WiMAX
By GSM Lab's Team
WiMAX
(Worldwide Interoperability for Microwave Access) di cetuskan oleh
WiMAX Forum yang di bentuk pada April 2001, untuk mempromosikan
interoperabilitas dan penyesuaian standar IEEE 802.16, yang secara
resmi bernama WirelessMAN. Forum ini mendefinisikan WiMAX sebagai
“sebuah standar teknologi yang dapat memungkinkan penyampaian akses
wireless broadband jarak jauh sebagai alternatif dari kabel dan DSL.”
“WiMAX is not a technology, but rather a certification mark, or
’stamp of approval’ given to equipment that meets certain conformity
and interoperability tests for the IEEE 802.16 family of standards. A
similar confusion surrounds the term Wi-Fi (Wireless Fidelity), which
like WiMAX, is a certification mark for equipment based on a different
set of IEEE standards from the 802.11 working group for wireless local
area networks (WLAN). Neither WiMAX, nor Wi-Fi is a technology but
their names have been adopted in popular usage to denote the
technologies behind them. This is likely due to the difficulty of using
terms like ‘IEEE 802.16′ in common speech and writing.” – OECD[1]
—// Technical overview
WiMAX adalah istilah yang digunakan untuk mendeskripsikan standar
interoperabilitas implementasi dari jaringan wireless IEEE 802.16, agak
mirip dengan cara Wi-Fi yang menjadi interoperabilitas implementasi
standar WirelessLAN IEEE 802.11. Tetapi WiMAX sangatlah berbeda dari
Wi-Fi dalam cara kerjanya.
Pada Wi-Fi, Medium Access Controller (”MAC”) menggunakan contention
access, yaitu semua terminal pelanggan yang ingin melewatkan data
melalui wireless access point (“AP”) harus berkompetisi untuk
mendapatkan perhatian AP dalam basis interrupt yang acak. Hal ini dapat
menyebabkan node-node yang berada pada jarak yang jauh dari AP
terinteruppt secara berulang-ulang oleh node-node yang lebih dekat,
sehingga menurunkan throughput sistem. Oleh karena itu layanan seperti
VoIP (Voice over IP) atau IPTV yang membutuhkan QoS tertentu sulit untuk
di layani dalam jumlah user yang besar.
Sedangkan 802.16, MAC menggunakan scheduling algorithm, dimana
terminal-terminal pelanggan harus berkompetisi sekali saja yaitu pada
saat pertama kali memasuki jaringan. Setelah itu setiap pelanggan
dialokasikan sebuah time-slot oleh base station. Time-slot ini dapat
membesar dan mengecil (sesuai kebutuhan pelanggan), tetapi tetap untuk
setiap terminal pelanggan, yang berarti pelanggan lain tidak bisa
menggunakannya. Scheduling algorithm ini stabil dalam kondisi overload
dan over subscription (tidak seperti 802.11). IEEE 802.16 juga dapat
lebih efisien dalam penggunaan Bandwidth. Scheduling Algorithm juga
memungkinkan base station untuk mengontrol parameter-parameter QoS
dengan menyeimbangkan pemesanan timeslot antara aplikasi yang di
butuhkan oleh terminal pelanggan.
Pada awalnya standar IEEE 802.16 menspesifikasikan WiMAX pada rentang
frekuensi 10 sampai 66 GHz. Kemudian pada tahun 2004 802.16a di update
menjadi 802.16-2004 (juga biasa di sebut 802.16d), yaitu dengan
menambahkan dukungan untuk rentang frekuensi 2 sampai 11 GHz. 802.16d
kemudian di update lagi menjadi 802.16e pada tahun 2005. 802.16e
menggunakan scalable OFDM (orthogonal frequency division multiple
access) sebagai pengganti versi non scalable pada 16d. Hal ini membawa
potensi manfaat dalam masalah coverage, self installation, power
consumption, frequency re-use dan efisiensi bandwidth. 16e juga
menambahkan kemampuan layanan mobilitas penuh.
Standar yang paling menarik perhatian adalah 802.16d dan 802.16e, karena
pada standar tersebut menggunakan frekuensi yang lebih rendah sehingga
sinyal lebih tahan terhadap pelemahan (attenuation), juga meningkatkan
jangkauan dan kemampuan penetrasi gedung.
