BAB III SISTEM PERENCANAAN JARINGAN WIRELESS MAN

Transkripsi

1 BAB III SISTEM PERENCANAAN JARINGAN WIRELESS MAN 3.1. WIRELESS METROPOLITAN AREA NETWORK (WMAN) Teknologi WMAN merupakan teknologi yang mengizinkan koneksi dari berbagai jaringan dalam suatu area metropolitan seperti bangunan-bangunan yang berbeda dalam suatu kota tanpa harus memasang kabel tembaga atau fiber antar bangunannya, tetapi cukup dengan menggunakan media transmisi wireless untuk dapat berkomunikasi antara satu area dengan area lainnya. Pada gambar berikut anda dapat melihat salah satu bentuk dari jaringan WMAN yang didesain untuk sebuah kota. Pada gambar tersebut dapat dilihat bentuk jaringan yang terbentuk dari beberapa jaringan Wireless LAN pada suatu tempat atau daerah. Gambar 3.1. Salah satu bentuk desain Jaringan WMAN Suatu jaringan WMAN memungkinkan para pengguna untuk membuat suatu koneksi dari suatu kota ke kota lain hanya dengan menenbakkan gelombang wireless kedaerah tujuan. Gelombang yang dipancarkan oleh Wireless merupakan gelombang elektromagnetik yang dihasilkan oleh pemancar. Untuk membangun sebuah jaringan Wireless tidak akan memakan banyak biaya seperti membangun jaringan dengan menggunakan kabel, karena pada jaringan wireless kemampuan yang dimiliki oleh kabel telah digantikan oleh kemampuan sinyal yang dipancarkan oleh wireless. 11

2 3.1.1 Perangkat WMAN Perangkat yang digunakan dalam teknologi WMAN ini adalah perangkat Microwave dan Antenna, berikut terdapat beberapa macam jenis dan bentuk microwave dan Antena yang digunakan untuk membangun jaringan WMAN. 1. Parabolic Antenna 7GHz, 10 GHz & 15 GHz & Perangkat Pasolink NEC (E1Connection) Gambar 3.2. E1 Connection 2. Canopy Microwave 5,8 GHz Gambar 3.3. Canopy Microvave 3. 24dBi Grid Antenna Parabolic Gambar 3.4 Grid Antenna 12

3 4. 2.4GHz 9.6dBi 60 degree sector panel antenna Ghz Yagi Antenna 9 db Gambar 3.5 Panel Antenna Gambar 3.6. Yagi Antenna 6. WiMAX Antenna Gambar 3.7. WiMax Antenna 13

4 Sistem Wireless Metropolian Area Network Kesatuan dasar WMAN adalah sebuah sel radio, yang terdiri dari hub station and mobile stations. Hub station adalah bertanggung jawab untuk menyediakan konektivas antara mobile stations di dalam sel, dan dari mobile stations ke wired backbone. WMAN, terdiri dari satu atau lebih sel radio yang terdapat pada jaringan, bersama dengan wired terminals, dihubungkan dari jaringan satu ke jaringan lain sehingga jangkauan yang diperoleh lebih luas (wider network) melalui wired backbone. Gambar 3.8. Contoh Sistem Jaringan MAN yang mengunakan Wireless (The IEEE WirelessMAN Standard for Broadband Wireless Metropolitan Area) Pada Gambar diatas dapat dilihat bahwa Teknologi WMAN memungkinkan pengguna untuk membuat koneksi nirkabel antara beberapa lokasi di dalam suatu area metropolitan (contohnya, antara gedung yang berbeda-beda dalam suatu kota atau pada kampus universitas). Pemakaian teknologi nirkabel dapat menghemat biaya fiber optic atau kabel tembaga yang terkadang sangat mahal. WMAN juga dapat digunakan sebagai backup bagi jaringan yang berbasis kabel dan dia akan aktif ketika jaringan yang berbasis kabel tadi mengalami gangguan. WMAN menggunakan gelombang radio atau cahaya infrared untuk mentransmisikan data. Jaringan akses nirkabel broadband yang melayani pengguna dengan akses berkecepatan tinggi. Kelompok kerja IEEE untuk standar akses nirkabel broadband masih terus membuat spesifikasi bagi teknologi-teknologi tersebut. 14

5 Keuntungan dan Kekurangan WMAN Jika dikaji dari keamanan Wireless, Jaringan Wireless memiliki beberapa kelemahan dibanding dengan jaringan kabel. Saat ini perkembangan teknologi wireless sangat signifikan sejalan dengan kebutuhan sistem informasi yang mobile. Banyak penyedia jasa wireless seperti hotspot komersil, ISP, Warnet, kampus - kampus maupun perkantoran sudah mulai memanfaatkan wireless pada jaringan masing masing. Beberapa kelemahan dari jaringan wireless antara lain Kelemahan Wireless pada Lapisan Fisik - Interception atau penyadapan, Hal ini sangat mudah dilakukan, dan sudah tidak asing lagi bagi para hacker. Berbagai tools dengan mudah di peroleh di internet. Berbagai teknik kriptografi dapat di bongkar oleh tools tools tersebut. - Injection, Pada saat transmisi melalui radio, dimungkinkan dilakukan injection karena berbagai kelemahan pada cara kerja wifi dimana tidak ada proses validasi siapa yang sedang terhubung atau siapa yang memutuskan koneksi saat itu. - Jamming, Jamming sangat dimungkinkan terjadi, baik disengaja maupun tidak disengaja karena ketidaktahuan pengguna wireless tersebut. Pengaturan penggunaan kanal frekwensi merupakan keharusan agar jamming dapat di minimalisir. Jamming terjadi karena frekwensi yang digunakan cukup sempit sehingga penggunaan kembali channel sulit dilakukan pada area yang padat jaringan nirkabelnya. S - Locating Mobile Nodes, Dengan berbagai software, setiap orang mampu melakukan wireless site survey dan mendapatkan informasi posisi letak setiap Wifi dan beragam konfigurasi masing masing. Hal ini dapat dilakukan dengan peralatan sederhana spt PDA atau laptop dengan di dukung GPS sebagai penanda posisi. - Access Control, Dalam membangun jaringan wireless perlu di design agar dapat memisahkan node atau host yang dapat dipercaya dan host yang tidak dapat dipercaya. Sehingga diperlukan access control yang baik. - Hijacking, Serangan MITM (Man In The Middle) yang dapat terjadi pada wireless karena berbagai kelemahan protokol tersebut sehingga memungkinkan terjadinya hijacking atau pengambilalihan komunikasi yang sedang terjadi dan melakukan pencurian atau modifikasi informasi. Kelemahan pada Lapisan MAC (Data Layer) Pada lapisan ini terdapat kelemahan yakni jika sudah terlalu banyak node (client) yang menggunakan channel yang sama dan terhubung pada AP yang sama, maka bandwidth yang mampu dilewatkan akan menurun. Selain itu MAC address sangat mudah 15

