yang lebih besar juga. Hal ini disebabkan karena modulasi QPSK memiliki level modulasi yang lebih tinggi dibanding ketiga yang lainnya. Hasil analisa juga menunjukkan bahwa sistem dapat bekerja karena nilai RSL sistem lebih besar dibandingkan dengan RSL minimum.

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah

Sistem komunikasi nirkabel berkembang cepat karena memiliki beberapa keuntungan seperti instalasi mudah dan murah, pembangunan jaringan dapat dicicil, dapat menjangkau daerah yang tidak dapat dijangkau oleh sistem komunikasi fixed biasa dan dapat diimplementasikan secara cepat dan handal. Adapun klasifikasi sistem komunikasi nirkabel adalah fixed nirkabel dan mobile nirkabel. Masing-masing jenis ini juga masih bisa dibedakan menjadi dua yaitu non-cellular dan cellular. LMDS termasuk kedalam fixed nirkabel non-cellular.

LMDS merupakan sistem komunikasi point to multipoint yang beroperasi pada rentang 28 GHz sampai 31 GHz atau bergantung lisensi di suatu negara dengan bandwidth yang tersedia sebesar 1GHz hingga 3 GHz. LMDS dapat menyediakan layanan suara, data, internet, dan video secara bidirectional[10]. Sebagai akibat dari propagasi sinyal pada frekuensi tersebut maka sistem LMDS menggunakan arsitektur konfigurasi sel dengan memakai teknologi digital dan pengulangan frekuensi. Pengiriman sinyal gelombang milimeter serta alokasi spektrum yang besar dari sistem LMDS dapat menyediakan layanan pita lebar, kecepatan transfer data yang tinggi pada radius sel yang kecil berdiameter 1 km sampai 5 km.

Dalam pembangunan sebuah sistem yang kompleks sering terjadi kesalahan ataupun tidak sesuai dengan yang diinginkan. Masalah yang sering terjadi bisa saja misalnya daya pancar yang kurang, level sinyal terima terlalu kecil, atau rugi-rugi lintasan yang terlalu besar. Hal ini akan mengakibatkan dilakukannya rekonstruksi ulang dan akan menambah biaya pembangunan sistem.

Dalam perancangan LMDS bisa saja mengalami masalah yang disebutkan di atas dimana daya pancar kurang, level sinyal terima dan EIRP yang kecil, serta tinggi antena yang tidak mengikuti kaidah LOS. Untuk itu dalam tugas akhir ini akan dilakukan analisa kinerjanya dengan cara melakukan pemilihan teknik modulasi yang lebih baik untuk mendapatkan daya pancar, level sinyal terima, dan EIRP yang lebih baik. Teknik modulasi yang dibandingkan adalah modulasi PSK yaitu BPSK, QPSK, 8PSK dan DQPSK. Jika masalah tersebut dapat diatasi maka dapat dilanjutkan dengan pembangunan sistem.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latarbelakang diatas maka penulis dapatkan rumusan masalah dari tugas akhir ini yaitu :

1 Apa saja parameter perancangan sistem LMDS?

2 Bagaimana pengaruh besar redaman hujan dan redaman free space loss terhadap frekwensi yang dipancarkan dan diterima?

3 Bagaimana kualitas sinyal yang diterima dan daya pancarnya? 4 Bagaimana konsep perancangan sel, sektorisasi dan siteplan?

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk menganalisa kinerja LMDS sebagai broadband nirkabel access dan mendapatkan nilai redaman hujan redaman ruang bebas, kualitas transmisi dan daya pancar, serta konsep perancangan sel. Hal ini diperlukan untuk mengetahui ukuran kualitas layanan pada sisi penerima.

1.4 Batasan Masalah

Untuk menghindari penyimpangan dari topik yang dibahas maka penulis memberikan beberapa asumsi dan batasan masalah, antara lain :

1. Tidak membahas mengenai teknik pengkodean pada penerimaan dan pemancaran pada sistem LMDS.

2. Hanya membahas teknik modulasi BPSK, QPSK, 8PSK, DQPSK.

3. Tidak membahas secara detail tentang Fiber-based Infrastucture dan interkoneksi dengan jaringan luar.

4. Tidak membahas mengenai serapan gas (Gaseous absorption) 5. Menggunakan availability 99% dan unavailability 1%

6. Tidak membahas mengenai langkah perancangan tetapi hanya menganalisa model perancangan yang sudah ada dengan beberapa asumsi.

1.5 Metode Penulisan

Adapun metode penulisan dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah : 1. Studi literatur, yaitu menelaah buku-buku dan jurnal serta e-book yang

berhubungan dengan permasalahan.

2. Melakukan perhitungan analisa dengan menggunakan MATLAB 7.1

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan pemahaman terhadap Tugas Akhir ini maka penulis menyusun sitematika penulisan sebagai berikut :

BAB I. PENDAHULUAN

Menjelaskan secara singkat latar belakang, tujuan, permasalahan, batasan masalah, dan metodologi.

BAB II. SISTIM KOMUNIKASI NIRKABEL

Bab ini menjelaskan tentang teknologi komunikasi nirkabel, konsep sistem dan jaringan komunikasi nirkabel, sistem komunikasi pita lebar, modulasi dan akses jamak.

BAB III. LOCAL MULTIPOINT DISTRIBUTION SERVICE

Bab ini membahas lebih detail mengenai LMDS yang meliputi gambaran umum, standarisasi, arsitektur dan parameter perancangan.

BAB IV. ANALISIS KINERJA LMDS

Pada bab ini akan dianalisa parameter yang dapat menunjukkan sebuah kinerja LMDS dengan memberikan beberapa asumsi tertentu. Parameter yang dianalisa adalah redaman, kualitas transmisi, daya pancar, EIRP(Equivalent Isotropic Radiated Power), dan tinggi antena.

BAB V. PENUTUP

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari pembahasan bab–bab sebelumnya dan saran-saran serta beberapa kemungkinan pengembangan dan penyempurnaan Tugas Akhir ini.

BAB II

SISTEM KOMUNIKASI NIRKABEL

2.1 Pendahuluan

Sistem komunikasi nirkabel adalah sistem komunikasi tanpa kabel. Merupakan sistem komunikasi yang berkembang dengan pesat seiring dengan permintaan pelanggan. Akses untuk sistem komunikasi ini ada dua yaitu fixed dan mobile. Masing-masing memiliki teknologi tersendiri seperti untuk fixed : infrared, LMDS, MMDS, DCS1800 dan untuk mobile: GSM, CDMA, dan AMPS dan masih banyak teknologi yang lainnya. Sistem komunikasi ini menggunakan media udara untuk pentransmisiannya sehingga tidak terlepas dari teknik propagasi. Sistem komunikasi ini memiliki dua arsitektur yaitu point-to-point (PTP) dan point-to-multipoint (PTMP).

Point-to-point (PTP) dikenal juga dengan nama leased lines, yaitu merupakan komunikasi antara dua lokasi misalnya komunikasi antar sebuah kantor cabang dengan kantor perwakilan dalam satu daerah seperti terlihat dalam Gambar 2.1 :

(a) (b)

Gambar 2.1 (a) Arsitektur Point-to-Point (b) Point –to- Multipoint

Point-to-Multipoint (PTMP) sering disebut sebagai access point (AP) atau nirkabel access point (WAP). Merupakan komunikasi antara satu sumber dengan banyak pelanggan, misalnya sebuah Internet Service Provider (ISP) yang

2.1.1 Evolusi Sistem Nirkabel

Seiring dengan meningkatnya permintaan terhadap layanan sistem komunikasi yang baru dan berbeda sangat membutuhkan spektrum frekwensi radio pada frekwensi yang lebih tinggi. Dengan alasan tersebut maka muncullah beberapa layanan yang menggunakan band frekwensi seperti Very High Frequency (VHF) (30–300 MHz), Ultra High Frequency (UHF) (300–3,000 MHz), and Super High Frequency (SHF) (3–30 GHz). Adapun jenis-jenis band frekuensi komunikasi nirkabel adalah seperti yang terdapat dalam Tabel 2.1 :

Tabel 2.1 Band Frekwensi Nirkabel

Band Frekuensi Range Frekuensi Range Panjang Gelombang Extremely Low Frekwensi(ELF) < 30 kHz > 100.000 m Very Low Frekwensi (VLF) 3 – 30 kHz 100.000 – 10.000 m Low Frekwensi (LF) 30 – 300 kHz 10.000 – 1.000 m Mediumwave Frekwensi (MF) 300 – 3000 kHz 1.000 – 100 m

High Frekwensi (HF) 3 – 30 MHz 100 – 10 m

Very High Frekwensi (VHF) 30 – 300 MHz 10 – 1 m Ultra High Frekwensi (UHF) 300 – 3000 MHz 1 – 0.1 m Super High Frekwensi (SHF) 3 – 30 GHz 10 – 1 cm Extra High Frekwensi (EHF) 30 – 300 GHz 1 – 0.1 cm

Frekuensi rendah dan frekuensi tinggi berbeda dalam hal propagasi. Untuk frekuensi rendah dan medium dipancarkan dengan gelombang elektro magnetik melalui permukaan bumi sampai ke lapisan atmosfer sehingga disebut gelombang tanah. Sementara pada HF dan frekuensi yang lebih tinggi juga tetap menggunakan gelombang tanah namun atenuasinya sangat besar sehingga untuk jarak jauh sangat tidak memungkinkan. Mekanisme propagasi pada frekuensi ini

lebih didominasi oleh gelombang langit atau gelombang yang dipropagasikan melalui atmosfer.

2.1.2 Diagram Blok Sistem Komunikasi Nirkabel

Proses perancangan untuk sistem komunikasi pita lebar nirkabel membutuhkan suatu perencanaan yang rumit dan perhitungan untuk memprediksi kinerja dari sistem itu sendiri sebelum dibangun. Diagram blok ini mungkin dapat digunakan sebagai dasar pengukuran yang akurat, sebagai contoh dalam pengukuran radiasi directional pada antena yang digunakan, atau prediksi level dan karakteristik lain yang sampai kepada penerima.