Spesifikasi WiMAX memperbaiki keterbatasan-keterbatasan standar Wi-Fi
dengan menyediakan bandwidth dan jangkauan yang lebih lebar, serta
enkripsi yang lebih kuat. WiMAX mendukung konektivitas antara jaringan
endpoint tanpa membutuhkan jalur Line Of Sight (“LOS”) pada kondisi
lingkungan yang mendukung. Pada aplikasi Non-LOS membutuhkan 16d. dan
varian 16e. karena frekuensi yang dibutuhkan lebih rendah. Hal ini
bergantung pada sinyal multipath yang ada.
Uses for WiMAX
Konsep yang salah kaprah ada yang menyebutkan bahwa WiMAX dapat
mentransmisikan data 70 Mbps, dengan jarak 70 mil, pada kecepetan lebih
dari 70 mph. Konsep diatas mumgkin dapat dibenarkan secara terpisah
pada kondisi lingkungan yang ideal, namun ketiganya tidak bisa di
penuhi secara simultan. WiMAX memiliki beberapa kesamaan dengan DSL,
dimana DSL dapat memiliki bandwidth yang tinggi atau jarak yang jauh,
tetapi keduanya tidak bisa dipenuhi secara bersama-sama. Kesamaan
lainnya adalah pada WiMAX bandwidth di bagi berdasarkan pelanggan yang
berada pada sector radio, jadi ada banyak pelanggan yang aktif di dalam
satu sector, sehingga tiap pelanggan akan mendapatkan bandwidth yang
lebih kecil.
Bandwidth dan jangkauan WiMAX membuatnya cocok untuk beberapa potensi aplikasi di bawah ini:
• Menghubungkan hotspot-hotspot Wi-Fi antar satu dengan yang lain, dan
menghubungkannya dengan bagian (jaringan) lain dari Internet.
• Menyediakan alternatif jaringan wireless selain kabel dan DSL untuk akses broadband jarak jauh
• Mendukung layanan mobile data berkecepatan tinggi dan layanan telekomunikasi (4G)
Broadband Access
Banyak perusahaan kabel dan telepon tradisional (PSTN) akhir-akhir ini
secara aktif mencoba potensi WiMAX untuk konektivitas jarak jauh. Hal
ini dapat menghasilkan harga yang lebih kompetitif untuk pelanggan rumah
maupun pelanggan corporate. Dalam area yang tidak memiliki jaringan
kabel telpelpon existing, WiMAX dapat memungkinkan akses jaringan
broadband yang sampai saat ini belum ada. Untuk pelanggan rumah, sudah
di siapkan layanan yang dapat mendukung line telepon dan koneksi
internet yang mudah di install.
Mobile applications
Potensi WiMAX untuk menggunakan jaringan mobile yang existing sangatlah
besar, sebab antena WiMAX dapat “berbagi” satu buah tower sel tanpa
mengganggu antena seluler yang sudah ada. Beberapa perusahaan (operator)
seluler menilai WiMAX sebagai salah satu cara meningkatkan bandwidth
untuk variasi layanan data dan aplikasi, bahkan Sprint/Nextel telah
mengumumkan pada pertengahan 2006 akan menginvestasikan US$ 3 milliar
untuk pengembangan teknologi WiMAX dalam beberapa tahun ke depan. Hal
tersebut berhubungan dengan kemampuan teknologi WiMAX dalam mendukung
bandwidth yang tinggi (“backhaul”) untuk trafik internet dan seluler
dari remote area ke sebuah internet backbone. Walaupun efektivitas biaya
WiMAX dalam aplikasi remote area akan lebih tinggi, namun hal ini
tidak terbatas pada aplikasi tersebut saja, bahkan dimungkinkan akan
dapat mengurangi biaya E1/T1 backhaul. Keterbatasan infrastruktur kabel
pada beberapa negara berkembang dapat diatasi dengan WiMAX, karena
biaya untuk menginstal sebuah stasiun WiMAX pada tower seluler
eksisting atau bahkan dengan tower sendiri nampaknya lebih kecil jika
dibandingkan dengan biaya pembangunan kabel. WiMAX sangat cocok di
terapkan paad area yang memiliki kepadatan populasi rendah dan
permukaan yang datar. Untuk negara-negara yang tidak mempunyai
infrastruktur kabel karena mahalnya biaya dan kondisi geografi yang
tidak menguntungkan, WiMAX dapat menjadi solusi infrastruktur yang
murah, decentralized, mudah dibangun, dan efektif.
