WIMAX

Pada masa mendatang diperkirakan kebutuhan akan teknologi dengan kecepatan tinggi sangat besar, hal ini ditandai dengan perkembangan teknologi telekomunikasi yang sangat pesat. Saat ini, ada teknologi akses wireless yang masih sering digunakan untuk pertukaran data, yaitu Wi-Fi atau Wireless Fidelity, namun teknologi Wi-Fi ini hanya dapat menjangkau area 100 meter dengan throughput maksimum sebesar 54 Mbps. Teknologi Wi-Fi ini menggunakan standar IEEE 802.11. IEEE juga mengeluarkan standar untuk teknologi wireless yang lain seperti standar 802.15 untuk PAN (Personal Area Network) dan standar 802.16 untuk WiMAX. Pada jaringan selular juga telah dikembangkan untuk dapat mengalirkan data seperti GPRS (General Packet Radio Services), EDGE (Enhanced Data for Global Evolution), WCDMA (Wireless Code Division Multiple Access) dan HSDPA (High Speed Downlink Packet Access). Berikut ini merupakan tabel perkembangan teknologi Wireless.

Salah satu teknologi akses yang sekarang mulai digunakan yaitu Worldwide Interoperability for Microwave Access atau yang disingkat WiMAX. WiMAX merupakan teknologi akses wireless broadband berkecepatan tinggi untuk pertukaran informasi. WiMAX memiliki jangkauan yang jauh sebesar 8 km dan dapat digunakan untuk kondisi Non LOS sehingga sesuai untuk transmisi pada daerah rural. WiMAX mampu mengirimkan data maksimum dengan throughput maksimum hingga 75 Mbps dan jarak jangkau yang mampu mencapai 50 km (tergantung frekuensi yang digunakan)


Standar WiMAX

Standar yang digunakan WiMAX mengacu pada standar IEEE 802.16. Varian dari standar 802.16 ini ialah : 802.16, 802.16a, 802.16d dan 802.16e. Varian standar 802.16 yang diadopsi WiMAX untuk penggunaan komunikasi tetap atau Fixed Wireless Access (FWA) adalah 802.16d atau 802.16-2004 yang telah direvisi pada tahun 2004. Selanjutnya, varian yang digunakan untuk komunikasi bergerak (mobile) ialah 802.16e.

Standar 802.16d diperuntukan bagi layanan yang bersifat fixed maupun nomadic. Sistem ini menggunakan OFDM dan mendukung untuk kondisi lingkungan LOS dan NLOS. Perangkat 802.16d biasanya beroperasi pada band frekuensi 3.5 GHz dan 5.8 GHz.

Standar WiMAX 802.16e mendukung untuk aplikasi portable dan mobile sehingga dikondisikan mampu handoff dan roaming. Sistem ini menggunakan teknik SOFDMA, teknik modulasi multi-carrier yang menggunakan sub-channelisasi. 802.16e juga bias dimanfaatkan untuk meng-cover pelanggan yang bersifat fixed (tetap). 802.16e memanfaatkan band frekuensi 2.3 GHz dan 2.5 GHz.

Spektrum Frekuensi WiMAX

Terdapat dua kategori spectrum yang diusulkan oleh WiMAX Forum yaitu : Licensed Frequency dan Unlicensed Frequency.

Spektrum Frekuensi WiMAX.JPG


NLOS pada WiMAX

Pada kondisi LOS, antara pengirim dan penerima tembus pandang secara langsung tanpa ada halangan (First Fresnel zone). Apabila kriteria ini tidak terpenuhi, maka penerimaan sinyal akan menurun secara drastis. Pada Kondisi NLOS, sinyal yang sampai pada penerima telah melalui pemantulan (reflections), pemencaran (scattering) dan pembiasan (diffractions). Sinyal yang akan diterima merupakan gabungan dari direct path, multiple reflected paths, scattered energy dan diffracted propagation paths. Kondisi akan memberikan perbedaan polarisasi, redaman, delay pancaran dan ketidakstabilan dibandingkan dengan sinyal yang diterima langsung melalui direct path. Kemampuan NLOS pada WiMAX ditunjang oleh penerapan beberapa inovasi teknologi antara lain adalah :

