Teknologi Wimax

A. Pendahuluan.

Teknologi WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) adalah teknologi nirkabel berbasis kepada standard IEEE802.16 yang dikembangkan oleh IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Nama WiMAX mengacu kepada organisasi WiMAX Forum yang bertugas untuk mensertifikasi compatibility dan interoperability perangkat-perangkat yang digunakan di jaringan berbasis WiMAX. Produk-produk yang telah lolos pengujian standard industri ini akan diberikan label “WiMAX Forum CertifiedTM”.

Teknologi WiMAX memberikan solusi broadband nirkabel untuk komunikasi terestrial dengan wilayah jangkauan yang lebih luas dan memberikan Quality of Service (QoS) yang lebih bagus dibandingkan dengan WiFi (IEEE 802.11). Jaringan dengan menggunakan teknologi WiMAX sudah dapat digolongkan sebagai MAN (Metropolitan Area Networks). Teknologi WiMAX saat ini lebih difokuskan pada fixed wireless access, dan belum sepenuhnya mendukung mobilitas seperti halnya pada jaringan seluler. Kurangnya kemampuan mobilitas ini belum menempatkan WiMAX pada WAN (Wide Area Networks) seperti halnya teknologi-teknologi lain yang berbasis seluler.

B. Broadband Wireless Access (BWA)

Pengertian broadband umumnya terkait dengan bandwidth yang lebar untuk pengiriman data. Namun menentukan batasan dari lebar bandwith untuk menggolongkan broadband relatif subjektif karena akan tergantung dari sudut pandangnya. Menurut ITU di dalam konteks B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Networks), broadband didefinisikan sebagai kemampuan pengiriman yang lebih cepat dari primary rate ISDN. Batasan yang dipakai umumnya 2.048 Mbps, atau batasan lebih rendah di 512 Kbps atau 256 Kbps, dan tentunya lebih cepat dari koneksi dial-up. Di lain pihak, broadband juga dapat diartikan sebagai multi layanan dalam satu stream transmisi data.

Adanya teknologi broadband memungkinkan layanan multimedia yang mencangkup gambar, audio dan video, misalnya video telephony, video dan audio streaming, multimedia messaging, interactive tv, dan berbagai konvergensi layanan lainnya. Sedangkan potensi aplikasi di Indonesia sangatlah luas, sebagai contoh penggunaan e-Government, e-commerce, e-learning, berita dan dunia hiburan, yang sekaligus merupakan cara perluasan akses informasi bagi masyarakat Indonesia.

Keterbatasan infrastruktur jaringan broadband masih merupakan kendala utama di Indonesia. Infrastruktur jaringan itu sendiri umumnya terbagi atas jaringan backbone, regional dan akses. Adapun infrastruktur jaringan akses sebagai fokus kegiatan ini mencankup banyak koneksi ”last-mile” dari pengguna ke core networks (backbone dan regional).

Ada beberapa pilihan teknologi yang dapat digunakan untuk media akses, seperti penggunaan kabel (copper atau fibre optics) atau media nirkabel (terrestrial atau satellite). Solusi-solusi teknologi yang tersedia meliputi ADSL, cable modem, BWA (Broadband Wireless Access) atau pun fitur interactive dari DVB ( Digital Video Broadcasting). Salah satu pilihan teknologi yang menawarkan fleksibilitas dalam penyediaan infrastruktur akses broadband adalah solusi nirkabel, yaitu BWA.

Pemilihan teknologi BWA perlu didasarkan atas kebutuhannya, seperti jarak jangkauan, kemampuan mobilitas, kecepatan transfer data, dan solusi sifatnya terbuka atauproprietary.  Pemilihan teknologi yang didukung badan standardisasi lebih menguntungkan pengguna dan vendor perangkat secara umum karena tidak terkunci dengan satu penyedia perangkat serta adanya dukungan interoperabilitas (interoperability). Organisasi yang cukup dominan dalam aktivitas standardisasi untuk BWA adalah IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) dan ETSI (European Telecommunications Standard Institute), dengan berbagai produk yang telah popular di pasar.

Teknologi WiMAX yang didasarkan atas standard IEEE802.16,  teknologi ini masih dalam tahap pengembangan, dan oleh karenanya perlu dikaji hubungannya dengan teknologi-teknologi BWA lainnya yang telah berkembang dan tentunya yang tidak bersifatproprietary.

C. Standard IEEE802.16

Standard IEEE802.16 pada dasarnya merujuk pada spesifikasi physical layer dan MAC (Medium Access Control) layer  dari model referensi OSI .  Standard ini telah mengalami penyempurnaan-penyempurnaan dan spesifikasinya ditandai dengan beberapa variant dari IEEE802.16 . Spesifikasi dari standard ini mencakup sekelompok air interface yang juga umum disebut sebagai IEEE air interface WirelessMANTM.

Teknologi WiMAX yang ada saat ini didasarkan atas standard IEEE802.16-2004 untuk fixed wireless access. Oleh karena itu, pada laporan ini penjelasan dari standard IEEE802.16 lebih banyak mengacu kepada IEEE802.16-2004, karena konsep yang sama juga akan berlaku pada standard lanjutan dari IEEE802.16-2004 dengan penyempurnaan kemampuan pada tiap layer.

