Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
6. Menggunakan skema FDMATDMA pada DOCSIS 2.0. dengan single
user. 7.
Parameter penilaian adalah bit error rate BER terhadap SNR dan throuhput.
8. Kemungkinan menggunakan asumsi-asumsi yang diperlukan dalam
analisis perhitungan dan simulasi.
I. 5. Metodologi Penelitian
Urutan langkah dalam pengerjaan Tugas Akhir ini adalah: 1.
Studi Literatur. Studi literatur ini menyangkut hal-hal yang berhubungan dengan pokok
pembahasan sebagai referensi baik dari buku-buku, internet dan dan Tugas Akhir Mahasiswa STTTelkom yang berhubungan dengan Tugas Akhir ini.
2. Analisa dan Simulasi.
Simulasi Jaringan HFC menggunakan
Mathlab 6.5
dengan adanya thermal noise, ingress noise, impuls noise dan microreflections. Menguji
dengan menganalisa perbandingan sebelum dan sesudah penambahan sistem OFDM dengan teori-teori yang sudah ada.
I. 6. Sistimatika Penulisan
Secara keseluruhan penulisan tugas akhir ini terdiri dari 5 Lima bab yang menguraikan permasalahan secara berurutan. Secara garis besar,
penulisan masing-masing bab adalah sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Dalam bab ini akan membahas mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, maksud dan tujuan serta
sistematika penulisan.
BAB II : DASAR TEORI
Berisikan tentang penjelasan teori-teori secara singkat dan konsep dasar tentang teknik Orthogonal Frekuensi
Division Multiplexing OFDM. Standar yang dipakai dalam jaringan HFC, yaitu standar DOCSIS 2.0 dan
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
konsep singkat tentang jaringan Hybrid Fiber Coax dan jenis-jenis noise yang mungkin timbul.
BAB III : PERANCANGAN MODEL DAN SIMULASI.
Dalam bab ini akan membahas tentang desain layer fisik transmisi upstream, serta perancangan simulasi jaringan
HFC dengan stuktur-struktur penyusunnya yang meliputi transmitter dan receiver dari masing-masing blok.
Perancangan model kanal yang dapat mempengaruhi data yang akan di terima pada Headend dengan mengacu pada
spesifikasi DOCSIS 2.0 dan desain sistem OFDM dalam jaringan HFC.
BAB IV : ANALISA KINERJA SISTEM HASIL SIMULASI
Dalam bab ini akan membahas mengenai analisa terhadap data yang diperoleh dari hasil simulasi. Kinerja
yang ditampilkan dapat dilihat dari parameter Bit Error Rate BER dan throuhput.
BAB V : KESIMPULAN SARAN
Dalam bab ini akan berisi kesimpulan dari Tugas Akhir secara keseluruhan dan saran untuk perbaikan dan
pengembangan pada penelitian berikutnya.
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
BAB II DASAR TEORI
Fenomena ingress noise pada jaringan transportasi coaxial, baik yang timbul secara ketidak sengajaan atau sengaja merupakan salah satu masalah besar
yang harus diperhatikan pada sistem layanan Hybrid fiber Coax HFC. Titik paling rentan terhadap masalah tersebut terlatak dari arah customers ke headers,
atau disebut arah upstream. Meskipun telah ada pemeliharaan jaringan coaxial yang dilakukan secara rutin dan terus menerus dengan menggunakan FCC standar
yang tercantum dalam sistem DOCSIS, fenomena tersebut masih juga sering terjadi dan sangat mengganggu. Salah satu cara untuk mengatasi masalah tersebut
adalah dengan adanya penambahan sistem OFDM yang diharapkan mampu meningkatan performasi dan proteksi jaringan terhadap ingress noise.