Semua sistem komunikasi nirkabel dapat digambarkan melalui diagram blok dasar yang ditunjukkan oleh Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Diagram Blok Dasar Sistem Komunikasi Nirkabel

Pada gambar dapat dilihat bahwa komunikasi dimulai dengan adanya sumber informasi yang dapat berupa suara, video, e-mail, gambar, maupun data dalam berbagai bentuk. Perangkat transmitter mengubah informasi menjadi format signaling ( Coding dan Modulasi ) dan amplifier untuk menaikkan level daya yang dibutuhkan untuk mencapai penerima dengan baik. Antena transmisi mengubah daya yang keluar dari transmitter menjadi gelombang elektromagnetik

yang dipropagasikan ke arah yang di orientasikan oleh antena. Kanal propagasi bukanlah sebuah kanal fisik tetapi hanya mempresentasikan atenuasi, variasi, dan distorsi lain yang mempengaruhi gelombang elektromagnetik selama dipropagasikan melalui antena transmisi sampai kepada antena penerima. Pada waktu pengiriman informasi dari antena pemancar ke antena penerima, pasti terjadi interferensi yang dapat mengurangi kualitas transmisi. Interferensi bisa saja diakibatkan oleh pengaruh gelombang elektromagnetik, pengaruh frekuensi yang berdekatan dengan sistem itu sendiri dan juga pengaruh penggunaan kanal frekuensi bersama. Antena penerima akan menerima informasi yang dipancarkan namun tidak sebaik yang dipancarkan oleh pengirim informasi karena pengaruh interferensi tersebut. Antena penerima akan meneruskan ke perangkat penerima, tetapi sinyal itu masih mengandung noise yang diakibatkan oleh interferensi sinyal dan juga noise yang terjadi karena pengaruh temperatur. Sinyal yang masuk ke perangkat penerima masih mengandung noise. Untung mengurangi pengaruh noise maka perlu dilakukan penguatan dan pemfilteran. Setelah melalui proses tersebut maka sinyal akan didemodulasi. Sinyal informasi yang telah didemodulasi akan diteruskan kepada penerima informasi melalui perangkat tertentu, bisa saja berupa speaker atau monitor. Akhirnya penerima informasi akan menerima informasi yang dikirimkan dengan kualitas yang baik.

2.2 Standar Sistem Komunikasi Nirkabel

Banyak sistem komunikasi nirkabel broadband, khususnya sistem Private Microwave Point-to-Point menggunakan teknologi dan metode keteknikan sangat sedikit yang mematuhi aturan yang ditetapkan oleh ITU. Padahal aturan

pemakaiannya sudah dibuat untuk menertibkan persaingan komersil mereka. Standar-standar yang ditetapkan tersebut adalah :

2.2.1 Standar IEEE 802.11

IEEE 802.11 working group adalah adalah bagian dari IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee (LMSC), yang beroperasi dibawah naungan IEEE, yaitu perusahaan profesional terbesar di dunia. Standard asli IEEE 802.11 disediakan untuk jaringan nirkabel pada band ISM yang menyediakan kecepatan data 1-2 Mbps. Kecepatan ini tentunya kurang dari jaringan ethernet yang biasanya bekerja pada 10 sampai 100 Mbps dan dapat dikembangkan dengan biaya peralatan yang murah. Untuk mengembangkan kemampuan jaringan nirkabel ini maka dimulailah dua proyek tambahan. Proyek IEEE 802.11b tepatnya dimulai sebelum 1997 setelah proyek 802.11a. Standard ini selesai dan diterbitkan pada tahun 1999 yang menyediakan jaringan nirkabel beroperasi pada kecepatan 11 Mbps menggunakan band 2,4 GHz ISM. Dengan hadirnya standard ini maka band yang 2,4 GHz tersebut dibagi menjadi enam kanal, masing-masing 15 MHz. Level daya dari standar ini dibatasi sampai mW, dan menggunakan teknologi spread spektrum diijinkan untuk mengurangi interferensi berbahaya kapada pemakai lain. Untuk magatur akses oleh pemakaian yang sangat banyak, disediakan pendekatan collision sense multiple access (CSMA) untuk berbagi kanal. Standard IEEE 802.11a juga diselesaikan dan di terbitkan pada tahun yang sama. Standar ini menyediakan operasi pada 5 GHz dengan menggunakan modulasi OFDM. Menggunakan kanal 20 MHz, dan kecepatan sampai 54 Mbps serta memakai teknologi multiple acces CSMA. Standar yang terbaru dari komite

ini adalah 802.11g, dimana kecepatan datanya lebih baik dari 802.11b tetapi masih menggunakan band 2,4 GHz.

2.2.2 Standard IEEE 802.16

Standard ini disediakan untuk layanan Broadband Wireless Access(BWA) dan juga masih merupakan bagian dari 802 LMSC. Awalnya diorganisasikan untuk layanan sistem fixed broadband yang beroperasi pada 11 GHz, 24 GHz DEMS (digital electronic messaging service), 28 GHz LMDS dan 38 GHz. Tujuannya adalah peningkatan kecepatan dari sistem sepanjang masih menguntungkan dari sisi standard marketing. Setelah itu muncul kembali standar 802.16a Wireless MAN yang juga merupakan standard Air Interface for Fixed Wireless Access System dan mencakup band pada 10 sampai 66 GHz. Standard ini dipublikasikan pada akhir tahun 2001.

Untuk standard eropa dikeluarkan oleh ETSI (European Telecommunications Standards Institute) yang mana pengalokasian band frekwensinya hampir sama dengan standard IEEE hanya saja berbeda dalam hal penamaan.

2.3 Teknik Modulasi Sistem Komunikasi Nirkabel

Sinyal yang ditransmisikan memiliki tiga karakteristik yang paling mendasar yaitu frekuensi, amplitudo dan phasa. Karakteristik ini dapat diubah-ubah dengan sendirinya atau melalui kombinasi respon dari informasi yang akan ditransmisikan. Pada sistem komunikasi nirkabel lebih cocok digunakan teknik modulasi digital untuk memodifikasi frekuensi, phasa, dan amplitudo informasi yang dikirimkan. Menurut terminologi sistem digital sekarang ini (telegraph dan

radio mores code), prosesnya dinamakan ”keying” sehingga tipe modulasinya dapat di kumpulkan sebagai :

a. ASK : Amplitudo Shift Keying, dimana amplitudo sinyal diubah sepanjang level amplitudo sinyal pembawa untuk menyatakan pola bit. Ini meliputi bentuk paling sederhana, on-off keying (OOK), yang mana sinyal dihidup-matikan (dari amplitudo maksimum sampai amplitudo nol) sebagai respon pola bit. OOK ini biasanya digunakan oleh sistem free space optic.

b. FSK: Frekwensi Shift Keying, yang mana frekuensi sinyal informasi diubah menurut frekuensi pembawa sebagai pola bit.

c. PSK: Phase Shift Keying, dimana phasa dari sinyal informasi diubah menurut phasa pembawa untuk menyatakan pola bit.

Banyak variasi metode modulasi yang diperoleh dari bentuk dasar diatas. Sebanyak jumlah level amplitudo, frekuensi, dan phasa yang diperoleh dari gelombang pembawa bertambah, lebih banyak lagi jumlah bit informasi yang dapat kita sampaikan dengan satu state bentuk gelombang. Hal ini dapat dinyatakan dengan persamaan : n = log2 (M) atau M= 2n dimana M adalah jumlah

state sinyal satu buah simbol dan n adalah jumlah bit informasi yang dapat kita kirimkan.

Pita lebar nirkabel menggunakan teknik modulasi seperti sistem nirkabel umumnya ( cellular dan aplikasi radio mobile lainnya) yaitu menggunakan teknik modulasi BPSK, QPSK, /4-DQPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM dan OFDM.

2.3.1 BPSK, QPSK dan /4-DQPSK

Dua metode modulasi yang paling sederhana dan sempurna adalah binary phase shift keying dan quadrature phase shift keying. Sesuai dengan namanya, BPSK menyatukan antara dua state phasa untuk menyampaikan pola bit, sedangkan QPSK menyatukan empat state phasa. Kontalasi sinyal dari kedua tipe ini akan ditunjukkan oleh Gambar 2.3 .

Gambar 2.3 (a) Konstalasi Sinyal BPSK (b) Konstalasi Sinyal QPSK BPSK dapat mengalami perubahan state phasa pada nilai 0o dan 180o . QPSK dapat memiliki perubahan state phasa pada nilai 45o, 135o, 225o dan 315o. Karena masing-masing state phasa untuk QPSK membawa dua bit informasi, data yang dipakai dengan QPSK dapat dikodekan sehingga phasa yang bersebelahan berbeda satu bit seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.3 (b). Sangat memungkinkan adanya deteksi kesalahan dihasilkan pada phasa yang bersebelahan (tidak dua state phasanya), pendekatan encoding ini berarti bahwa sebuah simbol mengalami kesalahan dihasilkan pada satu bit kesalahan bukannya dua bit. Tipe pengkodean ini dinamakan Gray coding. Dari Gambar 2.3 (b) jelas bahwa pola bit transisi akan menyebabkan vektor sinyal menuju nol (contohnya: 00 ke 11), akan menyebabkan amplitudo pembawa menuju nol. Transisi amplitudo pembawa yang menuju nol akan menyebabkan interferensi kanal pada state yang bersebelahan. Untuk mengatasi hal ini, tipe QPSK yang disebut

/4-DQPSK digunakan pada pola 2-bit disampaikan oleh transisi phasa antara delapan state phasa (dengan perbedaan phasa /4). Bit yang ditransmisikan dideteksi oleh phasa yang berbeda dari satu simbol ke simbol berikutnya sehingga disebut diffrential QPSK atau DQPSK. Urutan bit yang menyatakan perubahan phasa ditunjukkan oleh Tabel 2.2 :

Tabel 2.2 Urutan Pola Bit DQPSK[11] Pola Bit Transisi Phasa

00 /4

01 /4

10 /4

11 +3 /4

2.3.2 Modulasi 16QAM, 64QAM, 256QAM

Jumlah bit setiap simbol yang ditransmisikan oleh BPSK dan QPSK tidaklah peka terhadap bandwidth yang diberikan. Untuk meningkatkan kecepatan data, simbol yang mengirimkan lebih banyak bit informasi dengan state konstalasi sinyal yang lebih banyak sangat dibutuhkan. Tipe modulasi yang dikenal sebagai quadrature amplitude modulation (QAM) biasanya dipilih untuk memancarkan simbol yang memiliki efisiensi yang lebih tinggi. Gambar 2.4 mengilustrasikan konstalasi sinyal untuk keluarga QAM ini yaitu 16QAM, 64QAM. Konstalasi sinyal untuk 256QAM sama dengan 64QAM.