Spectrum Allocations for WiMAX
Spesifikasi 802.16 menggunakan spectrum RF yang sangat lebar. Tetapi,
spesifikasi tersebut tidak sama dengan ijin yang di berikan pada tiap
Negara. Tidak ada lisensi spectrum WiMAX yang berlaku secara global. Di
Amerika, segmen yang tersedia paling besar adalah di sekitar 2.5 GHz,
dan sudah dimiliki oleh Sprint Nextel. Di belahan bumi lain, band
frekuensi yang paling banyak digunakan adalah sekitar 3.5 GHz, 2.3/2.5
GHz, dengan 2.3/2.5 GHz yang paling banyak digunakan di asia.
Sebenernya di Amerika Serikat ada kemungkinan untuk menerapkan WiMAX
pada Band 700MHz, tetapi ternyata band tersebut sudah di gunakan untuk
TV analog, dan menunggu untuk digunakan juga oleh digital TV (sekitar
tahun 2009). Pada beberapa kasus, mungkin akan ada beberapa pihak yang
akan menggunakan band tersebut jjika memang band tersebut belum
digunakan.
Sepertinya akan lahir beberapa varian dari 802.16, bergantung pada
kondisi regulasi lokal dan spectrum berapa yang akan digunakan, tetapi
walau apapun yang terjadi standar radio frekuensi yang mendasari adalah
sama. Peralatan WiMAX mungkin tidak akan seportable spesifikasi yang
telah ditentukan, bahkan jika dibandingkan dengan Wi-Fi yang memiliki
kanal pada spectrum yang tidak memiliki lisensi dan tidak terikat
regulasi.
Alokasi spektrum radio saat ini-pun sepertinya berubah-ubah. Alokasi
yang sekarang ini biasa dilakukan adalah 5MHz atau 7MHz per kanal.
Secara teori semakin labar alokasi kanal radio yang di berikan, maka
semakin tinggi bandwidth trafik yang dapat didukung WiMAX.
Standards
Standar 802.16 yang paling baru adalah IEEE Std 802.16e-2005 [1],
disetujui pada bulan December 2005. sebelumnya telah distandarisasi IEEE
Std 802.16-2004 [2]. Yang menggantikan IEEE Std 802.16-2001,
802.16c-2002, dan 802.16a-2003.
IEEE Std 802.16-2004 (802.16d) di gunakan untuk fixed system saja.
Sedangkan 802.16e menambahkan komponen mobilitas pada standarnya.
IEEE 802.16e
IEEE 802.16-2005 (secara resmi di namakan Mobile WiMAX, namun masih
sering dikenal sebagai 802.16e) memberikan perbaikan pada skema modulasi
yang digunakan pada fixed WiMAX. Hal ini membuat WiMAX dapat digunakan
untuk aplikasi fixed wireless maupun mobile Non-LOS, terutama dengan
menambahkan teknik OFDMA.
SOFDMA (Scalable OFDM) adalah perbaikan atas OFDM256 untuk aplikasi NLOS dengan :
• Memperbaiki coverage NLOS dengan menggunakan skema advanced antenna
diversity, dan hybrid-Automatic Retransmission Request (hARQ)
• Meningkatkan gain (penguatan) sistem dengan menggunakan denser sub-channelization, sehingga meningkatkan penetrasi indoor.
• Memerkenalkan teknik pengkodean dengan kinierja yang tinggi seperti
Turbo Coding, dan Low Density Parity Check (LDPC), sehingga meningkatkan
keamanan dan kinerja NLOS.
• Memperkenalkan downlink sub-channelization, sehingga memungkinkan administrator jaringan untuk mengatur coverage dan kapasitas
• Memperbaiki coverage dengan memperkenalkan Adaptive Antenna Systems (AAS) dan Teknologi Multiple Input Multiple Output (MIMO)
• Mengurangi ketergantungan bandwidth kanal pada sub carrier-spacing,
sehingga memungkinkan kinerja yang sama walaupun dengan spasi carrier
yang berbeda-beda (1.25 MHz sampa14 MHz).
• Memperbaiki algoritma Fast Fourier Transform (FFT) sehingga dapat
mentolerir delay spread yang lebih besar, dan meningkatkan ketahanan
terhadap multipath interference.