2.1. Orthogonal Frekuensi Division Multiplexing OFDM.
Prinsip dari OFDM adalah membagi bandwidth yang tersedia menjadi beberapa sub-band yang sempit dan saling orthogonal saling tegak lurus,
dimana kanal fading dapat dianggap non-dispersive tidak tersebar. Jadi OFDM merupakan salah satu teknik transmisi multicarrier. Pengimplementasian
modulator dan demodulator modem sub-channel yang kompleks dapat digantikan dengan Fast Fourier Transformer FFT, sehingga akan membuat
implementasi teknologi ini akan lebih mudah dan murah karena hanya akan menggunakan dua carier untuk menggeser dari frekuensi baseband ke frekuensi
passband. Konsep utama dari sistem OFDM adalah membagi atau memecah data
serial kecepatan tinggi yang menjadi N data paralel berkecepatan rendah dan mentransmisikan data paralel tersebut dengan beberapa subcarrier. Carrier-
carrier ini dibuat saling orthogonal dengan memilih spasi frekuensi yang sesuai antar carrier. Maka, spectral overlapping spektrum sinyal yang saling tumpang
tindih dapat dilakukan dengan tetap menjaga ke-orthogonal-an antar subcarrier. Sehingga di penerima sinyal tersebut dapat dipisah kembali antar subcarrier.Jika
dibandingkan dengan menggunakan frequency division multiplex sederhana maka
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
efisiensi spektral dapat ditingkatkan. Pembagian data menjadi subcarrier mengakibatkan durasi simbol OFDM bertambah panjang sehingga dapat
mereduksi efek akibat kanal multipath. Tetapi untuk kondisi kanal yang ekstrim AWGN dan terdistribusi Rayleigh dimana masih mungkin terjadi Inter Symbol
Interference ISI dan Inter Carrier Interference ICI pada sistem OFDM, maka masalah tersebut dapat diatasi dengan penambahan guard time atau cyclix prefic
CP pada proses akhir setelah modulasi.
2.1.1. Prinsip Orthogonalitas
Konsep Orthogonal pada OFDM menunjukkan adanya hubungan matematis antara frekuensi carrier pada sistem. Pada sistem ini, digunakan guard
band antara carrier yang berbeda, sehingga akan mengurangi efisiensi spektrum. Dengan mengatur carrier OFDM, sehingga side band masing-masing carier
saling overlap, dan sinyal masih dapat diterima tanpa interferensi carrier yang berdekatan.
Secara matematis, suatu kumpulan sinyal
i
,i = ± 0, ± 1, ±2, .... akan orthogonal pada interval [a b],jika :
k l
jika k
l jika
E dt
t t
k b
a k
l
≠ =
=
∫
,
,
ϕ ϕ
= k
l E
k
− δ
dimana
t
k
ϕ merupakan komplek konjugate dari sinyal
k l
− δ
yang merupakan kunci delta kronecker, yang didefinisikan sebagai :
k l
jika k
l jika
k l
≠ =
= −
, ,
1 δ
Fungsi basis Discrete Fourier Transform DFT atau Fast Fourier Transform adalah :
[ ]
T kt
j k
e t
2
π
ϕ
=
, dimana k = 0, ±1, ±2, ±3,....membentuk kumpulan sinyal orthogonal pada interval 0,T karena :
2.1.2. Prinsip Dasar OFDM
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
Proses pembangkitan sinyal OFDM dapat dilakukan pada tingkat baseband dengan menggunakan Discrite Fourier Transform untuk menghindari banyaknya
oscilator dan modulator pada pemancar, dan demulator dan filter pada penerima. Misalkan keluaran dari signal mapping dinyatakan oleh persamaan berikut :
S
n
t = A
n
te S
n
t dapat berupa data yang termodulasi secara BPSK, QPSK maupun QAM.
2.1.3. DFT sebagai Demodulator OFDM
Penghematan bandwidth
frekuensi
frekuensi c
d
t
Gambar sinyal OFDM dalam domain waktu dengan 4 subcarier
2.1.4. Guard Interval Cyclic Prefix
Untuk mengurangi adanya pengaruh intersymbol interefrence ISI, yang disebabkan oleh pengaruh kanal multipath, maka dalam satu symbol OFDM
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
ditambahkan guard interval yang memisahkan simbol satu dengan simbol lain yang saling berdekatan.
ISI disebabkan adanya respons impuls kanal, sehingga pada perancangan guard interval, panjang guard interval harus lebih panjang dari respon impuls
kanal. Sehingga jika ada dua atau lebih sinyal yang melewati lintasan yang berbeda, maka enegi ISI akan terdegradasi pada guard interval dan simbol data
sebenarnya tidak terkena ISI, tetapi terkena interferensi yang berasal dari simbol yang sama, hal itu bukan merupakan ISI, tetapi merupakan bentuk distorsi linier.
Proses ini dijelaskan pada gambar berikut.