a. Teknologi OFDM dan sub-kanalisasi (sub-channelization)

b. Antena direksional (directional antenna)

c. Diversitas pada transmitter dan receiver

d. Modulasi adaptif dan teknik error correction

e. Pengendalian daya

Jenis Perangkat Akses

Berdasarkan mekanisme aksesnya, pada sistem WiMAX didefinisikan beberapa pengertian yaitu fixed access, nomadic access, portability, simple mobility dan full mobility. Menurut pengertian dari WiMAX forum[31], fixed dan nomadic access mempunyai prinsip berhubungan antara BS dan SS yang sama. Aliran trafik terjadi pada kondisi diam, tidak memiliki mekanisme handoff antar sel atau sector. Perangkat nomadic masih dikenali oleh BS apabila berpindah sel atau sektor, tetapi trafik harus dibangun kembali. Pada sistem portable, mekanisme handoff sudah bisa dilakukan tanpa interrupt service walaupun masih sangat terbatas dan sangat pelan (walking speed). Simple mobility hanya dapat melaksanakan aliran trafik pada kondisi bergerak lambat untuk aplikasi non-real time. Sedangkan pada full mobility, data session (trafik) sudah bisa dilakukan pada kecepatan bergerak yang tinggi untuk semua aplikasi.

Struktur Layer

Karakteristik standar 802.16 ditentukan oleh spesifikasi teknis dari Physical Layer dan Medium Access Control. Perbedaan karakteristik kedua layer ini akan membedakan varian-variannya. Physical Layer menjalankan fungsi mengalirkan data di level fisik. MAC Layer berfungsi sebagai penerjemah protokol – protokol yang ada di atasnya seperti ATM dan IP. MAC Layer dibagi menjadi tiga sub-layer yaitu : Service-Specific Convergence Sublayer (SS-CS), MAC Common Part Sublayer dan Security Sublayer.

PHY Layer

Fungsi penting yang diatur PHY ialah OFDM, Duplex System, Adaptive Modulation Variable Error Correction dan Adaptive Antenna System (AAS). Dengan teknologi OFDM memungkinkan komunikasi berlangsung dalam kondisi multipath LOS dan NLOS antara Base Station (BS) dan Subscriber Station (SS). Metode OFDM yang digunakan ialah FFT 256. Fitur PHY untuk sistem duplex pada standar WiMAX diterapkan pada Frequency Division Duplexing (FDD) dan TDD atau keduanya. Penggunaan kanalnya dari 1.7 MHz sampai dengan 20 MHz.

MAC Layer

MAC Control didesain untuk aplikasi PMP. Digunakan 2 jalur data berkecepatan tinggi untuk komunikasi dua arah antara BS dan SS, masing masing disebut Up Link untuk ke BS dan Down Link untuk dari BS. Secara umum Down Link ditransmisikan secara broadcast dari BS dan semua SS menerima sinyal DL tersebut tanpa koordinasi langsung antar SS yang ada. Pada penggunaan sistem TDD, ditentukan periode transmit untuk Down Link dan Up Link. MAC layer mempunyai karakteristik connection-oriented dan setiap sambungan diidentifikasi oleh 16-bit connection identifiers (CID). CID digunakan untuk membedakan kanal Up Link dan lainnya. Setiap SS memiliki MAC Address dengan lebar standar 48-bit.



Konfigurasi dan Topologi Jaringan WiMAX

Secara umum, sistem WiMAX tidak berbeda jauh dengan WLAN. Sistem WiMAX terdiri dari Base Station (BS), Subscriber Station (SS) dan server di belakang BS seperti Network Management System (NMS) serta koneksi ke jaringan.

Konfigurasi

Secara umum konfigurasi WiMAX dibagi menjadi 3 bagian yaitu SS, BS dan transport site. Untuk SS terletak di lingkungan pelanggan sedangkan BS biasanya satu lokasi dengan jaringan operator (PSTN/Internet).