Dari konstalasi tersebut dapat dilihat bahwa adanya hubungan antar QPSK dan QAM. QPSK dapat dikatakan adalah anggota dari kelompok QAM dan disebut dengan 4QAM karena bisa dibangkitkan menggunakan modulator yang sama dengan modulator QAM yaitu in-phase/quadrature (I/Q) modulator. Keempat konstalasi simetris ini memiliki efisiensi pentransmisian simbol antara 2 bit/simbol sampai 8 bit/simbol.

2.3.3 OFDM (Orthogonal Frekwensi Division Multiplexing)

OFDM adalah metode modulasi multicarrier yang menggunakan sejumlah pembawa ( subcarrier), yang masing-masing bekerja dengan kecepatan data yang rendah[9]. Bekerja bersamaan, komposisi data pada semua subcarrier dapat dibandingkan dengan kecepatan data sebenarnya menggunakan modulasi dasar yang sama pada kecepatan data yang lebih tinggi tetapi dengan pembawa tunggal pada kanal bandwidth yang sama. Keuntungan utama dari OFDM ini adalah bahwa durasi simbol dapat lebih lama sehingga dapat mengurangi kesalahan dari pengaruh intersymbol interferensi (ISI) dan juga dapat mengurangi waktu dispersi multipath. Spektrum Gelombang OFDM ditunjukkan oleh Gambar 2.5:

Gambar diatas adalah bentuk spektrum OFDM dengan jumlah 16 subcarrier. Jumlah subcarrier ditentukan oleh total kecepatan data yang dibutuhkan dan delay maksimum tersebar yang akan dialami oleh kanal. Setiap subcarrier dapat dimodulasi menggunakan PSK atau QAM. Kesalahan kinerja dari sebagian subcarrier dapat diabaikan sepanjang subcarrier tetap dalam posisi orthogonal dan tidak ada interferensi antar subcarrier. OFDM juga sangat sensitif terhadap kesalahan frekuensi pembawa yang menggeser ke-orthogonalan antara subcarrier.

2.4Teknik Akses Jamak (Multiple-access)

Spektrum sistem komunikasi nirkabel kira-kira mulai dari 150 kHz sampai 100 GHz disegmentasikan dalam beberapa band yang dapat di rancang sesuai dengan jenis dari layanan nirkabel. Perancangan ini telah ditetapkan oleh International Telecommunication Union (ITU) dan berlaku untuk setiap basis yang ada di dunia ini. Pembagian spektrum frekwensi menjadi beberapa blok memungkinkan pemakaian secara serentak dan akses yang secara simultan dapat menyebabkan konflik antar pengguna sehingga mengakibatkan kualitas informasi yang diterima kurang baik. Namun dengan adanya teknik Frekwensi Division Multiple Access (FDMA) hal ini dapat diatasi tanpa adanya konflik frekuensi. Akses jamak maksudnya akses secara simultan terhadap frekuensi yang sama atau kanal yang sama dalam daerah yang sama oleh beberapa pengguna. Simultan maksudnya sistem digunakan secara terus menerus dan dalam waktu yang sesegera mungkin. Sistem yang tidak mengalami kinerja yang simultan dianggap memiliki QoS yang rendah ( Low Quality of Service)[4].

2.4.1 Duplexing

Duplexing adalah metode yang digunakan untuk melengkapi komunikasi dua arah antara terminal point-to-point atau antara jaringan Hub dengan sebuah terminal pengontrol[4]. Dua metode yang digunakan pada nirkabel pita lebar adalah Frequency Division Duplexing (FDD) dan Time Division Duplexing (TDD).

FDD sekarang ini lebih luas digunakan pada fixed broadband Wireless. Dengan FDD beberapa frekuensi bekerja untuk mengontrol komunikasi antara downlik dan uplink. FDD digunakan pada semua komunikasi 1G, 2G, dan 3G sistem mobile.

TDD menggunakan frekuensi yang sama untuk downlink dan uplink dalam komunikasi antara hub dan terminal pengontrol. TDD bisa dikatakan transmisi yang sangat sederhana karena operator mengirimkan pesan dan harus menunggu responnya tetapi sudah sangat lama digunakan yaitu sejak adanya telegraph sekitar 150 tahun yang lalu. TDD ini masih banyak digunakan pada komunikasi antara pesawat dengan bandara pada frekuensi yang sama untuk mengirimkan dan menerima pesan suara.

2.4.2 Frequency Division Multiple Access (FDMA)

Melalui teknik akses jamak FDMA, spektrum yang diperoleh operator sistem disegmentasikan kedalam kanal frekuensi. Sebuah kanal frekuensi atau yang dalam fisiknya kanal slot yang dikenal melalui frekuensi utamanya dan bandwidthnya. Ketika terminal pengontrol dibangun, atau inisialisasi komunikasi, kanal frekuensi bekerja untuk mendukung komunikasi antara hub dan terminal itu. Jika sistem menggunakan FDD, baik kanal uplink maupun downlink telah

bekerja. Tetapi jika menggunakan TDD, hanya kanal tunggal yang bekerja yaitu uplink saja atau downlink saja. Bandwidth slot frekuensi bisa seragam dan bisa juga bervariasi. Kanal FDMA ditunjukkan oleh Gambar 2.6

Gambar 2.6 Kanal FDMA dengan bandwidth yang berbeda

FDMA adalah suatu metode akses jamak yang berdasarkan pembagian frekuensi. Teknologi FDMA membagi alokasi lebar pita spektrum frekuensi yang tersedia menjadi bagian-bagian kecil spektrum yang dialokasikan pada setiap penggunaannya sebagai sebuah kanal komunikasi. Dalam FDMA setiap pengguna yang sama hanya satu pengguna yang dapat memanfaatkan kanal frekuensi tersebut. Pada metode akses jamak ini, lebar pita sistem dibagi menjadi kanal-kanal dengan lebar pita tertentu. Pada sistem analog, biasanya 25 atau 30 KHz. Setiap satu kanal, menggunakan satu buah frekuensi pembawa yang dapat dipakai selama waktu pembicaraan.

Teknologi FDMA digunakan pada sistem analog seperti AMPS, NAMPS, TACS. Sebagai contoh dalam AMPS menggunakan lebar kanal separasi 30 KHz, NAMPS 10 KHz, dan sistem TACS menggunakan 25 KHz.

2.4.3 Time Division Multiple Access (TDMA)

TDMA adalah suatu metode akses jamak yang berdasarkan pada pembagian waktu yang berbeda-beda, tetapi frekuensi yang sama. Pada metode

akses ini, tiap pemakai mengirim sinyal dalam waktu yang berbeda-beda, tetapi pada frekuensi yang sama. Seperti pada FDMA jika kapasitas maksimum telah tercapai maka pemakai lain tidak dapat mengakses sistem. Dalam TDMA setiap pengguna diberikan alokasi time slot tertentu sebagai sebuah kanal komunikasi pada potongan spektrum frekuensi yang telah dialokasikan sehingga aliran informasi tidak kontinu biasa.

Teknologi TDMA tidak mengizinkan pengguna melakukan akses pada slot waktu yang telah diberikan pada pengguna lain sampai proses percakapannya selesai. Sebagai contoh sistem GSM membagi pembawa 200 KHz ke dalam slot waktu atau kanal. Pada saat ini sistem GSM memakai metode akses TDMA. Pemilihan TDMA didasarkan pada beberapa hal antara lain :

1. TDMA lebih mudah beradaptasi dengan transmisi data 2. TDMA dapat dipakai untuksel piko, mikro dan makro sel. Skematik slot waktu dtunjukkan oleh Gambar 2.7 :

Gambar 2.7 TDMA dengan Skematik Time Slot (TS)

Jumlah kanal tergantung dari bandwidth per-kanal dan besar frekuensinya. Setiap kanal dibagi besar frekuensinya dengan range tertentu. Data yang dikirimkan dapat dibuat menjadi beberapa time slot (TS) dan setiap TS memiliki nilai waktu yang bebbeda untuk setiap kanal.

2.4.4 Code Division Multiple Access

CDMA adalah suatu metode akses jamak yang berdasarkan pada pembagian waktu yang berbeda-beda dibandingkan TDMA dan FDMA karena pemanfaatan kode-kode digital untuk membedakan satu pengguna dengan pengguna lainnya. CDMA adalah suatu metode akses jamak yang berdasar pada pembagian kode. Kode-kode digital ini dikenal dengan pseudorandom code sequence. Setiap kanal memiliki kode yang berbeda dan frekunsi yang berbeda. Hubungan antara kode, kanal dan frekuensi ditunjukkan oleh Gambar 2.8 :

Gambar 2.8 Code Division Multiple Access (CDMA)

Pada CDMA kanal-kanal trafik dihasilkan melalui penandaan tiap pengguna dengan sebuah kode dalam sinyal pembawanya. Setiap kode ini yang menandai setiap pengguna kemudian dihamparkan satu sama lain dan secara simultan dikirimkan melalui sinyal pembawa. Pada akses jamak ini, setiap pemakai tidak dibatasi frekuensi ataupun slot waktu. Setiap pemakai mempunyai lebar pita yang sama dengan lebar pita sistem tersebut, sehingga setiap pemakai dapat mengakses sistem dalam waktu yang bersamaan. Caranya adalah dengan memberikan kode-kode ini sehingga setiap mobile station dengan mobile station yang lain dapat dibedakan.

2.5Teknologi Sistem Komunikasi Nirkabel

Sistem komunikasi nirkabel memiliki banyak teknologi yang berkembang sesuai dengan pertambahan waktu dan permintaan pelanggan yang menginginkan

t f

Kode

K a n a l 1 K a n a l 2 K a n a l 3

suatu teknologi yang terbaru, terbaik, lebih efisien dan efektif. Adapun teknologi sistem komunikasi wireless akan dijelaskan seperti dibawah ini.