Sinyal yang terdelay
Sinyal langsung
Gambar Pengaruh guard interval dalam mengatasi ISI
Cyclic prefix
Gambar guard interval dengan cyclic prefix
Penambahan guard interval akan memperkecil durasi simbol data, sehingga akan memperlebar jarak antar subcarrier. Hal ini akan mengakibatkan
bandwidth keseluruhan sinyal OFDM menjadi lebih lebar
2.2. Jaringan Hybrid Fiber Coax HFC
2.1. Infrastruktur Jaringan HFC
Secara umum infrastuktur jaringan HFC terdiri dari empat bagian, yaitu Trunk Feeder Center TFC, Distribution Center DC, Fiber Node FN, dan
perangkat dirumah pelanggan atau biasa disebut dengan Customer Premises Equipment CPE.
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
Gambar Infrastruktur Jaringan HFC
[1] Pada Trunk Feeder Center ini terdapat berbagai perangkat yang berfungsi
untuk memberikan layanan TV broadcast. Perangkat tersebut terdiri dari antena penerima Satelit, Microwave Teresterial, dan lokal Off-air dan TV Broadcast
Headend terdiri dari demodulator, modulator dan sinyal prosesor. Fungsi dari TV Broadcast Headend ini adalah untuk menempatkan sinyal TV yang berasal
dari berbagai sumber yang berbeda kedalam frekuensi yang sesuai didalam jaringan Hybrid Fiber Coax.
Pada Distribution Center ini layanan TV Broadcast akan digabungkan dengan layanan lainnya yaitu Video on Demand, data dan telepon. Agar dapat
digabungkan maka terlebih dahulu terjadi perubahan sinyal dari bentuk sinyal optik menjadi elektrik. Sinyal dari arah Distribution center ini akan di gabungkan
menggunakan combiner untuk kemudian diteruskan ke Fiber Node, sedangkan sinyal dari Fiber Node yang menuju ke Distribution Centre akan di pecah
menggunakan splitter untuk kemudian diteruskan ke terminal Cable ModemTermination System, Video Interactive Headend ataupun Cable Telephony
Headend. Customer Premises Equipment CPE adalah perangkat yang terdapat di
rumah pelanggan yang berguna memberikan antarmuka sehingga pelanggan dapat menikmati layanan yang diinginkan. CPE untuk layanan TV broadcast maupun
Video interaktif adalah satu set televisi dan set top box. Agar dapat menggunakan layanan telepon maka pelanggan memerlukan Cable Telephony Modem yang
berfungsi memberikan interface antara jaringan koaksial dengan pesawat telepon
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
pelanggan. Sedangkan untuk menggunakan layanan data khususnya internet maka pelanggan memerlukan modem kabel yang dihubungkan ke PC pelanggan.
Dengan demikian maka pelanggan dapat menonton TV, browsing di Internet maupun menerima telepon pada saat yang bersamaan.
2.2. Alokasi Bandwidth HFC
Jenis Layanan yang dapat ditangani oleh jaringan HFC dibagi menjadi dua kategori, yaitu layanan yang bersifat distributif dan layanan yang bersifat
interaktif. Layanan distributif yang digunakan meliputi TV analog broadcast dan TV digital broadcast, sedangkan layanan interaktif meliputi telepon, data dan
Video On Demand VOD. Layanan-layanan yang diberikan ini erat kaitannya dengan spektrum frekuensi.
Alokasi spektrum sistem transmisi pada jaringan HFC adalah sebagai berikut:
upstream downstream
5-65 MHz 85-870 MHz
Untuk lebih tepatnya alokasi dari lebar pita yang tersedia untuk spektrum TV Kabel dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Reverse 5-65 MHz
Telephony dan Data FM Radio
85-108 MHz FAA Restricted Some
DataDigital Music Forward Telephony
108-120 MHz Analog Video
Mid Band 120-174 MHz
Analog Video High Band
174-230 MHz
Analog Video Super Band
230-470 MHz Analog Video Hyper Band
470-550 MHz Forward Telephony andor Digital Music
Interactive ServicesDigital Video 550-870 MHz
Berikut penjelasan dari masing masing Spektrum : •
Spektrum 5-65 MHz dialokasikan untuk transmisi kembali dari layanan data atau telepon.
•
Spektrum 65-85 MHz digunakan untuk filter crossover yang memisahkan
transmisi forward dan reverse dan tidak dapat digunakan untuk transmisi
radio.
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
•
Spektrum 85-108 MHz dialokasikan oleh FCC untuk transmisi penyiaran
FM. Transmisi televisi menggunakn frekuensi pita ini akan diinterferens oleh
sinyal penyiaran FM yang kuat dan berdekatan.