6 di spoofing (ditiru atau di duplikasi) membuat banyak permasalahan keamanan. Lapisan data atau MAC juga digunakan dalam otentikasi dalam implementasi keamanan wifi berbasis WPA Radius (802.1x plus TKIP/AES). Kelemahan terhadap cuaca Keadaan cuaca yang tidak bersahabat akan menimbulkan pengaruh terhadap gelombang / sinyal yang dipancarka oleh wireless. Seperti pada saat hujan gelombang yang ditembakkan oleh pemancar wireless akan membentur butiran hujan dan dipantulkan kearah lain sehingga akan terjadi penurunan kualitas sinyal yang diterima oleh wireless penerima. Dibanding dengan kelemahan yang ada teknologi wireless pada jaringan MAN masih menjadi yang terbaik karena keuntungan yang di dapat untuk keadaan yang aman adalah Meningkatkan efisiensi memperbaiki komunikasi dengan tujuan transfer informasi yang lebih cepat dalam bisnis dan antara pelanggan. 1. Sentuhan yang dekat Anda tidak perlu membawa kabel atau adaptor untuk mengakses jaringan kantor. 2. Memperbesar mobilitas dan fleksibilitas bagi pemakai pekerja kantor berbasis wireless dapat terhubung tanpa harus duduk di depan komputer. 3. Mengurangi biaya pembuatan jaringan dan perawatannya pada banyak kasus jaringan wireless lebih mudah diinstalasi dan perawatannyapun lebih murah disbanding penggunaan kabel seperti fiber optic dan coaxial. 4. Dengan menggunakan jaringan wireless biaya dapat menjadi lebih efisien karena dapat menghemat biaya untuk penggunaan kabel. 5. More robust against multi-path propagation effects. Penggunaan media wireless akan lebih handal dibanding media kabel. 6. Less sensitive to timing errors. Kemungkinan pengiriman ulang data yang error akan lebih kecil. 7. High spectral efficiency. Untuk menghubungkan jaringan antar daerah spectrum frekwensi yang digunakan akan lebih efisien disbanding dengan media kabel. 8. Very high bandwidth efficiency.efisiensi bandwidth yang digunakan akan lebih baik dibandingkan media kabel. 9. Dapat digunakan untuk berkomunikasi untuk jarak yang cukup jauh tergantung dengan LoS (Line Of Sight) dan kemampuan perangkat wireless. 16

7 Standarisasi Perangkat WMAN Standarisasi Untuk perangkat WMAN telah ditetapkan oleh IEEE yang dikenal dengan The IEEE WirelessMAN Standard for Broadband Wireless Metropolitan Area Networks. Dalam aturan standarisasi ini dituliskan property dari adalah : Broad bandwidth, Up to 96 Mbps (>70 Mbps throughput) pada channel 20 MHz (Wireless MANTM-OFDM air interface). Mampu melakukan multiple services berkeanjutan dengan QoS yang terbaik, Efisiensi transport dengan IPv4, IPv6, ATM, Ethernet, dsb. Bandwidth on demand (frame by frame). MAC di desain untuk mengeffisienkan penggunaan spectrum gelombang Comprehensive, modern, dan extensible security. Mampu melayani alokasi frekwensi dari <1 hingga 66 GHz, ODFM dan OFDMA untuk applikasi non-line-of-sight. TDD dan FDD Link adaptation: mengadaptasi modulasi dan coding, Subscriber by subscriber, burst by burst, uplink dan downlink Point-to-multipoint topology, dengan extensi mesh Bisa berinteraksi dengan antenna adaptive dan space-time coding, Beamforming dan IMO Sesuai dengan standar ini Perangkat WMAN yang digunakan dapat menjangkau area yang lebih luas tanpa harus mengalami data yang loss. Menurut standar IEEE wilayah jangkauan dari Wireless MAN saat LOS dan N-LOS dapat digambarkan sebagai berikut : Gambar 3.9. Contoh Kondisi WMAN saat hujan biasa dan deras. (The IEEE WirelessMAN Standard for Broadband WirelessMetropolitan Area 17

8 3.2. KONSEP PERENCANAAN JARINGAN WMAN Adapun konsep Orthogonal Channel Set digunakan untuk merencanakan atau mendsain jaringan wireless metropolitan area network ( WMAN ) adapun factor-faktor yang harus dimiliki wireless dengan menggunakan frekuensi 2,4 MHz, konsep diatas yaitu suatu set channel yang mempunyai frekuensu cukup luas dan memungkinkan beberapa sambungan radio sehingga dapat beroperasi tanpa ada gangguan. Konsep Orthogonal Channel Set di bedakan menjadi dua macam adalah sebagai berikut : Konsep tiga Orthogonal Channel Set terdiri dari channel : GHz channel GHz channel GHz channel 11 Implementasi Konsep tiga Orthogonal Channel Set dengan memakai antenna omdirectional dapat disimulasikan dengan gambar segi enam, dimana radius pancarannya sangat tergantung pada kekuatan pemancar, jenis antena, kabel coaxial yang di pakai dan tinggi tower antenna untuk pemancar dan penerima, Desain Jaringan WMAN untuk access point yang menggunakan antenna omni directional dapat disimulasikan sebagai berikut : Gambar Disain WMAN untuk access point dengan antenna Omnidirectional Pada Bagian gambar 2.3 kita menggunakan model jangkauan hexagonal dengan melibatkan 3 channel yang berbeda yaitu channel 1 ( 2,412MHz ), channel 6 (2,437MHz) dan channel 11 (2,462MHz). Karena hanya menggunakan 3 channel maka logika sederhana agar tidak terjadi interferensi yaitu dengan disusunnya channel-channel yang berbeda pada tiap-tiap sell yang berdekatan, logika ini dituangkan pada struktur gambar diatas dimana tiap channel yang berbeda diberi warna dan no channel yang berbeda. Dengan susunan channel diatas diharapkan dapat menjangkau wilayah/kota seluas 35x35 km maka di dapati oleh 7 Access point yang berbeda pada 7 tower jika sebuah access point dapat melayani 20 sampai 30 Km node, tanpa adanya interferensi. Kita 18