2.5.1 Bluetooth

Bluetooth adalah sebuah teknologi komunikasi nirkabel (tanpa kabel) yang beroperasi dalam pita frekuensi 2,4 GHz, unlicensed ISM (Industrial, Scientific and Medical) dengan menggunakan sebuah frequency hopping tranceiver yang mampu menyediakan layanan komunikasi data dan suara secara real-time antara host-host bluetooth dengan jarak jangkauan layanan yang terbatas[4].

Protokol bluetooth menggunakan sebuah kombinasi antara circuit switching dan packet switching. Bluetooth dapat mendukung sebuah kanal data asinkron, tiga kanal suara sinkron simultan atau sebuah kanal dimana secara bersamaan mendukung layanan data asinkron dan suara sinkron. Setiap kanal suara mendukung sebuah kanal suara sinkron 64 kb/s. Kanal asinkron dapat mendukung kecepatan maksimal 723,2 kb/s asimetris, dimana untuk arah sebaliknya dapat mendukung sampai dengan kecepatan 57,6 kb/s. Sedangkan untuk mode simetris dapat mendukung sampai dengan kecepatan 433,9 kb/s.

Sebuah perangkat yang memiliki teknologi bluetooth nirkabel akan mempunyai kemampuan untuk melakukan pertukaran informasi dengan jarak jangkauan sampai dengan 10 meter (~30 feet), bahkan untuk daya kelas 1 bisa sampai pada jarak 100 meter.

Sistem bluetooth terdiri dari sebuah radio transceiver, baseband link Management dan Control, Baseband (processor core, SRAM, UART, PCM USB Interface), flash dan voice code. sebuah link manager. Baseband link controller menghubungkan perangkat keras radio ke baseband processing dan layer

protokol fisik. Link manager melakukan aktivitas-aktivitas protokol tingkat tinggi seperti melakukan link setup, autentikasi dan konfigurasi.

Sistem Bluetooth bekerja pada frekuensi 2.402GHz sampai 2.480GHz, dengan 79 kanal RF yang masing-masing mempunyai spasi kanal selebar 1 MHz, menggunakan sistem TDD (Time-Division Duplex). Secara global alokasi frekuensi bluetooth telah tersedia, namun untuk berbagai negara pengalokasian frekuensi secara tepat dan lebar pita frekuensi yang digunakan berbeda. Penggunaan spektrum frekuensi 2.4 GHz secara global belum diatur.

2.5.2 Infrared

Teknologi infrared adalah teknologi pertama dan paling memasyarakat, sudah sangat umum yang terdapat pada pengendali yang beredar di pasaran, misalnya remote televisi. Prinsip kerjanya sangat sederhana, processor kecil pada remote akan menterjemahkan penekanan tombol menjadi intruksi bahasa mesin (bilangan biner) yang dikirimkan melalui infrared ke TV. Dan data diubah kembali menjadi instruksi yg dikenal TV. Konsorsium yang mengatur dan megurusi infrared adalah IrDA (Infrared Data Associate), memiliki panjang gelombang sekitar 875 nm. Sinar yang dihasilkan dan dipancarkan didapatkan dari sebuah lampu LED biasa yang dapat diproduksi dengan sangat murah. Ada dua versi yaitu versi 1.0 memiliki kecepatan dari 0,576 hingga 115,2 kbps, sementara versi 2.0 memiliki kecepatan 0,576 hingga 1,152 Mbps.

2.5.3 Home Radio Frekuensi (HRF)

Singkatan dari Home Radio Frequency. Didesain sebagai nirkabel LAN yang digunakan khusus untuk di rumah. Hal ini berbeda dengan IEEE 802.11

yang didesain untuk bisnis. Salah satu keunggulan homeRF yang utama adalah masalah biaya. HomeRF lebih murah dari 802.11 dan standar-standar lainnya. Protokol ini berbasiskan frequency hopping dan mempergunakan gelombang radio untuk transmisi data. Protokol yang digunakan dalam HomeRF adalah SWAP (Shared Wireless Access Protocol). Di luar semua protokol yang disebutkan, sebagian dari pengguna komputer dan perangkat komunikasi lain banyak pula yang berpendapat bahwa bluetooth merupakan, salah satu standar nirkabel LAN. Sebenarnya tidaklah demikian. Bluetooth merupakan teknologi pengganti kabel yang dipromosikan oleh Ericsson, dengan bantuan dari Intel, Nokia, IBM, dan Toshiba. Standar ini menawarkan link point to point, namun tidak menawarkan dukungan native untuk IP. Dalam beberapa kasus seperti transfer data antar divais bergerak, bluetooth cocok digunakan, namun tidak sebagai WLAN.

2.5.4 WiFi (WirelesFidelity)

Wireless Fidelity, teknologi ini pada awalnya untuk menghilangkan keruwetan kabel dalam membangun sebuah jaringan computer, Wi-Fi bekerja pada frekuensi sama dengan Bluetooth yaitu pada 2,4 Ghz, namun bedanya Bluetooth menggunakan spread spectrum frequency hopping (SSFH), sedangkan Wi-Fi menggunakan direct sequence spread spectrum (DSSS), Intinya spread pada Wi-Fi akan lebih stabil dan tentunya lebih cepat dibandingkan dengan Bluetooth[5]. Wi-Fi memiliki kelemahan yang sangat mengangu seperti masalah keamanan yang dapat dibajak ditengah jalan, dan rentan terhadap konflik dengan perangkat lain dalam waktu yang bersamaan. Wi-Fi, dikenal dengan standar IEEE 802.11b, mulai luas dioperasikan dan beberapa operator di Amerika Serikat

mengope-rasikannya secara hot spot di berbagai lokasi seperti Bandar udara, kampus, hotel, coffee shop dll.

2.5.5 GPRS (General Packet Radio Service)

Di dunia industri komunikasi bergerak (mobile), data bergerak dan multimedia kini menjadi fokus pengembangan, dan GPRS ('General Packet Radio Service') menjadi kunci yang memungkinkan untuk meraih sukses di pasar. Alasannya adalah melalui GPRS, ledakan pertumbuhan layanan internet melalui jaringan kabel (telepon), sekarang dimungkinkan penyalurannya melalui komunikasi bergerak. Nortel Networks, Ericsson, Siemens, Nokia dan banyak industri telekomunikasi lainnya dalam publikasinya menyatakan telah mampu mengawinkan Web dengan telepon bergerak menggunakan teknologi GPRS yang kini mulai gencar ditawarkan kepada para operator GSM dan TDMA yang berminat memasarkan layanan internet nirkabel. GPRS merupakan sistem transmisi berbasis paket untuk GSM yang menggunakan prinsip 'tunnelling'. Ia menawarkan laju data yang lebih tinggi. Laju datanya secara kasar sampai 160 kbps dibandingkan dengan 9,6kbps yang dapat disediakan oleh rangkaian tersakelar GSM. Kanal-kanal radio ganda dapat dialokasikan bagi seorang pengguna dan kanal yang sama dapat pula digunakan secara berbagi (sharing) di antara beberapa pengguna sehingga menjadi sangat efisien. GPRS yang menggunakan teknologi tersakelar paket (packet switching) memungkinkan semua pengguna dalam sebuah sel dapat berbagi sumber-sumber yang sama; dengan kata lain para pelanggan menggunakan spektrum radio hanya ketika benar-benar mentransmisikan data. Efisiensi penggunaan spektrum pada akhirnya berarti kinerja yang lebih baik dan biaya yang lebih rendah. GPRS dapat

menawarkan laju data sampai 115 kbps atau lebih, dengan menggabungkan kanal-kanal dan menggunakan teknologi penyandian yang baru.

2.5.6 Fixed Wireless Access

Teknologi nirkabel tetap merupakan sistem berbasis radio yang memungkinkan kita untuk mengakses transmisi sinyal data melalui udara tanpa harus mempunyai koneksi fisik seperti kabel metal atau kabel fiber optik. Jaringan nirkabel dibangun dengan menempatkan sebuah base station pada beberapa tempat yang sesuai. Base station ini memungkinkan perusahaan fixed nirkabel menggunakan frekuensi microwave untuk menerima sinyal radio broadband melalui jaringan nirkabel. Radio gelombang mikro, dengan range frekuensi sekitar 1 Gigahertz (GHz) sampai 40 GHz, yang dipasangkan pada bagian base station dan pada bagian pelanggan. Konfigurasi jaringan akses nirkabel tetap terdapat pada Gambar 2.9 :

Gambar 2.9 Konfigurasi Fixed Wireless 2 Pelanggan

Pada jaringan nirkabel tetap informasinya bisa berasal dari jaringan internet ataupun jaringan LAN/MAN/WAN yang dimanajemen di modul koneksi internet. Dari modul internet ini akan dihubungkan dengan sebuah pemancar melalui kabel koaksial atau serat optik, informasi yang dipancarkan akan dapat

diakeses oleh pelanggan yang membutuhkan. Sesama pelanggan juga dapat berhubungan satu sama lain.

2.5.7 Local Multipoint Distribution Service (LMDS)

Local Multipoint Distribution Service (LMDS) adalah sistem komunikasi Wireless broadband point-to-multipoint communication yang beroperasi sekitar 28 GHz sampai 31 GHz (tetapi di eropa bisa mencapai 40 GHz)yang dapat membawa informasi video, suara dan data dengan pemanfaatan lebar pita frekwensi sekitar 1GHz[10].

LMDS merupakan sistem komunikasi point to multipoint berbasis sel yang beroperasi pada rentang 28 GHz sampai 31 GHz atau bergantung lisensi di suatu negara dengan bandwidth yang tersedia sebesar 1GHz hingga 3 GHz. LMDS dapat menyediakan layanan suara, data, internet, dan video secara bidirectional. Sebagai akibat dari propagasi sinyal pada frekuensi tersebut maka sistem LMDS menggunakan arsitektur konfigurasi sel dengan memakai teknologi digital dan pengulangan frekuensi. Pengiriman sinyal gelombang milimeter serta alokasi spektrum yang besar dari sistem LMDS dapat menyediakan layanan pita lebar, data rate yang tinggi pada radius sel yang kecil berdiameter 1 km sampai 5 km yang line of sight, baik secara point to multipoint atau point to point.