D. Physical (PHY) Layer

Physical layer di sini menjelaskan radio interface dari IEEE802.16 yang ditujukan untuk rentang frekuensi dari 2 sampai 66 GHz. Sedangkan rancangan dari 2 sampai 11 GHz didorong atas keperluan akan sistem yang tidak mahal dan fleksibel untuk kondisi non-line of sight (NLOS). Standard IEEE802.16 memberikan 3 spesifikasi untuk air interface, yaitu:

WirelessMANTM-Sca :  air interface yang menggunakan modulasi single carrier.

WirelessMANTM-OFDM : air interface yang menggunakan modulasi 256-carrier OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Sedangkan metoda akses dari subscriber station yang berbeda menggunakan TDMA (Time Division Multiple Access).

WirelessMANTM-OFDMA : air interface yang menggunakan modulasi 2048-carrier OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Untuk multiple access, digunakan kombinasi antara TDMA (Time Division Multiple Access) dan OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Pada OFDMA, beberapa himpunan bagian dari carriers digunakan untuk sebuah penerima tertentu.

Skema single carrier memiliki tingkat kompleksitas yang rendah dan digunakan untuk band frekuensi 10-66 GHz yang mensyaratkan jalur line-of-sight (LOS). Sedangkan skema OFDM dan OFDMA diperuntukkan  pada band frekuensi kurang dari 11 GHz, dan dapat beroperasi pada kondisi non line-of-sight (NLOS). Dalam hal ini WiMAX Forum memilih untuk fokus di 256 carrier OFDM dengan alasan sebagai berikut :

Peak-to-average ratio yang lebih rendah.

Perhitungan Fast Fourier Transform (FFT) yang lebih cepat.

Persyaratan yang lebih ringan untuk sinkronisasi frekuensi.

Dari 256 carrier yang tersedia, 192 digunakan untuk traffic data, 56 dikosongkan untukguard band, dan 8 digunakan untuk simbol-simbol pilot. Untuk mendukung potensi interoperabilitas yang sifatnya global, channel bandwidth dibuat variabel dari 1.25 MHz sampai maksimum 20 MHz.

Proses transmisi data dapat dipecah menjadi beberapa frame. Untuk setiap frame, dapat disusun suatu profil (burst profile) untuk transmisi yang sifatnya physical dengan parameter-parameter yang disesuaikan dengan kondisi kanal. Fitur-fitur lainnya di Physical Layer yang dapat mendukung kinerja sistem adalah sebagai berikut:

Adaptive Modulation dan Coding : Untuk tiap burst profile, dapat dilakukan kombinasi dari adaptive modulation dan coding. Hal ini ditujukan untuk mencapai data rate dan robustnest  yang optimal yang disesuaikan dengan kondisi kanal dan interferensi. Skema modulasi yang dapat digunakan adalah BPSK (Binary Phase Shift Keying), QPSK (Quarternary Phase Shift Keying), 16-QAM (16-quadrature Amplitude Modulation), dan 64-QAM.

Adaptive Antenna Systems : Standard IEEE802.16 dirancang untuk bisa mendukung sistem antena cerdas (smart antenna system) sehingga dengan memanfaatkan antena cerdas ini diharapkan interferensi yang terjadi bisa ditekan dan dapat menaikkan gain sistem.

Standard IEEE802.16 mendukung TDD (Time Division Duplexing) dan FDD (Frequency Division Duplexing) dalam mengalokasikan bandwidth pada kanal uplinkdan downlink :

TDD : Kanal data untuk uplink dan downlink menggunakan kanal frekuensi yang sama, tapi tidak ditransmisikan bersamaan. Pemisahan pengiriman data dilakukan di domain waktu, yaitu tiap TDD frame terdiri satu downlink subframe yang kemudian diikuti oleh satu uplink subframe. Durasi tiap subframe dapat berbeda, karena untuk tiap suframe dapat dialokasikan slot-slot physical yang dapat diatur disesuikan dengan kebutuhan bandwidth.

FDD : Kanal data untuk uplink dan downlink menggunakan kanal frekuensi yang berbeda, sehingga transmisi data untuk uplink dan downlink dapat dilakukan serentak. Di sini durasi dari subframe uplink dan downlink adalah sama dengan durasi dari tiap frame.

OFDM, yang merupakan teknik modulasi multi-carrier, yang digunakan oleh IEEE802.16 dan juga diadopsi oleh WiMAX, merupakan teknik yang digunakan oleh beberapa standard nirkabel masa depan, seperti Digital TV, Wireless LAN, Metropolitan Area Networks, dan seluler. Dengan OFDM, data-data yang telah dimodulasi sebelumnya ditransmisikan secara pararel melalui sub-carrier- sub-carrier. Dengan cara ini, tiap sub-carrier menduduki bandwidth yang sempit, dan kondisi kanal hanya mempengaruhi amplitude dan phase dari sub-carrier.

Oleh sebab itu, untuk mengatasi frequency-selective fading lebih mudah dilakukan pada OFDM karena hanya diperlukan kompensasi dari amplitude dan phase dari tiap sub-carrier. Signal processing dari OFDM juga relatif mudah karena hanya diperlukan dua FFT (Fast Fourier Transform), masing-masing satu di transmitter dan receiver. Salah satu kekurangan dari OFDM adalah pada peak-to-average power ratio, walau modulasi yang sederhana seperti QPSK dilakukan pada sub-carrier. Hal ini disebabkan karena power dari sinyal yang ditransmisikan merupakan penjumlahan power dari banyak sub-carrier sehingga berdampak pada biaya dari power amplifier.

Selanjutnya klik GO TO NEXT