TUGAS AKHIR ANALISIS PENINGKATAN KINERJA WIMAX MELALUI PENAMBAHAN BOOSTER AMPLIFIER PADA SUBSCRIBER STATION

TUGAS AKHIR ANALISIS PENINGKATAN KINERJA WIMAX MELALUI PENAMBAHAN BOOSTER AMPLIFIER PADA SUBSCRIBER STATION Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Telekomunikasi Oleh Oktri Pani Wiranata NIM : 110402017 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

ABSTRAK Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) merupakan teknologi Broadband Wireless Access (BWA) yang memiliki kecepatan akses yang tinggi dengan jangkauan yang luas untuk akses multimedia. Penerimaan paket-paket video yang berkualitas pada penerima, berkaitan dengan seberapa kuat sinyal yang diterima oleh subscriber station (SS). Salah satu cara untuk meningkatkan kualitas penerimaan paket dengan menambahkan booster amplifier pada SS. Tugas akhir ini menganalisis penerapan booster amplifier pada perangkat SS untuk meningkatkan kualitas sinyal yang diterima dan meningkatkan kinerja sistem. Pada tugas akhir ini diterapkan model booster amplifier pada subscriber station (SS) dengan menggunakan NS-2. Hasil simulasi rata-rata pada bit rate yang berbeda menunjukan bahwa untuk penggunaan amplifier secara adaptive dengan threshold BER 3.4e-3 konsumsi energi naik 0.0000001%, SNR naik 4.35%, BER turun 3.17%, Error bit turun 5.47%. Pada threshold BER 3.24e-3 konsumsi energi naik 0.00000028%, SNR naik 7.79%, BER turun 5.33%, Error bit turun 7.39%. Pada threshold BER 3.18e-3 konsumsi energi naik 0.00000038%, SNR naik 9.88%, BER turun 6.57%, Error bit turun 8.77%. Pada penggunaan amplifier setiap saat aktif konsumsi energi naik 0.00000136%, SNR naik 21.86%, BER turun 12.9%, Error bit turun 13.52%. Kata kunci : WiMAX, kualitas sinyal, Booster Amplifier, dan NS-2 i

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan kemampuan dan kesehatan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat beriring salam penulis sampaikan kepada junjungan umat Nabi Muhammad S.A.W. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah : ANALISIS PENINGKATAN KINERJA WIMAX MELALUI PENAMBAHAN BOOSTER AMPLIFIER PADA SUBSCRIBER STATION Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda Paino. R dan ibunda Suriani yang senantiasa memberikan perhatian dan kasih sayang sejak penulis lahir hingga sekarang, serta abang-abang tercinta Taufik Pani Ramadhan dan Alm. Zepri Pani Pranata yang senantiasa mendukung dan memberi semangat. Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Suherman, ST., M.Comp., Ph.D selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. ii

2. Bapak Dr. Ali Hanafi Rambe, ST, MT, selaku Penasehat Akademis penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam melayani perkuliahan selama ini. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Rahmat Fauzi, ST, MT dan Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST, MT selaku dosen penguji Tugas Akhir, atas masukan dan bantuannya dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. 5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya. 6. Diah Soviana yang selama ini mendukung dan memberi semangat kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Terima kasih atas perhatian dan do anya. 7. Temen - teman Sub-Jurusan Telekomunikasi Teknik Elektro USU, Wahyudi, Hasan, Rido, Ikhyar, Ferdi, Ari, Surya, Faisal, dan Zhuhri yang selama ini membantu dan memfasilitasi penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 8. Teman teman di Teknik Elektro FT-USU, terkhusus angkatan 2011 atas dukungan, do a, suka dan duka selama di bangku perkuliahan. 9. Abang-abang senior yang selalu membantu, mendukung dan memberi masukan selama menjalani perkuliahan. 10. Keluarga Besar MME-GS yang telah memberikan banyak sekali pembelajaran. iii

11. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata penulis berserah diri pada Allah SWT, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri. Medan,16 Desember 2015 Penulis Oktri Pani Wiranata NIM. 110402017 iv

DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... viii I. PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penelitian... 2 1.4 Batasan Masalah... 3 1.5 Metode Penelitian... 3 1.6 Sistematika Pembahasan... 4 II. DASAR TEORI... 5 2.1 Umum... 5 2.2 Worldwide Interoperability Microwave Acces (WiMAX)... 5 2.2.1 Standar WiMAX... 5 2.2.2 Struktur Layer... 6 2.2.3 PHY Layer... 7 2.2.4 Medium Access Layer... 8 2.3 Quality of Service (QoS)... 9 2.4 Network Simulator 2 (NS-2)... 12 2.5.1 Model Propagasi Free Space... 13 2.5.2 Kerangka Evaluasi Video EvalVid... 14 2.5.3 Modul WiMAX... 16 2.5 Amplifier... 18 2.6 Parameter Kinerja Jaringan... 18 2.6.1 Signal To Noise Ratio (SNR)... 18 v

2.6.2 Bit Error Rate (BER)... 19 2.6.3 Konsumsi Energi... 20 III. METODE PENELITIAN... 21 3.1 Umum... 21 3.2 Spesifikasi Perangkat... 21 3.2.1 Interface Hardware... 21 3.2.2 Interface Software... 21 3.3 Rancangan Penelitian... 22 3.3.1 Implementasi Model Konsumsi energi... 25 3.3.2 Implementasi Signal to Noise Ratio... 25 3.3.3 Implementasi Bit Error Rate... 27 3.3.4 Implementasi Model Amplifier... 28 3.4 Alur Penelitian... 29 IV. HASIL SIMULASI DAN ANALISIS DATA... 32 4.1 Umum... 32 4.2 Hasil Pengujian... 32 4.2.1 Signal to Noise Ratio (SNR)... 32 4.2.2 Bit Error Rate (BER)... 33 4.2.3 Konsumsi Energi... 35 4.3 Analisa Penerapan Amplifier... 37 4.3.1 Signal to Noise Ratio (SNR)... 37 4.3.2 Bit Error Rate (BER)... 38 4.3.3 Konsumsi Energi... 41 V. KESIMPULAN DAN SARAN... 43 5.1 Kesimpulan... 43 5.2 Saran... 44 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vi

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Layer PHY dan MAC pada standar 802.16... 7 Gambar 2.2 Arsitektur dasar NS-2... 12 Gambar 2.3 Tampilan NAM (Network Animator)... 13 Gambar 2.4 Struktur framework EvalVid... 14 Gambar 2.5 Struktur utama modul WiMAX NIST... 18 Gambar 3.1 Topologi Jaringan WiMAX... 22 Gambar 3.2 Diagram alir rancangan sistem... 24 Gambar 3.3 Diagram alir proses penelitian... 31 Gambar 4.1 Grafik total rata-rata signal to noise ratio... 33 Gambar 4.2 Grafik total rata-rata bit error rate... 34 Gambar 4.3 Grafik total rata-rata error bit... 35 Gambar 4.4 Grafik total konsumsi energi rata-rata... 36 Gambar 4.5 Grafik signal to noise ratio pada setiap subscriber antara sistem yang didukung penggunaan amplifier dan tanpa amplifier... 37 Gambar 4.6 Grafik perbandingan bit error rate pada setiap bit rate yang berbeda antara sistem yang didukung penggunaan amplifier dan tanpa amplifier... 39 Gambar 4.7 Grafik perbandingan error bit pada setiap bit rate yang berbeda antara sistem yang didukung penggunaan amplifier dan tanpa amplifier... 40 Gambar 4.8 Grafik perbandingan konsumsi energi pada setiap bit rate yang berbeda antara sistem yang didukung penggunaan amplifier dan tanpa amplifier... 41 vii

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Power Konsumsi pada WiMAX... 21 Tabel 3.1 Parameter jaringan Wimax... 23 Tabel 3.2 Spesifikasi noise Subscriber station WiMAX... 27 Tabel 3.3 Parameter Trafik Video... 30 Tabel 4.1 Hasil pengujian total signal to noise ratio... 32 Tabel 4.2 Hasil pengujian total bit error rate... 34 Tabel 4.3 Hasil pengujian total rata-rata error bit... 35 Tabel 4.4 Hasil pengujian konsumsi energi... 36 Tabel 4.5 Besar nilai SNR pada saat penggunaan amplifier pada sistem... 37 Tabel 4.6 Hasil pengujian bit error rate untuk penerapan amplifier... 38 Tabel 4.7 Hasil pengujian Error Bit untuk penerapan amplifier... 40 Tabel 4.8 Hasil pengujian konsumsi energi untuk penerapan amplifier... 41 viii