9 Asumsikan jika satu sell saja dapat menampung node, maka pada wilaya tesebut dapat sekitar 140 sampai 210 node Implementasikan konsep tiga orthogonal dengan mengguakan antenna sectoral di access pointnya akan lebih menghemat tower dari pada memakai antenna omnidiretional Sekenarionya adalah sebagai berikut : Gambar Implementasi konsep tiga orthogonal dengan antenna sec toral di access pointnya Pada gambar 3.11, antena access point di letakan pada salah satu sudut segi enam, sehingga pancarannya menyebar keseluruh segi enam. Pada prinsipnya sebuah tower dapat di pasang sampai 3 buah access point jika memakai antena sectoral 120 derajat. Antena sectoral ini mempunyai gain yang lebih tinggi dari pada antena omni directional dan jarak jangkaunya sekitar 8 ~ 10 km percell Konsep empat orthogonal channel set, terdiri dari channel : GHz channel GHz channel GHz channel GHz channel 13 Konsep empat orthogonal channel set sangat baik untuk di implementasikan pada daerah yang padat pengguna WLAN. Kelemahannya konsep ini pada pada masing-masing ujungnya agak sedikit overlaping. Adapun simulasinya adalah sebagai berikut : Gambar Rancangan empat orthogonal channel set menggunakan channel 1,5,9, dan 13 19

10 apabila emplementasinya tersebut memakai antena sectoral 90 derajat, maka dapat diterapkan tiga buah tower dalam area tesebut dengan masing-masing tower dipasang empat buah access point. Dari skenario tersebut jumlah sel yang dapat dilayani adalah 12 buah. Dengan demikian berlaku juga untuk wilaya yang sama dengan jumlah tower yang sama, jumlah node yang dilayani lebih banyak. Berdasarkan penjelasan diatas dapat diambil kesimpulan bahwa antena empat orthogonal channel set dengan antena sectoral paling baik untuk diterapkan pada kota dengan tingkat kepadatan yang tinggi seperti kota bekasi saat ini. Dan metode empat orthogonal cahannel set dengan antena sectoral adalah metode yang paling baik untuk rancangan emplentasikan ke perangkat WMAN di kota Bekasi, dengan pertimbangan sebagai berikut Luas wilayah Tingkat kepadatan penduduk Peluang pasar yang besar seperti Sekolah, instansi, industri dan perdagangan Tingkat pengguna perangkat WLAN 3.3. SISTEM PERENCANAAN WIRELESS MAN Dalam merecanakan jaringan Wireless MAN ada dua hal mendasar yang perlu diperhatikan yaitu pertama, cakupan area yang luas termasuk didalamnya penentuan teknologi last mile & backhaul-nya dan yang kedua, kapasitas jumlah pengguna. Untuk cakupan area yang luas dan sebagai teknologi lastmile-nya (disebut juga akses point) akan menggunakan WiFi, sedangkan WiMAX akan digunakan Sebagai backhaul jaringannya. Pemilihan kedua teknologi tersebut atas dasar bahwa keduanya merupakan teknologi yang saling melengkapi untuk terciptanya akses jaringan Wireless WAN. Perencanaan jaringan yang baik sangat menentukan dalam kesuksesan teknologi WiFi dan WiMAX. Perencanaan yang baik akan membuat biaya murah dalam pengadaan infrastruktur dan mampu menyediakan kualitas jaringan yang handal. Dalam perencanaan jaringan ini tahap yang perlu dilakukan yaitu: pemilihan arsitektur jaringan, melakukan survey lapangan, pemilihan sistem antena, penentuan perangkat jaringan WiFi, persiapan dan perencanaan, dan kalkulasi radio link Arsitektur Jaringan WMAN Dalam merencanakan suatu jaringan Wireless MAN maka perlu diketahui beberapa jenis arsitektur jaringan yang dapat diaplikasikan. Berikut ini akan dijelaskan arsitektur topologi jaringan yang umum diterapkan beserta beberapa pertimbangan dalam pemilihan suatu arsitektur jaringan yang optimal pada jaringan Wireless yang akan diaplikasikan. 20

11 Arsitektur Point to Point ( PTP ) Arsitektur PTP merupakan arsitektur yang paling sederhana dari arsitektur jaringan Wireless yang ada, yang merupakan jaringan dimana semua node bisa bertindak sebagai server maupun client dan tidak ada otentikasi terpusat. Otentikasi diatur tersendiri disetiap node yang memberikan layanan. Secara simultan sebuah node dapat menjalankan layanan server and client. Arsitektur PTP ini menghubungkan sebuah node tunggal ke sebuah node tunggal lainnya. Kelebihan dari arsitektur ini adalah kemudahan, waktu yang singkat dan biaya yang lebih rendah dalam pengimplementasikan terutama yang berhubungan dengan pemilihan antena, penentuan LOS, survey lapangan, biaya perangkat keras, biaya fasilitas, testing jaringan dan maintenance jaringan. Kekurangan yang dimiliki Arsitektur PTP lebih disebabkan karena arsitektur ini hanya mampu menghubungkan dua buah titik tunggal pada sebuah jaringan sehingga kesulitan dalam pengembangan jaringan itu sendiri. Point B Point A Gambar Arsitektur Point to Point Beberapa hal tersebut dibawah ini merupakan kondisi yang mendukung untuk direalisasikannya arsitektur PTP, yaitu : Hanya terdapat dua node dalam jaringan yang akan dibangun, artinya arsitektur PTP merupakan pilihan yang tepat jika tidak ada rencana pengembangan jaringan dimasa mendatang. Koneksi Wireless yang relative panjang, untuk link km seperti untuk backbone jaringan. Tingkat noise yang tinggi, Arsitektur PTP menggunakan sistem antena directional sehingga lebih robust terhadap noise Arsitektur Point to Multipoint ( PTM ) Arsitektur PTM merupakan arsitektur yang menghubungkan satu titik dengan beberapa jumlah titik dalam satu jaringan. Prinsipnya arsitektur ini memiliki satu hub site (access point) yang menghubungkan terminal-terminal (end-user/client) yang tersebar pada coverage jaringan wireless. 21