SOFDMA dan OFDMA 256 tidaklah saling kompatibel sehingga sebagian besar
peralatan harus diganti. Tetapi, beberapa manufaktur berencana untuk
menyediakan jalur migrasi untuk peralatan yang lebih tua sehingga
kompatibel dengan SOFDMA, yang akan mempermudah transisi pada jaringan
yang sudah menggunakan investasi OFDMA256.
Similar technologies
WiMAX adalah kerangka kerja untuk pengembangan teknologi wireless yang
memandang jauh ke depan. Lebih baru lagi 3GPP 4G seluler, 802.22
Cognitive Radio RAN (Rural Area Network), dan 802.20, High Speed Mobile
Broadband Wireless Access (MBWA) Working Group, telah beralih untuk
menggunakan sistem yang sama, yaitu multi-channel scalable OFDM, HARQ,
FEC, MIMO-AAS dan teknologi pelengkap lainnya yang berasal dari WiMAX.
UMTS
Untuk beberapa aplikasi, UMTS dapat menjadi saingan WiMAX. UMTS
sudah dikembangkan di eropa dan sebagian besar operator seluler di
negara-negara lain. Teknologi HSDPA memungkinkan transmisi data pada
kanal downlink sampai 8-10 Mbps. UMTS juga mendukung kanal sirkuit yang
di opimasi untuk trafik suara dan video. Pada Juli 2005 alokasi
frekuensi untuk WiMAX di eropa telah di blok oleh prancis dan finlandia
yang merupakan negara manufaktur yang telah berinvestasi besar pada
teknologi UMTS.
Aktivitas standarisasi 3GPP yang paling baru adalah lebih mengembangkan
advanced system yang berbasis OFDM (daripada CDMA). Platform 3G Long
Term Evolution (LTE) akan berbasis pada MIMO-OFDM, yang sistemnya sama
dengan WiMAX / 802.16e-2005.
EV-DO
Evolution data Optimized adalah standar wireless broadband radio yang di
kembangkan oleh penyedia layanan telepon seluler CDMA di seluruh
dunia. Di standarisasi oleh 3GPP2, sebagai bagian dari keluarga standar
CDMA.
HIPERMAN
Di eropa standar yang sama dengan 802.16 adalah HIPERMAN. WiMAX forum
sedang bekerja untuk memastikan interoperabilitas 802.16 dan HIPERMAN.
WiBro
Industri telekomunikasi korea sudah mengembangkan standarnya sendiri:
WiBro. Pada akhir 2004, Intel dan LG Electronics telah menyetujui
interoperabilits antara Wibro dan WiMAX.
WiBro didukung penuh oleh pemerintah Korea Selatan, dengan tiap carrier
menghabiskan lebih dari US$1 miliar untuk pengembangan. Korea melihat
bahwa pengembangan WiBro dapat digunakan sebagai sistem 3.5 – 4G
regional alternatif. Tetapi karena kurangnya perkembangan yang
dihasilkan, WiBro akhirnya bergabung dengan WiMAX dan setuju untuk
menyesuaikan dengan dengan standar OFDM 802.16e. WiBro rencananya akan
digulirkan pada April 2006, sebab dilakukannya test performansi WiMAX
adalah sifatnya yang mobile sehingga dinilai baik untuk penyampaian
layanan wireless broadband. Korea adalah pasar yang sangat mengagumkan,
dimana pengguna banyak menggunakan layanan multimedia. WiBro bukan
hanya sebagai solusi jaringan telekomunikasi di rural area, namun juga
akan tumbuh menyaingi 3G dan layanan kabel kecepatan tinggi di
lingkungan urban.
Wi-Fi
Wi-Fi adalah teknologi Wireless LAN (WLAN) yang bekerja pada spektrum
yang tidak memiliki lisensi (2.4 GHz dan 5GHz). Wi-Fi murah dan mudah
untuk digunakan sebagai solusi konektivitas dengan kecepatan tinggi.
WiMAX menggunakan spetrum yang lebih lebar disbanding Wi-Fi. Jika di
terapkan bersama WiMAX dan Wi-Fi cenderung akan bersifat saling
melengkapi.
References
1. THE IMPLICATIONS OF WiMAX FOR COMPETITION AND REGULATION, OECD, March 2006
2. WiMAX Forum — Frequently Asked Questions
3. http://mobilecommlab.or.id