Interface dari SS ke BS menggunakan OFDM / Air Interface, dari BS – Gateway dan Gateway - Internet menggunakan 10/100 Base T atau E1 dan dari Gateway – PSTN menggunakan E1. Base Station (BS) merupakan perangkat transceiver (transmitter dan receiver) yang biasanya dipasang satu lokasi (colocated) dengan jaringan internet protocol. Dari BS ini akan disambungkan ke beberapa CPE dengan media interface gelombang radio (RF) yang mengikuti standar WiMAX. Antena yang dipakai di BS dapat berupa sektor 600, 900 atau 1200 tergantung dari area yang akan dilayani. Remote Stations atau CPE terdiri dari Outdor Unit (ODU) dan Indoor Unit (IDU), perangkat radionya ada yang terpisah dan ada yang terintegrasi dengan antena.

Topologi Jaringan WiMAX

Topologi jaringan WiMAX dapat dibagi menjadi 2 kategori besar yaitu Point to Multipoint (PMP) dan Point to Point (P2P) serta dapat dikembangkan dalam bentuk mesh. Topologi PMP biasanya digunakan untuk melayani akses langsung ke pelanggan. Dalam topologi ini BS WiMAX digunakan meng-handle beberapa SS. Kemampuan dari jumlah subscriber tergantung dari tipe QoS yang ditawarkan oleh operator. Bila tiap SS mendapatkan bandwidth yang cukup besar maka dapat disimpulkan bahwa kapasitas jumlah user juga akan semakin berkurang dan sebaliknya bila bandwidth yang dialokasikan semakin sedikit maka kapasitasnya akan semakin besar. Topologi P2P dapat digunakan untuk backhaul maupun dapat juga digunakan untuk komunikasi antara BS WiMAX dengan single SS. Dalam implementasi di lapangan, topologi PMP ini lebih banyak digunakan karena lebih efisien dibandingkan dengan P2P. Dengan kedua topologi di atas, WiMAX dapat dimanfaatkan untuk memenuhi berbagai topologi seperti mesh maupun gabungan atas integrasi antara point to point dan point to multipoint.

Aplikasi WiMAX

Dengan kecepatan data yang besar (sampai 70 Mbps), WiMAX layak diaplikasikan untuk “last mile” broadband connections, backhaul dan high speed enterprise. Dibandingkan dengan teknologi wireless lainnya, WiMAX merupakan teknologi yang baru. Bahkan pengujian perangkat dari beberapa vendor untuk mendapat sertifikat “WiMAX” baru dimulai sekitar bulan Juli 2006.

Aplikasi Backhaul

Untuk aplikasi backhaul, WiMAX dapat dimanfaatkan untuk backhaul WiMAX itu sendiri, backhaul Hotspot dan backhaul teknologi lain.

a. Aplikasi Backhaul

Aplikasinya mirip dengan fungsi BTS sebagai repeater dalam sistem selular. Tujuannya untuk memperluas jangkauan dari WiMAX. Gambar berikut memberikan ilustrasi dimana BTS1 WiMAX dipakai untuk koneksi langsung ke Jaringan IP dan BTS1 dapat disambung ke jaringan yang bersifat TDM seperti sentral telepon biasa. BTS2 digunakan sebagai titik yang menghubungkan pelanggan WiMAX ke BTS1 WiMAX. Dengan konfigurasi ini perlu direncanakan agar tidak terjadi interferensi antara BTS1 dan BTS2.

b. Backhaul Hotspot

Sebagian besar jaringan hotspot banyak menggunakan saluran ADSL sebagai backhaul-nya. Dengan keterbatasan jaringan kabel, maka WiMAX juga bisa dimanfaatkan sebagai backhaul hotspot. Di Lokasi Hotspot W-Fi, disamping terdapat Akses point wireless LAN, juga terdapat CPE WiMAX. CPE WiMAX langsung dihubungkan ke Akses Point baru terminal /pelanggan hotspot tersambung via Akses Point ke jaringan internet