12 4 5 3 Coverage Area 6 2 Hub Site 7 1 Gambar Arsitektur point to multipoint Gambar diatas mengilustrasikan sebuah arsitektur point to multipoint dengan satu hub site. Arsitektur ini dapat dikembangkan lagi bila jumlah client atau lokasi yang akan dihubungkan dalam sebuah jaringan yang cukup banyak atau lebih luas. Hal ini dapat dilakukan dengan menambah jumlah hub site yang dibagi menjadi beberapa sektor untuk meningkatkan kapasitas jaringan. Tiap sektor memiliki sistem antena, perangkat radio dan frekuensi sendiri. Jumlah sektor disesuaikan dengan kebutuhan dan juga bandwidth yang tersedia. Gambar dibawah ini menunjukkan arsitektur PTM yang terbagi menjadi tiga buah sektor Coverage Area Frekuensi Hub Site Coverage Area Frekuensi Coverage Area Frekuensi Hub Site Hub Site Gambar Arsitektur Point to Multipoint dengan 3 sektor Kelebihan arsitektur PTM ini adalah jaringannya mudah untuk dikembangkan serta ekonomis untuk banyak pengguna. Sedangkan kekurangan arsitektur ini adalah membutuhkan manajemen jaringan yang lebih kompleks dibandingkan dengan PTP. Arsitektur PTM ini idealnya untuk diimplementasikan pada kondisi dimana terdapat banyak pengguna, pada lokasi yang sama. Sebagai contoh lingkungan kampus yang terdiri dari beberapa gedung yang dapat terkoneksi secara Wireless dengan menggunakan PTM. 22

13 Arsitektur Seluler Arsitektur seluler merupakan arsitektur jaringan yang terdiri dari kumpulan beberapa jaringan PTM yang terkoneksi pada backbone jaringan yang sama dan dirancang untuk memanfaatkan kembali frekuensi yang sama pada lokasi atau area yang berbeda (reuse frequency). Untuk mengcover suatu wilayah tertentu maka terdapat banyak akses point yang harus terpasang, padahal terdapat keterbatasan spektrum frekuensi dalam WIFI. Oleh karena itu digunakan sistem reuse frekuensi. Terdapat tiga orthogonal channel set dalam WIFI yang dapat digunakan tanpa interferensi satu sama lainnya yaitu kanal 1, 6 dan11. Untuk cakupan Wireless WAN dengan memanfaatkan arsitektur seluler ada dua model coverage yang dapat digunakan yaitu model omnidirectional coverage dan model sectoral coverage. Model Omnidirectional Coverage Model ini menggunakan sistem antena omnidirectional untuk pancaran dayanya, dimana sebuah tower dipasang ditengah-tengah coveragenya. Untuk lebih jelasnya seperti terlihat pada gambar dibawah ini: Coverage Frekuensi 6 Coverage Frekuensi 11 WiFi Sebagai Lastmile Coverage Frekuensi 1 WiFi Sebagai Lastmile WiFi Sebagai Lastmile Coverage Frekuensi 6 (re-use) Coverage Frekuensi 11 (re-use) WiFi Sebagai Lastmile Coverage Frekuensi 1 (re-use) WiMAX Sebagai Backhaul WiFi Sebagai Lastmile WiFi Sebagai Lastmile Gambar Arsitektur seluler model omnidirectional coverage Model Sektoral Akses Point Pemanfaatan antena sektoral juga mampu untuk mengcover suatu wilayah tertentu. Sama halnya dengan omnidirectional akses point yang memanfaatkan tiga orthogonal channel set, hanya saja akan lebih efisien, karena ketiga kanal tersebut dapat dipasang pada satu tower, dimana masing-masing kanal dipasang satu akses point dengan menggunakan antena sektoral dengan beamwidth 120 derajat. 23

14 Coverage Frekuensi 6 Coverage Frekuensi 11 Coverage Frekuensi 1 WiFi Sebagai Lastmile Coverage Frekuensi 6 (re-use) Coverage Frekuensi 11 (re-use) Coverage Frekuensi 1 (re-use) WiMAX Sebagai Backhaul WiFi Sebagai Lastmile Gambar Arsitektur seluler model directional coverage Arsitektur seluler memiliki kelebihan diantarannya yaitu: mampu memperluas jangkauan geografis sebuah jaringan Wireless, mampu meningkatkan kapasitas sebuah jaringan wireless, mampu mengoptimalkan penggunaan sumber daya jaringan wireless, dan yang tak kalah pentingnya memiliki fasilitas roaming. Disamping kelebihan yang dimilikinya, arsitektur ini juga memiliki sedikit kelemahan terutama masalah interferensi yang dapat terjadi antar sel. Oleh karena itu diperlukan perencanaan dan pengaplikasian yang tepat sehingga diharapkan dapat mengurangi masalah interferensi antar sel tersebut. Pengimplementasikan arsitektur ini sangat tepat untuk mengcover jumlah user yang lebih besar dari yang dapat dilayani oleh jaringan PTM, terutama dengan keterbatasan band frekuensi yang digunakan Arsitektur Mesh Arsitektur mesh merupakan arsitektur PTM dengan satu atau lebih titik interkoneksi internet. Dalam sebuah jaringan mesh, tiap titik pada jaringan dapat terhubung dengan titik lain yang sedang beroperasi dan berada pada jangkauan radio. Jaringan mesh ini biasanya diaplikasikan pada area dimana terminal-terminal berada pada jarak yang berdekatan satu sama lain, seperti berada dalam satu blok pada radius 1,5 km. Tiap jaringan mesh melakukan dua buah fungsi yaitu sebagai sebuah router atau repeater dan sebagai sebuah terminal. Paket dapat berjalan melalui beberapa terminal atau titik pada sebuah jaringan 24