2.5.8 Multi-Channel Multipoint Distribution Service

Multi-channel Multipoint Distribution Service (MMDS) adalah sistem komunikasi nirkabel pita lebar. Biasanya digunakan dan dikembangkan untuk komunikasi melalui televisi broadcast. MMDS lebih dikenal dengan “wireless cable”. Layanan MMDS diperoleh pada bandwith 2.5 GHz – 2.7 GHz dan

memiliki jangkauan jarak frekwensi yang lebih besar dari LMDS, yaitu sekitar 30 – 50 mil namun memiliki kecepatan yang lebih rendah karena hanya memiliki datatrate sekitar 0.5-3 Mbps. Teknik modulasi yang digunakan hampir sama dengan LMDS tetapi pada sistem ini bisa menggunakan teknik modulasi OFDM. Layanan ini banyak dikembangkan di Amerika, Amerika latin Asia dan beberapa negara di eropa.

2.5.9 Laser Transmission

Teknologi ini sering disebut dengan ”free space optic” , beroperasi pada jarak yang dekat seperti infrared dan memiliki spektrum cahaya. Repeater Serat optik digunakan untuk menghubungkan LAN dengan unit laser. Koneksi ke- dan dari laser dibuat menggunakan standard serat optik, melindungi data dari iterferensi frekuensi radio dan elektromagnetik. Monitor dapat dipasangkan di dalam unit laser untuk mengetahui status operasional. Namun produk ini tidak terlalu banyak di aplikasi bisnis karena transmisinya dipengaruhi oleh kondisi atmosfir. Laser biasanya memiliki panjang gelombang 1550 nanometer (nm) dan memiliki bandwidth sekitar 1 Gbps. Laser tidak dapat ditransmisikan pada jarak jauh, praktisnya hanya dapat mencapai link sepanjang 500 meter.

2.5.10 Komunikasi Satelit

Ide menggunakan satelit sebagai stasiun relay untuk sistem radio telepon gelombang mikro dimulai pada tahun 1945 ketika Arthur C. Clarke mengajukan skema pada sebuah Jurnal Inggris. Amerika serikat meluncurkan satelit komunikasi pertama diawal tahun 1960 yaitu Echo1 dan Echo2. Gambar 2.10

diatas menunjukkan bagai mana hubungan antara layanan komunikasi yang ada dengan satelit.

Gambar 2.10 Sistem Komunikasi Satelit

Layanan PSTN menggunakan perantara yang dinamakan gateway. Dari gateway tersebut dapat mengirimkan dan menerima komunikasi yang terjadi dan tentunya dua arah. Setiap divais menerima sebuah sinyal radio pada sebuah frekuensi dan mengubahnya kedalam bentuk transmisi yang lain. Transmisi yang lain maksudnya dapat berupa kabel, serat optik maupun transmisi nirkabel lainnya.

Untuk komunikasi satelit, frekuensi uplink dan downlink dipisahkan untuk mengurangi interferensi antara sinyal transmisi dengan sinyal terima. Komunikasi satelit sangat cocok untuk transmisi data. Bit error rate untuk kanal satelit memiliki 1 kesalahan dari 1 juta bit yang ditransmisikan. Namun ada juga kesalahan yanga sangat potensial dalam komunikasi ini, yaitu delay. Teknologi komunikasi satelit yang sangat banyak digunakan saat ini adalah VSAT (very small aperture terminal) yang digunakan untuk layanan tetap seperti PSTN. Untuk teknologi yang bergerak (mobile) menggunakan mobile satelit communication seperti Inmarsat dan Intelsat.

2.6 Komunikasi Pita Lebar

Akses internet antara penyedia layanan internet (ISP) dan konsumen di negara berkembang sedang melakukan perubahan akses dari modem dial-up dengan kecepatan rendah (sekitar 56 kbps) menjadi akses broadband yang memiliki range dari ratusan kbps sampai beberapa Mbps. Sistem komunikasi broadband adalah menggambarkan link komunikasi yang memiliki bandwidth transmisi yang besar. Link komunikasi kecepatan tinggi ini berada diatas 128 kbps[8].

Teknologi broadband dapat ditransmisikan melalui wireline maupun secara nirkabel. Teknologi nirkabel sering dikatakan dengan Broadband Wireless Access (BWA). Berikut ini akan dijelaskan teknologi broadband :

1. Integrated Services Digital Network (ISDN)

ISDN dikenal juga sebagai Basic Rate Interface (BRI). Menyediakan seluruh alternatif digital kepada layanan telepon digital melalui kanal 2x64 kbps untuk suara dan data. Pengguna mengakses layanan ini melalui sebuah switch pada perusahaan telepon. ISDN menggunakan peralatan khusus yaitu terminal adapter atau Router ISDN.

2. Digital Subscriber Line (DSL)

DSL adalah teknologi terbaru seperti ISDN yang mampu untuk menerima suara, data dan video melalui line telepon tunggal. Teknologi ini telah banyak digunakan di rumah, perusahaan maupun kampus. DSL bekerja menggunakan pemrosesan sinyal digital untuk mengatasi noise dan atenuasi pada jaringan telepon. Sistem ini memiliki kemampuan mendownload data sampai kepada kecepatan 2 Mbps.

3. Televisi Kabel (CTV)

Awalnya dikembangkan untuk pengiriman siaran televisi, namun sekarang ini CTV telah dikembangkan sebagai alternatif dalam pengiriman data lewat internet melaui kabel koaksial. Kanal ini dimulai dengan banwidth transmisi sekitar 6 MHz sampai 50MHz untuk siaran televisi. Sementara untuk penumpangan data lewat internet memiliki banwidth yang tinggi yaitu sekitar 30 Mbps perkanal. Standard untuk internet melalui kabel fisik ada dalam bentuk Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS). Jika pelanggan telah memiliki televisi kabel maka fasilitasnya dibatasi hanya sebatas e-mail. Intenet ini ditumpangkan dengan menggunakan kabel modem pada serat optiknya.

4. Satelit

Banyak pelanggan telah menerima siaran televisi melalui satelit, seperti televisi kabel, sistem ini menggunakan sistem broadcast analog. Satelit berbasis internet telah lama digunakan sebagai backbone internet misalnya backbone untuk daerah atlantik.

5. Cellular

Generasi pertama (1G) jaringan telepon sellular dalah masih analog. Banyak negara di dunia yang memiliki jaringan sellular masih menggunakan generasi kedua (2G) dimana sudah hampir seluruhnya berbasis digital dan beberapa memakai gabungan keduanya analog-digital. Jaringan 2G menyediakan layanan mobile voice communication dan juga mendukung komunikasi data tetapi hanya dibatasi sebatas akses melalui nirkabel Aplication Protocol (WAP). Beberapa negara juga sudah menggunakan 3G yang sudah memakai teknologi paket switching seperti komunikasi internet, memiliki kemampuan kecepatan data

sampai 2 Mbps. Teknologi masa depan 4G sedang dikembangkan dan diperkirakan akan mampu mencapai kecepatan sampai 100 Mbps.

6. Teknologi broadband lainnya

Selain teknologi yang telah dijelaskan diatas, teknologi broadband lainnya

BAB III

LOCAL MULTIPOINT DISTRIBUTION SERVICE

3.1 Pendahuluan

Sistem LMDS (Local Multipoint Distribution Service) merupakan salah satu pendekatan teknologi nirkabel untuk menyediakan layanan pita lebar dengan frekuensi operasi antara 28 GHz hingga 31 GHz. Pemanfaatan bandwidth frekuensi sedikitnya sebesar 1 GHz membuat sistem LMDS mampu membawa informasi suara, video, dan data berkecepatan tinggi baik satu arah maupun dua arah dalam kapasitas yang besar pada cakupan sel kecil berdiameter 1 km hingga 5 km yang line of sight, baik secara point to point maupun point to multipoint.

3.2 Gambaran Umum Sistem LMDS.

LMDS merupakan sistem komunikasi point to multipoint berbasis sel yang beroperasi pada rentang 27 GHz sampai 31 GHz atau bergantung pada lisensi di suatu negara, dengan bandwidth yang tersedia sebesar 1GHz hingga 3 GHz. LMDS dapat menyediakan layanan suara, data, internet, dan video secara bidirectional. Sebagai akibat dari propagasi sinyal pada frekuensi tersebut maka sistem LMDS menggunakan arsitektur konfigurasi sel dengan memakai teknologi digital dan frekuensi reuse. Pengiriman sinyal gelombang milimeter serta alokasi spektrum yang besar dari sistem LMDS dapat menyediakan layanan pita lebar, data rate yang tinggi pada radius sel yang kecil berdiameter 1 km sampai 5 km yang line of sight, baik secara point to multipoint atau point to point.

Local, Jarak tempuh sinyalnya terbatas kira-kira 1 s.d. 5 km yangdisebabkan karakteristik propagasi sinyal pada frekuensi tinggi mengalami banyak redaman, akibatnya sangat rentan terhadap kondisi lingkungan, terutama akibat hujan. Jarak tempuh yang terbatas tersebut dapat juga disebabkan penggunaan gelombang milimeter dengan daya yang kecil.

Multipoint, menunjukkan bahwa sinyal dikirim secara point to multipoint atau secara broadcast pada arah downlink dan secara point to multipoint pada arah uplink sehingga dapat dipergunakan untuk komunikasi secara bidirectional dan bersamaan.

Distribution, sistem ini akan mendistribusikan semua jenis layanan yang dimiliki operator kepada pelanggan secara simultan, seperti layanan voice, data, image, internet, dan video baik secara analog maupun digital.

Service, menunjukkan bahwa jenis-jenis layanan yang ditawarkan melalui jaringan LMDS sepenuhnya tergantung pada operator sistem. Lebar pita yang diberikan secara tidak terbatas sehingga mampu memberikan berbagai layanan.

3.3 Alokasi Frekuensi

Alokasi frekuensi LMDS termasuk belum baku dan seragam di berbagai negara. Federal Communication Commision (FCC), sebuah badan di Amerika Serikat mengusulkan pemakaian Ka-band frekuensi 28-31 GHz untuk penggelaran layanan LMDS

Acuan yang digunakan adalah spektrum frekuensi yang digunakan oleh sistem LMDS di Amerika Serikat yaitu sistem LMDS dengan frekuensi downlink 28 GHz dan frekuensi uplink 29 GHz. Range frekuensi yang digunakan adalah

antara 27,5 GHz sampai 28,35 GHz dan 29,10 GHz sampai 29,25 GHz dengan bandwidth sebesar 1 GHz[10].