•
Spektrum 108-120 MHz Sesuai dengan penggunaan FAA dari frekuensi ini,
FCC merekomendasikan bahwa pita ini membutuhkan limitasi khusus atau
lebih baik tidak digunakan sama sekali.
•
Spektrum 120-550 MHz terdiri atas 56 kanal yang dialokasikan untuk transmisi video forward.
•
Spektrum 550-870 Mhz dialokasikan untuk transport digital yang terdiri dari transmisi data forward dan layanan interaktif lainnya.
2.3. Spesifikasi DOCSIS 2.0
2.3.1. Pengertian DOCSIS 2.0
Data Over Cable System Interface Specifications 2.0 atau DOSIS 2.0 adalah spesifikasi yang dikeluarkan oleh CableLabs yang dijadikan standar dalam
perencanaan jaringan coax yang bertujan untuk meningkatkan kapasitas dan robustness ke berbagai macam pengrusakanpelemahan dalam perencanaan
channel upstream pada jaringan coax. Spesifikasi ini tidak berpengaruh pada channel downstream maupun fungsi MAC, kecuali jika diperlukan adanya
perubahan untuk mengakomodasi physical layer yang baru. Ciri-ciri dasar dari spesifikasi baru ini adalah meningkatkan channel
bandwidth sampai 6,4 MHz. Dengan beberapa tambahan berupa skema modulasi, termasuk 64QAM, yang akan memberikan peningkatan throuhput sebesar 50
dibandingkan dengan 16QAM yang telah diterapkan pada spesifikasi DOCSIS 1.0 dan DOCSIS 1.1. DOCSIS 2.0 juga mampu memberikan peningkatan dalam
skema Forward Error Correction FEC. Spesifikasi DOCSIS sebelumnya DOCSIS 1.0 dan 1.1 berbasis TDMA.
Lebih tepatnya lagi, TDM digunakan untuk channel downstream dari CMTS sampai Cable Modem dan TDMA digunakan untuk channel upstream. Pada
spesifikasi DOCSIS 2.0 ada dua buah tipe proposal tentang multiple-access yang telah ditetapakan. Salah satunya masih menggunakan TDMA seperti spesifikasi
DOCSIS sebelumnya dan yang satunya lagi menggunakan S-CDMA
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
2.3.2. Parameter DOCSIS
Data Over Cable System Interface Specifications DOCSIS memiliki besaran parameter system pada suatu jaringan CATV. Parameter tersebut dapat
dilihat pada tabel dibawah ini :
No Parameter DOCSIS
1 Negara pembuat Amerika Serikat
2 Lebar Bandwidth 6 MHz
3 System TV NTSC
4 Frekuensi downstream 50 - 860 MHz
5 Frekuensi Upstream 5-42 MHz
Tabel parameter DOCSIS
2.3.2.1. Level Transmisi
Level daya dari CMTS pada arah downstream dengan lebar kanal 6 MHz direkomendasikan pada batasan nilai -10 dBc sampai -6 dBc realtif terhadap level
carier video analog. Nilai level daya keluaran CMTS tidak boleh melebihi dari level carrier video analog.
Level daya dari Cable Modem CM pada arah upstream harus dibuat rendah agar dapat mencapai agar dapat mencapai di atas batas margin noise dan
distorsi.
2.3.2.2. Performansi layanan data end to end
Performansi layanan data end-to-end ditunjukkan oleh besaran Quality of Service QoS. QoS digunakan sebagai standar kualitas layanan sehingga akan
memberikan layanan yang memuaskan. QoS pada jaringan HFC tergantung pada alokasi bandwidth untuk masing-masing pelanggan. Alokasi bandwidth
downstream tidak begitu mendesak dikarenakan alokasi yang relatif lebih banyak dibandingkan dengan upstream. Sehingga QoS pada HFC tergantung pada alokasi
bandwidth upstream untuk masing-masing pelanggan. Parameter yang mempengaruhi QoS pada jaringan HFC adalah Troughput, Delay dan BER Bit
Error Rate.