15 sebelum mencapai terminal atau titik tujuan. Jika satu atau lebih titik yang dilewati tidak beroperasi atau mati maka jalur paket akan di alihkan melalui titik lain. H Mesh Network Hub ( Internet Connection Point ) Network Nodes Gambar Arsitektur Mesh Adapun kelebihan arsitektur mesh adalah mampu menjangkau near line of sight (NLOS), redudansi routing, proses perancangan jaringan yang lebih sederhana, dan intalasi antena yang lebih sederhana. Kekurangan arsitektur ini adalah diperlukannya jumlah titik yang lebih banyak untuk menjangkau area yang sama, memerlukan prose aplikasi jaringan yang progresif serta membutuhkan manajemen bandwidth yang rumit. Arsitektur mesh ini paling tepat diimplementasikan bila titik-titik yang akan disambungkan berada pada lokasi yang saling berdekatan satu sama lain dan banyak terdapat halangan yang berpengaruh terhadap LOS, serta tidak membutuhkan throughput yang tinggi. Berdasarkan penjelasan beberapa arsitektur umum jaringan Wireless diatas, maka diperlukan pemilihan jaringan yang tepat sehingga dapat diimplementasikan dengan baik. Perlu diketahui bahwa LOS merupakan salah satu bagian terpenting dalam merencanakan dan membangun sebuah jaringan Wireless, disamping kontur tanah dan penghalang (obstacle) yang terdapat pada tiap lokasi juga memiliki keunikan sendiri. Yang secara keseluruhan akan digunakan untuk perhitungan link budget jaringan yang akan direncanakan juga memiliki sifat yang unik untuk tiap lokasi, sehingga tidak tertutup kemungkinan merupakan kombinasi dari beberapa arsitektur jaringan sekaligus. Oleh karena itu perlu dilakukan evaluasi untuk masing-masing arsitektur jaringan sesuai dengan kebutuhan. 25

16 Pemetaan Lokasi Terminal Untuk keperluan pemetaan lokasi terminal, dibutuhkan peta topografi dari lokasi dimana jaringan akan diimplementasikan. Sebuah peta topografi menunjukkan kontur atau elevasi dari permukaan tanah sebuah lokasi. Pengetahuan atau informasi akan kontur atau elevasi permukaan tanah adalah untuk penentuan LOS pada jaringan Wireless. Setelah dipahami kontur lokasi dan halangan-halangan utama yang terdapat pada lokasi serta langkah-langkah di atas, maka dapat dibuat sebuah arsitektur awal dari Wireless WAN yang akan direncanakan. Ada beberapa hal lain yang patut diperhatikan pada peta topografi yang dipergunakan yaitu : 1. Pengukuran arah kompas Arah kompas dari hub site ke terminal dan sebaliknya harus diukur Secara tepat. 2. Pengukuran jarak Ukurlah jarak antar titik pada jaringan point-to-point, jarak antara Access point ke masing-masing terminal pada jaringan point-to-multipoint, serta jarak antara access point dengan hub seluler pada jaringan seluler. 3. Inspeksi LOS Jalur LOS antar titik pada jaringan harus diinspeksi secara mendetail. Tambahkan objek-objek yang dapat mengganggu LOS pada peta yang dimiliki, dan sertakan pula tinggi dari masing-masing objek pengganggu tersebut. Hal ini untuk mempermudah perhitungan Fresnel zone pada proses perencanaan jaringan. Karena LOS adalah faktor yang sangat penting, maka jalur LOS yang tidak memenuhi syarat dapat memyebabkan perubahan pada perencanaan jaringan. 4. Perencanaan frekuensi Dalam sebuah jaringan point-to-multipoint yang mamiliki lebih dari satu sektor atau dalam sebuah jaringan seluler, kanal yang sama dapat digunakan kembali (reuse frequency). Yang perlu diperhatikan adalah antar penggunaan frekuensi tersebut tidak saling interferensi satu sama lain. Konfirmasi Ketersediaan Lokasi untuk Access Point Sebuah jaringan point-to-multipoint atau seluler akan terdapat lebih dari satu lokasi access point, masing-masing lokasi yang direncanakan ini harus dikonfirmasikan ketersedianya. Bila terminal terdapat disebuah gedung komersial atau lokasi yang tidak dimiliki langsung oleh pengguna terminal, maka perlu dikonfirmasikan pula izin atau hak penggunaan tempat untuk penempatan perangkat terminal. 26

17 Konfirmasi Daya Guna Lokasi Selain mencari kepastian akan tersediannya lokasi, dibutuhkan juga konfirmasi daya guna dari lokasi yang bersangkutan. Untuk memenuhi hal tersebut dilakukan survey lapangan untuk menentukan layak tidaknya sebuah lokasi atau daya guna sebuah lokasi untuk dijadikan sebuah titik dalam sebuah jaringan nirkabel MELAKUKAN SURVE LAPANGAN Setelah membuat sebuah garis besar perencanaan dari arsitektur jaringan awal maka kemudian dilakukan kegiatan survey lapangan untuk menentukan dan memastikan apakah perencanaan awal yang sudah disusun dapat diimplementasikan lebih lanjut. Survey lapangan yang dilakukan terbagi dua menjadi : 1. Survey fisik lapangan 2. Survey frekuensi radio lapangan Survey lapangan yang baik akan dapat membantu kita pada proses perencanaan selanjutnya dalam menentukan hal-hal berikut. Apakah sebuah lokasi 100% sempurna untuk jaringan yang direncanakan. Apakah lokasi dapat digunakan dengan mengadakan perubahan kecil Pada lokasi atau pada rencana jaringan, atau pada keduanya. Apakah memungkinkan diadakan atau dilakukan sebuah perubahan pada lokasi untuk membuat lokasi tersebut semakin sesuai dengan perencanaan jaringan yang sudah dibuat. Modifikasi apa yang harus dilakukan pada rencana jaringan untuk dapat mengakomodasikan lokasi yang telah ditentukan. Apakah lokasi tersebut tidak dapat digunakan karena perubahan atau perbaikan yang harus dilakukan terhadapnya atau terhadap rencana jaringan terlalu mahal untuk diimplementasikan. Survey lapangan harus didokumentasikan secara baik untuk kemudian digunakan oleh tim yang melakukan instalasi jaringan Survey fisik Lapangan Survey fisik lapangan bertujuan untuk memeriksa langsung kondisi fisik lapangan dari lokasi dimana akan ditempatkan segala perangkat radio yang akan digunakan dalam jaringan nirkabel. Pada dasarnya hasil dari survey lapangan harus dapat memberikan informasi yang akurat mengenai keadaan fisik suatu lokasi yang akan digunakan sehingga dapat diperoleh kesimpulan atau keputusan mengenai layak atau tidaknya secara fisik 27