3.4 Jenis Layanan Yang Disediakan

Besarnya alokasi spektrum yang digunakan memampukan sistem LMDS untuk mendukung layanan-layanan broadband. Jenis layanan yang disediakan oleh sistem LMDS dapat dibagi sebagai berikut .

1. Layanan Data Berkecepatan Tinggi. a. Peer to peer (Symetric) services b. Client/server (asymetric) services

Jaringan bisa terbentuk sendiri atau umum. Kecepatan data downstream biasanya 15 Mbps sampai 55 Mbps, sedangkan kecepatan upstream dari 64 Kbps sampai 44 Mbps.

2. Layanan suara atau telepon. Kecepatan dari layanan telepon adalah pada ISDN, E1, dan E3.

4. Layanan video. 5. Video on demand.

6. Interaktif video, seperti video conference.

7. Broadcast video, yang dapat disediakan dalam bentuk analog (PAL) maupun digital (MPEG)

3.5 Standardisasi Sistem LMDS.

LMDS merupakan sistem yang netral terhadap berbgai jenis protokol dan dapat mendukung seluruh jenis standar transmisi seperti ATM untuk suara dan data, TCP/IP untuk akses internet dan MPEG-2 untuk video[10]. Sesuai

perkembangan, sistem LMDS menuntut adanya standarisasi penggunaan LMDS. Standarisasi dilakukan oleh forum ATM, DAVIS, DVB, ETSI, dan ITU. Metode yang digunakan berdasarkan standarisasi sebagian besar menggunakan sel ATM sebagai mekanisme pengiriman utamanya.

3.6 Arsitektur Sistem LMDS

Arsitektur sistem LMDS terdiri dari informasi, node, antena pemancar dan penerima, serta pelanggan. Secara jelasnya seperti terlihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1. Arsitektur Sistem LMDS[10]

Pada sebuah node dikumpulakan informasi yang berasal daribanyak sumber seperti suara dari PSTN, jaringan ATM, jaringan local yang memiliki IP, Broadcast Video dan jaringan luar yang lainnya. Node ini merupakan Network Operation center (NOC) yang akan memanajemen sejumlah jaringan. Antena OTX yaitu antena pemancar akan memancarkan informasi kepada pelanggan komersil, institusi, perumahan dan pelanggan lainnya dan akan diterima oleh antena OTR di sisi pelanggan. Network Interface Unit (NIU) akan membagi jenis informasi yang diterima sesuai dengan jenis layanan yang digunakan.

Gambar 3.2. Konfigurasi Jaringan Sistem LMDS.

Konfigurasi jaringan sistem LMDS secara garis besar terdiri dari empat bagian dasar yang membentuk sistem LMDS tersebut seperti terlihat pada Gambar 3.2 yaitu :

a. Network Operation Center (NOC)

NOC merupakan perangkat manajemen sistem yang mengatur sejumlah jaringan pelanggan . Beberapa NOC dapat saling interkoneksi

b. Infrastruktur berbasis serat optik (Fiber-based Infrastucture)

Infrastruktur berbasis serat optik terdiri atas saluran SONET OC-12, OC-3, serta OC-1, peralatan central ofice (CO), sistem switching ATM dan IP, dan interkoneksi dengan internet dan PSTN (Public Switched Telephone Network). c. Base station

Base station adalah tempat dimana terjadi konversi sinyal data dari infrastruktur serat optik ke infrastruktur nirkabel. Perangkat pada base station terdiri dari interface (antar muka) jaringan untuk terminasi jaringan serat optik, fungsi modulasi dan demodulasi, serta perangkat pengirim dan penerima gelombang mikro. Local Switching dapat juga ditempatkan pada base station sehingga pelanggan yang berada dalam sel yang sama dapat berkomunikasi tanpa harus melalui infrastruktur serat optik.

d. Customer Premise Equipment (CPE)

Customer Premise Equipment (CPE), disebut juga perangkat terminal pelanggan, bentuknya bervariasi tergantung penjualnya.

3.7 Konfigurasi Sistem LMDS

Operator sistem LMDS memberikan layanan dan stategi bisnis yang berbeda dan ini menyebabkan konfigurasi sistem yang dipilih juga akan berbeda diantara para operator sistem. Terdapat 2 buah konfigurasi sistem LMDS yang paling umum dipakai adalah sebagai berikut.

1. Co-sited base station, dimana indoor digital equipment terhubung ke infrastuktur jaringan outdoor mounte microwave equipment yang ditempatkan di atap bangunan pada lokasi yang sama. Arsitektur ini umumnya disertai dengan perencanaan frekuensi radio (RF). Perencanaan RF ini menggunakan sistem gelombang mikro bersektor banyak (multiple sector). Gambar arsitektur Co-sited base station adalah seperti Gambar 3.3

Gambar 3.3. Co-Sited Base Station[10]

3. Analog fiber, seperti terlihat pada Gambar 3.4., alternatif lainnya menggunakan jaringan serat optik analog yang menghubungkan antar IDU (Indoor Data Unit) dengan ODU (Outdoor Data Unit). Jaringan serat optik analog tersebut di atas menghubungkan antara unit base station dalam ruangan dengan beberapa sitem pengrim dan penerima gelombang mikro.

Gambar 3.4. Analog Fiber Architecture[10]

Dengan pendekatan arsitektur ini maka ada penggabungan perangkat digital yang memberikan keunggulan antara lain pengurangan biaya dan meningkatkan penyebaran aplikasi digital pada daerah cakupan yang luas. Kelebihan lain adalah pengurangan jumlah sektorisasi pada tiap lokasi karena semakin banyaknya perangkat gelombang mikro yang disebar.

3.8 Parameter Perencanaan LMDS

Untuk membangun sebuah sistem LMDS perlu diperhatikan beberapa parameter. Parameter ini dapat digunakan sebagai acuan dalam pembangunan sistem yang nyata. Adapun parameter tersebut adalah seperti prediksi pelanggan, link budget berupa redaman, kualitas transmisi, daya pancar, level sinyal terima, EIRP dan site planning.

3.8.1 Menentukan Prediksi Pelanggan

Trafik awal tahun diperkirakan berdasarkan jumlah calon pelanggan daftar tunggu baru (PSB) dari suatu daerah dengan harapan bahwa beberapa dari calon pelanggan tersebut dapat dilayani oleh sistem LMDS. Memperkirakan trafik untuk beberapa tahun ke depan untuk jenis layanan tertentu dengan Persamaan 3.1 berikut :

Keterangan

Ep : estimasi pelanggan

Es : estimasi pelanggan saat ini Fp : faktor pertumbuhan rata-rata n : jumlah tahun estimasi

diasumsikan bahwa faktor pertumbuhan rata-rata 0,3 dan estimasi waktu adalah untuk 5 tahun ke depan.

3.8.2 Menentukan Link Budget.

Sistem LMDS memiliki bandwidth sebesar 1 GHz sehingga akan menyebabkan loss propagasi yang besar. Untuk mengatasi hal tersebut maka diupayakan radius sel hanya beberapa kilometer saja sehingga akan terjadi kondisi Line of Sight (LOS) antara base station dan antena pelanggan.

Parameter atau nilai besaran yang digunakan dalam perhitungan link budget dapat dilihat pada Tabel 3.1 :

Tabel 3.1. Parameter Link Budget [10]

No Parameter Teknis CPE BTS

1 Daya pancar maksimum 20 dBm 31,76 dBm

2 Frekuensi 29 GHz 28 GHz

3 Gain antena 36 dBi 18 dBi

4 Tinggi antena 3 m 40 m

5 Noise Figure 7 dB 7 dB

6 Fading Margin 5 dB 5 dB

6 Redaman kabel 0,22 dB/m 0,22 dB/m

3.9 Redaman

hujan dan atmosfir. Bahkan pada beberapa frekuensi tertentu terjadi serapan gas (Gaseous absorption) yang sangat besar terhadap sinyal yang menyebabkan frekuensi tersebut tidak dapat digunakan.

3.9.1 Redaman Hujan

Pada frekuensi LMDS yang menjadi masalah utama adalah redaman akibat hujan. Perhitungan redaman hujan ditentukan oleh informasi tentang curah hujan yang pada daerah tersebut, seluruh perhitungan terhadap curah hujan dilakukan dengan menggunakan satuan milimeter per jam (mm/hr).

Hujan lebat dapat mengakibatkan kerusakan yang serius terhadap sinyal untuk propagasi dengan frekuensi LMDS, namun biasanya daerah cakupan hujan terbatas dan tidak seluruh daerah yang terkena hujan memiliki curah hujan yang rata atau sama.

Curah hujan ini dapat dimodelkan dengan menggunakan nilai faktor reduksi (r) yang akan menentukan panjang jejak efektif (Leff) yang terkena hujan

seperti Persamaan 3.2 :

R =

) * 045 . 0 ( 1

1

L

...

3.2

Leff = L x r

dimana L merupakan jarak jejak yang sebenarnya.

Salah satu model pengukuran redaman hujan yang paling diterima adalah menggunakan Persamaan 3.3.

A = a x R

b

(dB/km)

... 3.3 Parameter a dan b merupakan fungsi dari frekuensi, temperatur hujan, dan polarisasi. Jenis polarisasi yang digunakan adalah polarisasi vertikal dan horizontal. Nilai a dan b yang tertera hanya berlaku untuk curah hujan dengan

persentase hujan 0,01 %. LMDS ini akan menggunakan nilai availability 99 % sehingga memiliki unavailability 1 %. Persamaan yang dipakai adalah :

Ap= A

_0,01

x(0,12P

(0,546 0,0743LogP)

_)(dB

₎

... 3.4 Dimana P merupakan nilai unavailability dan untuk menentukan konstanta atenuasi hujan adalah berdasarkan rekomendasi CCIR yang memberikan besar nilai a dan b berdasarkan fungsi frekuensi.

a = 4.21 x 10-5 f 2.42 (untuk 2.9GHz = f = 54GHz) a = 4.09 x 10-2 f 0.669 (untuk 54GHz = f =180GHz) b = 1.41 f –0.0779 (untuk 8.5GHz = f = 25GHz) b = 2.63 f –0.272 (untuk 25GHz = f =164GHz)

Dimana wilayah Indonesia terletak di daerah hujan P, nilai curah hujan yang dikeluarkan CCIR adalah R = 145 mm/hr.