2.3.3. Blok-blok yang terdapat dalam media fisik upstream
2.3.3.1. Kode Reed-Solomon
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
Kode Reed-Solomon adalah block code, yang berarti pesan yang akan ditransmisikan dibagi menjadi blok-blok data yang terpisah. Kode ini disebut juga
kode sistematik, yang berarti proses encoding tidak merubah simbol-simbol pesan dan simbol proteksi ditambahkan pada tempat yang terpisah pada blok data
tersebut. Reed-Solomon disebut juga linear code dengan menjumlahkan dua codeword akan menghasilkan codeword yang lain dan juga cyclic dengan
menggeser secara cyclic suatu codeword akan menghasilkan codeword yang lain. Reed-Solomon termasuk dalam keluarga pengkodean Bose-Chaundhuri-
Hocquenghem BCH, tapi berbeda dalam hal simbol yang dimiliki mempunyai bit yang banyak. Hal ini membuat kode cocok digunakan pada error yang terjadi
secara burst karena walaupun simbol terkena error pada seluruh bitnya, maka dihitung sebagai satu simbol error dalam hal kapasitas koreksi error dari kode.
Dengan memilih parameter yang berbeda dari suatu kode akan memberikan level proteksi yang berbeda dan mempengaruhi kompleksitas
implementasi. Reed-Solomon dapat dideskripsikan sebagai kode n,k, dimana n adalah panjang blok dalam simbol dan k adalah jumlah simbol informasi pada
pesan. Dan juga 2
1
m
n ≤ −
0.1 dimana m adalah jumlah bit dalam satu simbol. Terdapa n-k simbol parity dan t
simbol error yang dapat dikoreksi pada blok, dimana
2 n k
t
−
= untuk n-k genap
dan
1 2
n k
t
− −
= untuk n-k ganjil. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar
dibawh ini :
Simbol
Proses encoding Reed-Solomon dapat digambarkan dalam diagram blok berikut ini.
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
Data Input Data Output
Gambar Proses encoding Reed Solomon
Sedangkan pada proses decoding Reed-Solomon dapat digambarkan dalam diagram blok berikut ini.
Data Delay Perhitungan
Syndrom Pembentukan
Polinomial Error Location
Perhitungan nilai error
Metode Forney Pencarian Chien
Posisi Error
+
Input R
S
X Y
Output
Gambar Proses decoding Reed Solomon
Blok diagram decoder Reed-Solomon berisikan fungsi yang dibutuhkan jika menerima sinyal yang sudah dikodekan dengan reed-Solomon yang telah
dirusakdikacaukan oleh noise. Fungsi yang terdapat pada decoder Reed-Solomon adalah :
a. Menghitung syndrom
b. Mencari error locator polynomial
c. Mencari error evaluator polynomial
d. Menghitung lokasi kesalahan
2.3.3.2. Interleaver
Interleaver merupakan salah satu teknik pengkodean yang juga berfungsi sebagai proteksi terhadap error. Error yang dimaksud dan biasa terjadi dalam
pengirima informasi data bit adalah burst error. Burst error adalah pengrusakan atau penghilangan data secara besar yang melibatkan satu deret bit sekaligus.
Dengan teknik interleaver data inputan berupa bit-bit akan diacak dengan cara
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
dimaksukkandituliskan ke dalam suatu blok-blok secara horisontal, kemudian di kirimkan kembali dengan cara pembacaan secara vertikal. Sehingga diharapkan
akan ada kenaikan kemampuan dalam perbaikan kesalahan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
C
Gambar teknik interleaver
Data masukan dan yang akan ditulis pada blok interleaver adalalah C11,C12..C1N,C21,C22..C2N...CPN, sedangkan data yang akan di
baca dan dikirim adalah C11, C21..CP1,C12,C22..CP2...CPN.
2.3.3.3. Scrambler
Scrambler atau biasa disebut dengan randomizer adalah teknik pengacakan data yang bertujuan untuk pengamanan data, menjamin jumlah bit
yang cukup dari transmisi dan membantu clock recovery. Burst akan diacak untuk mengacak urutan data yang dikirimkan, sehingga menghasilkan gelombangsinyal
termodulasi akan mempunyai karakteristik yang sama dengan white noise.
2.3.3.4. Modulasi Digital
Modulasi merupakan proses penumpangan sinyal informasi pada sinyal carier. Sedangkan yang dimaksud dengan modulasi digital adalah sinyal informasi
yang ditumpangkan masih berupa data digiral. Pada tugas akhir ini modulasi digital digunakan sebagai pemetaan atau symbol mapper. Proses pemetaan
berguna untuk pengelompokan bit yang kemudian data dapat langsung ditransmisikan untuk sistem DOCSIS atau data tersebut berguna sebagai inputan
blok serial to paralel pada sistem DOCSIS dengan penambahan teknik OFDM .