18 lokasi tersebut untuk dipergunakan sesuai dengan rencana jaringan. Oleh karena itu diperlukan data yang lengkap dari suatu perencanaan awal jaringan. Beberapa hal yang dilakukan dalam sebuah survey fisik lapangan adalah sebagai berikut. 1. Pemahamam konsep perencanaan awal jaringan 2. Mengontak pemilik lokasi 3. Persiapan survey fisik lapangan 4. Penentuan lokasi antena Pada saat survey fisik lapangan terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan yang berkaitan dengan penentuan lokasi antena. a. Akses untuk mencapai puncak gedung bila lokasi berupa atap Gedung. b. Survey atap gedung dan sketsa denah atap gedung. c. Penentuan arah antena sesuai dengan perencanaan awal jaringan d. Penempatan antena yang relatif bebas dari objek-objek yang dapat mengganggu baik itu disekitar antena maupun dikejauhan,dan jalur distribusi listrik. e. Penentuan tinggi antena sesuai dengan perencanaan awal Jaringan. f. Penentuan struktur dimana antena akan ditempatkan. g. Grounding antena yang meliputi perlindungan terhadap petir dan Penentuan titik Grounding untuk antena. Berdasarkan hasil yang didapat dari kegiatan survey fisik lapangan maka dapat dilakukan revisi pada perencanaan jaringan awal sehingga benar-benar sesuai dengan keadaan fisik lapangan dimana jaringan Wireless akan diimplementasikan Survey Frekuensi Radio Lapangan Jika survey fisik lapangan memberikan hasil yang positif maka selanjutnya diadakan survey frekuensi radio lapangan. Survey frekuensi radio ini bertujuan untuk : Menentukan apakah signal yang terdapat pada lokasi bersangkutan cukup kuat untuk mengakibatkan interferensi pada jaringan direncanakan. Mendokumentasikan tipe, kekuatan, arah dan polarisasi dari signal yang terdapat pada lokasi yang bersangkutan. Mengevaluasi lokasi yang bersangkutan apakah memiliki lingkungan radio dengan tingkat interferensi dan noise yang cukup rendah bagi jaringan yang direncanakan untuk beroperasi dengan baik. Survey frekuensi radio bleh tidak dilakukan apabila benar-benar diyakini bahwa dilokasi yang dimaksud tidak terdapat sistem radio lain yang beroperasi menggunakan frekuensi yang sama dan terdapat jalur LOS radio yang baik. 28

19 Variasi interval pengambilan sampling untuk mendapatkan hasil yang Lebih akurat. Interval dapat divariasikan antara 15 detik sampai 30 menit. Waktu pengambilan sampling Lakukan pengambilan sampling pada saat dimana diperkirakan aktifitas dan interferensi frekuensi radio mengalami puncak. Lokasi pengambilan sampling Lakukan pengambilan sampling sedekat mungkin dengan lokasi yang telah direncanakan untuk penempatan sistem antena. SNR (Signal to Noise Ratio) Noise adalah segala sesuatu diluar signal yang diharapkan [3]. SNR adalah rasio antara signal yang diharapkan terhadap noise. SNR adalah kondisi yang paling penting yang harus didapatkan sebelum sebuah signal radio dapat diterima dan diterjemahkan dengan baik. Level signal yang diterima harus cukup tinggi dan level noise harus cukup rendah bagi receiver untuk dapat membedakan antara signal yang diharapkan dengan noise. Kelemahan access point terhadap noise Access point sangat rentan terhadap noise karena pada umumnya terletak di lokasi yang memiliki SNR rendah. Proses Survey Frekuensi Radio Dalam melakukan kegiatan survey frekuensi radio terdapat beberapa hal yang diharapkan menjadi hasil survey. Lokasi sumber out-of-band noise Out-of-band noise adalah noise yang berasal dari luar frekuensi yang akan digunakan. Seringkali out-of-band noise ini berupa signal dari transmitter berdaya tinggi yang terdapat pada frekuensi yang berdekatan. Lokasi sumber in-band noise In-band noise adalah noise yang berasal dari dalam frekuensi yang sama dengan frekuensi yang akan digunakan. Beberapa sumber in-band noise yang sering ditemui adalah jaringan FHSS mapun DSSS lain, microwave oven,telepon nirkabel,bluetooth dan perangkat nirkabel lain. Lokasi access point b/g Semakin banyak diimplementasikannya jaringan Wireless b/g maka semakin banyak pula terdapat access point. Evaluasi dan kesimpulan survey 29

20 Sebuah survey frekuensi radio juga memiliki beberapa kelemahan, yaitu tiap lingkungan frekuensi radio dan kombinasi perangkat radio yang digunakan memiliki keunikan tersendiri, hal ini menyebabkan tidak terdapatnya jawaban absolut terhadap sebuah hasil survey. Selain itu juga lingkungan radio berubah dari waktu ke waktu, yang menyebabkan data atau hasil yang didapat dari survey memiliki masa berlaku yang terbatas. Dari berbagai hasil yang didapatkan dari survey frekuensi radio,data terbaik yang dapat digunakan dalam perencanaan adalah SNR. Pada dunia nyata level signal yang diterima di receiver berkisar antara-85 dbm (low throughput) sampai dengan-65 dbm (low throughput) PEMILIHAN SISTEM ANTENA Pemilihan sistem antena yang tepat adalah salah satu faktor terpenting yang menjamin suksesnya implementasi sebuah jaringan Wireless. Berikut penjelasan mengenai sistem antena pada sebuah jaringan Wimax. Gambar 3.19: Jenis antena yang berbeda dirancang untuk berbagai aplikasi WiMAX antena, seperti antena untuk radio mobil, telepon seluler, radio FM, atau TV, dirancang untuk mengoptimalkan kinerja untuk sebuah aplikasi tertentu. Gambar di atas menggambarkan tiga jenis utama antena yang digunakan dalam penyebaran WiMAX. Dari atas ke bawah adalah omni directional, antena panel sektor dan masing-masing fungsi memiliki spesifik. Subscriber Stations Istilah teknis untuk alat customer premise equipment (CPE) adalah stasiun pelanggan. Istilah pemasaran yang berlaku umum sekarang fokus di kedua "CPE indoor" atau "CPE outdoor". Ada kelebihan dan kekurangan untuk kedua pola penyebaran seperti yang dijelaskan di bawah ini. 30