3.9.2 Redaman Ruang Bebas (Free Space Loss)

Redaman ruang bebas (LFS) merupakan besar redaman selama melewati

udara dimana pengaruh dari difraksi, refraksi, refleksi, absorbsi, maupun blocking dianggap tidak ada. Redaman ruang bebas secara matematis dapat dihitung dengan rumus Persamaan 3.5:

Lfs = r t P P

... 3.5

Besarnya rapat daya F pada tempat-tempat yang berjarak d dari antena isotropis dengan daya pemancar Pt dapat menggunakan Persamaan 3.6 :

F= ₂

. . 4 d

Pt

Jika luas tangkap (aperture) antena isotropis adalah 4

2

, dimana adalah panjang gelombang sinyal, maka besarnya daya yang ditangkap oleh antena penerima menjadi Persamaan 3.7.adalah :

Pr = F

4 2 = . 4 . . . 4 2 2 d P_t = Pt d . .

4 ... 3.7

Jadi redaman ruang bebas menjadi Persamaan 3.8 berikut ini :

Lfs=

r t P P = 2 . . 4 d P P t t = 2 . .

4 d ... 3.8

Karena = c/f dengan c adalah cepat rambat gelombang cahaya di ruang hampa sebesar 3x108 m/dt, maka besarnya redaman ruang bebas menjadi :

Lfs = 10 log c f d . . . . 4

= 20 log

c

. 4

+ 20 log d + 20 log f = 32,5 + 20 log dkm + 20 log fMhz

Lfs= 92,4 + 20 log dkm + 20 log fGHz ... 3.9

Dimana :

dkm = radius sel dalam kilometer

fGH = frekuensi dalam gigahertz

fMhz = frekuensi dalam megahertz

3.10 Kualitas Transmisi

Ukuran dari kualitas layanan pada sisi penerima untuk sistem digital adalah BER (Bit Error Rate). BER menunjukkan perbandingan kesalahan bit dengan keseluruhan bit pada penerima. Jika BER tidak memenuhi standar

minimum maka kualitas yang diterima akan sangat tidak baik. Berikut pada Tabel 3.3. terilihat spesifikasi teknis sistem LMDS.

Tabel 3.3. Spesifikasi Teknis Sistem LMDS[10] Teknik Duplex FDD

Teknik Akses Jamak FDMA/TDMA

Modulasi QPSK

Availability 99%

BER ₁₀ 6

Untuk menentukan Eb/No dapat dihitung dengan menggunakan grafik yang menghubungkan antara BER yang disyaratkan dengan jenis modulasi yang digunakan. Kualitas suara akan sebanding dengan harga Eb/No. Peningkatan Eb/No akan meningkatkan suara dan data dengan menggunakan persamaan 10 sebagai berikut : CODING No Eb = NONCODING No Eb

-Coding gain + IM ... 3.10 Dimana IM adalah Implementation Margin.

Jika digunakan BER adalah 10-6 dan modulasi QPSK maka

NONCODING No

Eb

. Standar yang biasa digunakan untuk mengukur performansi suatu sistem komunikasi adalah carrier to noise yang diterima (C/N)[7]. Nilai ini menggambarkan perbandingan antara daya sinyal yang diinginkan terhadap daya noise yang tidak diinginkan. Jika (C/N) terlalu kecil, penerima tidak akan dapat mendeteksi sinyal yang dipancarkan yang berarti noise melebihi daya sinyal. Persamaan yang dipakai adalah :

N C = No Eb

+ ( 10 x log

1

m

) ... 3.11 dimana :

N C

m = Level modulasi yang digunakan = roll of factor

3.11 Daya Pancar (Power Transmit)

Daya pancar dapt dihitung dengan Persamaan 3.12

PT = N C

- GT –GR – 204+ LTX +LRX+LFS + Lhujan+NF +10log BW+FM ... 3.12

PT = Daya pancar

LTX = Redaman saluran pada pemancar

LRX = Redaman saluran pada penerima

LFS = Redaman lintasan (redaman ruang bebas)

Lhujan = Redaman hujan

GT = Gain pada pemancar

GR = Gain pada penerima

N C

= Nilai perbandingan antara sinyal yang diterima dengan noise yang

diterima. FM = Fading Margin

3.12 RSL (Receive Signal Level)

RSL merupakan besar daya di titik ujung penerima. Level terima minimum secara umum adalah sebagai berikut :

RSLMIN = No Eb

+ 10 log R – 204 + NF ... 3.13 sedangkan RSL dari sistem adalah sebagai berikut :

RSLRANCANG= PT + GT + GR – LFS - Lhujan - LTX - LRX ... 3.14

Penerima radio mempunyai kepekaan (threshold) terhadap level terima. Jika RSL dari sistem lebih kecil daripada nilai RSL minimum (PTHRESHOLD), maka

harus dilakukan rekonfigurasi dengan cara menyesuaikan besar path loss dengan besar RSL minimum dari sistem.

3.13 EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power)

EIRP merupakan besaran yang menyatakan kekuatan daya pancar dari suatu antena di bumi. Atau dengan kata lain EIRP merupakan perkalian antara daya RF dengan gain suatu antena. EIRP dapat dihitung dengan Persamaan 3.15 : EIRPRancang = RSL + Lpath – GRX + (LKT + LCT) ... 3.15

dimana :

EIRP = Daya pancar (dBW) GRX = Gain antena (dB)

Lpath = Redaman lintasan

LKT = Redaman feeder transmitter (kabel)

LCT = Redaman branching transmitter (konektor).

3.14 Konsep Sel Nirkabel LMDS.

Sel adalah istilah untuk menunjuk daerah cakupan sinyal. Idealnya sel akan berbentuk lingkaran, tetapi faktanya belum tentu. Hal ini akan bergantung kondisi propagasi pada lingkungan cakupannya. Dalam pemodelannya bentuk sel yang digunakan adalah hexagonal. Pada Tabel 3.4. terlihat persamaan untuk mencari luas sel.

Tabel 3.4. Persamaan Luas Sel Tipe sel Luas sel Lingkaran _pR2 Hexagonal _2,598R2

3.15 Sektorisasi

Sektorisasi adalah pengarahan daya pancar antena BTS pada arah tertentu. Pengarahan antena tergantung pada kebutuhan. Sektorisasi dilakukan berdasarkan kepadatan trafik. Sektorisasi ini umumnya akan menentukan model arsitektur sel dalam sistem nirkabel.

Teknik sektorisasi ini dapat mengurangi masalah interferensi co-channel dan meningkatkan kapasitas sistem. Masalah interferensi co-channel dapat dikurangi dengan penggunaan antena unidirectional untuk menggantikan antena omnidirectional, dimana tiap-tiap antena unidirectional ini meradiasikan dayanya terutama pada suatu sektor tertentu saja. Sehingga sebuah sektor menerima dan memancarkan daya interferensi dari dan ke sebagian sel co-channel-nya. Hal ini berarti bahwa jumlah penginterferensi pada rantai co-channel-nya berkurang. Pengurangan interferensi co-channel ini memungkinkan adanya pengurangan jumlah sel dalam satu cluster dan meningkatkan frekuensi reuse-nya. Sehingga pada akhinya mampu meningkatkan kapasitas sistem nirkabel secara keseluruhan. Semakin banyak sektor dalam sel berarti mengurangi area cakupan suatu antena base station tertentu dan meningkatkan cost baik dari segi perangkat maupun operasionalnya.

3.16 Frekuensi Reuse

Suatu hal terpenting yang dapat secara substansial mengubah kecepatan transmisi dan penggunaan bandwidth adalah frekuensi reuse. Dengan adanya teknik frekuensi reuse ini maka sistem dapat menggunakan kembali (re-use) band frekuensi yang sama dari satu sel ke sel yang lain. Salah satu bentuk penerapan

frekuensi reuse dalam sistem LMDS dapat dengan menggunakan suatu pola selular hexagonal.

Cluster (K) adalah sekumpulan sel yang terdiri dari beberapa sel yang memiliki frekuensi yang berbeda. Cluster size yaitu jumlah sel dalam 1 cluster. Beberapa cluster dapat disusun secara berulang menjadi sekelompok cluster dalam suatu sistem.

3.17 Site Planning

Site planning adalah merencanakan jalur sistem komunikasi secara keseluruhan dari pemancar sampai penerima dengan membagi link radio dan merencanakan jumlah serta letak tiap-tiap repeater yang disesuaikan dengan kondisi lingkungan dimana link akan dibangun. Menentukan letak menara antena pada setiap hop dengan memperhitungkan data path profile untuk setiap hop.

Dalam menentukan tinggi menara agar sistem line of sight (LOS), yang harus dilakukan adalah mengenai faktor kelengkungan bumi (k), dimana biasanya

yang dipakai k =

3 4

serta harus mengikuti kaedah LOS. Perencanaan site adalah

Tinggi koreksi antena dapat menggunakan persamaan 3.16 & 3.17 berikut ini :

hcorrected =

k xd xd_{1 2} 079 , 0

...3.16

jari-jari freshnel F=17,3

fxd xd

d_{1 2}

...3.17 dimana clearance = 0,6F + hcorrected

maka tinggi obstacle maksimum agar sistem LOS, maka h3 = hobstacle +

BAB IV

ANALISIS KINERJA LMDS 4.1 Umum

Kinerja LMDS yang akan dianalisis pada Tugas Akhir ini adalah redaman hujan, redaman ruang bebas (free space loss), kualitas transmisi, daya pancar, RSL (Receive Signal Level), EIRP(Equivalent Isotropic Radiated Power) dan tinggi antena agar sistem line of sight. Model yang digunakan dalam analisa ini adalah Gambar 4.1 :

Gambar 4.1 Model Sistem yang Dianalisa

Perangkat disisi pemacar adalah NOC dan NIU pada penerima sebagai perangkat manajemen jaringan. Antara Antena dan terminal NOC/NIU dihubungkan oleh kabel yang memiliki redaman. Untuk mempermudah analisa penulis memberikan beberapa asumsi yang diperlukan untuk analisa.