1 . Modulasi QPSK
Modulasi QPSK merupakan modulasi yang menggunakan awalan fasa sinyal sebagai acuannya. Modulasi QPSK dapat menampilkan empat kombinasi
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
kode binary, kode tersebut yaitu “00,01,11,10”. Masing-masing sinyal tersebut memiliki perbedaan fasa sebesar 90
dengan sinyal yang berdekatan. Sinyal QPSK dalam sebuah persamaan dapat ditulis sebagai berikut :
− +
= 2
1 2
cos 2
π π
i t
f T
E t
S
c s
s QPSK
dimana 4
, 3
, 2
, 1
, =
≤ ≤
i T
t
s
Dikarenakan satu simbol sinyal QPSK terdiri dari dua buah bit, maka nilai perioda simbol T
s
sama dengan dua kali perioda bit. T
s
= 2 T
b
Sedangkan probabilitas kesalahan bit BER yang dimiliki QPSK pada kanal AWGN dapat dirumuskan dalam persamaan :
γ Q
N E
Q P
b BERQPSK
=
=
2
Nilai γ merupakan perbandingan antara sinyal dengan daya noise SNR.
2 . Modulasi M-QAM
Pada modulasi yang mengunakan PSK, antara sinyal satu dengan sinyal yang lain memiliki amplituda yang konstan, jika digambarkan pada diagram
konstelasi akan didapat konstelasi berbentuk lingkaran. Sedangkan pada modulasi yang berdasarkan Quadratude Amplitude Modulation QAM, sinyal memiliki
amplituda dan fasa yang berbeda. Modulasi yang berdasarkan QAM yang digunakan pada standar DOCSIS arah upstream adalah 16QAM, dengan tiap
simbol mewakili emapt bit. Bentuk dari sinyal 16QAM dapat ditulis sebagai berikut :
T t
t f
b T
E t
f a
T E
t S
c i
s c
i s
i
≤ ≤
+ =
, 2
cos 2
2 cos
2
min min
π π
i = 1,2,3,4 Dimana E
min
merupakan energi sinyal dengan nilai amplituda terkecil, a
t
dan b
t
merupakan pasangan nilai integer yang ditentukan menurut lokasi masing-masing titik sinyal. Modulasi 16QAM tidak memiliki energi simbol yang konstan atau
tidak memiliki jarak yang konstan antar simbol. a
t
dan b
t
merupakan elemen matrik LxL yang diberikan,
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
-L+1, L-1 -L+3, L-1 ... L+1, L-1 { a
t
,b
t
}= -L+1, L-3 -L+3, L-1 ... -L-1, L-1 :
: :
-L+1,-L+1 -L+3,L+1 ... L-1,-L+1 Dimana L= M
Probalilitas kesalahan bit BER untuk modulasi 16QAM dapat dirumuskan:
+
+
=
5 2
1 5
. 3
5 4
1
16
γ γ
γ γ
Q Q
Q P
QAM
Efisiensi bandwidth yang dimiliki modulasi QAM sama dengan modulasi PSK.Dalam hal efisiensi daya, QAM memiliki efisiensi yang lebih baik
dibandingkan PSK.
2.3.4. Karakteristik Transmisi RF berdasarkan spesifikasi DOCSIS 2.0
2.3.4.1. Karakteristik transmisi RF upstream
Tabel Karakteristik arah upstream
No Parameter
Nilai
1 Frekuensi kerja yang digunakan 5 sampai 42 MHz
2 Delay pengiriman dari pelanggan terjauh sampai ke 0,800 ms
CMTS terdekat 3 Carier to Interference plus ingress penjumlahan dari
25 dB noise, distortion,common-path distortion, XMOD dan
penjumlahan diskrit dari sinyal ingress broadband, kecuali noise impuls ratio.