21 Gambar Sebuah perangkat CPE outdoor Outdoor CPE, sangat sederhana menaruh, menawarkan kinerja yang lebih baik agak lebih CPE indoor mengingat bahwa WiMAX penerimaan tidak terhalang oleh dinding beton atau batu bata, RF menghalangi kaca atau baja di dinding gedung. Gambar Indoor WiMAX CPE Keuntungan yang paling signifikan atas CPE outdoor indoor adalah bahwa hal itu diinstal oleh pelanggan. Hal ini membebaskan penyedia layanan dari biaya "roll truk" atau instalasi Komponen pembangunan antena Antena mendapatkan directifitasnya dari penggunaan sebuah kombinasi elemenelemen antena yang memiliki jarak dan ukuran tertentu. Elemen-elemen ini adalah komponen pembangun gelombang elektromagnetik. Mengkombinasikan Elemen-Elemen ini akan menghasilkan antena dengan pola radiasi yang berbeda-beda. Semua antena menggunakan sebuah driven element atau elemen pembangkit. Driven element ini selalu terkoneksi langsung secara elektrik (melalui coaxial) kepada perangkat radio. Antena dapat menghasilkan gain jika driven element ini dikombinasikan dengan elemen pembangun tambahan yang merefleksikan, mengarahkan atau mengkonsentrasikan signal Polarisasi Antena Terdapat dua medan elektromagnetik yang meninggalkan sebuah antena pemancar dan tiba diantena penerima, yaitu medan listrik dan medan magnet. Medan listrik dan medan magnet tegak lurus satu sama lain, dan masing-masing magnet juga tegak lurus terhadap arah rambatan gelombang elektromagnetik. Medan listrik berada pada bidang yang sama dengan elemen antena, dan berdasarkan definisinya bidang medan listrik ini menunjukkan polarisasi dari antena tersebut. Terdapat 4 jenis polarisasi antena yaitu polarisasi vertikal, polarisasi horizontal, polarisasi sirkuler 31

22 dan polarisasi silang. Jika elemen antena vertikal relatif terhadap permukaan bumi, maka medan listrik juga vertikal dan signal memiliki polarisasi vertigal. Jika elemen antena horizontol relatif terhadap permukaan bumi, maka medan listrik juga horizontal dan signal memiliki polarisasi horizontal. Pada antena yang memiliki polarisasi sirkuler, medan listrik berotasi secara konstan relative terhadap antena. Bergantung pada rancangan antena, medan listrik dapat memiliki polarisasi searah jarum jam, maupun polarisasi berlawanan arah jarum jam. Polarisasi silang terjadi bila sebuah antena memiliki polarisasi vertikal dan antena lainnya memiliki polarisasi horizontal, atau bila sebuah antena memiliki polarisasi sirkuler searah jarum jam dan antena lainnya memiliki polarisasi sirkuler berlawanan arah jarum jam. Pada umumnya antena memiliki diskriminasi polarisasi silang (XPD-cross polarization discrimination) sebesar -20 db. Hal ini berarti antena mendiskriminasi atau menyebabkan antenuasi signal polarisasi silang sebesar -20 db. Sebuah signal yang terantenuasi sebesar -20 db mengalami reduksi daya sebesar 1/100 dari level daya awal. Karenanya antena yang berhubungan harus mempunyai polarisasi yang sama. XPD ini juga memiliki kegunaan lain yaitu untuk mereduksi interferensi signal yang berasal dari antena yang memiliki polarisasi yang sama. Hal ini berguna antara lain untuk penggunaan ulang frekuensi pada sektor atau access point yang berbeda Jenis Antena dan Kombinasinya Jenis antena yang umum ditemui dan diaplikasikan pada jaringan Wireless. Antena omnidirectional Antena yagi Antena reflektor sudut Antena reflektor parabolic Antena helix Beberapa kombinasi antena yang lazim digunakan dijelaskan di bawah ini. Sistem antena bidirectional Diversity antena sistem Efek fading terbesar yang mempengaruhi link sebuah jaringan nirkabel adalah multipath fading. Untuk meminimalkan multipath fading seringkali digunakan diversity antena sistem Sistem Antena Sektoral Sistem antena sektoral mendapat perhatian lebih karena sistem ini merupakan salah satu sistem antena yang baik untuk diimplementasikan dalam sebuah jaringan Wireless. 32

23 Sistem antena sektoral memiliki kelebihan dalam kapasitas jaringan dan kinerja antena secara keseluruhan bila dibandingkan dengan sistem antena omnidirectional. Berikut beberapa pertimbangan dalam penggunaan sistem antena sektoral. a. Pemilihan lokasi antena harus pada lokasi yang memiliki noise rendah. b. Orientasi sekto sektor menetukan jumlah antena dan sudut radiasi antena. c. Radius sektor menetukan gain antena yang digunakan. d. Polarisasi yang menghasilkan tingkat interferensi terendah. e. Beamwidth horizontal, Gunakan antena sektoral yang memiliki beamwidth horizontal sebesar 75%-100% dari sudut sektor yang akan dilayani. f. Beamwidth vertikal, Radius sektor yang lebih besar membutuhkan beamwidth vertikal yang lebih besar juga. g. Downtilt, Gunakan antena sektoral yang memiliki fungsi downtilt untuk dapat lebih mengarahkan main lobe kearah terminal. h. F/B ratio, Gunakan antena sektoral yang memiliki F/B ratio tertinggi konsisten terhadap harga antena. i. Ukuran,berat dan tampilan antena 3.6. KALKULASI RADIO LINK Dalam perencanaan jaringan WIFI nuntuk implementasi Wireless MAN perhitungan budget merupakan hal yang keritis untuk dilakukan. Beberapa parameter kritis yang diperlukan untuk perhitungan secara benar untuk memastika bahwa sistem bekerja dengan baik adalah : Free Space Loss (FSL), Log Distance Path Loss, Sistem Operating Margin (SOM) Fresnel Zone clearance (FZC), Antena bearing, Antena down tilt, dan antena down tilt coverage radius Free Space Loss (FSL) Ada dua parameter utama yang dibutuhkan dalam melakukan perhitungan FSL, yaitu : 1. Frekuensi operasi (dalam MHz ) 2. Jarak antar antena (dalam miles) Keluaran dari perhitungan ini adalah : - Free space Loss (dalam db) Rumus yang digunakan. Yaitu : Free Space Loss (db) = 20 Log10 (MHz) + 20 Log10 (jarak dalam Miles)