Beberapa asumsi yang digunakan dalam analisis adalah : 1. Sistem bekerja pada frekuensi 28 GHz dengan bandwidth 1 GHz.

2. Curah hujan sesuai dengan yang dikeluarkan CCIR yaitu 145 mm/jam[10]. 3. Jarak dari antena ke terminal adalah 5 meter dan jarak obstacle dari

transmitter 100 meter dan rugi-rugi konektor diabaikan (LCT = 0 dB).

4. Probabilitas error (nilai BER) yang digunakan 10 -6 [10]. 5. Radius sel adalah 5 km.

4.2 Parameter Analisis

Beberapa parameter yang dianalisis pada Tugas Akhir ini adalah Link budget, redaman hujan dan redaman ruang bebas, kualitas transmisi, daya pancar, level sinyal terima (RSL), EIRP dan tinggi menara. Tinggi menara dianalisi hanya sebatas agar sistem line of sight. Kualitas transmisi merupakan perbandingan antara tingkatan sinyal yang diterima dengan derau yang diterima. RSL merupakan besar daya terima di ujung penerima dan EIRP menyatakan besar yang menyatakan kekuatan daya suatu antena di bumi.

4.3 Penentuan Link Budget

Sistem LMDS memiliki bandwidth sebesar 1 GHz sehingga akan menyebabkan loss propagasi yang besar. Untuk mengatasi hal tersebut maka diupayakan radius sel hanya beberapa kilometer saja sehingga akan terjadi kondisi Line of Sight (LOS) antara base station dan antena pelanggan.

Parameter atau nilai besaran yang digunakan dalm perhitungan link budget dapat dilihat pada Tabel 4.1 :

Tabel 4.1. Parameter Link Budget [10]

No Parameter Teknis CPE BTS

1 Daya pancar maksimum 20 dBm 31,76 dBm

2 Frekuensi 29 GHz 28 GHz

3 Gain antena 36 dBi 18 dBi

4 Tinggi antena 3 m 40 m

5 Noise Figure 7 dB 7 dB

6 Fading Margin 5 dB 5 dB

6 Redaman kabel 0,22 dB/m 0,22 dB/m

Teknologi Informasi 2006 (SNATI2006), Universitas Islam Indonesia

Yogyakarta

11.

Hakegard, Jan Eric.2000.,

“Coding and Modulation for LMDS and Analysis

of the LMDS Channel”

, Journal of Research of the National Institute of

Standards and Technology, volume 105, United States.

12.

Roshael, Katina Reece. 1999.,

“A Proposed Architecture for A High-Data

Rate Mobile LMDS Network”

, Journal of Virgina State University, Virgina.

LAMPIRAN

%Nama : Rudianto Harianja % NIM : 030402071

%Dosen Pembimbing : Ir. Sihar P. Panjaitan, MT

%% Program analisa ini adalah Perhitungan analisis kinerja LMDS %+++++++++++++++++++++++++++++++++

%+++++++++++++++++++++++++++++++++ %

%

%Perhitungan Konstanta atenuasi (a dan b)sesuai rekomendasi CCIR

for f=28:1:31; % f adalah frekuensi dalam GHz

a=((4.21*(10^-5))*(f^2.42)); b=(2.63)*(f^-0.272);

disp(a) disp(b) end

TABEL42={'fGHz',' a ',' b

';[28],[0.1338],[1.0625];[29],[0.1456],[1.0524];[30],[0.1581],[1.0427

];[31],[0.1712],[1.0335]} %

%

%Analisa yang dilakukan adalah pada frekuensi 28 gHz a=0.1338;

b=1.0625;

R=145 %curah hujan rata-rata di Indonesia (mm/jam) A001=a*(R^b)

%Redaman hujan untuk sistem LMDS dengan availability 99% %Unavailibility adalah 1% sehingga P=0.01

P=0.01;

Ap=((A001)*(0.12*(P^-(0.546+(0.743*log10(P)))))) %

%

%Perhitungan Redaman Ruang Bebas

for f=28:1:31 %f adalah frekuensi kerja

d=1:1:5; % d adalah Jarak antara penerima dan pengirim atau radius sel

Lfs=(92.4+((20)*(log10(d)))+(20)*(log10(f))) end

TABEL43={'d(km)','f28(dB)','f29(dB)','f30(dB)','f31(dB)';[1],[121.343 2],[121.6480],[121.9424],[122.2272];[2],[127.3638],[127.6686],[127.96 30],[128.2478];[3],[130.8856],[131.1904],[131.4849],[131.7697];[4],[1 33.3844],[133.6892],[133.9836],[134.2684];[5],[135.3226],[135.6274],[ 135.9218],[136.2066]}

% %

%Perhitungan Kualitas Transmisi (C/N)

%C/N yang dihitung adalah untuk jenis modulasi BPSK, QPSK, OPSK dan DQPSK

%EbNo adalah nilai Eb/No

%alpa adalah nilai roll of factor %m adalah level modulasi

%

%C/N dengan modulasi BPSK EbNo=10.5;

alpa=0.5; m=1;

CN1=(EbNo+(10*(log10(m/(1+alpa))))) %

%C/N dengan modulasi QPSK EbNo=10.5;

m=2;

CN2=(EbNo+(10*(log10(m/(1+alpa))))) %

%C/N dengan modulasi OPSK EbNo=13.9;

m=3;

CN3=(EbNo+(10*(log10(m/(1+alpa))))) %C/N dengan modulasi DQPSK

EbNo=12.9; m=4;

CN4=(EbNo+(10*(log10(m/(1+alpa)))))

TABEL46={'Modulasi','Level Modulasi(m)','roll

factor','Eb/No(dB)','C/N(dB)';['BPSK'],[1],[0.5],[10.5],[CN1];['QPSK'

],[2],[0.5],[10.5],[CN2];['OPSK'],[3],[0.5],[13.9],[CN3];['DQPSK'],[4

],[0.5],[12.9],[CN4]} %

%

GR=36; %Merupakan gain antena penerima (dB) GT=18; %Merupakan gain antena pemancar (dB) GR=36; %Merupakan gain antena penerima (dB) Lhujan=Ap;

NF=7; %Noise Figure (dB) FM=5; %Fading Margin (dB) BW=1000000000; %Bandwidth (kHz)

%Ltx/Lrx adalah Redaman Kabel di sisi Pemancar/Penerima (dB) %Ltx/Lrx=Redaman kabel x (tinggi antena+jarak antena ke terminal NOC/NIU)

Lk=0.22; %Redaman kabel (dB)

htx=(40+5); %Tinggi antena pemancar+jarak antena ke terminal NOC hrx=(3+5); %Tinggi antena Penerima + jarak antena ke terminal NIU Ltx=(Lk*htx)

Lrx=(Lk*hrx)

for Lfs28=[121.34,127.36,130.88,133.38,135.32]; %Rugi-rugi lintasan

(dB)pada (f=28GHz) dan (d=1-5 km)

for CN=[CN1;CN2;CN3;CN4;];%C/N untuk Modulasi

(BPSK;QPSK;OPSK;DQPSK)(dB)

PT=CN-GT-GR-204+Ltx+Lrx+Lfs28+Lhujan+NF+(10*log10(BW))+FM end

end

%PT dalam satuan Watt

PTW=[10^-1.42190 10^-0.81990 10^-0.46790 10^-0.21790 10^-0.02390;10^-1.12087 10^-0.51887 10^-0.16687 10^0.08313 10^0.27713;10^-0.60478 10^-0.00278 10^0.34922 10^0.59922 10^0.79322;10^-0.57984 10^0.02216 10^0.37416 10^0.62416 10^0.81816 ]

%PerhitunganLevel Sinyal Terima/Receive Signal Level(RSL) %RSL yang dihitung adalah RSLminimum dan RSLsistem

%

%Perhitungan RSLmin

for d=d

for EbNo=[10.5;10.5;13.9;12.9];

RSLmin=EbNo+(10*log10(d))-204+NF end

end

TABEL48={'EbNo(dB)','','','RSLmin(dB)','','';'R(km)','1','2','3','4',

'5'

186.5000,-183.4897,-181.7288,-180.4794,-179.5103;13.9,-183.1000,- 180.0897,-178.3288,-177.0794,-176.1103;12.9,-184.1000,-181.0897,-179.3288,-178.0794,-177.1103}

%

%Perhitungan RSLsistem

PT1=[-14.2190;-8.1990;-4.6790;-2.1790;-0.2390]; PT2=[-11.2087;-5.1887;-1.6687;0.8313;2.7713]; PT3=[-6.0478;-0.0278;3.4922;5.9922;7.9322]; PT4=[-5.7984;0.2216;3.7416;6.2416;8.1816];

for Lfs1=[121.34;127.36;130.88;133.38;135.32];

RSLrancangBPSK=PT1+GT+GR-Lfs1-Lhujan-Ltx-Lrx RSLrancangQPSK=PT2+GT+GR-Lfs1-Lhujan-Ltx-Lrx RSLrancangOPSK=PT3+GT+GR-Lfs1-Lhujan-Ltx-Lrx RSLrancangDQPSK=PT4+GT+GR-Lfs1-Lhujan-Ltx-Lrx end

%

%Perhitungan EIRP D=5;

f=28; Lct=0;

for RSL=[-124.5103;-120.2506;-114.5673;-114.0485];

EIRP= (RSL+(92.4+(20*log10(D))+(20*log10(f)))-GT+(Ltx+Lct)) end

%EIRP dalam dBW

for EIRP=EIRP

EIRPdBW=EIRP-30 end

%

%Perhitungan Tinggi Antena LOS k=4/3;

d1=0.1; d2=4.9; d=d1+d2;

hcorrected=((0.078*d1*d2)/k)*1000 F=17.3*sqrt((d1*d2)/(f*d))

clearance=(0.6*F)+hcorrected

for hobstacle=0:5:30

hLOS=hobstacle+clearance end

This document was created with Win2PDF available at http://www.win2pdf.com. The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only. This page will not be added after purchasing Win2PDF.