4 Hum Modulation 23 dBc 7
5 Burst Noise 10
s
µ
untuk 1 Khz pada rata-rata
semua kasus 6 Amplitudo ripple
0,5 dBMHz 7 Group delay ripple
200 nsMHz 8 Micro-reflection untuk single echo
-10 dBc 0,5
s
µ
-20 dBc 1,0
s
µ
-30 dBc 1,0
s
µ
9 Variasi loss 14 dB min to max
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
2.3.4.2. Modulasi downstream dan upstream
Kanal Modulasi
Bandwidth Kanal Kecepatan Data Maksimum
Downstream
64 QAM 6 MHz
27 Mbps 256 QAM
38 Mbps
Upstream QPSK
16 QAM kbps 64 QAM kbps
200 KHz 320
640 400 KHz
640 1280
16-QAM 800 KHz
1280 2560
1600 KHz 2560
5120 3200 KHz
5120 10240
6400 Khz 10240
20480
Tabel BW kanal dan kecepatan data arah downstream dan upstream 2.4. Kanal Jaringan HFC
Kanal yang teradapat pada media transmisi HFC pada umumnya dan coaxial pada khususnya adalah respon kanal wired yang terdiri dari kanal thermal
noise AWGN, microreflections dan noise berupa narrowband ingress dan impuls noise. Meskipun respon kanal wired tidak sebesar kanal wireless tetapi
kedua kanal tersebut memiliki kemiripan,yaitu memiliki karakterisktik berubah terhadap waktu time variant.
2.4. 1. Thermal Noise.
Thermal noise atau juga disebut dengan white noise adalah noise yang dihasilkan dari pergerakan electron-elektron dalam medium transmisi. Rapat
spektral daya dari thermal noise dapat dinyatakan sebagai: kT
e hf
f N
kT hf
≈ −
= 1
f 10
12
Hz Nilai k = 1,38 x 10
-23
JK, konstanta planck h = 6,63x10
-34
Watts
2
, dan T adalah temperatur absolut dalam Kelvin. Rapat spektral dayanya sekitar -174
dBmHz diukur pada temperatur kamar dengan satuan K. Thermal noise ini
merupakan jenis noise yang bersifat Additive White Gaussian Noise yaitu noise dengan rapat spektral daya yang rata flat pada semua frekuensi. Adapun rapat
spektral daya dari AWGN adalah:
2 n
jw n
e S
σ
=
2.4. 2. Narrowband Ingress noise.
Ingress noise yaitu komponen gangguan pada sinyal narrowband radio frequency RF yang berasal dari luar sistem. Sinyal gangguan pada RF ini dapat
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
memasuki ke dalam cable network dikarenakan oleh adanya kerusakan pada jaringan kabel. Titik kerusakan ini paling sering terjadi pada cable drop dan
kesalahan pemasangan konektor. Penyebab ingress noise umumnya berasal dari adanya transmisi RF di udara bebas, seperti, radio CB, radio amatir, pesawat
terbang,, pemancar internasional short wave SW, dan juga motormesin, peralatan rumah tangga dan mainan elektronik yang memancarkan frekuensi.
Gambar Beberapa sumber Ingress noise Rapat spektral daya dari ingress noise dapat didekati oleh dengan
persamaan sebagai berikut :
jw n
e S
2 1
2
.
σ σ
N
n
+
untuk
N N
l w
N N
l
π π
π π
+ −
2 2
2 n
σ untuk lainnya
2.4. 3. Impulse Noise.
Impulse noise merupakan noise yang tidak tetap non stasioner dari peristiwa-peristiwa elektromagnetik yang sifatnya sementara. Impulsive noise ini
akan mengakibatkan munculnya interupsi sinyal transmisi secara acak. Ada dua
macam impulsive noise, yaitu corona noise yang ditimbulkan karena ionisasi dari udara di sekitar kawat yang bertegangan tinggi dan gap noise yang ditimbulkan
karena adanya kerusakan insulator, sehingga tegangan tinggi yang ada di sekitar insulator yang rusak tersebut dapat menimbulkan gangguan.
2.4. 4. Microreflections.
Microreflection terjadi akibat adanya perubahan media transmisi yang yang dapat menyebabkan nilai impedansi sumber tidak sama dengan nilai
impedansi saluran dan nilai impedansi beban atau dan ditulis
L T
S
Z Z
Z ≠
≠ Dan
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
akhirnya akan mengakibatkan adanya energi yang mengalami refleksi atau pemantulan sinyal kembali yang disebut echo. Microreflection ini menyebabkan
adanya fenomena multipath-fading pada saluran transmisi coaxial. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar microreflections dengan single echo
Samuel Firmantua Panggabean : Analisis Kinerja Sistem OFDM Pada Jaringan Hfc Dengan Menggunakan Spesifikasi Docsis, 2010.
BAB III PERANCANGAN MODEL DAN SIMULASI SISTEM