24 Sebagai gambaran, kita akan melihat free Space Loss sekitar 100 db untuk sinyal radio yang bekerja pada frekuensi 2,4 GHz untuk merambat sepanjang satu (1) km. Artinya, bila kita mengacu pada peraturan yang ada dengan daya maksimum di ujung antena sebesar 36 dbmw, maka di antena penerima hanya akan menerima daya sekitar -54 dbm sebetulnya cukup kecil tapi masih cukup besar untuk sensitifitas penerima yang ada Sistem Operating Margin (SOM) Sistem operating margin berhubungan dengan daya pancar, tipe antena, panjang koaksial kabel dan jarak. Perhitungan ini digunakan untuk memastikan bahwa sistem mempunyai margin yang cukup untuk menjangkau jarak yang diinginkan. Umumnya produsen perangkat radio menyarankan fade margin sebesar minimal 10 db. Gambar Sistem Operating Margin Persamaan matematis untuk menghitung SOM adalah sebagai berikut: System Operating Margin (SOM) = Rx Signal Level - Rx Sensitivity...(3.1) Rx Signal Level = (Tx Power) - (Tx Cable Loss) + (Tx Antenna Gain) - (FSL) + (Rx Antenna Gain) - (Rx Cable Loss)....(3.2) Berdasarkan persamaan tersebut maka perlu diuraikan parameter-parameter yang berhubungan dengan SOM. EIRP (Effective Isotropically Radiated Power), menggambarkan perbandingan daya maksimum yang dapat dirahasiakan oleh antena transmitter dengan menggunakan suatu radiator isotropic sebagai referensi. Persamaan matematisnya adalah sebagai berikut : Sensitivitas Receiver Thermal noise adalah noise yang muncul pada semua media dan perangkat transmisi yang disebabkan oleh pergerakan electron secara acak. Thermal noise merupakan faktor yang menentukan batas bawah dari sensitivitas receiver dimana besarnya sebanding dengan bandwidth dan temperatur. Besar thermal noise yang terukur dalam suatu perangkat dengan bandwidth sebesar B (Hz) dan noise figure NF (db) pada temperature 290 k adalah: Pn = -204 (dbw)+nf(db) +10 log B Hz)...(3.3) 34

25 Sensitivitas receiver (Prx) menunjukkan besarnya kuat sinyal yang dipersyaratkan pada input receiver dan merupakan fungsi fari teknik modulasi yang digunakan serta BER yang diinginkan. Nilai dari sensitivitas receiver dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: Prx (db)=pn+snr...(3.4) SNR (db)=(eb/no)+10 log(r/bt)...(3.5) Dimana R adalah data rate sistem,sedangkan BT adalah Bandwidth sistem. Nilai Eb/No tergantung dari teknik modulasi yang digunakan. Fading Margin Fading adalah peningkatan redaman lintasan secara acak yang terjadi pada kondisi propagasi yang tidak normal. pada kondisi ini redaman lintasan dapat meningkat hingga sebesar 30 db atau lebih dan dapat menyebabkan terputusnya hubungan antara pengirim dan penerima. Dalam desain sistem transmisi dicadangkan fading margin untuk mengantisipasi terjadi fading. Salah satu pendekatan yang dapat dilakukan dalam menentukan fading margin adalah dengan menasumsikan kondisi terburuk pada suatu link radio hop tunggal. Hasil pendekatan ini tunjukan dalam tabel berikut : Salah satu pendekatan yang dapat dilakukan dalam menentukan besarnya fading margin adalah dengan mengamsumsikan kondisi terburuk pada suatu link radio hop tunggal. Hasil pendekatan ditunjukan dalam tabel berikut : Tabel 3.1 Tingkat reabilitas fading margin Realibilitas Propagasi untuk Hop Tunggal Fading Margin 90% 8 db 99% 18 db 99,9% 28 db 99,99 % 38 db Fresnel Zone Clearance ( FZC ) Diperlukan untuk menentukan tinggi antena guna menghindari penghalang yang ada. Gambar Fresnel Zone Clearance 35

26 Persamaan untuk menentukan Fresnel Zone Clearance adalah sebagai :...( 3.6 ) Dimana r - radius dari Fresnel Zone dalam feet/meter d - jarak antara dua titik dalam Miles/km f - frekuensi dalam GHz. Ketinggian antenna adalah Tinggi antenna = tinggi rintangan + FZC. Jadi jika ada bukit dengan ketinggian 10 meter maka ketinggian tower / antenna yang di perlukan adalah. 10 meter di tambah FZC yang dibutuhkan untuk menempuh jarak tersebut Hasil Perhitungan Kita biasanya masih mentolerir menggunakan clearence 80% dari perhitungan FZC tersebut. FZC tidak sama dengan ketinggian tower atau ketinggian antenna. Tabel berikut memperlihatkan Fresnel Zone Clearence (FZC) untuk beberapa jarak yang sering kita gunakan. Tabel 3.2 Hasil perhitungan FZC Jarak (KM ) 80% FZC ( Mtr )

27 Gambar Antena down tilt Gambar Antena down tilt coverage radius 3.7. Perhitungan Jumlah Sel Perhitungan Jumlah sel berdasarkan radius jangkauan menggunkan pendekatan luas daerah tinjauan. Pemilihan arsitektur dalam perencanaannya menggunakan pendekatan arsitektur seluler. Coverage area untuk satu sel dengan konfigurasi hexagonal adalah : L = k R 2... ( 3.7 ) Keterangan : L = Coverage are R = Maximum Cell Range K = Constant Accounting for the Sector 37